SMD LED LTST-010KGKT 規格書 - 3.0x1.5x1.1mm - 2.4V 最大 - 72mW - 水清 AlInGaP 綠色 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTST-010KGKT 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）發光二極體（LED）。其微型封裝尺寸使其非常適合應用於各種消費性和工業電子產品中空間受限的場合。

1.1 核心優勢

• 微型尺寸：緊湊的封裝允許高密度的 PCB 佈局。
• 自動化相容性：以 12mm 載帶包裝於 7 吋捲盤上，完全相容於標準的取放機與自動化組裝設備。
• 製程相容性：設計可承受紅外線（IR）迴焊製程，符合現代無鉛（Pb-free）製造標準。
• 材料合規性：本產品符合 RoHS（有害物質限制）指令。
• 寬廣視角：具備典型的 110 度視角（2θ1/2），提供廣泛的光線分佈。

1.2 目標市場與應用

此 LED 旨在用於各種電子設備中作為狀態指示燈、背光元件或信號光源。主要應用領域包括：

• 通訊設備（例如：無線/行動電話）
• 可攜式運算裝置（例如：筆記型電腦）
• 網路系統與家電
• 工業控制面板與室內標誌
• 辦公室自動化設備

2. 深入技術參數分析

除非另有說明，所有規格均在環境溫度（Ta）為 25°C 下定義。

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能對元件造成永久損壞的極限。不保證在此條件下操作。

• 功耗（Pd）：72 mW
• 峰值順向電流（IFP）：80 mA（在脈衝條件下：1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度）
• 連續順向電流（IF）：30 mA DC
• 操作溫度範圍：-40°C 至 +85°C
• 儲存溫度範圍：-40°C 至 +100°C

2.2 電光特性

這些是標準測試條件（IF = 20mA）下的典型性能參數。

• 發光強度（Iv）：最小 56 mcd，典型值依分級而異，最大 180 mcd。使用過濾至 CIE 明視覺響應曲線的感測器測量。
• 順向電壓（VF）：範圍從 1.8V（最小）到 2.4V（最大）。典型值取決於順向電壓分級（D2、D3、D4）。
• 峰值波長（λP）：約 570 nm。
• 主波長（λd）：典型值為 571 nm，特定分級定義範圍從 564.5 nm 到 576.5 nm。
• 頻譜頻寬（Δλ）：約 15 nm（半高寬）。
• 逆向電流（IR）：在逆向電壓（VR）為 5V 時，最大 10 μA。注意：此 LED 並非設計用於逆向偏壓操作；此參數僅供測試用途。

3. 分級系統說明

產品依性能分級，以確保應用中的一致性。設計師可以指定分級以符合其對亮度、顏色和壓降的要求。

3.1 發光強度（Iv）分級

分級確保可預測的最小亮度。單位為毫燭光（mcd），在 20mA 下測量。

• P2：56 – 71 mcd
• Q1：71 – 90 mcd
• Q2：90 – 112 mcd
• R1：112 – 140 mcd
• R2：140 – 180 mcd

每個分級內的公差為 ±11%。

3.2 順向電壓（VF）分級

電壓分級有助於設計限流電路和預測功耗。單位為伏特（V），在 20mA 下測量。

• D2：1.8 – 2.0 V
• D3：2.0 – 2.2 V
• D4：2.2 – 2.4 V

每個分級內的公差為 ±0.1V。

3.3 色調 / 主波長（λd）分級

此分級控制綠光的感知顏色。單位為奈米（nm），在 20mA 下測量。

• B：564.5 – 567.5 nm
• C：567.5 – 570.5 nm
• D：570.5 – 573.5 nm
• E：573.5 – 576.5 nm

每個分級內的公差為 ±1 nm。

4. 性能曲線分析

典型特性曲線提供了元件在不同條件下行為的深入見解。這些對於穩健的電路設計至關重要。

4.1 順向電流 vs. 順向電壓（I-V 曲線）

I-V 曲線呈現出二極體的典型指數關係。順向電壓（VF）隨電流（IF）增加而增加，並且也與溫度相關。設計師必須使用此曲線來選擇適當的限流電阻，以確保 LED 在其指定的電流範圍內工作，特別是需要考慮電壓分級（D2-D4）之間的差異。

4.2 發光強度 vs. 順向電流

此曲線顯示，在典型工作範圍內（最高至 30mA DC），發光強度大致與順向電流成正比。然而，在極高電流下，由於熱效應增加，效率可能會降低。在建議的 20mA 測試條件或以下操作，可確保穩定的性能和壽命。

4.3 頻譜分佈

頻譜輸出曲線以 570 nm 的峰值波長為中心，典型半高寬為 15 nm。這種相對較窄的頻寬是 AlInGaP（磷化鋁銦鎵）技術的特點，與螢光粉轉換 LED 等舊技術相比，能產生更飽和的綠色。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

LTST-010KGKT 符合業界標準的 SMD 封裝外形。關鍵尺寸（單位：毫米）包括典型本體尺寸約為長 3.0mm、寬 1.5mm、高 1.1mm。除非另有說明，公差通常為 ±0.1mm。封裝在 AlInGaP 綠色光源上配備水清透鏡。

5.2 建議 PCB 焊墊圖案

提供建議的焊墊佈局，以確保在迴焊過程中形成可靠的焊點。此圖案旨在促進適當的焊料潤濕和機械穩定性，同時最大限度地降低墓碑效應（元件一端翹起）的風險。焊墊設計針對紅外線和氣相迴焊製程進行了優化。

5.3 極性識別

陰極通常由 LED 封裝上的視覺標記指示，例如凹口、綠點或透鏡的切角。必須查閱規格書圖表以確認此特定零件的確切極性標記。在組裝過程中，正確的極性對於確保元件功能至關重要。

6. 焊接與組裝指南

6.1 紅外線迴焊溫度曲線

對於無鉛（Pb-free）焊接製程，建議使用符合 J-STD-020B 標準的溫度曲線。關鍵參數包括：

• 預熱：150-200°C，最長 120 秒，以逐漸加熱電路板和元件。
• 峰值溫度：不應超過 260°C。
• 液相線以上時間（TAL）：焊料處於熔融狀態的持續時間應根據焊膏製造商的規格進行控制，通常控制在提供的曲線圖中所示的限制內。

此溫度曲線對於防止熱衝擊至關重要，熱衝擊可能損壞 LED 的內部結構或環氧樹脂透鏡。

6.2 手工焊接（如必要）

如果需要手動焊接，需要極度謹慎：

• 烙鐵溫度：最高 300°C。
• 焊接時間：每個焊點最長 3 秒。
• 限制：焊接應僅執行一次。避免重新加熱現有焊點。

6.3 清潔

如果焊後需要清潔，應僅使用指定的溶劑。推薦的溶劑包括乙醇或異丙醇。LED 應在常溫下浸泡少於一分鐘。未指定的化學清潔劑可能會損壞環氧樹脂透鏡或封裝標記。

6.4 儲存與濕度敏感性

LED 對濕度敏感。當密封的防潮袋（含乾燥劑）未開封時，應儲存在 ≤30°C 和 ≤70% RH 的條件下，並在一年內使用。一旦原包裝袋被打開：

• 儲存條件不應超過 30°C 和 60% RH。
• 建議在暴露後的 168 小時（7 天）內完成紅外線迴焊製程。
• 對於超過 168 小時的儲存，在焊接前應將 LED 重新烘烤約 60°C 至少 48 小時，以去除吸收的水分並防止 "爆米花效應"（迴焊過程中封裝破裂）。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 載帶與捲盤規格

產品以壓紋載帶包裝供應，便於自動化處理。

• 載帶寬度：12 mm。
• 捲盤直徑：7 英吋（178 mm）。
• 每捲數量：4000 顆（完整捲盤）。
• 最小訂購量（MOQ）：部分/剩餘捲盤為 500 顆。
• 包裝符合 ANSI/EIA-481 規格。載帶用蓋帶密封以保護元件。

8. 應用設計考量

8.1 驅動電路設計

LED 是電流驅動元件。為確保一致的亮度和壽命，必須使用恆流源或限流電阻。電阻值（R）可使用歐姆定律計算：R = (Vcc - VF) / IF，其中 Vcc 是電源電壓，VF 是所選分級的順向電壓（在最壞情況電流計算中使用最大值），IF 是所需的順向電流（例如 20mA）。不建議將多個 LED 並聯驅動而不進行個別限流，因為 VF 的變化可能導致顯著的亮度不匹配。

8.2 熱管理

雖然功耗很低（最大 72mW），但 PCB 上的有效熱管理仍然很重要，特別是在高環境溫度環境中或接近最大額定值操作時。過高的接面溫度將降低發光輸出並加速性能衰減。確保焊墊周圍有足夠的銅面積有助於散熱。

8.3 光學設計

110 度的視角使此 LED 適合廣域照明。對於需要更聚焦光束的應用，則需要二次光學元件（例如透鏡、導光板）。水清透鏡呈現了 AlInGaP 晶片的真實顏色，即飽和的綠色。

9. 技術介紹與比較

9.1 AlInGaP 技術

LTST-010KGKT 使用磷化鋁銦鎵（AlInGaP）半導體材料作為其發光區域。此技術以在琥珀色、橙色、紅色和綠黃色光譜部分產生高效率光線而聞名。與磷化鎵（GaP）等舊技術相比，AlInGaP LED 提供了顯著更高的發光效率和更飽和的色彩純度。此處實現的綠色發光位於 570nm 區域，對人眼具有極高的可見度。

9.2 與其他綠色 LED 的區別

綠色 LED 也可以使用氮化銦鎵（InGaN）技術製造，該技術通常在較短波長（約 520-530nm）產生藍綠色或純綠色。基於 AlInGaP 的綠色（約 570nm）通常呈現更偏黃綠色或 "萊姆" 綠色。選擇取決於應用所需的特定色座標。與某些 InGaN 綠色 LED 相比，在此波長範圍內的 AlInGaP 綠色 LED 通常在驅動電流和溫度變化下具有非常穩定的顏色。

10. 常見問題（FAQ）

10.1 峰值波長和主波長有什麼區別？

峰值波長（λP）是頻譜功率分佈達到最大值時的波長。主波長（λd）是與參考白光相比時，與 LED 感知顏色相匹配的單色光波長。對於頻譜相對對稱的 LED，兩者通常很接近。主波長更直接地與人對顏色的感知相關。

10.2 我可以在沒有電阻的情況下用 3.3V 電源驅動此 LED 嗎？

不，不建議這樣做，這很可能會損壞 LED。其典型 VF 為 2.0-2.4V，直接連接到 3.3V 會導致過大的電流流過，遠遠超過 30mA DC 的絕對最大額定值。使用電壓源時，始終需要串聯一個限流電阻。

10.3 訂購時如何解讀分級代碼？

您可以指定分級組合，以獲得特性緊密集中的 LED。例如，要求 "Iv=R1, VF=D3, λd=C" 將為您提供發光強度在 112-140 mcd 之間、順向電壓在 2.0-2.2V 之間、主波長在 567.5-570.5 nm 之間的 LED。如果未指定分級，您將收到標準生產混合的產品。

10.4 此 LED 適合戶外使用嗎？

規格書規定了 -40°C 至 +85°C 的操作溫度範圍，涵蓋了許多戶外條件。然而，長時間暴露在直射陽光、紫外線輻射和濕氣下，可能會隨著時間推移使環氧樹脂透鏡劣化。對於惡劣的戶外環境，應考慮專門為此類條件評級和封裝的 LED（例如，採用矽膠封裝）。

11. 設計案例研究範例

11.1 網路交換器前面板狀態指示燈

需求：在機架式設備上提供清晰、綠色的鏈路/活動狀態指示燈，從各個角度均可見。

設計選擇：選擇 LTST-010KGKT 是因為其 110° 視角，確保即使在離軸觀看時也能可見。AlInGaP 綠色提供了獨特、引人注目的顏色。

實施：使用一組 8 個 LED，每個連接埠一個。為確保亮度均勻，所有 LED 均指定為相同的發光強度分級（例如 R1）。它們通過單獨的 150Ω 限流電阻從 5V 電源軌驅動（針對典型 VF 2.2V 和 IF=20mA 計算：R = (5V - 2.2V) / 0.02A = 140Ω；150Ω 是最接近的標準值）。PCB 佈局使用建議的焊墊圖案，並通過小的散熱連接連接到接地層以利散熱。

12. 技術趨勢

12.1 效率與微型化

SMD LED 的總體趨勢繼續朝著更高的發光效率（每電瓦產生更多光輸出）和進一步微型化發展。雖然此零件代表成熟的封裝尺寸，但像晶片級 LED（CSLED）這樣的新封裝正在出現，提供更小的佔位面積。所有電子產品對能源效率的推動，促使 LED 在更低的電流下提供所需的亮度。

12.2 顏色穩定性與一致性

磊晶生長和封裝材料的進步旨在提高顏色一致性（減少分級內的差異）以及在元件壽命期間和溫度變化下的穩定性。這對於多個 LED 相鄰使用的應用尤其重要，例如全彩顯示器或背光陣列。

12.3 整合化

將 LED 驅動電路（恆流源、PWM 調光控制）直接整合到模組甚至 LED 封裝本身的趨勢日益增長，這簡化了終端使用者的設計並提高了整體系統可靠性。