SMD LED LTST-T180KEKT 規格書 - AlInGaP 紅光 - 120° 視角 - 30mA - 75mW - 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，非常適合大量生產。其微型化尺寸能滿足各類電子領域中空間受限的應用需求。

1.1 核心優勢與目標市場

此 LED 的主要優勢包括符合 RoHS（有害物質限制）指令、採用業界標準 8mm 載帶包裝於 7 吋捲盤以利自動化取放機使用，以及完全相容於紅外線（IR）迴焊製程。它已預先處理至 JEDEC Level 3 濕度敏感等級標準，確保組裝過程的可靠性。其目標應用廣泛，涵蓋通訊設備、辦公室自動化裝置、家電及工業控制系統中的狀態指示燈、信號與符號照明，以及前面板背光。

2. 技術參數：深入客觀解讀

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運作。關鍵限制包括最大連續順向電流（I_F）為 30 mA、脈衝條件下（1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度）的峰值順向電流為 80 mA、最大逆向電壓（V_R）為 5V，以及功耗（P_D）限制為 75 mW。工作與儲存溫度範圍指定為 -40°C 至 +100°C。

2.2 熱特性

熱管理對於 LED 效能與壽命至關重要。最大允許接面溫度（T_j）為 115°C。從接面到環境空氣的典型熱阻（R_θJA）為 140 °C/W。此參數表示熱量從半導體接面傳導出去的效率；數值越低越好。適當的 PCB 佈局與足夠的散熱設計對於將接面溫度維持在安全範圍內至關重要，特別是在較高電流下運作時。

2.3 電氣與光學特性

這些是在標準測試條件下（T_a=25°C，I_F=20mA）測得的典型效能參數。發光強度（I_V）範圍從最小值 140 mcd 到最大值 420 mcd，具體數值由分級代碼決定。視角（2θ_1/2）為 120 度，定義為強度降至軸上值一半時的全角，表示其為寬廣、擴散的發光模式。主波長（λ_d）介於 615 nm 至 628 nm 之間，決定了感知的紅色。在測試電流下，順向電壓（V_F）的典型範圍為 1.7V 至 2.5V。

3. 分級代碼系統說明

LED 的發光輸出可能因批次而異。分級系統用於將元件分類到效能一致的組別中。此 LED 採用發光強度（I_V）分級代碼系統。分級代碼標示為 R2、S1、S2 和 T1，並附有在 20 mA 下對應的最小與最大發光強度值（例如，S1：185-240 mcd，T1：315-420 mcd）。每個分級代碼內允許 +/-11% 的公差。此系統讓設計師能為其應用選擇具有所需亮度一致性的 LED。

4. 效能曲線分析

雖然規格書中引用了具體的圖形數據，但此類元件的典型曲線將包含以下對設計分析至關重要的關係：

• I-V 曲線（電流 vs. 電壓）：顯示順向電流與順向電壓之間的指數關係。膝點電壓通常在指定的 V_F範圍附近。此曲線對於設計限流驅動電路至關重要。
• 發光強度 vs. 順向電流：展示光輸出如何隨電流增加，通常在操作範圍內呈近線性關係，之後在更高電流下可能飽和或產生過多熱量。
• 發光強度 vs. 環境溫度：顯示光輸出隨著環境（或接面）溫度升高而遞減。這對於在高溫環境中運作的應用至關重要。
• 光譜分佈：相對輻射功率與波長的關係圖，顯示峰值發射波長（λ_P）約在 630 nm，光譜半高寬（Δλ）約為 15 nm，確認其為窄頻帶紅光發射。

5. 機械與封裝資訊

此 LED 採用標準 SMD 封裝。透鏡顏色為水清，而光源顏色為紅色，由 AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體材料產生。詳細的封裝尺寸在規格書圖紙中提供，包括長度、寬度、高度和焊墊間距。除非另有說明，所有尺寸均以毫米為單位，標準公差為 ±0.2 mm。極性由實體標記或焊墊設計（通常為陰極標記）指示。

6. 焊接與組裝指南

6.1 建議的 IR 迴焊溫度曲線

此元件相容於無鉛（Pb-free）焊接製程。建議的紅外線迴焊溫度曲線應符合 J-STD-020B 標準。關鍵參數包括預熱溫度 150-200°C、預熱時間最長 120 秒、峰值溫度不超過 260°C，以及根據錫膏規格的液相線以上時間（TAL）。在峰值溫度 ±5°C 範圍內的總時間應限制在最多 10 秒，且迴焊次數不應超過兩次。

6.2 清潔

若焊接後需要清潔，僅應使用指定的溶劑。將 LED 在常溫下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環氧樹脂透鏡或封裝體。

6.3 儲存與處理

LED 對濕度敏感。當密封在帶有乾燥劑的原廠防潮袋中時，應儲存在 ≤30°C 且 ≤70% RH 的環境下，並在一年內使用。一旦袋子打開，儲存環境不得超過 30°C 和 60% RH。暴露於環境條件下超過 168 小時的元件，在焊接前應在大約 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\"。

7. 包裝與訂購資訊

標準包裝為 8mm 寬的凸版載帶，捲繞於直徑 7 吋（178 mm）的捲盤上。每捲包含 5000 顆。剩餘訂單的最小包裝數量為 500 顆。載帶以蓋帶密封。包裝符合 ANSI/EIA-481 規範。

8. 應用建議

8.1 典型應用電路

LED 是電流驅動元件。為確保亮度均勻並防止電流不均，特別是在多個 LED 並聯連接時，必須為每個 LED 串聯一個限流電阻。電阻值（R）使用歐姆定律計算：R = (V_電源- V_F) / I_F，其中 V_F是 LED 在所需電流 I_F下的順向電壓。不建議直接從電壓源驅動 LED 而不加限流，這很可能會損壞元件。

8.2 設計考量與注意事項

本產品適用於一般用途電子設備。對於需要極高可靠性且故障可能危及安全的應用（例如航空、醫療、運輸），需要進行特定的資格認證與諮詢。PCB 焊墊佈局應遵循規格書中的建議設計，以確保正確焊接和機械穩定性。必須注意 PCB 上的熱設計，以管理 75 mW 的散熱，特別是在密閉空間或高環境溫度下。

9. 技術比較與差異化

與 GaAsP（磷化砷化鎵）紅光 LED 等舊技術相比，此元件使用的 AlInGaP 材料提供了顯著更高的發光效率，從而在相同電流下產生更亮的輸出，並具有更好的溫度穩定性。120 度視角提供了非常寬廣且均勻的照明模式，適合需要從軸外角度觀看的面板指示燈，這與用於聚焦光線的窄角 LED 不同。其與標準 IR 迴焊製程的相容性，使其有別於需要手動或波峰焊接的 LED，從而實現具成本效益的高速自動化組裝。

10. 常見問題（基於技術參數）

問：我可以直接用 5V 電源驅動這個 LED 嗎？

答：不行。您必須使用串聯的限流電阻。例如，假設在 20mA 下典型 V_F為 2.0V，且使用 5V 電源，則 R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω。電阻是必需的。

問：對於紅光 LED，\"水清\"透鏡是什麼意思？

答：透鏡材料本身是無色/透明的。紅色光完全由內部的 AlInGaP 半導體晶片發出。與著色擴散透鏡相比，透明透鏡通常能提供更寬的視角和更少的顏色失真。

問：最大電流是 30mA，但測試條件是 20mA。我應該使用哪個？

答：20mA 條件是規定光學特性的標準測試點。您可以在任何電流下操作 LED，最高可達絕對最大值 30mA DC，但發光強度和順向電壓將相應變化（參見效能曲線）。在較低電流下操作可延長壽命並減少熱量。

問：為什麼儲存濕度如此重要？

答：SMD 封裝會從空氣中吸收濕氣。在高溫迴焊過程中，這些被截留的濕氣會迅速蒸發，產生內部壓力，可能導致封裝破裂或內部接合分層——這種現象稱為 \"爆米花效應\"。

11. 實際應用案例分析

情境：為網路路由器設計狀態指示燈面板。需要多個 LED（電源、區域網路、廣域網路、無線網路）。使用此 LED 型號，設計師將：1) 根據建議的焊墊佈局將 LED 放置在前面板 PCB 上。2) 為每個 LED 根據系統的 3.3V 邏輯電源和 15mA 的目標電流（平衡亮度與功耗）計算串聯電阻。假設 V_F= 2.0V，則 R = (3.3V - 2.0V)/0.015A ≈ 87 Ω（使用 82 Ω 或 100 Ω 標準值）。3) 確保 PCB 佈局在 LED 焊墊下方提供一些散熱銅箔區域。4) 在物料清單（BOM）中為所有 LED 指定相同的發光強度分級代碼（例如 S1），以確保整個面板亮度均勻。5) 在組裝過程中遵循建議的迴焊溫度曲線。

12. 工作原理簡介

發光二極體是一種半導體 p-n 接面二極體。當施加順向電壓時，來自 n 型區域的電子和來自 p 型區域的電洞被注入接面區域。當這些電荷載子復合時，會釋放能量。在標準的矽二極體中，此能量主要以熱的形式釋放。在 LED 中，半導體材料（此處為 AlInGaP）具有直接能隙，意味著能量以光子（光）的形式釋放。光的特定波長（顏色）由半導體材料的能隙能量決定。能隙越寬，產生的光波長越短（越藍）。

13. 技術趨勢與發展

SMD 指示燈 LED 的總體趨勢是朝向更高效率（每瓦電輸入產生更多光輸出），這降低了功耗和熱量產生。這使得在相同電流下可以獲得更亮的指示燈，或在更低電流下獲得相同亮度，從而延長設備電池壽命。封裝尺寸持續縮小，使得更密集的指示燈陣列和整合到更小的消費性電子產品中成為可能。業界也專注於透過先進的分級技術和更穩定的半導體材料，來改善顏色在溫度和壽命期間的一致性與穩定性。為符合全球環保法規而推動更廣泛採用無鉛和無鹵材料，仍然是產業的主要驅動力。