SMD LED LTST-M670KRKT 規格書 - AlInGaP 紅光 - 水清透鏡 - 120° 視角 - 30mA 最大電流 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件提供一款專為現代電子應用設計之高亮度表面黏著 LED 的完整技術規格。此元件採用鋁銦鎵磷 (AlInGaP) 半導體材料，可產生鮮明的紅光輸出。封裝於水清透鏡中，此 LED 專為相容於自動化組裝製程與標準紅外線迴焊技術而設計，適用於大量生產。

此元件的核心優勢包括符合環保法規 (RoHS)、在寬廣工作溫度範圍內具備一致性能，以及便於高效取放與貼裝的封裝形式。其主要目標市場涵蓋消費性電子產品、工業控制面板、汽車內裝照明，以及任何需要可靠、明亮紅光指示的通用指示應用。

2. 深入技術參數分析

2.1 絕對最大額定值

此元件在以下絕對最大條件下操作，超出此範圍可能導致永久性損壞。所有數值均在環境溫度 (Ta) 25°C 下指定。

• 功率消耗：72 mW。此為 LED 在不超過其熱限值下，所能散逸的最大熱功率。
• 峰值順向電流：80 mA。此僅允許在脈衝條件下使用，工作週期為 1/10，脈衝寬度為 0.1ms。在直流操作下超過此值將損壞元件。
• 直流順向電流 (連續)：30 mA。此為確保長期可靠性並維持指定光學性能，建議用於連續穩態操作的最大電流。
• 逆向電壓：5 V。施加超過此值的逆向偏壓可能導致接面崩潰。
• 操作溫度範圍：-40°C 至 +85°C。保證元件在此完整工業溫度範圍內，均能於其指定參數下正常運作。
• 儲存溫度範圍：-40°C 至 +100°C。

2.2 電氣與光學特性

下表詳列標準測試條件下 (除非另有說明，Ta=25°C) 的關鍵性能參數。設計師應使用這些數值進行電路計算與性能預期。

• 發光強度 (I_V)：在順向電流 (I_F) 為 20mA 時，範圍從最小值 90 mcd 到典型值 280 mcd。強度測量使用符合人眼明視覺響應 (CIE 曲線) 的濾波感測器。
• 視角 (2θ_1/2)：120 度。此寬廣視角定義為強度降至軸上值一半時的角度，使 LED 適用於需要廣泛可見度的應用。
• 峰值發射波長 (λ_P)：639 nm (典型值)。此為光譜輸出最強的波長。
• 主波長 (λ_d)：631 nm (典型值)。此數值源自 CIE 色度圖，是代表人眼感知 LED 顏色的最佳單一波長。
• 光譜線半高寬 (Δλ)：20 nm (典型值)。此數值表示光譜純度；數值越小代表光源單色性越好。
• 順向電壓 (V_F)：典型值 2.4V，在 I_F=20mA 時範圍為 2.0V 至 2.4V。此數值的容差為 +/- 0.1V。此參數對於計算串聯限流電阻值至關重要。
• 逆向電流 (I_R)：當施加逆向電壓 (V_R) 5V 時，最大值為 10 µA。

3. 分級系統說明

為確保生產批次間的亮度一致性，這些 LED 的發光強度會被分選至特定的分級。每個分級定義了在標準 20mA 測試電流下測量時，保證的最小與最大強度範圍。

此產品的分級代碼為：Q2 (90.0-112.0 mcd)、R1 (112.0-140.0 mcd)、R2 (140.0-180.0 mcd)、S1 (180.0-224.0 mcd) 及 S2 (224.0-280.0 mcd)。每個強度分級均適用 +/-11% 的容差。指定此 LED 的設計師應注意所使用的分級，因為它直接影響最終應用中達到的亮度。對於要求外觀均勻的關鍵應用，應使用相同分級代碼的 LED。

4. 性能曲線分析

雖然原始文件中引用了具體的圖形曲線，但其含義對設計至關重要。此類曲線中顯示的關鍵關係包括：

• I-V (電流-電壓) 曲線：顯示順向電壓與電流之間的指數關係。曲線會有一個明顯的膝點電壓 (約 2.0-2.4V)，超過此電壓後，電流會隨著電壓的微小增加而迅速上升。這凸顯了為何 LED 必須使用電流源或帶有串聯電阻的電壓源來驅動。
• 發光強度 vs. 順向電流：通常在建議操作範圍內，顯示驅動電流與光輸出之間近乎線性的關係。以超過其最大直流電流的條件驅動 LED，可能導致熱量超線性增加和效率下降。
• 發光強度 vs. 環境溫度：對於 AlInGaP LED，光輸出通常會隨著環境溫度升高而降低。了解此降額特性對於在高溫下運作的應用至關重要，以確保維持足夠的亮度。
• 光譜分佈：相對強度對波長的圖表，顯示峰值約在 639 nm，特徵寬度 (半高寬) 約為 20 nm。

5. 機械與封裝資訊

5.1 元件尺寸

此 LED 符合標準 EIA 表面黏著封裝外形。原始文件中提供了所有 PCB 焊墊設計的關鍵尺寸，包括本體長度、寬度、高度和引腳間距，標準公差為 ±0.2 mm。封裝採用水清透鏡材料。

5.2 PCB 焊墊圖案設計

提供建議的印刷電路板 (PCB) 焊接墊佈局，以確保可靠的焊接和正確的機械對位。此焊墊圖案針對紅外線和氣相迴焊製程進行了優化。遵循此建議的焊墊圖案對於形成良好的焊點、熱管理以及防止迴焊時發生墓碑效應至關重要。

5.3 極性識別

陰極 (負極) 通常可透過 LED 封裝上的視覺標記來識別，例如凹口、綠點或透鏡/本體的切角。陽極 (正極) 則是另一支引腳。組裝時必須注意正確的極性，因為施加逆向偏壓可能損壞元件。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴焊參數

此元件相容於無鉛紅外線迴焊製程。提供符合 JEDEC 標準 J-STD-020B 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。
• 本體峰值溫度：最高 260°C。
• 液相線以上時間：建議遵循錫膏製造商規格，通常為 60-90 秒。

需強調，最佳溫度曲線取決於具體的 PCB 設計、錫膏和使用的迴焊爐。建議針對特定應用進行特性分析。

6.2 手動焊接注意事項

若需進行手動焊接，必須極度小心：

• 烙鐵溫度：最高 300°C。
• 每支引腳焊接時間：最長 3 秒。
• 焊接次數：每個焊點應僅嘗試焊接一次，以避免塑膠封裝承受熱應力。

6.3 儲存與操作條件

濕度敏感性是表面黏著元件的關鍵因素。此 LED 包裝於帶有乾燥劑的防潮袋中。

• 密封包裝儲存：≤ 30°C 且 ≤ 70% 相對濕度 (RH)。自日期代碼起算，保存期限為一年。
• 開封後：當儲存在 ≤ 30°C 且 ≤ 60% RH 條件下時，車間壽命為 168 小時 (7 天)。若暴露時間更長，在焊接前必須將 LED 以約 60°C 烘烤至少 48 小時，以去除吸收的濕氣並防止迴焊時發生爆米花效應。
• 長期開封儲存：應存放於帶有乾燥劑的密封容器或氮氣吹掃的乾燥器中。

6.4 清潔

若需進行焊後清潔，僅應使用指定的溶劑。將 LED 在室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塑膠封裝或透鏡。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 載帶與捲盤規格

LED 以凸版載帶形式供應，適用於自動貼片機。

• 載帶寬度：8 mm。
• 捲盤直徑：7 英吋 (178 mm)。
• 每捲數量：2000 顆。
• 最小訂購量 (MOQ)：零散數量為 500 顆。
• 包裝標準：符合 EIA-481-1-B 規範。載帶具有封蓋，最多允許連續兩個空元件袋。

8. 應用設計建議

8.1 典型應用電路

LED 是電流驅動元件。最可靠且建議的驅動方法是為每個 LED 使用一個串聯限流電阻，即使多個 LED 並聯連接到一個電壓源時亦然 (電路模型 A)。這可以補償不同 LED 之間順向電壓 (V_F) 的自然差異，確保電流均勻，從而使所有元件的亮度一致。不建議在沒有個別電阻的情況下並聯驅動多個 LED (電路模型 B)，因為具有最低 V_F的 LED 將不成比例地汲取更多電流，導致亮度不均和潛在的過度應力。

串聯電阻值 (R_s) 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值進行保守設計，以確保電流不超過所需的 I_F.

。

• 8.2 設計考量熱管理：
• 雖然功率消耗低，但將接面溫度維持在限值內是長壽命的關鍵。確保 PCB 焊墊上有足夠的銅面積作為散熱片，特別是在高環境溫度或接近最大電流下操作時。靜電放電 (ESD) 防護：
• 雖然未明確說明為高度敏感，但在組裝過程中應遵守標準的 ESD 操作預防措施。應用範圍：

此元件適用於標準電子設備。對於需要極高可靠性或故障可能危及安全的應用 (例如航空、醫療生命維持設備)，需要進行額外的資格認證並諮詢製造商。

9. 技術比較與差異化

與 GaAsP (磷化鎵砷) 紅光 LED 等舊技術相比，此基於 AlInGaP 的元件提供了顯著更高的發光效率，從而在相同驅動電流下實現更高的亮度。與擴散或有色透鏡相比，水清透鏡提供了最高的光提取效率和更集中、強烈的光束圖案，適用於需要清晰、明亮光點的應用。120 度視角在軸上強度和軸外可見度之間取得了良好的平衡。其與標準紅外線迴焊製程的相容性，使其與可能需要手動焊接或波峰焊接的 LED 區分開來。

10. 常見問題 (FAQ)

問：我可以連續以 30mA 驅動此 LED 嗎？

答：可以，30mA 是建議的最大直流順向電流。為了達到最佳壽命並考慮溫度效應，通常建議設計為較低的電流 (例如 20mA)。

問：峰值波長和主波長有什麼區別？

答：峰值波長 (639 nm) 是發射光譜的物理峰值。主波長 (631 nm) 是一個計算值，代表人眼看來具有相同顏色的純單色光的單一波長。主波長對於顏色規格更為相關。

問：即使使用恆壓電源，為什麼仍需要串聯電阻？_F答：LED 的順向電壓具有容差，且會隨著溫度升高而降低。串聯電阻提供負回饋：如果電流試圖增加 (例如由於低 V

的元件或溫度上升)，電阻兩端的電壓降會增加，從而限制電流上升並穩定 LED 的運作。

問：如何解讀訂單上的分級代碼？

答：分級代碼 (例如 S1) 指定了該批次 LED 保證的發光強度範圍。請務必對照第 3 節中的表格檢查分級代碼，以了解設計中可預期的最低亮度。

11. 實際應用範例範例 1：狀態指示燈面板：

工業控制單元使用一系列此類 LED 作為前面板上的故障和狀態指示燈。寬廣的 120° 視角確保操作員從不同位置都能看到指示燈。設計師使用 S2 分級以獲得高亮度，並計算從 5V 電源軌以 20mA 驅動電流所需的串聯電阻：R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 歐姆 (選擇標準的 130 或 150 歐姆電阻)。PCB 佈局遵循建議的焊墊圖案，以確保自動貼裝和良好的焊點。範例 2：薄膜開關背光：

將 LED 置於薄膜鍵盤的半透明圖形後方。水清透鏡和高強度提供了清晰、均勻照明的符號。在此情況下，LED 可能以較低的電流 (例如 10mA) 驅動，以達到所需的背光亮度，同時最大限度地降低密封開關組件內的功耗和熱量。

12. 技術原理介紹

此 LED 基於鋁銦鎵磷 (AlInGaP) 半導體技術。當順向電壓施加於 p-n 接面時，電子和電洞被注入活性區域並在此復合。復合過程中釋放的能量以光子 (光) 的形式發射。AlInGaP 合金的特定成分決定了半導體的能隙能量，這直接決定了發射光的波長 (顏色) — 在此例中為紅光。水清環氧樹脂透鏡用於保護半導體晶片、塑造光輸出光束，並增強從晶片提取的光量。

13. 產業趨勢與發展