SMD LED LTST-M140TGKT 規格書 - 3.2x1.6x1.2mm - 最大3.8V - 80mW - 綠色水清透鏡 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件提供 LTST-M140TGKT 表面黏著裝置（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，適用於空間受限的應用。該 LED 採用水清透鏡封裝，內部為發射綠光的 InGaN（氮化銦鎵）半導體晶片。

此系列 LED 的主要設計目標包括：與大量生產製程相容、在標準操作條件下的可靠性，以及一致的光學性能。這些 LED 旨在滿足現代電子設備的需求，為指示燈與照明功能提供尺寸、性能與成本效益的平衡。

1.1 產品特點

• 符合 RoHS（危害性物質限制指令）規範。
• 採用業界標準 12mm 載帶包裝，捲繞於 7 英吋直徑捲盤，適用於自動化取放設備。
• 符合 EIA（電子工業聯盟）標準封裝外型。
• 輸入/輸出特性與標準積體電路（IC）邏輯位準相容。
• 專為與自動化置放與組裝系統相容而設計。
• 可承受表面黏著技術（SMT）中常用的紅外線（IR）迴焊製程。
• 預處理至 JEDEC（聯合電子裝置工程委員會）濕度敏感等級 3，表示包裝袋開啟後，在 <30°C/60% RH 環境下的車間壽命為 168 小時。

1.2 應用領域

此 LED 旨在廣泛應用於各類電子產品中，作為狀態指示燈、背光源或信號源。典型的應用領域包括：

• 通訊設備（例如：路由器、交換器、電話）。
• 辦公室自動化設備（例如：印表機、掃描器、多功能事務機）。
• 家電與消費性電子產品。
• 工業控制面板與設備。
• 顯示器與按鍵的前面板背光。
• 室內環境中的符號或資訊照明。

2. 封裝尺寸與機械資訊

LTST-M140TGKT 採用標準 SMD LED 封裝。透鏡顏色指定為水清，光源顏色為綠色，由 InGaN 晶片產生。

重要機械注意事項：

• 封裝圖中提供的所有線性尺寸單位均為毫米（mm）。
• 除非圖面有特別註明，否則預設尺寸公差為 ±0.2 mm（±0.008 英吋）。
• 此封裝設計旨在確保迴焊製程中的穩定性，並在產品壽命週期內提供可靠的光學性能。

3. 額定值與特性

除非另有說明，所有規格均在環境溫度（Ta）為 25°C 下定義。超過絕對最大額定值可能對元件造成永久性損壞。

3.1 絕對最大額定值

• 功率消耗（Pd）：80 mW
• 峰值順向電流（I_F(PEAK)）：100 mA（在脈衝條件下，佔空比 1/10、脈衝寬度 0.1ms 時的最大允許值）。
• 連續順向電流（I_F）：20 mA（直流）。
• 操作溫度範圍（T_opr）：-40°C 至 +85°C。
• 儲存溫度範圍（T_stg）：-40°C 至 +100°C。

3.2 無鉛製程建議之紅外線迴焊溫度曲線

此元件適用於無鉛焊接製程。建議的迴焊溫度曲線符合 J-STD-020B 標準。此曲線的關鍵參數包括受控的預熱階段、定義的液相線以上時間，以及不超過 260°C 的峰值溫度。具體的升溫速率、均熱時間與冷卻速率必須針對特定的 PCB 組裝進行優化，但此曲線能確保 LED 封裝在焊接過程中保持完整性。

3.3 電氣與光學特性

典型性能測量條件為 I_F= 20 mA，Ta = 25°C。

• 光通量（Φ_v）：0.84 lm（最小），2.70 lm（最大）。使用近似 CIE 明視覺響應曲線的感測器/濾光片測量。
• 發光強度（I_v）：280 mcd（最小），900 mcd（最大）。此為由光通量推導出的參考值；主要光學規格為光通量。
• 視角（2θ_1/2）：120 度（典型值）。定義為發光強度降至軸向峰值強度一半時的全角。
• 峰值發射波長（λ_P）：518 nm（典型值）。光譜功率分佈達到最大值時的波長。
• 主波長（λ_d）：520 nm 至 535 nm。人眼感知的、定義顏色的單一波長。在其分級代碼內的公差為 ±1 nm。
• 光譜線半高寬（Δλ）：35 nm（典型值）。峰值強度 50% 處的光譜寬度。
• 順向電壓（V_F）：2.8 V（最小），3.8 V（最大），於 20mA 條件下。特定分級代碼內的公差為 ±0.1V。
• 逆向電流（I_R）：10 μA（最大），於 V_R= 5V 條件下。此元件並非設計用於逆向偏壓操作；此測試僅用於品質驗證。

重要測量注意事項：

1. 光通量是主要的光度學量。發光強度（mcd）是基於標準測量條件提供的參考值。
2. 視角由半強度點定義。
3. 主波長由 CIE 色度座標推導得出。
4. 逆向電壓測試用於內部品質保證；在應用電路中，LED 不應承受逆向偏壓。

4. 分級代碼系統

為確保生產中的顏色與亮度一致性，LED 會根據關鍵參數進行分級。這讓設計師能根據其應用需求選擇合適的分級代碼。

4.1 順向電壓（V_F）分級

於 I_F= 20 mA 條件下對綠色 LED 進行分級。

分級代碼 D7：2.8V - 3.0V

分級代碼 D8：3.0V - 3.2V

分級代碼 D9：3.2V - 3.4V

分級代碼 D10：3.4V - 3.6V

分級代碼 D11：3.6V - 3.8V

各分級代碼內公差：±0.1V。

4.2 光通量 / 發光強度分級

於 I_F= 20 mA 條件下對綠色 LED 進行分級。發光強度僅供參考。

分級代碼 E1：0.84 lm - 1.07 lm（280 mcd - 355 mcd）

分級代碼 E2：1.07 lm - 1.35 lm（355 mcd - 450 mcd）

分級代碼 F1：1.35 lm - 1.68 lm（450 mcd - 560 mcd）

分級代碼 F2：1.68 lm - 2.13 lm（560 mcd - 710 mcd）

分級代碼 G1：2.13 lm - 2.70 lm（710 mcd - 900 mcd）

各發光強度分級代碼公差：±11%。

4.3 色調（主波長）分級

於 I_F= 20 mA 條件下對綠色 LED 進行分級。

分級代碼 AP：520.0 nm - 525.0 nm

分級代碼 AQ：525.0 nm - 530.0 nm

分級代碼 AR：530.0 nm - 535.0 nm

各分級代碼內公差：±1 nm。

5. 典型性能曲線

提供關鍵特性的圖形表示以輔助設計。這些曲線為典型值，基於 25°C 環境溫度下的測試。

• 相對發光強度 vs. 順向電流：顯示驅動電流與光輸出之間的非線性關係。
• 順向電壓 vs. 順向電流：說明二極體的 I-V 特性。
• 相對發光強度 vs. 環境溫度：展示隨著接面溫度升高，光輸出下降的現象。
• 光譜功率分佈：描繪以 518 nm 為中心的相對輻射功率隨波長變化的函數。
• 視角分佈圖：顯示發光強度角度分佈的極座標圖。

這些曲線對於設計適當的驅動電路、管理熱效應，以及理解光學系統設計中的空間光分佈至關重要。

6. 使用指南與操作說明

6.1 清潔

不應使用未指定的化學清潔劑，因其可能損壞 LED 封裝材料（環氧樹脂透鏡）。若必須在焊接後進行清潔，建議方法是將 LED 在室溫下浸入乙醇或異丙醇中，時間不超過一分鐘。應輕柔攪動以避免機械應力。

6.2 建議的 PCB 焊墊圖案

提供適用於紅外線或氣相迴焊的建議焊墊佈局。此圖案旨在確保可靠的焊點形成、迴焊過程中因表面張力產生的適當自對位，以及足夠的散熱。尺寸平衡了焊錫量、接點強度與防止錫橋。

6.3 載帶與捲盤包裝規格

LED 以具有保護蓋帶的壓紋載帶供應，捲繞於 7 英吋（178 mm）直徑的捲盤上。詳細規定了口袋尺寸、載帶寬度、間距與捲盤軸心尺寸，以確保與自動化 SMT 設備送料器的相容性。標準捲盤數量為 3000 顆。

6.4 捲盤與包裝注意事項

• 載帶中的空口袋已用蓋帶密封。
• 標準包裝：每 7 英吋捲盤 3000 顆。
• 剩餘數量可接受最小訂購量（MOQ）為 500 顆。
• 包裝符合 ANSI/EIA-481 規範。
• 根據載帶規格，最多允許連續兩個缺失元件（空口袋）。

7. 注意事項與應用說明

7.1 預期應用

此 LED 設計用於標準商業與工業電子設備，包括辦公室自動化、通訊、家電與一般指示燈應用。並非專門設計或測試用於故障可能直接導致生命、健康或安全風險的應用（例如：航空管制、醫療生命維持、運輸安全系統）。對於此類高可靠性應用，必須諮詢元件製造商進行適用性評估。

7.2 儲存條件

密封防潮袋（MBB）：儲存於 ≤30°C 且 ≤70% 相對濕度（RH）環境。當儲存在原裝含乾燥劑的袋子中時，元件自日期代碼起有一年的保存期限。

開袋後：在 ≤30°C / ≤60% RH 條件下的車間壽命為 168 小時（JEDEC MSL 3）。超過此時間暴露的元件可能吸收濕氣，導致在迴焊過程中可能發生爆米花效應或分層。

延長儲存（袋外）：若需儲存超過 168 小時，請將元件置於裝有新鮮乾燥劑的密封容器中，或置於氮氣吹掃的乾燥器中。

烘烤：超過 168 小時車間壽命的元件，在焊接前必須在大約 60°C 下烘烤至少 48 小時，以去除吸收的濕氣。

7.3 焊接建議

迴焊（主要方法）：

- 預熱溫度：150-200°C。

- 液相線以上時間（預熱時間）：最長 120 秒。

- 本體峰值溫度：最高 260°C。

- 峰值溫度時間：最長 10 秒。

- 最大迴焊循環次數：兩次。

手工焊接（烙鐵）：僅用於維修或返工。

- 烙鐵頭溫度：最高 300°C。

- 每支接腳焊接時間：最長 3 秒。

- 最大手工焊接循環次數：一次。

重要注意事項：最佳的迴焊溫度曲線取決於特定的 PCB 設計、元件數量、錫膏與迴焊爐特性。提供的指南與基於 JEDEC 的曲線是起點，必須在實際生產組裝線上進行驗證。

8. 設計考量與技術分析

8.1 驅動電路設計

在 20mA 下 2.8V 至 3.8V 的順向電壓（V_F）範圍，需要一個恆流驅動電路以獲得穩定的光輸出，特別是當多個 LED 串聯使用或亮度一致性至關重要時。對於單一 LED、低成本應用，可以使用簡單的串聯電阻，但電流會隨著 LED 的特定 V_F與電源電壓而變化。例如，使用 5V 電源且目標為 20mA，串聯電阻（R_S）計算為 R_S= (V_電源- V_F) / I_F。使用最大 V_F值 3.8V 得出 R_S= (5 - 3.8) / 0.02 = 60Ω。使用最小 V_F值 2.8V 與相同電阻，則 I_F= (5 - 2.8) / 60 ≈ 36.7mA，這超過了絕對最大連續電流。因此，建議使用穩壓電流源，或根據最壞情況的 V_F分級代碼謹慎選擇電阻。

8.2 熱管理

最大功率消耗為 80mW（在 20mA 且最高 3.8V 下），熱管理對於維持使用壽命與穩定光輸出非常重要。如特性曲線所示，發光強度會隨著接面溫度升高而降低。為最小化溫升：

1. 使用建議的 PCB 焊墊圖案，以提供從 LED 封裝到電路板的足夠熱傳導。

2. 考慮在 LED 散熱墊（如適用）下方的 PCB 中使用散熱孔，將熱量傳導至內層或電路板背面。

3. 避免長時間在絕對最大電流下操作。

4. 若在高密度佈局中功率消耗是問題，請確保終端產品外殼內有足夠的氣流。

8.3 光學設計考量

120 度視角與水清透鏡產生寬廣、擴散的發光模式，適用於需要從廣泛角度可見的狀態指示燈。對於需要更聚焦光束的應用，則需要次級光學元件（例如：透鏡、導光管）。主波長分級代碼（AP, AQ, AR）允許根據所需的綠色色調進行選擇，這對於顏色編碼指示燈或背光陣列中的美觀匹配可能很重要。

8.4 與替代技術的比較

使用 InGaN 技術製造綠色 LED，相較於磷化鎵（GaP）等舊技術，在效率與亮度上具有優勢。InGaN LED 通常具有較窄的光譜頻寬，從而產生更飽和的綠色。120 度視角是常見標準，在寬廣可見度與正向強度之間提供了良好的平衡。對於需要更寬廣視野的應用，可以考慮擴散透鏡類型或側視封裝。

8.5 可靠性與壽命因素

LED 壽命主要受操作接面溫度與驅動電流影響。在規格限制內操作——例如，使用 15-18mA 而非 20mA——可以顯著延長操作壽命。嚴格遵守焊接溫度曲線可防止熱衝擊與封裝應力。遵循濕度敏感度處理程序（MSL 3）對於防止因濕氣在迴焊過程中導致封裝破裂而引起的潛在故障至關重要。