SMD LED LTST-020KFKT 資料手冊 - 2.0x1.25x1.1mm - 1.8-2.4V - 72mW - 橘色 AlInGaP - 英文技術文件

1. 產品概述

本文件提供LTST-020KFKT的完整技術規格，這是一款表面黏著元件（SMD）發光二極體（LED）。此元件屬於微型LED系列，專為自動化印刷電路板（PCB）組裝及空間受限的應用而設計。該元件採用磷化鋁銦鎵（AlInGaP）半導體技術以產生橙色光輸出。其緊湊的外形尺寸及與標準工業製程的相容性，使其適合整合至各式各樣的現代電子設備中。

1.1 特性

• 符合RoHS（危害性物質限制指令）規範。
• 採用業界標準12mm載帶包裝，捲繞於7英吋直徑捲盤，適用於自動化貼片系統。
• 標準EIA（電子工業聯盟）封裝外形。
• 積體電路（I.C.）相容邏輯位準。
• 專為與自動放置和組裝設備相容而設計。
• 適用於紅外線（IR）回焊製程。
• 預處理加速至JEDEC（聯合電子裝置工程委員會）濕度敏感等級3。

1.2 應用

LTST-020KFKT 專為跨越多個領域的通用性而設計。其主要應用領域包括：

• Telecommunications: 路由器、數據機及網路交換器中的狀態指示燈。
• 辦公室自動化： 印表機、掃描器和影印機的按鍵與狀態指示燈背光。
• 消費性電子產品： 智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦及家電產品的電源/充電指示燈。
• 工業設備： 機械、控制系統及儀表設備的面板指示燈。
• 通用指示： 信號與符號照明、前面板背光及一般狀態指示。

2. 封裝尺寸與機械規格

LED 封裝於緊湊的業界標準 020 封裝內。主要機械尺寸如下：

• 封裝長度：2.0 mm
• 封裝寬度：1.25 mm
• 封裝高度：1.1 mm
• 引腳間距：1.05 mm

透鏡顏色： 水清
發光顏色： Orange (AlInGaP)
註記： 所有尺寸單位均為毫米。除非另有說明，公差為±0.2毫米。封裝包含極性標記（通常為陰極指示標誌），以確保組裝時方向正確。

3. 額定值與特性

除非另有說明，所有規格均定義在環境溫度(Ta)為25°C的條件下。超過絕對最大額定值可能導致元件永久損壞。

3.1 絕對最大額定值

• Power Dissipation (Pd): 72 毫瓦
• 峰值順向電流 (I_F(峰值)): 80 mA (於 1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度)
• 連續順向電流 (I_F): 30 mA DC
• 工作溫度範圍 (T_opr): -40°C 至 +85°C
• Storage Temperature Range (T_stg): -40°C 至 +100°C

3.2 電氣與光學特性

下表詳細列出了該元件在標準測試條件（I_F = 20mA)。

• 發光強度 (I_V): 90.0 - 280.0 mcd (millicandela)。使用近似於CIE明視覺響應曲線的濾光片進行測量。
• 視角 (2θ_1/2): 110度（典型值）。定義為光強度降至軸向值一半時的全角。
• Peak Emission Wavelength (λ_p): 611 nm（典型值）。
• Dominant Wavelength (λ_d): 600 - 612 nm。源自CIE色度座標。
• 譜線半寬度 (Δλ)： 17 nm（典型值）。
• 順向電壓 (V_F): 1.8 - 2.4 V。容差為 ±0.1V。
• 反向電流 (I_R): 在 V = 5V 時為 10 μA（最大值）。_R = 5V。注意：本裝置並非設計用於反向偏壓操作；此參數僅供紅外線測試用途。

4. Bin Ranking System

為確保生產與應用的一致性，LED會根據關鍵參數被分類至不同的性能等級。

4.1 Forward Voltage (V_F) Rank

在 I 進行分檔_F = 20mA。每個分檔的容差為 ±0.10V。
D2: 1.8V - 2.0V
D3: 2.0V - 2.2V
D4: 2.2V - 2.4V

4.2 發光強度 (I_V) Rank

在 I 進行分檔_F = 20mA。每個分檔的容差為 ±11%。
Q2: 90 - 112 mcd
R1: 112 - 140 mcd
R2: 140 - 180 mcd
S1: 180 - 220 mcd
S2: 220 - 280 mcd

4.3 主波長 (λ_d) Rank

在 I 進行分檔_F = 20mA。每個區間的容差為 ±1nm。
P: 600 - 603 nm
Q: 603 - 606 nm
R: 606 - 609 nm
S: 609 - 612 nm

5. 典型性能曲線與分析

理解操作條件與性能之間的關係對於實現最佳設計至關重要。

5.1 Forward Current vs. Forward Voltage (I-V Curve)

I-V特性是非線性的，這是二極體的典型特徵。其順向電壓（V_F) 呈現正溫度係數，這意味著在給定電流下，它會隨著接面溫度升高而略微下降。設計者在設計限流電路時必須考慮這一點。

5.2 發光強度 vs. 順向電流

在正常工作範圍內（直至額定連續電流），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，效率可能會下降。持續在絕對最大額定值以上工作將加速流明衰減並縮短使用壽命。

5.3 發光強度 vs. 環境溫度

與大多數LED一樣，AlInGaP晶片的發光強度會隨著環境（以及結點）溫度升高而降低。在LED工作於高溫環境或散熱有限的應用中，必須考慮這種熱降額。數據手冊提供了一條顯示此關係的曲線，這對於確保在所有預期工作條件下亮度一致至關重要。

5.4 光譜分佈

發射光譜中心位於 611 nm（橙色）。約 17 nm 的光譜半高寬顯示其為相對純淨的單色橙色光，相較於螢光粉轉換白光 LED 等寬頻譜光源更為純粹。這使其適合需要特定顏色指示或濾光的應用。

6. 組裝與操作指南

6.1 建議的PCB焊墊佈局

提供焊墊圖案設計以確保可靠的焊接與正確對位。建議的焊墊尺寸考量了迴焊過程中焊錫圓角的形成。使用指定的焊墊幾何形狀有助於防止墓碑效應（元件一端翹起），並確保良好的機械與電氣連接。

6.2 焊接製程

本裝置相容於紅外線（IR）迴焊製程，包括無鉛（Pb-free）焊接。提供符合J-STD-020B標準的建議迴焊溫度曲線，其關鍵參數包括：
預熱溫度： 150°C - 200°C
預熱時間： 最長 120 秒
峰值迴焊溫度： 最高260°C
液相線以上時間： As per solder paste specification
冷卻速率： 需加以控制以最小化熱應力。
注意： 實際的溫度曲線必須針對特定的PCB組裝進行特性分析，需考量電路板厚度、元件密度及錫膏類型。

6.3 手工焊接（如必要）

如需手動維修，請使用溫控烙鐵。
烙鐵頭溫度： 最高300°C
焊接時間： 每個焊點最多3秒。
焊接期間或焊接後，請避免對LED封裝施加機械應力。

6.4 清潔

若需進行焊後清潔，請僅使用經核准的溶劑。將LED在室溫下浸入乙醇或異丙醇中，時間不超過一分鐘。請勿使用超音波清潔或未指定的化學清潔劑，因其可能損壞環氧樹脂透鏡或封裝密封。

6.5 儲存與濕度敏感性

這些LED對濕度敏感（MSL Level 3）。
密封袋： 儲存於 ≤ 30°C 且 ≤ 70% RH 的環境中。請於袋子密封日期起一年內使用。
開袋後： 儲存於 ≤ 30°C 及 ≤ 60% RH 環境中。建議在暴露於環境空氣後 168 小時（7 天）內完成 IR 迴焊。
延長儲存（已開封）： 儲存於帶有乾燥劑的密封容器或氮氣乾燥器中。
重新烘烤： 暴露超過168小時的元件，應在焊接前以約60°C烘烤至少48小時，以去除吸收的濕氣並防止迴焊過程中發生「爆米花」現象。

7. Packaging and Tape & Reel Specifications

本產品以捲帶包裝形式提供，適用於高速自動化組裝設備。

• 捲盤尺寸： 標準7英吋（178公釐）直徑。
• 磁帶寬度： 12公釐。
• 袋距： 4.0 mm.
• Quantity per Reel: 4,000 pieces (full reel).
• 最低訂購量 (MOQ): 剩餘捲盤為500件。
• Cover Tape: 應用於密封口袋內的元件。
• 包裝標準： 符合 ANSI/EIA-481 規範。
• 遺漏元件： 根據捲盤規格，最多允許連續兩個空料袋。

8. 應用說明與設計考量

8.1 電流限制

LED 是一種電流驅動元件。當使用電壓源驅動時，必須串聯一個限流電阻。電阻值 (R) 可根據歐姆定律計算：R = (V_supply - V_F) / I_F. 使用最大 V_F 從數據手冊中取最保守的設計值（2.4V），以確保電流不超過期望值。例如，在5V電源下驅動20mA：R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130Ω。應選擇最接近的標準值（例如120Ω或150Ω），同時需考慮功率額定值（P = I²R）。

8.2 熱管理

儘管體積小，LED 仍會在半導體接面處產生熱量。必須遵守額定功耗 (72mW) 與工作溫度範圍 (-40°C 至 +85°C)。若要在最大電流 (30mA) 或接近最大電流下連續運作，請確保 PCB 提供足夠的散熱措施。這可能包括在 LED 散熱焊盤下使用散熱通孔（如適用）、連接至銅箔灌流區域，並避免在密閉不通風的空間中運作。過高的接面溫度會導致光輸出降低、加速老化，並可能造成過早失效。

8.3 ESD (靜電放電) 預防措施

雖然本資料手冊未明確標示LED的抗靜電放電能力等級，但LED通常對靜電放電敏感。在組裝與操作過程中應遵循標準的ESD防護措施：使用接地工作站、防靜電手環及導電容器材。

8.4 光學設計

110度的視角提供了寬廣的漫射發光模式，適用於需從多角度觀察的狀態指示燈。若應用需要更集中的光束，則需搭配二次光學元件（透鏡或導光管）。其透明無色透鏡能呈現晶片的真實色彩（橙色）而不產生色偏。

9. 技術比較與選型指南

LTST-020KFKT 提供了一組特定的屬性組合。在設計中選擇 LED 時，請將以下項目與其他替代方案進行比較：

• 技術 (AlInGaP): 在橙/紅/琥珀光譜中提供高效率與良好的色彩純度。相較於GaAsP等舊技術，通常具有更佳的溫度穩定性與更長的使用壽命。
• 封裝尺寸 (020): 這是最小的標準SMD LED封裝之一，非常適合高密度電路板。較大的封裝（例如0402、0603）可能更容易手動處理，或提供稍高的功率處理能力。
• 亮度（90-280mcd）： 此亮度範圍適用於室內指示燈和背光照明。如需陽光下可讀的應用或遠距離信號傳輸，則需要更高強度的LED。
• 電壓（1.8-2.4V）： 相對較低的正向電壓允許其使用低壓邏輯電源（3.3V、5V）工作，流經限流電阻的壓降極小，從而提升電源效率。

10. 常見問題 (FAQ)

10.1 峰值波長與主波長有何區別？

峰值波長 (λ_p): 指發射光譜中強度達到最大值時所對應的單一波長（此LED的典型值為611 nm）。
Dominant Wavelength (λ_d): 指當與指定的白色參考光混合時，能匹配LED視覺顏色的單色光波長。它源自CIE色度座標，更貼近人眼對顏色的感知（此LED的範圍為600-612 nm）。

10.2 我可以在不使用限流電阻的情況下驅動此LED嗎？

不可以。 將LED直接連接到電壓源會導致過量電流流過，迅速超過正向電流的絕對最大額定值（30mA DC），從而造成瞬時或快速損壞。必須始終使用串聯電阻或恆流驅動電路。

10.3 訂購時應如何解讀分檔代碼？

完整產品型號（例如 LTST-020KFKT）可能包含表示 V_F、I_V與 λ_d特定分檔的後綴。請向製造商或經銷商查詢可用的分檔組合。選擇更嚴格的分檔可確保生產批次中所有單位的性能更加一致，但可能影響成本與供貨情況。

10.4 此LED是否適用於汽車應用？

此標準資料手冊未列出AEC-Q101汽車認證。若要用於汽車環境（擴展溫度範圍、振動、濕度），應選擇專門符合汽車標準認證的LED。

11. 實用設計範例

情境： 為一個基於3.3V微控制器的裝置設計一個電源「開啟」指示燈。
目標： 提供清晰可見的橙色指示，正向電流約為15mA（保守設計以確保長使用壽命）。
步驟：
1. 參數選擇： 根據數據手冊，計算時使用典型的 V_F 值 2.1V。目標 I_F = 15mA。
2. 電阻計算： R = (V_supply - V_F) / I_F = (3.3V - 2.1V) / 0.015A = 80Ω.
3. Standard Value & Power Check: 選擇一個標準的82Ω電阻。電阻的功率消耗：P = I²R = (0.015)² * 82 = 0.01845W。使用標準的1/16W (0.0625W) 或 1/10W 電阻已綽綽有餘。
4. PCB 佈局： 將 82Ω 電阻與 LED 的陽極串聯。將 LED 的陰極連接到接地端。LED 的焊盤佈局請遵循第 6.1 節的建議。確保極性正確（PCB 絲印上的陰極標記需與 LED 的標記相符）。
5. 預期效能： 在15mA電流下，發光強度將按比例低於20mA測試條件，但仍足以滿足面板指示燈的需求。較低的電流也能降低接面溫度，從而提升長期可靠性。