SMD LED LTST-E142TGKEKT 規格書 - 封裝尺寸 2.0x1.25x0.8mm - 電壓 2.8-3.8V/1.7-2.5V - 功率 76mW/75mW - 綠光/紅光 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件詳述一款專為自動化印刷電路板組裝設計的表面黏著 LED 元件規格。此元件特別適用於廣泛電子設備中空間受限的應用。其微型尺寸與現代製程的相容性，使其成為指示燈與背光功能的通用選擇。

1.1 核心優勢與目標市場

此元件的核心優勢包括符合 RoHS 指令、採用業界標準 8mm 載帶與 7 吋捲盤包裝以利自動貼裝，以及完全相容於紅外線迴焊製程。其已預處理至 JEDEC Level 3 濕度敏感度標準，確保組裝過程中的可靠性。

目標應用領域廣泛，涵蓋通訊、辦公室自動化、家電與工業設備。具體用途包括狀態指示燈、信號與符號照明，以及需要可靠、緊湊照明的面板背光。

2. 技術參數：深入客觀解讀

本節詳細解析元件的電氣、光學與熱特性。除非另有說明，所有參數均在環境溫度 (Ta) 25°C 下指定。

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能導致元件永久損壞的極限。不保證在此條件下或超出此條件運作。

• 功率耗散 (Pd)：76 mW (綠光)，75 mW (紅光)。這是 LED 可持續耗散的最大功率。
• 峰值順向電流 (I_F(PEAK))：兩種顏色均為 80 mA。此僅允許在脈衝條件下 (1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度)。
• 直流順向電流 (I_F)：20 mA (綠光)，30 mA (紅光)。這是建議的最大連續順向電流，以確保可靠運作。
• 溫度範圍：操作與儲存溫度範圍為 -40°C 至 +100°C。

2.2 熱特性

了解熱性能對於可靠性和壽命至關重要。

• 最高接面溫度 (T_j)：兩種顏色均為 115°C。半導體接面溫度不得超過此值。
• 熱阻，接面至環境 (R_θJA)：典型值為 145 °C/W (綠光) 和 155 °C/W (紅光)。此參數表示熱量從 LED 接面傳遞到周圍空氣的效率。數值越低表示散熱效果越好。

2.3 電氣與光學特性

這些是標準測試條件下 (I_F= 20mA) 的典型性能參數。

• 發光強度 (I_V)：綠光：710-1540 mcd (最小-最大)。紅光：140-420 mcd (最小-最大)。使用近似 CIE 明視覺響應的濾光片測量。
• 視角 (2θ_1/2)：綠光 LED 通常為 120 度。這是發光強度降至軸向值一半時的全角。
• 峰值發射波長 (λ_P)：典型值 523 nm (綠光)，630 nm (紅光)。
• 主波長 (λ_d)：綠光：515-530 nm。紅光：619-629 nm。此定義了感知顏色，容差為 ±1 nm。
• 譜線半寬 (Δλ)：典型值 25 nm (綠光)，15 nm (紅光)。表示發射光的光譜純度。
• 順向電壓 (V_F)：綠光：2.8-3.8 V。紅光：1.7-2.5 V。容差為 ±0.1V。這是 LED 在 20mA 驅動下的壓降。
• 逆向電流 (I_R)：在 V_R= 5V 時最大為 10 µA。此元件並非為逆向操作設計；此參數僅供紅外線測試參考。

3. 分級系統說明

元件根據關鍵光學參數進行分級，以確保生產批次內的顏色與亮度一致性。

3.1 發光強度 (I_V) 分級

LED 根據其在 20mA 下測得的發光強度進行分類。

綠光 LED 分級：

• V1：710 - 910 mcd
• V2：910 - 1185 mcd
• W1：1185 - 1540 mcd

紅光 LED 分級：

• R2：140 - 185 mcd
• S1：185 - 240 mcd
• S2：240 - 315 mcd
• T1：315 - 420 mcd

3.2 主波長 (λ_d) 分級

對於綠光 LED，元件亦根據主波長進行分級以控制顏色一致性。

綠光 LED 波長分級：

• AP：515 - 520 nm
• AQ：520 - 525 nm
• AR：525 - 530 nm

4. 性能曲線分析

雖然規格書中引用了特定的圖形曲線（例如圖 1 為光譜分佈，圖 5 為視角），但其典型解讀對於設計至關重要。

4.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)

此關係為指數關係。對於綠光 LED，在 20mA 時 V_F通常範圍約為 2.8V 至 3.8V。對於紅光 LED，V_F較低，在 20mA 時範圍約為 1.7V 至 2.5V。設計師必須根據電源電壓及所用 LED 分級的特定 V_F來使用適當的限流電阻或驅動器。

4.2 發光強度 vs. 順向電流

發光強度通常隨順向電流增加而增加，但並非線性關係。在建議的直流順向電流 (20mA/30mA) 以上操作，可能因過熱和電流密度過高而導致光通量衰減加速、色偏及壽命縮短。

4.3 溫度特性

LED 性能與溫度相關。通常，順向電壓 (V_F) 會隨著接面溫度升高而降低。更重要的是，發光強度會隨溫度上升而下降。有效的熱管理（透過 PCB 佈局、銅箔面積等）對於維持穩定的光輸出和壽命至關重要，特別是在接近最大額定值運作時。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

此元件符合 EIA 標準封裝外形。關鍵尺寸（單位為毫米，除非註明，容差為 ±0.2mm）定義了其佔位面積：長度、寬度和高度。具體的接腳分配為：接腳 2 和 3 用於綠光 LED 晶片 (InGaN)，接腳 1 和 4 用於紅光 LED 晶片 (AlInGaP)。透鏡為透明。

5.2 建議 PCB 焊接墊佈局

提供了焊墊圖案設計，以確保正確的焊接和機械穩定性。遵循此建議的佔位面積有助於在迴焊過程中形成良好的焊點，防止墓碑效應，並幫助 LED 封裝的熱量散逸到 PCB。

5.3 極性識別

正確的方向至關重要。規格書指定了接腳分配（綠光：接腳 2,3；紅光：接腳 1,4）。PCB 的絲印層和焊墊圖案應清楚標示陰極/陽極或接腳 1 的位置，以防止組裝錯誤。

6. 焊接與組裝指南

6.1 紅外線迴焊參數

此元件相容於無鉛 (Pb-free) 紅外線迴焊製程。參考了符合 J-STD-020B 的建議溫度曲線。關鍵參數包括：

• 預熱：最高 150-200°C。
• 液相線以上時間：最長 120 秒。
• 峰值溫度：最高 260°C。
• 峰值時間：最長 10 秒（最多兩次迴焊循環）。

6.2 手工焊接 (烙鐵)

若需手工焊接，需極度小心：

• 烙鐵溫度：最高 300°C。
• 焊接時間：每個焊點最長 3 秒。
• 限制：僅進行一次焊接循環，以防止熱損傷。

6.3 儲存條件

濕度敏感度是關鍵因素 (JEDEC Level 3)。

• 密封袋：儲存於 ≤30°C 且 ≤70% RH。在袋子密封日期後一年內使用。
• 開袋後：儲存於 ≤30°C 且 ≤60% RH。建議在 168 小時 (7 天) 內完成紅外線迴焊。
• 長期儲存 (已開封)：儲存在帶有乾燥劑的密封容器或氮氣乾燥器中。
• 烘烤：若暴露超過 168 小時，在焊接前需以約 60°C 烘烤至少 48 小時。

6.4 清潔

若需進行組裝後清潔，僅使用指定的溶劑。將 LED 在常溫下浸入乙醇或異丙醇中少於一分鐘。請勿使用未指定的化學品。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 載帶與捲盤規格

此元件以壓紋載帶形式供應，適用於自動取放機。

• 載帶寬度：8 mm。
• 捲盤直徑：7 英吋 (178 mm)。
• 每捲數量：4000 顆。
• 最小訂購量 (MOQ)：剩餘數量為 500 顆。
• 包裝標準：符合 ANSI/EIA-481 規範。空穴以蓋帶密封。

8. 應用建議

8.1 典型應用電路

LED 需要限流機制。最簡單的方法是串聯電阻。電阻值 (R_s) 計算如下：R_s= (V_電源- V_F) / I_F。為保守設計，使用規格書中的最大 V_F值，以確保即使考慮元件容差，I_F也不會超過限制。對於雙色元件，每個顏色通道需要獨立的電流控制，以實現混色或交替操作。

8.2 設計考量與注意事項

• 電流驅動：始終使用恆定電流驅動或串聯電阻。切勿直接連接到電壓源。
• 熱管理：最大化 PCB 上連接至 LED 焊墊的銅箔面積以作為散熱片，特別是對於高亮度分級或連續運作。
• 靜電防護：雖然未明確標示為敏感元件，但對所有半導體元件採取靜電防護措施是良好實務。
• 逆向電壓：此元件並非為逆向偏壓操作設計。確保電路中的極性正確。
• 應用範圍：此元件適用於標準電子設備。對於需要極高可靠性的應用（例如航空、醫療、安全系統），需要特定的資格認證與諮詢。

9. 技術比較與差異化

這款雙色 SMD LED 為需要兩種不同指示顏色（綠光和紅光）的應用提供了一個緊湊的單一封裝解決方案，相較於使用兩個獨立的單色 LED 節省了 PCB 空間。使用 InGaN 製造綠光和 AlInGaP 製造紅光，提供了高效、飽和的顏色。其與大批量、自動化紅外線迴焊組裝的相容性，使其有別於需要手工或波峰焊接的 LED。詳細的分級結構讓設計師可以根據其成本和性能目標選擇合適的一致性等級。

10. 常見問題 (基於技術參數)

10.1 我可以同時以全電流驅動綠光和紅光 LED 嗎？

不行，不能從相同的接腳驅動。綠光和紅光晶片在電氣上是分開的，連接到不同的接腳對（綠光：接腳 2,3；紅光：接腳 1,4）。它們必須由獨立的電流源或使用獨立的串聯電阻驅動。封裝的總功率耗散不得超過，這需要考慮兩個晶片同時運作時產生的總熱量。

10.2 為什麼綠光和紅光的順向電壓不同？

順向電壓是半導體材料能隙的基本特性。來自 InGaN 的綠光比來自 AlInGaP 的紅光具有更高的光子能量（波長更短），這與更大的半導體能隙相關。更大的能隙通常導致更高的順向電壓，這解釋了綠光 LED 的 V_F範圍 (2.8-3.8V) 高於紅光 LED (1.7-2.5V)。

10.3 "預處理至 JEDEC Level 3" 是什麼意思？

這表示根據 JEDEC 標準，此元件被歸類為濕度敏感度等級 (MSL) 3。這意味著在防潮袋打開後，元件可以在工廠車間條件 (≤30°C/60% RH) 下暴露長達 168 小時 (7 天)，而無需在迴焊前進行烘烤。超過此車間壽命則需要按照儲存章節所述的烘烤程序處理。

10.4 如何解讀發光強度分級代碼 (V1, W1, R2, T1 等)？

這些是指派給特定測量光輸出範圍的任意標籤。例如，來自 "W1" 分級的綠光 LED，在 20mA 驅動下，其強度將介於 1185 至 1540 mcd 之間。訂購特定的分級代碼可確保您收到的 LED 亮度在該定義範圍內，從而提升產品外觀的一致性。

11. 實務設計與使用案例

情境：網路路由器的雙狀態指示燈
設計師需要一個單一元件來顯示路由器前面板上的 "電源/活動" (綠光) 和 "故障/警報" (紅光)。使用 LTST-E142TGKEKT 可節省空間。微控制器的 GPIO 接腳透過獨立的限流電阻驅動每種顏色。綠光 LED（由接腳 2 驅動，接腳 3 接地）以穩定或閃爍光指示正常運作。紅光 LED（由接腳 1 驅動，接腳 4 接地）在系統錯誤時點亮。120 度的視角確保了從廣泛角度均可見。設計師選擇中等強度分級（例如綠光 V2，紅光 S1）以獲得足夠亮度而不會過度耗電。PCB 佈局遵循建議的焊墊設計，並包含連接到接地層的充足散熱焊盤。

12. 工作原理簡介

發光二極體 (LED) 是一種透過電致發光發光的半導體元件。當順向電壓施加於 p-n 接面時，來自 n 型材料的電子與來自 p 型材料的電洞在主動區複合。此複合過程以光子（光）的形式釋放能量。發射光的特定波長（顏色）由所用半導體材料的能隙能量決定。在此元件中，氮化銦鎵 (InGaN) 用於綠光發射器，磷化鋁銦鎵 (AlInGaP) 用於紅光發射器，每種材料都是根據其在各自光譜區域的效率和顏色特性而選擇的。

13. 技術趨勢

SMD LED 領域持續朝著更高效率（每瓦更多流明）、更好的顯色性和更微型化的方向發展。將多色晶片（RGB, RGBW）整合到單一封裝中以實現可調白光或全彩應用的趨勢日益明顯。此外，封裝材料和熱管理技術的進步正在推動功率密度和可靠性的極限，使 SMD LED 能夠用於日益嚴苛的應用，包括汽車照明和專業工業指示燈。對永續性的追求也強調了對環境影響更低的材料和製程。