SMD LED LTST-T680VEWT 規格書 - AlInGaP 紅光 - 120° 視角 - 2.1V 典型值 - 50mA - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件詳述一款專為自動化印刷電路板（PCB）組裝而設計的表面黏著元件（SMD）LED 之規格。此元件專為廣泛電子設備中空間受限的應用而設計。其微型尺寸與標準組裝製程的相容性，使其適合整合至需要可靠狀態指示或背光的現代消費性及工業電子產品中。

1.1 特性

• 符合 RoHS（有害物質限制）指令。
• 以 8mm 載帶包裝於 7 英吋直徑捲盤上，適用於自動化取放設備。
• 標準 EIA（電子工業聯盟）封裝外型。
• 輸入/輸出與積體電路（IC）邏輯位準相容。
• 專為與自動貼裝設備相容而設計。
• 適用於紅外線（IR）迴焊製程。
• 預處理以符合 JEDEC（聯合電子裝置工程委員會）濕度敏感等級 3 要求。

1.2 應用

• 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）。
• 家電與消費性電子產品。
• 工業控制與儀表板。
• 通用狀態與電源指示燈。
• 信號與符號照明。
• 前面板與顯示器背光。

2. 封裝與尺寸

此 LED 採用擴散透鏡材料，並以 AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體材料作為光源，產生紅光。封裝尺寸詳見機械圖面（請參閱原始規格書圖示）。所有主要尺寸均以公釐（mm）為單位，標準公差為 ±0.2 mm，除非另有說明。此元件具有極性，貼裝時的正確方向對於正常運作至關重要。

3. 額定值與特性

3.1 絕對最大額定值

超出這些限制的應力可能會對元件造成永久性損壞。所有額定值均在環境溫度（Ta）為 25°C 下指定。

• 功率消耗（Pd）：130 mW
• 峰值順向電流（IFP）：100 mA（於 1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度下）
• 直流順向電流（IF）：50 mA
• 逆向電壓（VR）：5 V
• 操作溫度範圍（Topr）：-40°C 至 +85°C
• 儲存溫度範圍（Tstg）：-40°C 至 +100°C

3.2 建議紅外線迴焊溫度曲線

對於無鉛（Pb-free）焊接製程，建議採用符合 J-STD-020B 標準的迴焊溫度曲線。此曲線通常包含預熱階段、熱浸區、達到峰值溫度的迴焊區以及冷卻階段。遵守指定的時間與溫度限制，特別是最高峰值溫度 260°C，對於防止 LED 封裝熱損傷並確保可靠的焊點至關重要。

3.3 電氣與光學特性

典型性能參數是在 Ta=25°C 及順向電流（IF）為 20mA 下量測，除非另有註明。

• 發光強度（Iv）：710.0 - 1400.0 mcd（毫燭光）。使用近似 CIE 明視覺人眼反應曲線的濾光片量測。
• 視角（2θ1/2）：120 度（典型值）。定義為發光強度降至軸向（中心軸）強度一半時的全角。
• 峰值發射波長（λP）：633 nm（奈米，典型值）。光譜功率分佈達到最大值時的波長。
• 主波長（λd）：624 nm（典型值）。人眼感知的單一波長，由 CIE 色度圖計算得出。公差為 ±1 nm。
• 光譜線半高寬（Δλ）：15 nm（典型值）。最大強度一半處的光譜寬度。
• 順向電壓（VF）：2.1 V（典型值），2.6 V（最大值）。在 IF=20mA 下，公差為 ±0.1 V。
• 逆向電流（IR）：10 μA（微安培，最大值）於 VR=5V 下。

4. 分級系統

為確保生產應用中亮度的一致性，LED 會根據在 20mA 下量測的發光強度進行分級。

• 分級代碼 V1：710.0 mcd（最小值）至 900.0 mcd（最大值）
• 分級代碼 V2：900.0 mcd（最小值）至 1120.0 mcd（最大值）
• 分級代碼 W1：1120.0 mcd（最小值）至 1400.0 mcd（最大值）

每個亮度分級內的公差約為 ±11%。當使用多個 LED 組成陣列以達到均勻外觀時，設計人員應考慮此變異性。

5. 典型性能曲線

規格書包含關鍵關係的圖形表示（請參閱原始圖示）。這些通常說明：

• 相對發光強度 vs. 順向電流：顯示光輸出如何隨電流增加，通常以非線性方式，突顯電流穩定的重要性。
• 相對發光強度 vs. 環境溫度：展示接面溫度上升時光輸出的下降，這是熱管理的關鍵因素。
• 順向電壓 vs. 順向電流：描繪二極體的 I-V 特性曲線。
• 光譜分佈：相對強度對波長的圖表，顯示 AlInGaP LED 以 633 nm 為中心的窄發射帶特性。

6. 使用指南與處理

6.1 清潔

若焊接後或因污染需要清潔，僅使用指定的溶劑。將 LED 浸入室溫下的乙醇或異丙醇中，時間少於一分鐘。請勿使用超音波清洗或未指定的化學液體，因其可能損壞環氧樹脂透鏡或封裝。

6.2 建議 PCB 焊墊佈局

提供建議的 PCB 焊墊圖案（Footprint），以確保在紅外線或氣相迴焊過程中形成適當的焊錫圓角及機械穩定性。遵循此建議有助於防止墓碑效應（元件一端翹起）並確保可靠的電氣連接。

6.3 包裝：載帶與捲盤

LED 以具有保護蓋帶的凸起載帶包裝，捲繞於 7 英吋（178 mm）直徑的捲盤上。關鍵規格包括：

• 料袋間距：8 mm。
• 每捲數量：2000 顆。
• 最大連續缺件：兩個料袋。
• 包裝符合 ANSI/EIA-481 規範。

此包裝格式適用於高速自動化組裝線。

7. 重要注意事項與應用說明

7.1 預期應用

此 LED 設計用於標準商業及工業電子設備。不適用於故障可能直接危及生命或健康的安全關鍵應用（例如：航空、醫療生命維持、交通控制）。對於此類應用，必須諮詢製造商以取得具有特殊可靠性認證的元件。

7.2 儲存條件

正確的儲存對於防止吸濕至關重要，吸濕可能導致在迴焊過程中發生 "爆米花效應"（封裝破裂）。

• 密封包裝：儲存於 ≤30°C 及 ≤70% 相對濕度（RH）下。請於一年內使用。
• 已開封包裝：若防潮袋已開啟，元件應儲存於 ≤30°C 及 ≤60% RH 環境下。強烈建議在暴露後 168 小時（7 天）內完成紅外線迴焊製程。
• 延長儲存（已開封）：若儲存超過 168 小時，請將元件置於裝有乾燥劑的密封容器或氮氣乾燥櫃中。在袋外儲存超過 168 小時的元件，在焊接前需要進行至少 48 小時、約 60°C 的烘烤預處理，以驅除吸收的濕氣。

7.3 焊接建議

遵守以下焊接條件以防止熱損傷：

• 迴焊：
  • 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：最長 10 秒（最多允許兩個迴焊循環）
• 手動焊接（烙鐵）：
  • 烙鐵頭溫度：最高 300°C
  • 接觸時間：最長 3 秒（每支接腳僅限一次）

請注意，最佳迴焊溫度曲線取決於具體的 PCB 設計、錫膏及迴焊爐。基於 JEDEC 標準提供的曲線僅作為通用目標參考。

7.4 驅動電路設計

LED 是電流驅動元件。其順向電壓（VF）具有公差及負溫度係數。為確保驅動多個 LED（尤其是並聯時）的亮度均勻，必須在每個LED 上串聯一個限流電阻。不建議在沒有個別電阻的情況下並聯驅動 LED（如電路模型 B 所示），因為 VF 的微小差異將導致電流分配顯著不同，進而影響發光強度。

7.5 靜電放電（ESD）敏感性

與大多數半導體元件一樣，LED 易受靜電放電損壞。在組裝和處理過程中應遵守標準的 ESD 防護措施。這包括使用接地工作站、手腕帶和導電容器。

8. 技術深入探討與設計考量

8.1 材料技術：AlInGaP

使用磷化鋁銦鎵（AlInGaP）作為主動半導體材料是此 LED 性能的關鍵。AlInGaP 技術能在可見光譜的紅光至琥珀橙光區域實現高效率發光。與 GaAsP 等舊技術相比，AlInGaP LED 提供更優異的發光效率、更好的溫度穩定性及更長的使用壽命。擴散透鏡進一步將視角擴大到 120 度，使其成為需要廣角可見性應用的理想選擇。

8.2 熱管理

最大功率消耗為 130 mW。雖然看似很低，但透過 PCB 進行有效的散熱仍然很重要。如性能曲線所示，LED 的發光強度會隨著其接面溫度升高而降低。對於在高環境溫度或接近最大順向電流下運作的設計，確保 PCB 焊墊設計中有足夠的散熱措施（例如：連接至內部接地層的散熱孔），有助於維持一致的亮度和使用壽命。

8.3 光學設計整合

搭配擴散透鏡的 120 度視角提供了柔和、寬廣的光束，適用於可能從各種角度觀看的指示燈應用。設計人員在設計導光板、透鏡或邊框時應考慮此光束分佈，以避免產生不必要的亮點或陰影。624 nm 的主波長落在紅橙色區域，對人眼高度可見，是 "電源開啟" 或 "運作中" 狀態指示燈的標準顏色。

8.4 可靠性與使用壽命

指定的操作溫度範圍 -40°C 至 +85°C 及最高 100°C 的儲存範圍，顯示了其堅固的結構。預處理至 JEDEC 等級 3 表明封裝可在有限的時間內承受典型的工廠環境條件。長期可靠性受操作電流和接面溫度影響；將操作電流從絕對最大值 50mA 降額使用，將顯著延長元件的運作壽命。

9. 比較與選型指南

為紅光指示燈應用選擇 SMD LED 時，關鍵區別包括：

• 視角：此元件的 120° 視角比許多標準 LED（通常為 60-90°）更寬，提供更好的離軸可見性。
• 亮度分級：提供多種亮度分級（V1, V2, W1），允許設計人員根據其應用選擇合適的亮度等級，可能優化成本。
• 順向電壓：2.1V 的典型 VF 相對較低，與其他一些 LED 技術相比，降低了功耗並簡化了低壓系統的設計。
• 封裝相容性：EIA 標準封裝確保與大量現有 PCB 焊墊圖案和取放吸嘴庫相容。

10. 常見問題（FAQ）

問：我可以直接從 3.3V 或 5V 邏輯輸出驅動此 LED 嗎？

答：不行。您必須使用一個串聯的限流電阻。例如，使用 5V 電源且目標電流為 20mA，採用典型 VF 2.1V，電阻值為 R = (5V - 2.1V) / 0.02A = 145 歐姆。標準的 150 歐姆電阻將是合適的。

問：峰值波長和主波長有什麼區別？

答：峰值波長（λP）是 LED 發出最多光功率的物理波長。主波長（λd）是與人眼所見顏色匹配的感知單一波長，由 CIE 色度座標計算得出。λd 通常與顏色規格更相關。

問：為什麼儲存濕度如此關鍵？

答：塑膠 LED 封裝會吸收濕氣。在高溫迴焊過程中，這些被困住的濕氣會迅速蒸發，產生內部壓力，可能導致封裝分層或環氧樹脂透鏡破裂，從而引發立即或潛在的故障。

問：如何解讀發光強度值（例如 900 mcd）？

答：發光強度量測點光源在特定方向上的感知亮度（燭光）。900 mcd（0.9 cd）對於標準指示燈 LED 來說相當明亮。該值是在軸向上量測的。由於 120° 的視角，在更寬的角度下強度會顯著下降。