SMD LED LTST-C950RKGKT-5A 資料手冊 - 3.2x2.8x1.9mm - 2.0V - 75mW - 綠色 AlInGaP - 英文技術文件

1. 產品概述

本文件提供 LTST-C950RKGKT-5A 型號高亮度表面黏著 LED 燈的完整技術規格。此元件專為自動化組裝製程設計，非常適合空間受限且需要可靠高效指示燈照明的應用。

1.1 特性

• 符合 RoHS 環保標準。
• 採用超高亮度磷化鋁銦鎵 (AlInGaP) 半導體晶片，實現高發光效率。
• 採用圓頂透鏡以優化光輸出和視角。
• 封裝於12毫米載帶，捲繞於7英吋直徑捲盤，相容於標準自動化貼片設備。
• 符合EIA（電子工業聯盟）標準封裝外型。
• 設計用於與積體電路相容（I.C. compatible）。
• 適用於紅外線（IR）迴焊製程。

1.2 應用

此LED適用於廣泛的電子設備，包括但不限於：

• 通訊設備（無線/行動電話）。
• 辦公室自動化設備與筆記型電腦。
• 網路系統與家用電器。
• 室內標誌與顯示應用。
• 鍵盤與按鍵背光。
• 狀態與功率指示器。
• 微型顯示器與象徵性光源。

2. 封裝尺寸與機械資訊

LTST-C950RKGKT-5A 採用標準表面黏著裝置 (SMD) 封裝。

• 透鏡顏色： 水透明
• 晶片/光源顏色： 鋁銦鎵磷綠光
• 關鍵尺寸（典型值）： 封裝尺寸長約3.2毫米，寬約2.8毫米，高約1.9毫米。除非詳細機械圖另有規定，否則所有尺寸公差均為±0.1毫米。

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。

• 功率耗散（Pd）： 75 毫瓦
• 峰值順向電流 (IFP): 80 毫安 (於脈衝條件下：1/10 工作週期，0.1毫秒脈衝寬度)
• 連續順向電流 (IF): 30 毫安 直流
• 工作溫度範圍: -30°C 至 +85°C
• 儲存溫度範圍: -40°C 至 +185°C
• 紅外迴焊條件： 可承受最高 260°C 峰值溫度，最長 10 秒。

3.2 建議IR迴焊溫度曲線

針對無鉛焊接製程，提供建議的迴焊溫度曲線。關鍵參數包括預熱區最高至 200°C、峰值溫度不超過 260°C，以及溫度高於 260°C 的時間最長限制為 10 秒。此溫度曲線應根據具體的 PCB 設計、焊錫膏及使用的迴焊爐進行特性化調整。

3.3 電氣與光學特性

典型性能參數測量條件為環境溫度 Ta=25°C 且順向電流 (IF) 為 5mA，除非另有說明。

• 發光強度(Iv)： 71.0 - 450.0 mcd（毫燭光）。此寬範圍是透過分檔管理實現的（請參閱第4節）。
• 視角(2θ½)： 25度。此為發光強度降至中心軸值一半時的全角。
• 峰值發射波長(λP)： 574.0 nm（典型值）。
• 主波長(λd)： 564.5 - 573.5 nm。這定義了LED的感知顏色，同時也進行了分檔。
• 譜線半寬度 (Δλ)： 15.0 nm（典型值）。
• 順向電壓 (VF)： 1.6 - 2.2 V，在5mA下的典型值為2.0V。
• 逆向電流 (IR)： 在逆向電壓 (VR) 5V下，最大值為10 µA。

量測備註： 發光強度使用經過濾波以匹配CIE明視覺響應曲線的感測器進行測量。操作時需注意防範靜電放電（ESD）；必須採取正確接地與ESD安全防護措施。

4. Bin Rank System

為確保生產中的色彩與亮度一致性，LED會根據關鍵參數進行分檔。

4.1 順向電壓 (VF) 分級

分檔條件為 IF=5mA。分檔代碼 1 至 6，VF 範圍從 1.60-1.70V（Bin 1）到 2.10-2.20V（Bin 6）。每檔容差為 ±0.1V。

4.2 發光強度 (Iv) 分級

分檔條件為 IF=5mA。分檔代碼 Q, R, S, T，Iv 範圍從 71.0-112.0 mcd（Bin Q）到 280.0-450.0 mcd（Bin T）。每檔容差為 ±15%。

4.3 色調 (主波長, λd) 分級

在 IF=5mA 下進行分檔。分檔代碼為 B、C、D，λd 範圍從 564.5-567.5 nm（Bin B）到 570.5-573.5 nm（Bin D）。每檔容差為 ±1 nm。

5. 典型性能曲線分析

資料表中包含關鍵關係的圖形表示，對於電路設計和熱管理至關重要。

• 相對發光強度 vs. 順向電流： 顯示光輸出如何隨電流增加而增加，通常在較高電流下由於熱效應而以次線性方式增加。
• 相對發光強度 vs. 環境溫度： 展示光輸出的負溫度係數；強度隨接面溫度升高而降低。
• 順向電壓 vs. 順向電流： 說明二極體的 I-V 特性，對於選擇限流電阻值至關重要。
• 波長 vs. 順向電流： 可能顯示峰值或主導波長隨驅動電流變化而產生的輕微偏移。
• 視角分佈圖： 一種描繪光強度空間分佈的極座標圖。

6. 組裝與操作使用指南

6.1 清潔

若焊接後需要清潔，僅可使用指定溶劑。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品，以免損壞環氧樹脂封裝。

6.2 推薦的PCB焊墊圖案

提供的建議焊墊佈局旨在確保迴焊過程中正確的機械對位、焊錫角隅成形及熱緩衝。遵循此圖案有助於防止墓碑效應並確保可靠的焊點。

6.3 捲帶包裝規格

LED以壓紋載帶搭配保護蓋帶形式供貨，捲繞於直徑7英吋（178毫米）的捲盤上。標準捲盤數量為2000件。包裝符合ANSI/EIA-481規範。詳細載帶關鍵尺寸（凹槽尺寸、間距）與捲盤尺寸（軸心直徑、凸緣直徑），以確保與自動化組裝設備相容。

7. 注意事項與應用說明

7.1 應用範圍

此LED設計用於標準商業與工業電子設備。不適用於故障可能危及生命或健康的安全關鍵或高可靠性應用（例如：航空、醫療生命維持系統）。此類用途需諮詢製造商。

7.2 儲存條件

• 密封包裝： 儲存於 ≤ 30°C 且 ≤ 90% 相對濕度 (RH) 的環境中。自防潮袋開封後，請於一年內使用。
• 已開封包裝： 對於從乾燥包裝中取出的元件，其儲存環境不應超過 30°C / 60% RH。建議在一週內完成紅外線迴焊（濕度敏感等級 3，MSL 3）。如需更長時間儲存，請使用帶有乾燥劑的密封容器。若儲存超過一週，在進行焊接前需以 60°C 烘烤至少 20 小時，以防止「爆米花」損壞。

7.3 焊接指南

提供迴焊與手工焊接的詳細焊接參數：

• 迴焊： 預熱至 150-200°C（最長 120 秒），峰值溫度 ≤ 260°C，溫度高於 260°C 的時間 ≤ 10 秒（最多允許兩次迴焊循環）。
• 手工焊接： 烙鐵頭溫度 ≤ 300°C，每個焊點焊接時間 ≤ 3 秒（僅限一次）。

強調遵循基於 JEDEC 標準的回流焊溫度曲線及錫膏製造商指南的重要性，以確保焊接點可靠性並避免 LED 受熱損傷。

8. 技術深度解析與設計考量

8.1 運作原理

LTST-C950RKGKT-5A 基於 AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體晶片。當施加超過其能隙能量的正向電壓時，電子和電洞在主動區複合，以光子的形式釋放能量。AlInGaP 合金的特定成分經過設計，可產生綠色波長區域（約 574nm）的光線。半球形環氧樹脂透鏡用於從晶片中提取更多光線，並將發光模式塑造成 25 度的視角。

8.2 LED驅動

恆流源是驅動LED的理想方法，因為它能確保穩定的光輸出，不受順向電壓微小變化的影響。在簡單應用中，通常會使用串聯限流電阻搭配電壓源。電阻值（R）可透過歐姆定律計算：R = (電源電壓 - LED順向電壓) / 目標電流。以典型值5mA下順向電壓2.0V、電源5V為例，R = (5V - 2.0V) / 0.005A = 600Ω。設計者應使用datasheet中的最大順向電壓值（2.2V）進行最壞情況電流計算，以避免超過絕對最大額定電流。

8.3 熱管理

儘管體積小巧，熱管理對於其壽命與性能至關重要。必須遵守75mW的最大功耗限制。在高電流或高環境溫度下工作會增加接面溫度，從而導致光輸出降低（如性能曲線所示）、光通量衰減加速，並可能縮短使用壽命。確保PCB上LED散熱墊（若適用）或焊墊下方及周圍有足夠的銅箔面積，有助於散熱。

8.4 光學設計考量

25度的視角使此LED適合指向性指示燈應用。若要用於面板背光或創造更擴散的光暈，則需要二次光學元件，如導光板或擴散膜。透明透鏡能產生窄而集中的光束，而擴散透鏡則會形成更寬、更柔和的發光模式。

8.5 比較與選擇

在選擇LED時，工程師會比較關鍵參數：亮度（Iv）、顏色（波長、CIE座標）、視角、順向電壓及封裝尺寸。此LED採用的AlInGaP技術相較舊技術，在綠/黃色光範圍內提供更高效率與良好穩定性。分檔系統可針對需在多個元件間嚴格匹配顏色或亮度的應用，實現精確選擇。

8.6 典型用戶問題解答

Q: 我可以持續以20mA驅動此LED嗎？
A: 可以，絕對最大持續電流為30mA。以20mA操作符合規格，但您必須確保功率耗散（VF * IF）不超過75mW。在20mA與典型VF 2.0V條件下，功率為40mW，這是可接受的。

Q: 為何發光強度範圍如此寬廣（71-450 mcd）？
A: 此數值為整體生產可能出現的總範圍。針對特定訂單，您可選擇特定分檔（例如T檔：280-450 mcd），以獲得更集中、可預測的亮度範圍。

Q: 如何理解「峰值」波長與「主」波長的差異？
A: 峰值波長 (λP=574nm) 是發射光譜最強處的單一波長。主波長 (λd=564.5-573.5nm) 是根據 CIE 色度圖計算得出，代表感知到的顏色。在以人為本的應用中，λd 對於顏色規格更為相關。

8.7 應用案例研究：狀態指示燈面板

考慮為一個具有四個相同綠色 LED 的網路路由器設計狀態指示燈面板。為確保外觀一致：

1. 分檔： 為所有四個 LED 指定相同的色調檔（例如，C 檔：567.5-570.5nm）和發光強度檔（例如，S 檔：180-280 mcd）。這能保證幾乎完全一致的顏色和亮度。
2. 電路設計： 使用共用的 5V 電源軌。使用最大正向電壓 VF (2.2V) 來計算驅動電流 5mA 所需的限流電阻，以確保即使個別 VF 值有差異，亮度仍保持一致：R = (5V - 2.2V) / 0.005A = 560Ω。使用容差為 1% 的電阻。
3. PCB 佈局： 遵循建議的焊盤圖案。在陰極焊盤旁包含一小塊銅箔以協助散熱，尤其是在PCB被封裝的情況下。
4. 組裝： 遵循MSL3指南。如果捲帶包裝被打開，請計劃在一週內焊接所有LED，或將其與乾燥劑一起妥善儲存。

8.8 技術趨勢

AlInGaP LED代表了一種成熟且高效的琥珀色至紅色光譜技術，而綠色則處於其波長能力的較短波長極限。LED產業的持續發展重點在於提高效率（每瓦流明）、改善顯色性以及降低成本。對於純綠色和藍色，InGaN（氮化銦鎵）技術佔主導地位，並且持續看到效率的快速提升。封裝的趨勢是朝向更小的佔位面積、更高的功率密度以及改進的熱路徑（例如覆晶設計），以管理來自越來越亮晶片的熱量。此特定的SMD LED採用了成熟的封裝技術，針對高產量消費性和工業電子產品中的可靠性和自動化組裝進行了優化。