反向安裝晶片型LED LTST-C230KSKT 規格書 - 黃光 - 20mA - 2.4V - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件詳細說明一款採用AlInGaP（磷化鋁銦鎵）技術的高亮度反向安裝晶片型LED規格。此元件專為表面黏著應用設計，配備水清透鏡以發出黃光。產品以8mm載帶包裝，捲繞於7英吋直徑的捲盤上，完全相容於自動化取放組裝系統與標準紅外線（IR）迴焊製程。本產品符合RoHS（有害物質限制）指令，屬於環保產品。

1.1 核心特色與目標市場

此LED的主要特色包括其反向安裝設計，這對於特定的光學或機械布局可能具有優勢，以及採用以高效率與穩定性著稱的超高亮度AlInGaP晶片。其封裝符合EIA（電子工業聯盟）標準，確保廣泛的相容性。其與積體電路相容的驅動特性，使其適合直接連接微控制器輸出或驅動電路。此LED的目標應用包括消費性電子產品、工業指示燈、汽車內裝照明以及需要可靠自動化組裝的一般背光應用。

2. 技術參數深度解析

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能導致元件永久損壞的應力極限。其規格是在環境溫度（Ta）為25°C下定義的。

• 功率消耗（Pd）：75 mW。這是LED封裝能以熱形式散發的最大功率。
• 峰值順向電流（I_F(PEAK)）：80 mA。此電流僅允許在脈衝條件下（1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度）使用，以防止過熱。
• 直流順向電流（I_F）：30 mA。這是建議用於可靠長期運作的最大連續電流。
• 逆向電壓（V_R）：5 V。在逆向偏壓下超過此電壓可能導致接面崩潰。
• 工作與儲存溫度範圍：-55°C 至 +85°C。此元件額定可在此寬廣的工業溫度範圍內工作與儲存。
• 紅外線焊接條件：可承受260°C峰值溫度達10秒，符合無鉛（Pb-free）迴焊溫度曲線。

2.2 電氣與光學特性

這些是在Ta=25°C且I_F=20mA下測量的典型性能參數，除非另有說明。

• 發光強度（I_V）：18.0 - 60.0 mcd（毫燭光）。實際強度經過分級（見第3節）。測量遵循CIE人眼響應曲線。
• 視角（2θ_1/2）：130度。此寬廣視角表示一種漫射、非聚焦的光線發射模式，適合區域照明。
• 峰值發射波長（λ_P）：588 nm。這是光譜功率輸出達到最大值的波長。
• 主波長（λ_d）：587 nm。此數值源自CIE色度圖，是能最佳代表LED感知顏色（黃色）的單一波長。
• 光譜線半高寬（Δλ）：15 nm。此窄頻寬是AlInGaP LED的特性，提供飽和的色彩純度。
• 順向電壓（V_F）：在20mA下為2.0V（最小值），2.4V（典型值）。此參數對於設計限流電路至關重要。
• 逆向電流（I_R）：在V_R=5V下，最大值為10 μA。
• 電容（C）：在V_F=0V，f=1MHz下，典型值為40 pF。與高速切換應用相關。

3. 分級系統說明

LED的發光強度經過分級以確保一致性。分級代碼定義了在20mA下測量的最小與最大強度範圍。每個分級內的公差為 +/-15%。

• 分級 M：18.0 - 28.0 mcd
• 分級 N：28.0 - 45.0 mcd
• 分級 P：45.0 - 71.0 mcd
• 分級 Q：71.0 - 112.0 mcd
• 分級 R：112.0 - 180.0 mcd

此系統讓設計師能為其應用選擇所需亮度等級的LED，確保在多LED陣列中的視覺均勻性。

4. 性能曲線分析

雖然規格書中引用了特定圖表（例如圖1、圖5），但此類LED的典型曲線包括：

• I-V（電流-電壓）曲線：顯示順向電壓與電流之間的指數關係。膝點電壓約在2.0-2.4V。
• 發光強度 vs. 順向電流：強度隨電流增加而近似線性增加，直至最大額定電流。
• 發光強度 vs. 環境溫度：由於量子效率降低和非輻射復合增加，強度通常隨環境溫度升高而降低。
• 光譜分佈：顯示光輸出與波長關係的圖表，峰值在588nm，半高寬為15nm。
• 視角分佈圖：極座標圖，說明130度的全視角，此處強度降至軸上值的一半。

5. 機械與封裝資訊

此LED採用標準SMD封裝。規格書包含元件本身的詳細尺寸圖（單位為mm）。關鍵機械注意事項包括：

• 大多數尺寸的公差為 ±0.10mm。
• 封裝設計用於反向安裝。
• 提供建議的焊墊尺寸，以確保可靠的焊點與迴焊過程中的正確對位。
• 元件上標示有極性，這對於正確安裝至關重要。

5.1 捲帶包裝

LED以8mm載帶供應，並以頂部覆蓋帶密封，捲繞於7英吋（178mm）直徑的捲盤上。

• 每捲數量：3000顆。
• 最小訂購量（MOQ）：剩餘數量為500顆。
• 包裝標準：符合ANSI/EIA-481規範。
• 缺件：根據捲盤標準，每捲最多允許連續兩個空袋。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴焊溫度曲線

提供無鉛製程的建議紅外線迴焊溫度曲線。關鍵參數包括：

• 預熱：150-200°C。
• 預熱時間：最長120秒。
• 峰值溫度：最高260°C。
• 液相線以上時間（峰值時）：最長10秒。LED不應承受超過兩次的迴焊。

此溫度曲線基於JEDEC標準。設計師必須根據其特定的PCB組裝製程（考慮電路板設計、錫膏與迴焊爐特性）進行特性分析。

6.2 手工焊接

若需手工焊接：

• 烙鐵溫度：最高300°C。
• 焊接時間：每支接腳最長3秒。
• 僅限一次焊接循環。

6.3 清潔

若需在焊接後清潔：

• 僅使用指定溶劑：常溫下的乙醇或異丙醇。
• 浸泡時間應少於一分鐘。
• 未指定的化學品可能損壞LED封裝。

6.4 儲存條件

• 密封包裝（含乾燥劑）：儲存於 ≤30°C 且 ≤90% RH。請於一年內使用。
• 已開封包裝：儲存於 ≤30°C 且 ≤60% RH。對於從防潮包裝中取出的元件，建議在672小時（28天，MSL 2a）內完成紅外線迴焊。
• 長期儲存（未在防潮袋中）：儲存於帶有乾燥劑的密封容器或氮氣乾燥櫃中。若儲存超過672小時，在焊接前應以60°C烘烤至少20小時，以去除吸收的水氣並防止迴焊時發生"爆米花"現象。

7. 應用建議與設計考量

7.1 典型應用場景

• 狀態指示燈：用於消費性電子產品、家電與網路設備。
• 背光：用於鍵盤按鍵、薄膜開關或小型LCD面板。
• 汽車內裝照明：用於儀表板圖示、開關照明或氣氛燈。
• 工業面板指示燈：在控制面板中提供清晰的視覺狀態。

7.2 驅動方式與電路設計

LED是電流驅動元件。為確保穩定的光輸出與長壽命：

• 務必使用限流電阻或恆流驅動器。請勿直接連接至電壓源。
• 使用以下公式計算串聯電阻：R = (V_電源- V_F) / I_F。為保守設計，請使用規格書中的最大V_F值。
• 例如，使用5V電源且目標I_F=20mA：R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 Ω。標準的130Ω或150Ω電阻皆適用。
• 對於PWM（脈衝寬度調變）調光，請確保頻率足夠高（>100Hz）以避免可見閃爍。

7.3 靜電放電（ESD）防護

LED對ESD敏感。在操作與組裝過程中，請務必遵循以下預防措施：

• 使用接地腕帶或防靜電手套。
• 確保所有工作站、工具與機器妥善接地。
• 使用防靜電包裝儲存與運輸LED。

8. 技術比較與差異化

與傳統穿孔式LED或其他SMD類型相比，此元件提供多項優勢：

• 反向安裝設計：為光學設計提供靈活性，當發光面需要更靠近PCB或需要特定的光線提取角度時。
• AlInGaP技術：與GaAsP等舊技術相比，提供更高的效率與更好的溫度穩定性，從而產生更明亮且一致的黃光輸出。
• 完整SMD相容性：捲帶包裝與紅外線迴焊的相容性，實現高速、低成本的自動化組裝，減少製造時間與人為錯誤的可能性。
• 寬廣視角：130度的視角提供寬廣、均勻的照明，而非窄光束，非常適合指示燈應用。

9. 常見問題（FAQ）

Q1：峰值波長（588nm）與主波長（587nm）有何不同？

A1：峰值波長是光譜輸出的物理最大值點。主波長是從色度學計算出的數值，最能匹配人眼對顏色的感知。對於像這樣的單色LED，兩者通常非常接近。

Q2：我可以連續以30mA驅動此LED嗎？

A2：可以，30mA是額定的最大直流順向電流。然而，為獲得最佳壽命並考慮到升高的環境溫度，建議以典型值20mA或更低電流驅動。請務必考慮PCB上的熱管理。

Q3："反向安裝"是什麼意思？

A3：在標準SMD LED中，透鏡背對PCB。在反向安裝設計中，LED的設計是讓透鏡面朝向PCB安裝。這通常需要在LED位置下方的PCB上設計一個孔或開口，讓光線透出，從而實現獨特的光學整合。

Q4：如何解讀料號中的分級代碼？

A4：分級代碼（例如KSKT）在摘錄中未完全詳細說明，但通常對應於特定的發光強度範圍，有時還包括色度。所提供的獨立分級列表（M, N, P, Q, R）用於指定訂購的強度等級。請查閱製造商的完整分級文件以了解料號後綴的確切對應關係。

10. 實務設計案例研究

情境：為一個由3.3V微控制器電源軌供電的可攜式裝置設計一個低功耗的黃色狀態指示燈。

設計步驟：

1. 電流選擇：選擇10mA的驅動電流以實現低功耗，同時保持良好的可見度。根據典型曲線，10mA下的發光強度大致與電流成正比（約為20mA值的一半）。
2. 電阻計算：使用典型V_F= 2.4V，電源 = 3.3V。R = (3.3V - 2.4V) / 0.01A = 90 Ω。最接近的標準值為91 Ω。
3. 功率消耗檢查：LED功率：P_LED= V_F* I_F= 2.4V * 0.01A = 24 mW，遠低於75 mW的最大值。電阻功率：P_R= (0.01A)^2 * 91Ω = 9.1 mW。
4. PCB布局：遵循規格書中建議的焊墊尺寸。確保PCB佈線上的極性標記與LED的陰極標記相符。若使用反向安裝功能，請在LED位置下方的PCB上設計合適的開口。
5. ESD與組裝：在組裝指南中註明ESD預防措施。使用建議的迴焊溫度曲線參數作為製程驗證的起點。

11. 技術原理介紹

此LED基於生長在基板上的AlInGaP半導體材料。當順向電壓施加於p-n接面時，電子與電洞被注入活性區域並在此復合。在像AlInGaP這樣的直接能隙材料中，此復合過程以光子（光）的形式釋放能量。黃光的特定波長（~587-588 nm）由AlInGaP合金成分的能隙能量決定。水清環氧樹脂透鏡封裝晶片，提供機械保護、塑造光線輸出（130度視角）並提高光提取效率。

12. 產業趨勢

SMD LED市場持續朝以下方向發展：

• 更高效率：更高的每瓦流明數（lm/W），在相同光輸出下減少能耗。
• 微型化：更小的封裝尺寸（例如0402、0201），實現PCB上的更高密度。
• 改善色彩一致性：對強度與色度座標採用更嚴格的分級公差，這對於需要均勻外觀的應用至關重要。
• 增強可靠性：在高溫高濕環境下更好的性能，延長在如汽車等嚴苛環境中的運作壽命。
• 整合解決方案：內建限流電阻、用於ESD保護的齊納二極體，甚至驅動IC的LED，簡化電路設計。

此反向安裝AlInGaP LED代表了在此廣泛趨勢中的一個成熟且可靠的解決方案，為各種指示燈應用提供了性能、成本與可製造性之間的平衡。