SMD LED LTST-E143EGSW 規格書 - 表面黏著封裝 - 紅/綠/黃 - 20mA - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTST-E143EGSW 是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。其微型尺寸使其適用於各種電子設備中空間受限的應用。

1.1 產品特點

• 符合 RoHS（有害物質限制）指令。
• 採用 8mm 載帶包裝，捲繞於 7 英吋直徑的捲盤上，適用於自動化取放製程。
• 標準 EIA（電子工業聯盟）封裝尺寸。
• 與積體電路（IC）相容的驅動位準。
• 設計上與自動貼裝設備相容。
• 適用於紅外線（IR）迴焊製程。
• 預先處理以達到 JEDEC（聯合電子元件工程委員會）濕度敏感等級 3 的要求。

1.2 應用領域

此 LED 旨在用作狀態指示燈、信號燈、符號照明及前面板背光，適用於以下領域：

• 通訊設備
• 辦公室自動化設備
• 家用電器
• 工業設備

2. 封裝尺寸與配置

本元件採用標準 SMD 封裝。所有尺寸單位為毫米，除非另有說明，一般公差為 ±0.2 mm。LED 採用擴散式透鏡。

接腳定義與對應光源顏色如下：

• 紅色（AlInGaP）：接腳 2（陽極）與接腳 1（陰極）
• 綠色（InGaN）：接腳 2（陽極）與接腳 4（陰極）
• 黃色（AlInGaP）：接腳 2（陽極）與接腳 3（陰極）

接腳 2 是所有顏色變體的共用陽極。

3. 額定值與特性

所有規格均在環境溫度（Ta）為 25°C 下定義。

3.1 絕對最大額定值

超出這些限制的應力可能導致永久性損壞。

• 功率消耗（Pd）：紅色：75 mW，綠色：76 mW，黃色：72 mW
• 峰值順向電流（I_F(peak)）：80 mA（所有顏色，於 1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度下）
• 直流順向電流（I_F）：紅色：30 mA，綠色：20 mA，黃色：30 mA
• 操作溫度範圍：-40°C 至 +100°C
• 儲存溫度範圍：-40°C 至 +100°C

3.2 熱特性

• 最高接面溫度（T_j）：125°C
• 典型熱阻，接面至環境（R_θJA）：100 °C/W（註：於 FR4 基板，厚度 1.6mm，銅墊面積 16mm² 上量測）。
• 典型熱阻，接面至焊墊（R_θJT）：60 °C/W

3.3 建議紅外線迴焊溫度曲線

建議採用符合 J-STD-020B 標準的無鉛焊接溫度曲線。該曲線通常包含預熱、恆溫、迴焊（含峰值溫度）及冷卻階段，以確保可靠的焊點，同時不損壞 LED 封裝。

3.4 電氣與光學特性

於 I_F= 20mA 且 Ta=25°C 下量測。

• 發光強度（I_v）：
  • 紅色：140-350 mcd（最小-最大）
  • 綠色：710-1540 mcd（最小-最大）
  • 黃色：140-390 mcd（最小-最大）
• 視角（2θ_1/2）：120 度（典型值）。此為發光強度降至軸心值一半時的全角。
• 主波長（λ_d）：
  • 紅色：615-630 nm
  • 綠色：518-528 nm
  • 黃色：586-596 nm
• 順向電壓（V_F）：
  • 紅色：1.7-2.5 V
  • 綠色：2.8-3.8 V
  • 黃色：1.7-2.5 V
• 光譜線半高寬（Δλ）：紅/黃色：15 nm（典型值），綠色：25 nm（典型值）。
• 逆向電流（I_R）：10 μA（最大）於 V_R= 5V 下。注意：本元件並非設計用於逆向偏壓操作；此參數僅供測試用途。

4. 分級系統

LED 根據關鍵光學參數進行分級，以確保同一生產批次內的一致性。

4.1 發光強度（I_v）分級

強度於 20mA 下以毫燭光（mcd）量測。每個分級內的容差為 ±11%。

• 紅色：R1（140-190 mcd），R2（190-260 mcd），R3（260-350 mcd）
• 綠色：G1（710-910 mcd），G2（910-1185 mcd），G3（1185-1540 mcd）
• 黃色：Y1（140-180 mcd），Y2（180-230 mcd），Y3（230-300 mcd），Y4（300-390 mcd）

4.2 主波長（λ_d）分級

波長於 20mA 下以奈米（nm）量測。每個分級內的容差為 ±1 nm。

• 紅色：RA（615-630 nm）
• 綠色：GA（518-523 nm），GB（523-528 nm）
• 黃色：YA（586-591 nm），YB（591-596 nm）

4.3 產品標籤上的組合分級代碼

產品標籤上的一個英數字代碼結合了強度與波長分級。例如，代碼 "A1" 對應：紅色=R1，綠色=G1，黃色=Y1。代碼 D1-D4 則獨立代表波長分級（Wd 等級）。此系統可精確識別 LED 的光學性能。

5. 典型性能曲線

本規格書包含關鍵關係的圖形表示（除非註明，否則為 25°C 下）：

• 相對發光強度 vs. 順向電流：顯示光輸出如何隨電流增加，通常為非線性關係，突顯了恆流驅動的重要性。
• 順向電壓 vs. 順向電流：說明二極體的 I-V 特性，對於設計限流電路至關重要。
• 相對發光強度 vs. 環境溫度：展示熱淬滅效應，即接面溫度升高時光輸出會下降。這對於高功率或高環境溫度應用中的熱管理至關重要。
• 光譜分佈：顯示跨波長的相對功率發射，定義了色彩純度，並有助於需要特定光譜特性的應用。

6. 使用指南與組裝資訊

6.1 清潔

若需在焊接後或返工期間進行清潔，請將 LED 在室溫下浸入乙醇或異丙醇中，時間少於一分鐘。避免使用未指定的化學清潔劑，因其可能損壞環氧樹脂透鏡或封裝。

6.2 建議 PCB 焊墊佈局

提供建議的焊墊圖案（佔位面積），以確保正確焊接、機械穩定性及最佳熱性能。遵循此佈局有助於防止墓碑效應並確保良好的焊錫圓角。

6.3 載帶與捲盤包裝

LED 以壓紋載帶（寬度 8mm）包裝，捲繞於 7 英吋（178mm）直徑的捲盤上。載帶凹穴尺寸與捲盤規格（軸心直徑、凸緣直徑等）均有詳細說明，符合 ANSI/EIA-481 標準。此包裝對於自動化組裝線至關重要。

• 標準捲盤包含 4000 顆元件。
• 零散訂單最小數量為 500 顆。
• 每捲盤最多允許連續兩個缺失元件（空凹穴）。

7. 應用注意事項與設計考量

7.1 預期用途與可靠性

這些 LED 專為通用電子設備設計。對於可靠性要求極高，或故障可能危及安全（例如航空、醫療生命維持、交通控制）的應用，強烈建議在設計導入前進行特定的可靠性評估並與製造商諮詢。

7.2 電氣設計考量

• 電流限制：務必使用串聯電阻或恆流驅動器，將順向電流限制在指定的最大直流值（綠色為 20mA，紅/黃色為 30mA）。超出此值將縮短使用壽命，並可能導致災難性故障。
• 逆向電壓保護：LED 的逆向崩潰電壓非常低（5V 測試條件）。電路設計應防止施加任何逆向偏壓，若 LED 連接至雙極性信號，可考慮並聯保護二極體。
• 熱管理：雖然功率消耗低，但接面溫度必須保持在 125°C 以下。確保 PCB 上有足夠的銅面積（根據建議焊墊）作為散熱片，特別是在高環境溫度環境或使用較高驅動電流時。

7.3 光學設計考量

• 視角：120 度的視角提供了寬廣、擴散的照明模式，適合狀態指示燈。若需要更集中的光線，則需要二次光學元件（透鏡）。
• 色彩一致性的分級：對於需要多個 LED 顏色外觀均勻的應用（例如背光陣列），必須指定嚴格的波長分級（例如綠色使用 GA 或 GB）。
• 強度匹配：同樣地，指定窄範圍的強度分級可確保產品中所有指示燈的亮度一致。

8. 技術比較與選型指引

LTST-E143EGSW 結合了現代 SMD LED 的常見特點：符合 RoHS、相容 IR 迴焊、以及載帶捲盤包裝。其關鍵差異在於其針對綠色和黃色的特定分級結構，與一些通用零件相比，在波長和強度選擇上提供了更細的粒度。四接腳封裝中每種顏色有獨立的陰極接腳，允許在多色模組中進行獨立控制，這與一些共陽極 RGB 封裝不同。在選擇 LED 時，工程師必須交叉參考順向電壓（特別是綠色 InGaN 晶片較高的 V_F）、視角及發光強度，以符合應用的功率預算、光學佈局及所需亮度。

9. 常見問題（FAQ）

問：我可以像驅動紅光和黃光 LED 一樣，以 30mA 驅動綠光 LED 嗎？

答：不行。綠光變體的最大直流順向電流額定值為 20mA。超出此額定值可能導致永久性損壞，並使保固失效。

問：JEDEC Level 3預處理是什麼意思？

答：這表示元件已在受控條件下進行烘烤和/或儲存，以減少封裝內的濕氣吸收，使其在工廠條件（<30°C/60%RH）下，於進行迴焊前，具有 168 小時（7 天）的車間壽命。

問：為什麼綠光 LED 的順向電壓範圍（2.8-3.8V）比紅/黃光（1.7-2.5V）高？

答：這是由於基礎的半導體材料不同。綠光 LED 通常使用氮化銦鎵（InGaN），其能隙比用於紅光和黃光 LED 的磷化鋁銦鎵（AlInGaP）更寬。更寬的能隙需要更高的電壓來激發電子跨越它。

問：如何解讀標籤上的分級代碼 "B5"？

答：根據交叉對照表，"B5" 表示：紅色強度分級 = R2（190-260 mcd），綠色強度分級 = G2（910-1185 mcd），黃色強度分級 = Y1（140-180 mcd）。波長分級則由獨立的 "D" 代碼（例如 D1、D2 等）表示。

10. 設計導入範例：狀態指示燈面板

情境：設計一個具有三個狀態指示燈的控制面板：紅色（故障）、綠色（就緒）、黃色（待機）。需要均勻的高亮度。

設計步驟：

1. 選型：選擇 LTST-E143EGSW，因其具有通用封裝且三種顏色皆可取得。
2. 分級：指定紅色強度分級 R3、綠色 G3、黃色 Y4，以獲得每種顏色的最高亮度。指定紅色波長分級 RA、綠色 GB、黃色 YB，以獲得一致且飽和的色彩。
3. 電路設計：
   • 供電電壓（V_cc）：5V。
   • 計算串聯電阻以設定 I_F= 20mA（綠色使用 20mA，紅/黃色可根據所需亮度使用 20-30mA）。
     • 紅色電阻（使用典型 V_F=2.1V）：R = (5V - 2.1V) / 0.020A = 145 Ω。使用 150 Ω 標準值。
     • 綠色電阻（使用典型 V_F=3.3V）：R = (5V - 3.3V) / 0.020A = 85 Ω。使用 82 Ω 或 91 Ω 標準值。
     • 黃色電阻（使用典型 V_F=2.1V）：與紅色相同，150 Ω。
   • 每顆 LED 功率：P = V_F* I_F。以綠色為例：約 66mW，在 76mW 的最大值範圍內。
4. PCB 佈局：使用建議的焊墊佈局。將接腳 2（共用陽極）透過電阻連接至 V_cc。將接腳 1、4、3（分別為紅、綠、黃色的陰極）透過微控制器接腳或開關接地，以進行獨立控制。
5. 熱檢查：在每顆 LED 功率消耗低於 75mW 且具有 16mm² 焊墊的情況下，於典型的室內環境中，接面溫升將非常小，確保了長期可靠性。