SMD LED LTST-108TBKT 規格書 - 尺寸 3.2x2.8x1.9mm - 電壓 2.8-3.8V - 功率 80mW - 藍光 InGaN - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件提供一款表面黏著元件（SMD）發光二極體（LED）的完整技術規格。此元件專為自動化印刷電路板（PCB）組裝製程設計，適用於大量生產。其微型化尺寸滿足了各類電子領域中空間受限應用的需求。

1.1 特色

• 符合 RoHS（有害物質限制）指令。
• 以 8mm 載帶包裝於 7 吋直徑捲盤，適用於自動化取放設備。
• 標準化 EIA 封裝外型，確保設計相容性。
• 輸入邏輯相容，適合由標準數位電路直接驅動。
• 設計相容於自動貼裝與紅外線（IR）迴焊製程。
• 預處理至 JEDEC 濕度敏感等級 3。

1.2 應用

此 LED 旨在廣泛應用於各類電子設備中，作為狀態指示燈、背光元件或信號光源。典型應用領域包括：

• 通訊設備（例如：無線電話、行動電話）。
• 辦公室自動化設備（例如：筆記型電腦、網路系統）。
• 消費性家電。
• 工業控制與監控設備。
• 室內看板與前面板照明。

2. 技術參數：深入客觀解讀

以下章節詳細說明定義元件性能與操作限制的關鍵電氣、光學及環境參數。

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。不保證在或超過此極限下操作。所有數值均在環境溫度（Ta）25°C 下指定。

• 功耗（Pd）：80 mW。這是元件內部允許的最大功率損耗，主要來自順向電流產生的熱。
• 峰值順向電流（I_F(PEAK)）：100 mA。這是最大瞬時順向電流，僅允許在脈衝條件下（1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度）使用。
• 直流順向電流（I_F）：20 mA。這是建議的最大連續順向電流，以確保長期可靠運作。
• 操作溫度範圍（T_opr）：-40°C 至 +85°C。元件設計可在此環境溫度範圍內運作。
• 儲存溫度範圍（T_stg）：-40°C 至 +100°C。非運作狀態下的儲存溫度範圍。

2.2 電氣光學特性

這些特性在標準測試條件下（Ta=25°C，I_F=20mA）量測，代表典型性能。

• 發光強度（I_V）：112.0 - 280.0 mcd（毫燭光）。透過符合 CIE 明視覺響應的濾光感測器量測所得的 LED 感知亮度。此寬廣範圍透過分級系統管理。
• 視角（2θ_1/2）：110°（典型值）。定義為發光強度降至軸向（中心軸）值一半時的全角。110° 角度表示寬廣、擴散的發光模式，適合指示燈應用。
• 峰值發射波長（λ_p）：468 nm（典型值）。光學輸出功率達到最大值時的波長。
• 主波長（λ_d）：465 - 475 nm。這是人眼感知的單一波長，定義了顏色（藍色）。由 CIE 色度座標計算得出。
• 光譜線半寬度（Δλ）：25 nm（典型值）。在最大強度一半處量測的光譜頻寬（半高全寬 - FWHM）。
• 順向電壓（V_F）：2.8 - 3.8 V。在指定順向電流（20mA）驅動下，LED 兩端的電壓降。
• 逆向電流（I_R）：在 V_R=5V 時為 10 μA（最大值）。此元件並非為逆向偏壓操作設計；此參數僅供測試用途。

3. 分級系統說明

為確保生產中的顏色與亮度一致性，LED 會根據性能分組或分級。這讓設計師能選擇符合特定應用需求的元件。

3.1 順向電壓（V_F）分級

單位為伏特，在 I_F= 20mA 下量測。每個級別內的容差為 ±0.10V。

• 級別 D7：2.8V（最小） - 3.0V（最大）
• 級別 D8：3.0V - 3.2V
• 級別 D9：3.2V - 3.4V
• 級別 D10：3.4V - 3.6V
• 級別 D11：3.6V - 3.8V

3.2 發光強度（I_V）分級

單位為毫燭光（mcd），在 I_F= 20mA 下量測。每個級別內的容差為 ±11%。

• 級別 R1：112 mcd - 140 mcd
• 級別 R2：140 mcd - 180 mcd
• 級別 S1：180 mcd - 224 mcd
• 級別 S2：224 mcd - 280 mcd

3.3 主波長（λ_d）分級

單位為奈米（nm），在 I_F= 20mA 下量測。每個級別內的容差為 ±1nm。

• 級別 AC：465.0 nm - 470.0 nm
• 級別 AD：470.0 nm - 475.0 nm

4. 性能曲線分析

典型性能曲線提供了參數如何隨操作條件變化的深入見解。這些對於穩健的電路設計至關重要。

4.1 順向電流 vs. 順向電壓（I-V 曲線）

I-V 曲線顯示了電流與電壓之間的指數關係。驅動 LED 需要限流機制（例如：串聯電阻或恆流驅動器），以防止超過最大額定電流，因為電壓的微小增加可能導致電流大幅增加。

4.2 發光強度 vs. 順向電流

此曲線通常在建議操作範圍內顯示驅動電流與光輸出之間接近線性的關係。然而，在極高電流下，由於熱效應增加，效率可能會下降。

4.3 光譜分佈

光譜輸出曲線以 468 nm 的峰值波長為中心，典型半寬度為 25 nm，定義了藍色的色彩純度。

4.4 溫度相依性

關鍵參數如順向電壓和發光強度與溫度相關。順向電壓通常隨接面溫度升高而降低，而發光強度通常會下降。設計師必須考慮熱管理，特別是在高功率或高環境溫度的應用中。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

此元件採用標準 SMD 封裝。關鍵尺寸包括本體長度約 3.2mm、寬度約 2.8mm、高度約 1.9mm。除非另有說明，所有尺寸公差為 ±0.2mm。透鏡顏色為水清，光源顏色為 InGaN 藍光。

5.2 建議 PCB 焊接墊佈局

提供焊墊圖形以供設計 PCB 佈局。此圖形針對紅外線或氣相迴焊製程中形成可靠的焊點進行了優化，確保正確的機械固定與散熱。

5.3 極性識別

陰極通常由封裝上的視覺標記指示，例如凹口、綠點或切角。組裝時必須注意正確的極性以確保正常運作。

6. 焊接與組裝指南

6.1 IR 迴焊溫度曲線

提供符合 J-STD-020B 無鉛焊接製程的建議溫度曲線。關鍵參數包括：

• 預熱溫度：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：依據提供的曲線圖。
• 總焊接時間：在峰值溫度下最長 10 秒（最多允許兩次迴焊循環）。

注意：最佳曲線取決於特定的 PCB 設計、錫膏和迴焊爐。提供的曲線是基於 JEDEC 標準的通用目標。

6.2 手工焊接

若需手工焊接，請使用溫度不超過 300°C 的烙鐵。接觸時間應限制在最長 3 秒，且僅應執行一次。

6.3 清潔

若需在焊接後清潔，僅使用指定的溶劑。在常溫下將 LED 浸入乙醇或異丙醇中少於一分鐘是可接受的。未指定的化學清潔劑可能會損壞封裝材料。

6.4 儲存與處理

• 密封包裝：儲存於 ≤30°C 且 ≤70% 相對濕度（RH）。當儲存在帶有乾燥劑的原廠防潮袋中時，保存期限為一年。
• 已開封包裝：對於從防潮袋中取出的元件，儲存環境不應超過 30°C 和 60% RH。建議在暴露後的 168 小時（7 天）內完成紅外線迴焊。
• 長時間暴露：暴露超過 168 小時的 LED，在進行焊接組裝前應在大約 60°C 下烘烤至少 48 小時，以去除吸收的濕氣並防止迴焊過程中發生爆米花效應或分層。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 載帶與捲盤規格

元件以帶有蓋帶的凸輪式載帶供應。

• 載帶寬度： 8mm.
• 捲盤直徑：7 英吋（178mm）。
• 每捲數量：4000 顆。
• 最小訂購量（MOQ）：剩餘數量為 500 顆。
• 包裝符合 ANSI/EIA-481 規範。

8. 應用建議與設計考量

8.1 典型應用電路

LED 必須使用限流裝置驅動。最簡單的方法是使用串聯電阻。電阻值（R_s）可使用歐姆定律計算：R_s= (V_電源- V_F) / I_F。使用規格書中的最大 V_F（例如：3.8V）以確保在所有條件下都有足夠的電流。例如，使用 5V 電源且目標 I_F為 20mA：R_s= (5V - 3.8V) / 0.020A = 60Ω。使用 62Ω 或 68Ω 的標準電阻是合適的。對於需要精確或穩定的應用，建議使用恆流驅動器。

8.2 熱管理

雖然功耗較低（80mW），但 PCB 上有效的熱設計對於使用壽命和穩定性能仍然很重要，特別是在高環境溫度或密閉空間中。確保 PCB 焊墊設計提供足夠的散熱路徑，並考慮整體電路板佈局以利散熱。

8.3 光學設計

寬廣的 110° 視角使此 LED 適合需要廣泛可見度的應用。對於聚焦或定向光線，則需要二次光學元件（透鏡、導光板）。水清透鏡最適合呈現真實的色彩發光。

9. 技術比較與差異化

此元件屬於標準 SMD LED 系列。其主要差異點包括其特定的藍光 InGaN 晶片組合、寬視角，以及針對 V_F、I_V 和 λ_d 的分級結構。與未分級或寬鬆分級的替代品相比，它為設計師在多 LED 陣列中提供了對顏色一致性和亮度匹配的更大控制，這對於需要均勻外觀的應用（如背光或狀態指示燈）至關重要。

10. 常見問題（基於技術參數）

10.1 峰值波長與主波長有何不同？

峰值波長（λ_p)）是 LED 發射最大光功率的物理波長。主波長（λ_d)）是基於人眼色彩感知（CIE 座標）計算得出的值，最能代表我們看到的顏色。對於像此藍光 LED 這樣的單色 LED，兩者通常很接近，但 λ_d 是色彩匹配的相關參數。

10.2 我可以在沒有電阻的情況下用 3.3V 電源驅動此 LED 嗎？

No.不建議這樣做，且很可能損壞 LED。順向電壓範圍為 2.8V 至 3.8V。在 3.3V 下，一個 V_F 處於範圍低端（例如 2.9V）的 LED 將經歷不受控制且可能具破壞性的電流突波。請務必使用限流機制。

10.3 為什麼打開防潮袋後有 168 小時的車間壽命限制？

SMD 封裝會從大氣中吸收濕氣。在高溫迴焊過程中，這些被困住的濕氣會迅速汽化，產生內部壓力，可能導致封裝破裂（爆米花效應或分層）。168 小時的限制是指定濕度敏感等級（MSL 3）在需要烘烤前的安全暴露時間。

11. 實務設計與使用案例

情境：為網路路由器設計多指示燈狀態面板。面板需要 10 顆相同的藍光 LED 來顯示連線活動和電源狀態。為確保所有 LED 看起來亮度相同且藍色調一致，設計師在訂購時應指定嚴格的級別代碼。例如，指定強度級別 S1（180-224 mcd）和波長級別 AC（465-470 nm）將保證整個面板的視覺一致性。驅動電路將使用共用的 5V 電源軌，並為每個 LED 配備獨立的 68Ω 串聯電阻，此電阻值是基於最大 V_F 計算得出，以確保即使對於較高電壓級別的 LED 也有足夠的電流。

12. 工作原理簡介

發光二極體（LED）是一種透過電致發光發光的半導體元件。當順向電壓施加於 p-n 接面時，來自 n 型材料的電子在主動區與來自 p 型材料的電洞復合。此復合過程以光子（光）的形式釋放能量。發射光的特定顏色（波長）由主動區使用的半導體材料的能隙能量決定。此特定 LED 使用氮化銦鎵（InGaN）作為主動材料，能夠在藍光譜中產生高效率的光。

13. 技術趨勢

SMD LED 的發展持續聚焦於幾個關鍵領域：提高發光效率（每電瓦產生更多光輸出）、改善色彩呈現與一致性、進一步微型化封裝，以及增強在高溫和高電流操作條件下的可靠性。使用像 InGaN 這樣的先進半導體材料對於實現高亮度藍光和綠光 LED 至關重要，這些也是透過螢光粉轉換產生白光的基礎。朝向自動化和物聯網（IoT）的趨勢推動了對此類可靠、緊湊且節能的指示燈解決方案的需求。