SMD LED LTST-C950TGKT 規格書 - 超高亮度綠色 InGaN - 20mA - 76mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件提供一款專為現代電子應用設計的高效能表面黏著型 LED 之完整技術規格。此元件採用先進的 InGaN 半導體晶片，可產生明亮的綠光輸出。其微型化外型與標準化封裝，使其非常適合自動化組裝製程與空間受限的設計。

1.1 核心優勢與目標市場

此 LED 的主要優勢包括卓越的發光強度、符合環保法規，以及適用於大量生產的堅固結構。其設計旨在滿足自動化取放設備的要求，並能承受標準紅外線（IR）迴焊溫度曲線，這對於高效的 PCB 組裝至關重要。

目標市場涵蓋廣泛的消費性與工業電子產品。主要應用領域包括通訊設備（如行動電話與無線電話）、可攜式運算設備（如筆記型電腦）、網路基礎設施系統、各式家電，以及室內標誌或顯示應用。其可靠度與亮度也使其適用於狀態指示、鍵盤背光，以及整合至微型顯示器。

2. 技術參數：深入客觀解讀

本節詳述 LED 的絕對極限與操作特性。除非另有說明，所有參數均在環境溫度（Ta）為 25°C 下指定。

2.1 絕對最大額定值

絕對最大額定值定義了可能導致元件永久損壞的應力極限。不建議在此極限值或接近此極限值下連續操作。額定值如下：

• 功耗（Pd）：76 mW。這是元件能以熱形式消散的最大功率。
• 峰值順向電流（I_FP）：100 mA。此電流僅允許在脈衝條件下使用，工作週期為 1/10，脈衝寬度為 0.1ms。
• 連續順向電流（I_F）：20 mA。這是直流操作時建議的最大電流。
• 操作溫度範圍：-20°C 至 +80°C。保證元件在此環境溫度範圍內正常運作。
• 儲存溫度範圍：-30°C 至 +100°C。
• 紅外線焊接條件：可承受 260°C 峰值溫度達 10 秒，此為無鉛組裝製程的標準。

2.2 電氣與光學特性

下表列出正常操作條件下（I_F= 20mA，Ta=25°C）的典型與保證性能參數。

• 發光強度（I_V）：範圍從最小值 1120 mcd 到最大值 7100 mcd，典型值落在這個寬廣範圍內。強度是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。
• 視角（2θ_1/2）：25 度。這是發光強度降至中心軸測量值一半時的全角。這表示光束模式相對集中。
• 峰值發射波長（λ_P）：530 nm。這是光譜輸出最強的波長。
• 主波長（λ_d）：520 nm 至 535 nm。此參數源自 CIE 色度圖，定義了人眼感知的光線顏色，對於顏色規格而言，比峰值波長更具相關性。
• 光譜線半寬度（Δλ）：35 nm。這表示發射光的光譜純度或頻寬。
• 順向電壓（V_F）：在 20mA 下為 2.8 V 至 3.8 V。這是 LED 操作時的跨元件電壓降。
• 逆向電流（I_R）：在逆向電壓（V_R）為 5V 時，最大值為 10 μA。此元件並非設計用於逆向偏壓操作；此測試僅用於品質驗證。

3. 分級系統說明

為確保大量生產的一致性，LED 會根據關鍵參數被分類到不同的性能等級中。這讓設計師能夠選擇符合特定電路需求的元件。

3.1 順向電壓（V_F）等級

LED 根據其在 20mA 下的順向電壓降進行分類。等級代碼（D7 至 D11）代表從 2.8V-3.0V 到 3.6V-3.8V 遞增的電壓範圍，每個等級的公差為 ±0.1V。這對於設計限流電路以及確保並聯陣列的亮度均勻性至關重要。

3.2 發光強度（I_V）等級

這是主要的亮度分級。代碼 W、X、Y 和 Z 代表遞增的最小/最大強度範圍，從 1120-1800 mcd 到 4500-7100 mcd，每個等級的公差為 ±15%。選擇取決於應用所需的亮度等級。

3.3 色調（主波長）等級

LED 使用主波長進行色點分級。代碼 AP（520-525 nm）、AQ（525-530 nm）和 AR（530-535 nm）允許針對特定的綠色需求進行選擇，每個等級具有嚴格的 ±1 nm 公差。這確保了在多個 LED 並排使用的應用中顏色的一致性。

4. 性能曲線分析

雖然規格書中引用了具體的圖形數據，但關鍵參數之間的典型關係描述如下。

4.1 順向電流 vs. 順向電壓（I-V 曲線）

LED 呈現出典型的二極體非線性 I-V 特性。順向電壓（V_F）隨電流增加而增加，但在額定 20mA 驅動電流下仍保持在指定的等級範圍內。操作超過絕對最大電流將導致 V_F更急遽上升並產生過多熱量。

4.2 發光強度 vs. 順向電流

在其正常工作範圍內，光輸出（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。以額定的 20mA 驅動 LED 可確保最佳性能與使用壽命。

4.3 溫度特性

與所有半導體一樣，LED 性能與溫度相關。順向電壓（V_F）通常具有負溫度係數，意味著它會隨著接面溫度上升而略微下降。更重要的是，發光強度會隨著溫度升高而降低。在應用中進行適當的熱管理，對於在指定的操作溫度範圍內維持一致的亮度與元件可靠度至關重要。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸與極性識別

此元件符合標準產業 SMD 封裝外型。關鍵尺寸包括本體尺寸、引腳間距與總高度。陰極通常由封裝上的視覺標記識別，例如凹口、圓點或對應透鏡區域的綠色色調。組裝時正確的極性方向對於正常功能是強制性的。

5.2 建議 PCB 焊墊圖案

提供了建議的印刷電路板（PCB）焊墊佈局，以確保可靠的焊接與機械穩定性。此圖案考慮了元件的佔位面積，並有助於在迴焊過程中形成良好的焊錫圓角。遵循此建議有助於防止墓碑效應（元件一端翹起）並確保正確對位。

6. 焊接與組裝指南

6.1 紅外線迴焊參數

此元件相容於無鉛紅外線迴焊製程。提供了一個建議的溫度曲線，通常包括：

• 預熱：150-200°C，最長達 120 秒，以逐漸加熱電路板並活化助焊劑。
• 峰值溫度：最高 260°C。元件本體溫度不得超過此溫度。
• 液相線以上時間（TAL）：在峰值溫度 ±5°C 範圍內的時間應限制在最多 10 秒。
• 循環次數：在此條件下，元件最多可承受兩次迴焊循環。

必須注意，最佳溫度曲線取決於具體的 PCB 設計、錫膏和使用的迴焊爐。提供的數值是指導原則，應針對實際生產設置進行驗證。

6.2 手工焊接

若必須進行手工焊接，則必須極度小心。烙鐵頭溫度不應超過 300°C，且與 LED 引腳的接觸時間應限制在最多 3 秒。應對 PCB 焊墊加熱，而非直接對 LED 本體加熱，以防止熱損壞。

6.3 清潔

若需進行焊後清潔，僅應使用指定的溶劑。推薦的溶劑包括乙醇或異丙醇（IPA）。LED 應在常溫下浸泡少於一分鐘。使用強烈或未指定的化學品可能會損壞環氧樹脂透鏡或封裝材料。

6.4 儲存與處理條件

靜電放電（ESD）：此元件對 ESD 敏感。必須遵循適當的處理程序，包括使用接地腕帶、防靜電墊，以及 ESD 安全的包裝與設備。

濕度敏感性：此封裝具有濕度敏感等級（MSL）評級。如所示，若打開原始密封的防潮袋，元件應在一週內（MSL 3）進行紅外線迴焊。若需在原始袋外儲存更長時間，則必須將其儲存在乾燥櫃或帶有乾燥劑的密封容器中。儲存超過一週的元件在焊接前可能需要進行烘烤程序（例如，60°C 烘烤 20 小時）以去除吸收的濕氣，防止在迴焊過程中發生 \"爆米花\" 損壞。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 捲帶包裝規格

元件以供自動化組裝的包裝形式供應。它們被安裝在凸起的載帶中，頂部密封有保護蓋帶。載帶纏繞在標準 7 英吋（178 mm）直徑的捲盤上。

關鍵包裝細節包括：

• 每捲數量：2000 個。
• 最小訂購量（MOQ）：對於剩餘數量，指定最少 500 個。
• 空穴覆蓋：載帶中的空元件穴會用蓋帶密封。
• 缺件：根據包裝標準，最多允許連續兩個燈珠缺失。
• 包裝符合 ANSI/EIA-481 規範，確保與標準自動化設備相容。

8. 應用建議與設計考量

8.1 典型應用電路

最常見的驅動方法是恆流源或與電壓源串聯的簡單限流電阻。電阻值（R_limit）可以使用歐姆定律計算：R_limit= (V_supply- V_F) / I_F。在此計算中使用等級中的最大 V_F（例如 3.8V），可確保即使使用低 V_F的元件，電流也不會超過 20mA。對於需要穩定亮度的應用，建議使用專用的 LED 驅動器 IC，特別是當從可變電壓源（如電池）供電時。

8.2 熱管理設計

儘管功耗相對較低（最大 76mW），有效的散熱對於維持性能與使用壽命非常重要，特別是在高環境溫度或密閉空間中。PCB 銅焊墊是主要的散熱途徑。增加連接到陰極和陽極焊墊的銅面積、使用熱通孔連接到內層或底層銅箔，以及確保足夠的氣流，將有助於管理接面溫度。

8.3 光學設計考量

25 度的視角提供了集中的光束。對於更寬的照明，可能需要二次光學元件，例如擴散片或導光板。發光強度與主波長的等級選擇應基於最終應用的亮度與顏色均勻性要求。若視覺一致性很重要，則不建議在單一產品中混合使用不同等級的元件。

9. 常見問題（基於技術參數）

問：我可以用 5V 電源和一個電阻來驅動這個 LED 嗎？

答：可以。例如，使用典型的 V_F 值 3.2V 在 20mA 下：R = (5V - 3.2V) / 0.02A = 90 歐姆。一個標準的 91 歐姆電阻將是合適的。請務必使用您特定等級元件的實際 V_F 值來驗證電流。

問：峰值波長和主波長有什麼區別？

答：峰值波長（λ_P）是光譜輸出曲線的實際峰值。主波長（λ_d）是一個計算值，代表一個純單色光的單一波長，該單色光在人眼看來與 LED 具有相同的顏色。λ_d 對於顏色匹配更具相關性。

問：如何解讀發光強度等級代碼（例如 \"Y\"）？

答：等級代碼定義了一個保證的範圍。一個 \"Y\" 等級的元件在標準條件（20mA，Ta=25°C）下測量時，其發光強度將在 2800 mcd 至 4500 mcd 之間。

問：這個 LED 適合戶外使用嗎？

答：規格書指定的操作溫度範圍為 -20°C 至 +80°C，且為典型的室內應用。對於戶外使用，需考慮暴露於濕氣、紫外線輻射以及超出指定範圍溫度的可能性，這可能需要額外的保護措施或不同的產品等級。

10. 技術介紹與趨勢

10.1 InGaN 半導體技術

此 LED 基於氮化銦鎵（InGaN）半導體材料。InGaN 能夠在藍色、綠色和白色（當與螢光粉結合時）光譜區域高效地產生光線。與早期的磷化鎵（GaP）等技術相比，InGaN LED 的效率和亮度已顯著提高，使其成為高效能綠色和藍色 LED 的標準。

10.2 產業趨勢

SMD LED 技術的總體趨勢持續朝向更高的發光效率（每瓦電輸入產生更多光輸出）、改善的顯色性，以及更小的封裝尺寸以實現更高密度的設計。同時，也高度關注在各種環境應力下增強可靠度與使用壽命。如本元件所示，與無鉛、高溫迴焊製程的相容性，現已成為全球環保法規（例如 RoHS）驅動下的基本要求。