SMD LED LTST-S320KGKT 規格書 - 尺寸 3.2x1.6x1.2mm - 電壓 1.9-2.4V - 綠色 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件詳述一款表面黏著元件（SMD）LED 燈的規格。此元件專為自動化印刷電路板（PCB）組裝而設計，適用於空間受限的應用。該 LED 採用超亮 AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體晶片產生綠光，並封裝於水清透鏡中。

1.1 產品特點

• 符合 RoHS（有害物質限制）指令。
• 採用超亮 AlInGaP 綠色晶片，搭配鍍錫引腳以提升可焊性。
• 包裝於 8mm 載帶並捲繞於 7 英吋直徑捲盤，符合 EIA（電子工業聯盟）標準包裝。
• 具備積體電路（IC）相容的驅動特性。
• 設計上與自動化取放組裝設備相容。
• 適用於紅外線（IR）迴焊製程。

1.2 目標應用

此 LED 適用於廣泛的電子設備，包括但不限於：

• 通訊設備（例如無線電話與行動電話）。
• 辦公室自動化設備與筆記型電腦。
• 家電與工業控制設備。
• 網路系統與室內看板。
• 特定功能包括鍵盤背光、狀態指示燈、微型顯示器以及訊號/符號照明。

2. 封裝尺寸

此 LED 採用標準 SMD 封裝。透鏡顏色為水清，光源為 AlInGaP 綠色晶片。除非另有說明，所有尺寸公差為 ±0.1 mm。詳細的長、寬、高尺寸請參閱原始規格書內的機械圖面。

3. 額定值與特性

3.1 絕對最大額定值

額定值於環境溫度（Ta）25°C 下指定。超過這些數值可能導致永久損壞。

• 功率消耗（Pd）：62.5 mW
• 峰值順向電流（I_F(PEAK)）：60 mA（於 1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度下）
• 直流順向電流（I_F）：25 mA
• 逆向電壓（V_R）：5 V
• 操作溫度範圍（T_opr）：-30°C 至 +85°C
• 儲存溫度範圍（T_stg）：-40°C 至 +85°C
• 紅外線焊接條件：峰值溫度 260°C，最長 10 秒。

3.2 建議的 IR 迴焊溫度曲線（無鉛製程）

提供建議的無鉛迴焊溫度曲線，通常遵循 JEDEC 標準。此曲線包含預熱、均溫、迴焊與冷卻階段，關鍵峰值溫度上限為 260°C。

3.3 電氣與光學特性

典型性能參數於 Ta=25°C 且 I_F=20mA 下量測，除非另有註明。

• 發光強度（I_V）：18.0 - 71.0 mcd（毫燭光）。使用近似 CIE 明視覺響應的濾光片量測。
• 視角（2θ_1/2）：130 度。定義為發光強度降至軸向值一半時的全角。
• 峰值發射波長（λ_P）：574 nm（典型值）。
• 主波長（λ_d）：567.5 - 576.5 nm。由 CIE 色度座標推導得出。
• 光譜線半高寬（Δλ）：15 nm（典型值）。
• 順向電壓（V_F）：1.90 - 2.40 V。
• 逆向電流（I_R）：10 μA（最大值），於 V_R=5V 下。

量測注意事項：強調需注意靜電放電（ESD）。操作元件時，建議人員與設備透過靜電手環或防靜電手套妥善接地。

4. 分級系統

LED 根據關鍵參數進行分級，以確保應用的一致性。每個等級皆有其公差範圍。

4.1 順向電壓（V_F）等級

於 I_F=20mA 下分級。每級公差為 ±0.1V。

• 等級 4：1.90V - 2.00V
• 等級 5：2.00V - 2.10V
• 等級 6：2.10V - 2.20V
• 等級 7：2.20V - 2.30V
• 等級 8：2.30V - 2.40V

4.2 發光強度（I_V）等級

於 I_F=20mA 下分級。每級公差為 ±15%。

• 等級 M：18.0 - 28.0 mcd
• 等級 N：28.0 - 45.0 mcd
• 等級 P：45.0 - 71.0 mcd

4.3 主波長（λ_d）等級

於 I_F=20mA 下分級。每級公差為 ±1 nm。

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

5. 典型性能曲線

規格書包含關鍵特性的圖形表示，以協助設計。這些曲線通常以順向電流或環境溫度為變數繪製，用以說明以下參數的關係與趨勢：

• 相對發光強度 vs. 順向電流（I_F)
• 順向電壓（V_F） vs. 順向電流（I_F)
• 相對發光強度 vs. 環境溫度（T_a)
• 峰值波長 vs. 環境溫度（T_a)
• 光譜輻射分佈（顯示發射峰值與半高寬）

這些曲線對於理解元件在不同操作條件下的行為，以及進行精確的電路設計與熱管理至關重要。

6. 組裝與操作使用指南

6.1 清潔

應避免使用未指定的化學清潔劑，因其可能損壞 LED 封裝。若必須清潔，建議於室溫下浸泡於乙醇或異丙醇中，時間少於一分鐘。

6.2 建議的 PCB 焊墊佈局與焊接方向

提供建議的 PCB 焊墊圖案（Footprint），以確保焊點形成良好與機械穩定性。圖示亦標明 LED 相對於 PCB 焊墊的正確方向（通常由元件上的陰極標記指示）。

6.3 載帶與捲盤包裝規格

LED 以壓紋載帶包裝，捲繞於 7 英吋（178mm）直徑的捲盤上。關鍵規格包括：

• 載帶寬度：8 mm。
• 元件容納凹槽的間距與尺寸。
• 密封凹槽的覆蓋帶。
• 捲盤軸心直徑、凸緣直徑與整體尺寸。
• 標準包裝數量：每捲 3000 顆。
• 剩餘捲盤最小訂購量：500 顆。
• 符合 ANSI/EIA-481 規範。

7. 重要注意事項與應用說明

7.1 預期應用範圍

此 LED 設計用於普通電子設備（例如辦公室、通訊、家用）。未經事先諮詢與特定認證，不適用於故障可能直接危及生命或健康的應用（例如航空、醫療生命維持、關鍵安全系統）。

7.2 儲存條件

• 密封包裝：儲存於 ≤ 30°C 且 ≤ 90% 相對濕度（RH）。若包裝內含乾燥劑，請於一年內使用。
• 已開封包裝：儲存於 ≤ 30°C 且 ≤ 60% RH。元件應於開封後一週內進行 IR 迴焊（濕度敏感等級 3，MSL 3）。
• 長期儲存（已開封）：應儲存於含乾燥劑的密封容器或氮氣乾燥櫃中。
• 烘烤：若 LED 離開原始包裝儲存超過一週，在焊接前應以約 60°C 烘烤至少 20 小時，以去除吸收的濕氣，防止迴焊時發生 "爆米花效應"。

7.3 焊接製程指南

提供詳細的焊接參數以確保可靠的組裝：

迴焊（建議用於無鉛製程）：

• 預熱溫度：150°C – 200°C
• 預熱時間：最長 120 秒
• 峰值溫度：最高 260°C
• 峰值溫度時間：最長 10 秒（最多允許兩次迴焊循環）

手工焊接（烙鐵）：

• 烙鐵頭溫度：最高 300°C
• 焊接時間：每焊墊最長 3 秒（僅限一次）

關鍵注意事項：最佳的迴焊曲線取決於特定的 PCB 設計、元件、錫膏與迴焊爐。提供的曲線為符合 JEDEC 標準的範例。為建立穩健的製程，必須進行電路板層級的特性分析。應執行元件與電路板層級的可靠性測試，以驗證組裝製程。

8. 設計考量與技術分析

8.1 限流與驅動電路

設計驅動電路時，必須考量在 20mA 下 1.9V 至 2.4V 的順向電壓（V_F）範圍。必須使用恆流源或與電壓源串聯的限流電阻，以防止超過 25mA 的絕對最大直流順向電流。限流電阻（R_limit）的值可使用歐姆定律計算：R_limit= (V_supply- V_F) / I_F。使用分級中的最大 V_F值進行計算，可確保即使在元件間存在差異時，電流也不會超過預期水平。

8.2 熱管理

儘管功率消耗相對較低，僅 62.5 mW，但適當的熱設計對於使用壽命與穩定的光輸出仍然重要。必須將發光強度隨環境溫度升高而降低的現象（如性能曲線所示）納入應用的亮度要求考量。確保 LED 焊墊周圍有足夠的 PCB 銅箔面積，有助於散熱並維持較低的接面溫度。

8.3 均勻照明的光學設計

130 度的寬視角使此 LED 適用於需要寬廣、漫射照明而非聚焦光束的應用。對於需要更具方向性光線的背光面板或指示燈，可能需要二次光學元件（例如導光板或透鏡）。水清透鏡本身對光線的擴散作用極小。

8.4 波長選擇與分級影響

主波長分級（C、D、E）允許設計師根據特定的色彩要求選擇 LED。例如，需要精確綠色調以進行色彩匹配或信號指示的應用，將受益於指定更嚴格的波長等級。574 nm 的典型峰值與 15 nm 的光譜寬度定義了所發射綠光的色彩純度。

8.5 與其他 LED 技術的比較

使用 AlInGaP 材料產生綠光，相較於其他技術（如用於藍光與部分綠光 LED 的 InGaN），在某些方面具有優勢。傳統上，AlInGaP LED 在紅光至黃綠光譜範圍內表現出高效率，並能在溫度變化下提供良好的穩定性。具體選擇取決於所需的波長、效率、成本與應用環境。

9. 特定應用指引與故障排除

9.1 狀態指示的典型應用電路

簡單的實現方式是將 LED 與一個限流電阻串聯，連接到微控制器 GPIO 腳位或系統電壓軌（例如 3.3V 或 5V）。微控制器可切換該腳位以開啟或關閉指示燈。對於 5V 電源供應且目標 I_F為 20mA，使用保守的 V_F值 2.4V，電阻值為 R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 歐姆。標準的 130 或 150 歐姆電阻皆適用。

9.2 常見問題與解決方案

• 亮度不足或不亮：檢查極性（是否接反）。確認特定 LED 等級的順向電壓與驅動電路計算相符。使用三用電錶量測實際電流。
• 多顆 LED 亮度不一致：這通常是由於 LED 並聯連接時，若無個別限流，會因順向電壓（V_F）差異所導致。為每顆 LED 使用獨立電阻，或採用恆流驅動器陣列。
• 焊接後 LED 故障：可能原因為手工焊接時溫度過高（>300°C 或 >3秒）或迴焊曲線不當（超過 260°C 峰值）。驗證製程參數，若封裝曾暴露於濕氣中，請確保遵循 MSL 處理規則。
• ESD 損壞：故障可能立即發生或隨時間推移表現為性能下降。在操作與組裝過程中，務必遵循 ESD 預防措施。

10. 運作原理與技術趨勢

10.1 基本運作原理

光線透過 AlInGaP 半導體晶片中的電致發光產生。當施加超過二極體接面電位的順向電壓時，電子與電洞被注入主動區並在此復合。復合過程中釋放的能量以光子（光）的形式發射。鋁、銦、鎵與磷化物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），在此例中為綠色。

10.2 產業趨勢

SMD LED 的總體趨勢是朝向更高的發光效率（每瓦電輸入產生更多光輸出）、透過更嚴格的分級改善色彩一致性，以及在更高溫度與電流條件下提升可靠性。封裝技術持續演進，以實現更好的熱性能與光學控制。此外，在維持或增加光輸出的同時，持續推動微型化，並與驅動電子元件整合以實現 "智慧" 照明解決方案。使用堅固、相容無鉛焊接的材料與製程，仍然是全球的標準要求。