SMD LED LTST-108KRKT 資料手冊 - 3.2x2.8x1.9mm - 1.8-2.4V - 72mW - 水清 AlInGaP 紅光 - 英文技術文件

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緊湊型表面黏著LED規格。此元件專為廣泛電子設備中空間受限的應用而設計。其微型佔位面積與標準組裝製程的相容性，使其成為現代電子製造中的多功能元件。

1.1 核心優勢

• 符合RoHS環保標準。
• 封裝於捲繞在7英吋直徑捲盤上的8mm載帶中，適用於高速自動化取放設備。
• 採用EIA標準封裝外型，確保設計一致性。
• 具備與IC相容的邏輯位準，便於與控制電路整合。
• 設計可承受SMT組裝線常見的紅外線回焊製程。
• 預處理符合JEDEC Level 3濕度敏感度標準，提升焊接後可靠性。

1.2 目標應用

此LED適用於狀態指示、信號燈或前板背光，可應用於電信、辦公自動化、家電及工業設備等多種領域。

2. 技術參數：深入客觀解讀

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了壓力極限，超過此極限可能對裝置造成永久性損壞。不保證在此極限下或超過此極限的運作。

• 功率消耗 (Pd): 72 mW。此為環境溫度 (Ta) 25°C 時，封裝所能以熱形式散發的最大功率。超過此限制有過熱及壽命減短的風險。
• 峰值順向電流 (I_FP): 80 mA。此僅允許在脈衝條件下（1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度）。它允許短暫、高強度的閃光。
• 直流順向電流 (I_F): 30 mA。這是為確保長期可靠運作所建議的最大連續電流。
• 工作溫度範圍： -40°C 至 +85°C。此元件額定可在此環境溫度範圍內正常運作。
• 儲存溫度範圍： -40°C 至 +100°C。在此範圍內，元件可在未通電狀態下儲存。

2.2 電氣與光學特性

這些參數是在 Ta=25°C 且 I_F 為 20mA 的典型工作條件下量測所得。

• 發光強度 (I_V): 112 - 280 mcd (毫坎德拉)。實際輸出會進行分檔（見第4節）。測量時使用近似於明視覺（CIE）人眼反應的濾光片。
• 視角 (2θ_1/2): 110度（典型值）。此寬廣角度表示其為漫射、非聚焦的發射模式，適用於區域照明或寬廣可見度指示器。
• 峰值發射波長 (λ_p): 639 nm（典型值）。光譜功率輸出達到最高值時的波長。
• 主波長 (λ_d): 631 nm（典型值）。人眼感知並定義顏色（紅色）的單一波長。容差為 ±1 nm。
• 譜線半高寬 (Δλ): 20 nm（典型值）。發射光的頻寬，表示顏色純度。
• 順向電壓 (V_F): 在20mA下為1.8V (最小), 2.4V (最大)。LED導通時的電壓降。容差為±0.1V。
• 逆向電流 (I_R): 在V_R=5V下為10 µA (最大)。本元件並非設計用於逆向偏壓操作；此參數僅供測試用途。

3. 分級系統說明

3.1 發光強度 (I_V) 分級

為確保不同生產批次的亮度一致性，LED會依強度進行分級。分級代碼對於要求外觀均勻的應用至關重要。

每個強度區間的容差為 ±11%。

4. 性能曲線分析

資料手冊包含典型的特性曲線，這些對於設計分析至關重要。

• 相對發光強度 vs. 順向電流： 顯示驅動電流與光輸出之間的非線性關係。輸出隨電流增加而增加，但在較高電流下可能飽和。
• 相對發光強度 vs. 環境溫度： 展示了光輸出的負溫度係數。發光強度通常隨環境溫度升高而降低，這是熱管理的一個關鍵因素。
• 順向電壓 vs. 順向電流： 闡述二極體的指數型電流-電壓特性。此曲線有助於選擇合適的限流電阻及理解電源供應需求。
• 光譜分佈： 此圖表顯示了跨波長的相對輻射功率，中心峰值波長為639 nm，典型半高寬為20 nm。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

此LED符合標準SMD封裝外形。關鍵尺寸（單位為毫米，除非另有註明，公差為±0.2mm）包含本體尺寸約為3.2mm x 2.8mm，高度為1.9mm。陰極通常可透過封裝上的標記或切角來識別。

5.2 建議的PCB焊接墊布局

提供焊墊圖案以確保迴焊過程中形成適當的焊點。遵循此建議的焊墊佈局對於機械穩定性、散熱及防止墓碑效應至關重要。

6. 焊接與組裝指南

6.1 IR 迴流焊溫度曲線 (無鉛)

提供符合J-STD-020B標準的建議溫度曲線，適用於無鉛製程。關鍵參數包括：

• 預熱： 150°C至200°C。
• 預熱時間： 最長 120 秒。
• 峰值溫度： 最高 260°C。
• 液相線以上時間： 依據溫度曲線，通常為 60-90 秒。
• 升溫速率： 受控以最小化熱衝擊。

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、元件密度及錫膏規格。

6.2 手工焊接

若有必要，允許使用烙鐵進行手工焊接，但有嚴格限制：烙鐵頭溫度不得超過300°C，且每個焊點焊接時間最長僅限3秒，僅限一次。

6.3 儲存條件

• 密封包裝： 儲存於溫度≤30°C且相對濕度≤70%的環境中。打開防潮袋後，請在一年內使用。
• 已開封包裝： 從密封袋中取出的元件，環境條件不得超過30°C / 60% RH。建議在168小時（1週）內完成IR迴焊。
• 延長儲存（已開封）： Store in a sealed container with desiccant or in a nitrogen desiccator. 若 exposed for >168 hours, a bake at 60°C for at least 48 hours is required before soldering to remove absorbed moisture and prevent \"popcorning\" during reflow.

6.4 清潔

若焊接後需進行清潔，僅可使用酒精類溶劑，如異丙醇或乙醇。在常溫下浸泡少於一分鐘。避免使用未指定的化學清潔劑，以免損壞環氧樹脂鏡頭。

7. 應用建議

7.1 驅動電路設計

LED是電流驅動元件。為確保亮度均勻並防止電流爭搶，即使多個LED並聯至同一電壓軌，每個LED也必須使用一個串聯限流電阻。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.

7.2 熱管理考量

儘管功耗很低（最大72mW），但將接面溫度維持在限值內對於使用壽命和穩定的光輸出至關重要。請確保元件散熱墊（如適用）下方有足夠的PCB銅箔面積或散熱孔，以利導熱，特別是在高環境溫度下或接近最大電流運作時。

7.3 光學設計

110度的視角提供了寬廣、擴散的光線。對於需要更集中光束的應用，可能需要外部透鏡或導光元件。採用紅色AlInGaP晶片的水晶透鏡能提供良好的色彩飽和度。

8. 技術比較與差異化

與GaAsP等舊技術相比，此AlInGaP（磷化鋁銦鎵）LED提供了顯著更高的發光效率，從而在相同驅動電流下實現更亮的輸出。寬視角是封裝和透鏡設計的特點，有別於窄視角的「草帽型」LED。其與IR回流焊和捲帶包裝的相容性，使其有別於通孔式LED，專門滿足自動化、大批量的SMT生產需求。

9. 常見問題（基於技術參數）

9.1 我可以持續以30mA驅動這個LED嗎？

可以，30mA是建議的最大直流順向電流。為了獲得最佳使用壽命和可靠性，如果應用程式的亮度要求允許，建議以較低的電流（例如20mA，即測試條件）操作。

9.2 如果直流最大電流僅為30mA，為何會有80mA的峰值電流額定值？

80mA的額定值適用於低工作週期（10%）下的極短脈衝（0.1毫秒寬度）。這使得LED接面在脈衝之間能夠冷卻，防止熱過載。這對於多工掃描方案或創造非常明亮的閃爍效果很有用，但不適用於恆定照明。

9.3 「JEDEC Level 3」預處理是什麼意思？

It means the component has been classified to have a \"floor life\" of 168 hours (7 days) at factory conditions (<30°C/60%RH) after the moisture barrier bag is opened, before it requires baking prior to reflow soldering. This information is critical for production planning to avoid moisture-induced defects.

10. 實際使用案例

情境：為網路路由器設計一個狀態指示燈面板。 將使用多個 LTST-108KRKT LED（例如，用於電源、區域網路、廣域網路、Wi-Fi 狀態）。為確保亮度均勻，在採購時應指定來自相同光強度分級（例如，全部為 R2 或 S1）的 LED。使用建議的焊墊佈局來設計 PCB。使用 5V 電源軌。計算每個 LED 的串聯電阻：假設典型 V_F 為 2.1V 且目標 I_F 為 20mA，R = (5V - 2.1V) / 0.02A = 145 歐姆。標準的 150 歐姆電阻將適用。組裝時遵循迴焊溫度曲線指南。此方法可保證一致、可靠的視覺指示器。

11. 工作原理介紹

發光二極體 (LED) 是一種透過電致發光來發光的半導體元件。當在 p-n 接面施加順向電壓時，電子和電洞在主動區（此例中由 AlInGaP 構成）內復合。此復合過程中釋放的能量以光子（光）的形式發射出來。特定的材料成分 (AlInGaP) 決定了能隙能量，從而定義了發射光的波長（顏色），在此例中為紅色。環氧樹脂透鏡封裝了晶片，提供機械保護，並塑造了光輸出模式。

12. 技術趨勢

LED技術的總體趨勢持續朝向更高效率（每瓦更多流明）、改善顯色性及更高可靠性發展。對於指示型SMD LED，發展重點包括進一步微型化（更小的封裝如0201或01005）、降低工作電壓以匹配現代IC電壓，以及提升與無鉛高溫焊接製程的相容性。在多晶片封裝中整合板上控制電路（如內建電流調節器或驅動器）亦是更高階應用的發展領域。