SMD LED LTST-C190KFKT-5A 資料手冊 - 橘色 AlInGaP - 5mA - 20mA - 50mW - 英文技術文件

1. 產品概述

本文件詳述一款緊湊型、高亮度表面黏著裝置(SMD) LED的規格。此元件專為自動化組裝製程設計，非常適合廣泛應用於消費性及工業電子產品中空間受限的場合。

1.1 功能特點

• 符合RoHS環保標準。
• 採用超亮鋁銦鎵磷(AlInGaP)半導體晶片，可高效發出橙光。
• 包裝於8毫米載帶，捲繞於7英吋直徑捲盤，適用於自動化取放設備。
• 標準化EIA封裝佔位面積確保廣泛的相容性。
• 邏輯位準相容的驅動需求。
• 設計可承受PCB組裝中使用的標準紅外線（IR）迴流焊溫度曲線。

1.2 目標應用

此LED適用於各種指示燈和背光功能，包括但不限於：電信和網路設備的狀態指示燈、鍵盤/鍵區背光、控制面板上的符號照明，以及整合至微型顯示器和家電中。

2. 技術規格詳解

以下章節將對裝置的電氣、光學及環境限制與特性進行詳細分析。

2.1 絕對最大額定值

這些數值代表在任何情況下均不得超越的應力極限，否則可能導致永久性損壞。操作應維持在後續詳述的建議工作條件範圍內。

• 功率耗散 (Pd): 50 mW
• 峰值順向電流 (I_F(PEAK)): 40 mA (以1/10工作週期脈衝，0.1ms脈衝寬度)
• 連續順向電流 (I_F): 20 mA DC
• 逆向電壓 (V_R): 5 V
• 工作溫度範圍 (T_opr): -30°C 至 +85°C
• 儲存溫度範圍 (T_stg): -40°C 至 +85°C
• 焊接溫度： 可承受 260°C 持續 10 秒 (無鉛製程)。

2.2 Electrical & Optical Characteristics

於環境溫度 (T_a) 25°C 下量測。典型值供設計參考，而最小值與最大值則定義了保證的性能範圍。

• 發光強度 (I_V): 18.0 - 71.0 mcd (於 I_F = 5mA 條件下量測)。發光強度被分類至特定區間（詳見第3節）。
• 視角 (2θ_1/2): 130 度。此寬廣視角定義為發光強度降至軸向峰值一半時的全角，使其適用於需要寬廣可見度的應用。
• 峰值波長 (λ_P): 611 nm (典型值)。此為光譜功率輸出達到最大值時的波長。
• 主波長 (λ_d): 605 nm (於 I_F=5mA 條件下的典型值)。這是人眼感知並定義顏色的單一波長，在此情況下為橙色。
• 光譜頻寬 (Δλ): 17 nm (典型值)。這定義了顏色的純度；頻寬越窄表示顏色飽和度越高。
• 順向電壓 (V_F): 2.0V (最小), 2.4V (典型) 於 I_F = 5mA。
• 逆向電流 (I_R): 10 μA (最大) 於 V_R = 5V。

3. Binning System 說明

為確保生產一致性，LED會根據性能進行分級。這讓設計師能為其應用選擇符合特定亮度要求的元件。

3.1 發光強度分級

發光強度根據在5mA下的測量值，主要分為三個等級（M, N, P）。每個等級的容差為±15%。

• 分級代碼 M： 18.0 mcd（最小值）至 28.0 mcd（最大值）
• 分級代碼 N： 28.0 mcd（最小值）至 45.0 mcd（最大值）
• 分級代碼 P： 45.0 mcd (最小值) 至 71.0 mcd (最大值)

選擇較高等級代碼（例如 P）可保證 LED 更亮，這在環境光線較強或觀看距離較遠的情況下可能是必要的。

4. 性能曲線分析

雖然源文件中引用了特定的圖形曲線，但其影響對設計至關重要。

4.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)

該 LED 呈現出典型的二極體非線性 I-V 特性。其順向電壓 (V_F) 具有正溫度係數，意味著它會隨著接面溫度升高而略微下降。由於 LED 是電流驅動元件，設計人員必須使用限流電阻或恆流驅動器，以確保穩定的光輸出並防止熱失控。

4.2 發光強度 vs. 順向電流

在指定的工作範圍內，光輸出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。對於指示燈應用，通常以等於或低於典型測試電流5mA來操作，以平衡亮度與使用壽命。

4.3 溫度相依性

AlInGaP LED的發光強度通常會隨著接面溫度的升高而降低。對於在溫度範圍上限（+85°C）運作的應用，可能需要降低驅動電流，以在其使用壽命期間維持目標亮度與元件可靠性。

5. Mechanical & Packaging Information

5.1 封裝尺寸

本元件符合標準SMD佔位面積。關鍵尺寸包括本體長度、寬度和高度，以及可焊接端子的位置和尺寸。除非另有說明，所有尺寸公差通常為±0.1mm。透鏡為水清色，使AlInGaP晶片的原生橙色得以顯現。

5.2 Polarity Identification & Recommended PCB Pad Layout

陰極通常在元件本體上標記，常見方式為凹口、綠點或其他視覺標示。提供建議的印刷電路板焊墊圖案（封裝），以確保迴焊時形成正確的焊點、可靠的電氣連接和機械穩定性。遵循此圖案有助於防止墓碑效應（元件立起）或焊錫潤濕不良。

6. Soldering & Assembly Guidelines

6.1 IR迴流焊接溫度曲線

本元件相容於無鉛焊接製程。提供建議的迴焊溫度曲線，通常包括：預熱/均溫區（例如150-200°C，最長120秒）、快速升溫區、峰值溫度區（不超過260°C，最長10秒）以及受控冷卻階段。應針對特定的PCB組裝件進行溫度曲線特性分析，以確保所有元件正確焊接且不受損壞。

6.2 手工焊接

若需進行手工焊接，請使用溫度控制在最高300°C的溫控烙鐵。每次焊接點與焊盤的接觸時間應限制在3秒或更短，以防止過多熱量傳遞至LED晶片，導致性能下降或故障。

6.3 清潔

焊接後清潔應使用經核准的溶劑進行。建議使用異丙醇（IPA）或乙醇。LED應在室溫下浸泡少於一分鐘。必須避免使用刺激性或未指定的化學品，因其可能損壞塑膠封裝或透鏡。

6.4 Storage & Handling

靜電放電（ESD）： 本元件對靜電放電（ESD）敏感。必須遵循正確的操作程序，包括使用接地腕帶、防靜電墊和ESD安全包裝。所有設備必須妥善接地。

濕度敏感度： The package has a Moisture Sensitivity Level (MSL) rating. If the original sealed moisture-barrier bag is opened, the components should be subjected to IR reflow soldering within one week (168 hours) under controlled humidity conditions (<60% RH at <30°C). For storage beyond this period, baking at approximately 60°C for at least 20 hours is required before soldering to remove absorbed moisture and prevent \"popcorning\" (package cracking) during reflow.

7. Packaging & Ordering Information

7.1 捲帶包裝規格

LED以凸紋載帶搭配保護蓋帶的形式供貨。關鍵規格包括：載帶寬度8mm、捲盤直徑7英吋（178mm），每滿盤標準數量為4000顆。封裝符合ANSI/EIA-481標準。零散訂購可能有最低訂購量要求。

8. Application Notes & 設計考量

8.1 驅動電路設計

LED 是一種電流驅動元件。為確保亮度均勻並防止電流爭搶（即並聯迴路中某個 LED 汲取比其他 LED 更多的電流），強烈建議即使使用恆壓源驅動，也應為每個 LED 串聯一個獨立的限流電阻。電阻值 (R) 可根據歐姆定律計算：R = (V_supply - V_F) / I_F，其中 V_F 為 LED 在目標電流 I 下的順向電壓。_F.

8.2 熱管理

儘管功耗很低（最大 50mW），但 PCB 上有效的熱管理對於長期可靠性仍然至關重要，特別是在高環境溫度或較高驅動電流下。確保焊墊周圍有足夠的銅箔面積，有助於散發 LED 接面的熱量。

8.3 應用限制

本產品專為一般用途電子設備設計。對於故障可能直接危及生命或健康的安全關鍵應用（例如航空、醫療生命維持或交通控制系統），本產品未經過專門評級或測試。在此類應用中，必須選擇具有相應安全認證的元件。

9. Technical Comparison & Differentiation

此LED的關鍵差異在於其使用AlInGaP晶片產生橙色光。與GaAsP等舊技術相比，AlInGaP具有顯著更高的發光效率和更好的溫度穩定性，從而在寬廣的工作範圍內提供更明亮、更一致的光輸出。130度寬視角是另一個優勢，適用於需要離軸可見度的應用。

10. 常見問題 (FAQ)

10.1 峰值波長與主波長有何不同？

峰值波長 (λ_P): LED發出最大光功率的特定波長。這是從光譜中測量得到的物理量。
主波長 (λ_d): 人眼感知為光顏色的單一波長，由CIE色度圖計算得出。對於像這種橙色LED的單色LED，它們通常很接近，但λ_d 是顏色規格中更相關的參數。

10.2 若使用恆流電源，是否可以不加限流電阻來驅動此LED？

是的，恆流驅動器是驅動LED的絕佳方法，因為它直接調節決定光輸出的主要變量（電流）。在這種情況下，不需要外部串聯電阻來進行電流調節，但有時可能用於其他目的，例如脈衝整形或冗餘。

10.3 為什麼發光強度需要分檔系統？

製造差異會導致即使在同一產品批次中，光輸出也會有細微差異。分檔將這些元件分組，並保證其最小和最大亮度水平。這使設計師能夠精確選擇符合其應用亮度要求的檔位，確保最終產品外觀的一致性。

11. 設計導入案例分析範例

情境： 為網路路由器設計一個狀態指示燈面板，必須在光線充足的辦公室環境中，從各個角度都能清晰可見。
選擇理由： 此LED具備130度的寬廣視角，確保即使非正面直視也能清晰可見。其高亮度的AlInGaP技術（選用Bin P，45-71 mcd）提供足夠的發光強度以克服環境光線。其SMD封裝形式允許在路由器的主PCB上進行緊湊、自動化的組裝。
電路設計： 該面板有5個指示燈LED。它們由路由器的3.3V邏輯電源驅動。使用在5mA下典型V_F 為2.4V的參數，每個LED使用一個約為(3.3V - 2.4V) / 0.005A = 180歐姆的串聯電阻。此簡單可靠的設計確保所有指示燈亮度一致。

12. 技術原理介紹

此LED採用磷化鋁銦鎵（AlInGaP）半導體材料製成。當在p-n接面施加正向電壓時，電子和電洞被注入活性區域並在此復合。此復合過程以光子（光）的形式釋放能量。AlInGaP合金的特定能隙決定了發射光的波長（顏色），本例中為橙色光譜（約605-611奈米）。其水清環氧樹脂封裝充當透鏡，塑造光線輸出以達到指定的視角。

13. 產業趨勢

SMD指示燈LED的總體趨勢持續朝向更高效率（每單位電功率的光輸出更多）、更佳的顏色飽和度以及更小的封裝尺寸，以實現更密集的PCB設計。同時，業界日益重視在惡劣條件（更高溫、濕度）下提升可靠性，以及遵循比RoHS更嚴格的環保法規，例如採用無鹵材料。製造自動化的驅動力進一步鞏固了元件與標準帶狀包裝及迴焊製程相容的重要性。