SMD LED LTST-C170KGKT 資料手冊 - 3.2x1.6x1.4mm - 2.0V - 綠色 - 0.06W - 英文技術文件

1. 產品概述

本文件提供表面黏著裝置（SMD）LED燈的完整技術規格。此元件專為自動化印刷電路板（PCB）組裝而設計，適用於各種電子設備中空間受限的應用。

1.1 特性

• 符合RoHS（有害物質限制）指令。
• 採用超亮鋁銦鎵磷（AlInGaP）半導體晶片發射綠光。
• 封裝於8mm載帶，捲繞於7英吋直徑捲盤，適用於高效自動化取放組裝。
• 標準化EIA（電子工業聯盟）封裝尺寸確保與業界設計相容。
• 輸入/輸出特性與標準積體電路（IC）邏輯位準相容。
• 專為與自動化表面黏著技術（SMT）貼裝設備相容而設計。
• 可承受大量印刷電路板製造中所使用的標準紅外線（IR）迴焊製程。

1.2 應用領域

此LED適用於廣泛的應用領域，包括但不限於：

• 通訊設備、辦公室自動化設備、家用電器及工業控制系統。
• 鍵盤與按鍵的背光照明。
• 狀態與電源指示器。
• 微型顯示器與面板指示器。
• 信號照明與象徵性燈具。

2. 技術參數深度客觀解讀

2.1 絕對最大額定值

下列額定值定義了可能導致裝置永久損壞的極限。在此條件下操作不保證正常運作。

• Power Dissipation (Pd): 75 mW。這是該封裝能夠以熱能形式散發的最大總功率。
• 峰值順向電流 (I_FP): 80 mA。這是最大允許瞬態正向電流，通常在脈衝條件下指定（1/10佔空比，0.1ms脈衝寬度），以防止過熱。
• DC Forward Current (I_F): 30 mA。這是可靠長期運作的最大連續正向電流。
• Reverse Voltage (V_R): 5 V。在反向偏壓下超過此電壓可能導致接面崩潰。
• Operating & Storage Temperature Range: -55°C 至 +85°C。裝置可在此環境溫度範圍內運作與儲存。
• 紅外線焊接條件： 最高260°C持續10秒。這定義了迴流焊接製程的峰值溫度與時間容差。

2.2 Electrical & Optical Characteristics

這些參數是在環境溫度（T_a）為25°C下量測，並定義了元件的典型性能。

• 發光強度 (I_V): 在 I = 20 mA 時為 18.0 - 71.0 mcd (典型值: 35.0 mcd)_F 此數值衡量 LED 在人眼感知中的亮度。其寬廣範圍是透過分檔 (binning) 來管理的 (詳見第 3 節)。
• 視角 (2θ_1/2): 130度。此為發光強度降至軸上（0°）測量值一半時的全角。如此寬廣的視角可提供更為擴散的光型，適用於指示燈應用。
• Peak Emission Wavelength (λ_P): 574.0 nm (Typical)。此為光譜功率輸出達到峰值時的波長。
• Dominant Wavelength (λ_d): 567.5 - 576.5 nm (典型值: 571.0 nm) 於 I_F = 20 mA 時。此為人眼感知並定義顏色（綠色）的單一波長，其源自 CIE 色度圖。
• 譜線半寬度 (Δλ): 15.0 nm。此參數表示光譜純度，定義了在峰值波長附近、含有顯著光功率的波長範圍。
• 順向電壓 (V_F): 1.90 - 2.40 V (典型值) 於 I_F = 20 mA 時。此為 LED 在通過指定電流時的電壓降。
• 逆向電流 (I_R): 10 μA (最大值) 於 V_R = 5 V。這是二極體反向偏壓時流過的微小漏電流。

3. 分檔系統說明

為確保生產中的性能一致性，LED會根據關鍵參數進行分檔。這讓設計師能選用符合特定應用對色彩與亮度均勻性要求的元件。

3.1 順向電壓 (V_F) 等級

以 I_F = 20 mA 進行分檔。每檔公差為 ±0.1V。

• 檔位 4：1.9V - 2.0V
• Bin 5: 2.0V - 2.1V
• Bin 6: 2.1V - 2.2V
• Bin 7: 2.2V - 2.3V
• Bin 8: 2.3V - 2.4V

3.2 發光強度 (I_V) 等級

以 I_F = 20 mA。每個分檔的容差為 ±15%。

• 分檔 M：18.0 mcd - 28.0 mcd
• 分檔 N：28.0 mcd - 45.0 mcd
• Bin P: 45.0 mcd - 71.0 mcd

3.3 色調 (主波長, λ_d) 等級

以 I_F = 20 mA。每個分檔的容差為 ±1 nm。

• Bin C: 567.5 nm - 570.5 nm
• Bin D: 570.5 nm - 573.5 nm
• Bin E: 573.5 nm - 576.5 nm

4. 性能曲線分析

典型的性能曲線闡明了關鍵參數在不同條件下的相互關係。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 曲線顯示了典型的二極體指數關係。對於此 AlInGaP 綠光 LED，在 20mA 電流下，其順向電壓 (V_F) 的典型值約為 2.0V。設計人員必須確保限流電阻或驅動電路能提供正確的電壓以達到預期電流，因為電壓的微小變化可能導致電流大幅改變。

4.2 發光強度 vs. 順向電流

在建議操作電流範圍內（最高30mA直流電），此曲線通常呈線性。增加順向電流會使光輸出成比例增加。然而，若操作超過絕對最大額定值，將導致效率下降、熱量增加及使用壽命縮短。

4.3 Spectral Distribution

光譜輸出曲線以峰值波長574 nm（綠光）為中心，典型半波寬為15 nm。主波長（λ_d其定義感知顏色的主波長，依據分檔不同，會落在571 nm ± 5 nm的範圍內。此窄光譜為AlInGaP技術的特點，能提供飽和的色彩純度。

5. Mechanical & Packaging Information

5.1 封裝尺寸

該LED採用標準SMD封裝。關鍵尺寸（單位：毫米）為：長度：3.2 mm，寬度：1.6 mm，高度：1.4 mm。除非另有說明，公差通常為±0.1 mm。透鏡為水透明。

5.2 Polarity Identification & PCB Pad Design

元件標有陰極（通常以膠帶上的綠點、凹口或較短的引腳表示）。提供建議的PCB焊墊圖案（封裝圖）以確保形成正確的焊點、可靠的電氣連接以及在迴焊過程中的對準。遵循此指南可防止墓碑效應及其他焊接缺陷。

5.3 載帶與捲盤包裝

LED以8毫米寬的凸紋載帶提供，捲繞在直徑7英吋（178毫米）的捲盤上。標準捲盤數量為3000件。包裝包含頂部覆蓋帶以保護元件。其方向與凹槽間距符合ANSI/EIA-481標準，適用於自動化處理。

6. Soldering & Assembly Guidelines

6.1 IR 迴焊溫度曲線 (無鉛製程)

本文提供適用於無鉛焊接組裝的推薦迴焊溫度曲線。關鍵參數包括：

• 預熱： 150°C 至 200°C。
• 預熱時間： 最長120秒，以確保助焊劑活化及溫度穩定。
• 峰值溫度： 最高260°C。
• 液相線以上時間（於峰值時）： 最多10秒。在此條件下，元件最多可承受兩次迴焊循環。

溫度曲線應基於JEDEC標準制定，並依據生產中使用的特定PCB設計、錫膏及迴焊爐進行驗證。

6.2 手工焊接

若需進行手工焊接，請使用溫控烙鐵。烙鐵頭溫度不得超過300°C，且每個焊盤的接觸時間應限制在最多3秒。手工焊接僅應執行一次。

6.3 清潔

若需進行焊後清潔，僅可使用經認可的醇類溶劑，例如乙醇或異丙醇，並於室溫下操作。浸泡時間應少於一分鐘。避免使用未指定的化學清潔劑，以免損壞LED封裝或透鏡。

6.4 Storage & Handling

• ESD 注意事項： 本裝置對靜電放電（ESD）敏感。請使用適當的靜電防護措施進行操作，例如接地手腕帶、防靜電墊和防靜電容器。
• 濕度敏感性： 本產品對濕氣敏感。當儲存於原廠密封防潮袋並附有乾燥劑時，在溫度≤30°C且相對濕度≤90%的環境下，保存期限為一年。一旦拆封，元件應儲存於≤30°C且相對濕度≤70%的環境中，並需在672小時（28天，MSL 2a）內完成紅外線迴焊。若儲存時間超過此期限或處於非受控環境中，建議在焊接前進行約60°C、至少20小時的烘烤。

7. Application Notes & 設計考量

7.1 電流限制

LED是一種電流驅動元件。當使用電壓源驅動時，必須串聯限流電阻。電阻值（R）可根據歐姆定律計算：R = (V_source - V_F) / I_F. 使用最大 V_F 來自數據手冊的保守設計值（2.4V），以確保電流不超過期望值。例如，以5V電源驅動20mA：R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 Ω。標準的130 Ω或150 Ω電阻皆適用。

7.2 熱管理

雖然功耗很低（最高75 mW），但良好的熱設計能延長使用壽命並維持穩定的光學輸出。請確保PCB焊墊周圍有足夠的銅箔區域作為散熱片。避免持續在絕對最大電流和溫度極限下操作。

7.3 光學設計

130度的視角可產生寬廣的擴散光束。對於需要更聚焦光束的應用，則需使用二次光學元件（透鏡或導光管）。水清透鏡能實現無色偏的真實色彩發射，效果最佳。

8. Technical Comparison & Differentiation

此款AlInGaP綠光LED具備以下特定優勢：

• vs. 傳統GaP綠光LED： 相較於傳統GaP綠光LED，AlInGaP技術在相同驅動電流下能提供顯著更高的發光效率與亮度（發光強度），同時具備更佳的色飽和度及溫度穩定性。
• vs. InGaN Blue/Green LEDs: 儘管InGaN LED可實現極高亮度，但此封裝形式的AlInGaP綠光LED為標準亮度指示應用提供了經過驗證、具成本效益的解決方案，並具備穩定的順向電壓特性。
• 關鍵差異化優勢： 結合130度廣視角、符合RoHS標準、兼容IR迴焊製程，以及針對色彩與亮度一致性提供的詳細分檔，使此元件成為自動化、大規模量產的可靠選擇。

9. 常見問題 (FAQ)

9.1 峰值波長與主波長有何區別？

峰值波長 (λ_P) 是LED發出最多光功率的物理波長，由光譜儀測量。 Dominant Wavelength (λ_d) 是與人眼所見顏色相匹配的感知單一波長，根據CIE色度座標計算得出。對於像這款綠色LED一樣的單色LED，兩者的數值通常很接近。

9.2 我可以不透過限流電阻來驅動這個LED嗎？

不行。 LED的正向電壓具有負溫度係數，且每個元件之間存在差異。將其直接連接到電壓源會導致電流不受控制地激增，很可能超過絕對最大額定值並立即損壞元件。請務必使用串聯電阻或恆流驅動器。

9.3 為何發光強度（18-71 mcd）的範圍如此寬廣？

此範圍反映了半導體製造中的自然變異。 binning system (M、N、P等級)將LED分類為強度範圍更緊密的群組。對於需要均勻亮度的應用，請指定並使用來自相同強度分級的LED。

9.4 如何解讀130度的「視角」？

這是 全角 在此角度，光強度降至其軸上（中心）強度的50%。因此，在偏離軸線左側65度與偏離軸線右側65度（總計130度）時，亮度僅為直視LED時的一半。這定義了光束的擴散範圍。

10. 實際應用範例

10.1 狀態指示面板

在網路路由器或工業控制面板中，可使用多個此類LED來指示電源、網路活動、系統錯誤或操作模式。其寬廣視角確保從各個角度皆清晰可見。透過選用相同V_F 與I_V 分區的LED，可使整個面板的亮度和顏色保持一致。典型的電路配置為：5V電源、微控制器GPIO引腳、150Ω限流電阻與LED串聯。

10.2 鍵盤背光

為薄膜或機械鍵盤的按鍵提供照明時，這些SMD LED可安裝在透明鍵帽下方的PCB上。其小巧尺寸（3.2x1.6mm）允許將其置於開關焊盤之間。AlInGaP綠色晶片提供清晰鮮明的色彩。設計考量包括管理並聯多個LED的電流（建議使用獨立電阻或恆流陣列驅動器），並確保光線能透過鍵帽材料均勻擴散。

11. 技術介紹

此LED基於 Aluminium Indium Gallium Phosphide (AlInGaP) 半導體技術。此材料系統在基板上以磊晶方式成長，在可見光譜的紅、橙、琥珀及綠色區域特別高效。當施加正向電壓時，電子與電洞在半導體接面的主動區域復合，以光子（光）的形式釋放能量。AlInGaP層的特定組成決定了能隙能量，從而決定了發射光的波長（顏色）。透明環氧樹脂透鏡封裝晶片，提供機械保護，並塑造光輸出模式。

12. 產業趨勢

SMD指示燈LED的總體趨勢持續朝向 提升效能 (每單位電能的光輸出量更高)， 較小的封裝尺寸 適用於更高密度的電路板，以及 增強可靠性此外，業界也日益重視精確的色彩調校與更嚴格的亮度分級，以滿足全彩顯示器和汽車內裝照明等對色彩一致性要求較高的應用需求。同時，整合智慧驅動器以實現調光與色彩控制也變得越來越普遍。本資料手冊所描述的元件代表一項成熟可靠的技術，非常適用於消費性及工業電子領域的目標應用。