SMD LED LTST-C283KRKT-5A 資料手冊 - 2.0x1.25x0.2mm - 紅光 631nm - 30mA - 英文技術文件

1. 產品概述

本文件提供表面黏著裝置（SMD）LED燈的完整技術規格。此元件專為自動化印刷電路板（PCB）組裝而設計，其微型外型非常適合空間受限的應用。其主要功能是作為指示、背光與信號用途的高效光源。

1.1 核心優勢與目標市場

此裝置具備多項關鍵優勢，使其適用於現代電子產品製造。它符合RoHS（有害物質限制）指令。封裝為超薄型，高度僅0.2毫米，可應用於超薄型產品。它採用AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體材料，此材料以能在紅色光譜中產生高發光效率而聞名。元件以業界標準的8毫米載帶包裝於7吋捲盤上，完全相容於高速自動化取放設備。其設計亦能承受表面黏著技術（SMT）組裝線所使用的標準紅外線（IR）迴焊製程。

目標應用範圍廣泛，涵蓋通訊設備（例如無線電話與行動電話）、辦公室自動化設備（例如筆記型電腦、網路系統）、家用電器以及工業設備。具體用途包括鍵盤背光、狀態指示燈、微型顯示器，以及各種信號或符號照明應用。

2. 技術參數：深入客觀解讀

本節詳細說明裝置的絕對極限與標準操作特性。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 Absolute Maximum Ratings

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。不建議在這些條件下持續運作。

• 功率耗散 (Pd)： 75 mW。這是裝置能以熱量形式耗散的最大功率。
• 峰值順向電流 (I_F(PEAK)): 80 mA。這是最大允許瞬態正向電流，通常在脈衝條件下（1/10佔空比，0.1ms脈衝寬度）指定，以管理熱負載。
• DC Forward Current (I_F): 30 mA。這是建議的最大連續順向電流，以確保長期可靠運作。
• 工作溫度範圍： -30°C 至 +85°C。此為裝置設計可正常運作的環境溫度範圍。
• 儲存溫度範圍： -40°C 至 +85°C。此為非工作狀態下的儲存溫度範圍。
• 紅外線焊接條件： 260°C 持續 10 秒。此為無鉛製程迴流焊接時，封裝可承受的最高熱曲線條件。

2.2 電氣與光學特性

這些是在標準測試條件下量測的典型性能參數。

• Luminous Intensity (I_V): 4.5 - 45.0 mcd (millicandela) at I_F = 5mA。此寬廣範圍透過分檔系統進行管理（詳見第3節）。強度測量使用經過濾光、以匹配CIE標準人眼明視覺反應曲線的感測器進行。
• 視角 (2θ_1/2): 130度。此為發光強度降至中心軸（0°）測量值一半時的全角。較寬的視角表示光線發散模式更為擴散。
• 峰值發射波長 (λ_P): 639 nm（典型值）。此為發射光之光譜功率分佈達到最大值時的波長。
• 主波長 (λ_d): 631 nm（典型值），於 I_F = 5mA。這是人眼感知的單一波長，用以定義光的顏色。其源自CIE色度座標。
• 譜線半寬度 (Δλ)： 20 nm（典型值）。此為以最大強度一半處量測的光譜頻寬（半高全寬 - FWHM）。
• 順向電壓 (V_F): 1.70 - 2.3 V at I_F = 5mA。LED運作時的順向壓降。此範圍亦透過分檔進行管理。
• Reverse Current (I_R): 10 μA (maximum) at V_R = 5V。施加反向電壓時流過的微小漏電流。

3. 分級系統說明

為確保量產的一致性，LED會根據關鍵參數被分選至不同的性能等級。這讓設計師能選用符合特定應用在亮度與電壓方面要求的元件。

3.1 順向電壓 (V_F) Binning

針對紅色光版本，在測試電流為5mA時，順向電壓被分為三個等級。每個等級的公差範圍為±0.1V。

• Bin Code E2: V_F 範圍從1.70V到1.90V。
• Bin Code E3： V_F 範圍從1.90V到2.10V。
• Bin Code E4： V_F 範圍從 2.10V 到 2.30V。

3.2 發光強度 (I_V) Binning

發光強度分為五個等級，同樣在 I_F = 5mA 下量測。每個等級的容差為 ±15%。

• Bin Code J: 4.50 - 7.10 mcd
• Bin Code K: 7.10 - 11.20 mcd
• Bin Code L: 11.20 - 18.00 mcd
• Bin Code M: 18.00 - 28.00 mcd
• Bin Code N: 28.00 - 45.00 mcd

這種分檔方式可依據所需的亮度水平進行精確選擇，這對於背光等要求均勻性的應用至關重要。

4. 性能曲線分析

典型的性能曲線能直觀展示裝置在不同條件下的行為特性，這些曲線對於電路設計與熱管理至關重要。

4.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)

I-V 特性呈非線性，此為二極體的典型特徵。該曲線顯示了順向電壓 (V_F) 與順向電流 (I_F設計師利用此曲線來決定達到期望工作電流所需的驅動電壓，這直接關係到光輸出。該曲線會隨溫度而偏移。

4.2 發光強度 vs. 順向電流

此曲線顯示，在相當大的範圍內，發光強度大致與順向電流成正比。然而，在極高電流下，由於接面溫度升高及其他效應，效率可能會下降。在建議的直流電流範圍內操作，可確保最佳性能與使用壽命。

4.3 光譜分佈

光譜分佈曲線繪製了相對強度與波長的關係。它確認了峰值發射波長（約639 nm）與光譜半高寬（約20 nm），定義了此AlInGaP晶片的純紅色光輸出。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

本元件符合業界標準的SMD封裝外形。關鍵尺寸包括長度2.0毫米、寬度1.25毫米及高度0.2毫米（超薄型）。詳細的機械圖紙標明了所有關鍵尺寸，包括焊盤位置與公差，公差通常為±0.1毫米。透鏡為水清色。

5.2 建議的PCB焊接墊佈局

本文件提供用於PCB佈局的焊墊圖案設計。此圖案能確保迴焊過程中形成良好的焊點，提供足夠的散熱緩解，並維持機械穩定性。遵循此建議的元件佈局對於成功組裝與可靠性至關重要。

5.3 極性識別

該元件具有標記的陰極（負極端子）。數據手冊說明了此標記在元件本體上的呈現方式（通常是陰極側的凹口、綠點或其他指示標記）。安裝時正確的極性方向對於電路正常運作至關重要。

6. 焊接與組裝指南

6.1 IR 迴焊條件

對於無鉛製程，建議採用特定的迴焊溫度曲線。關鍵參數包括預熱溫度介於150-200°C、預熱時間最長120秒、本體峰值溫度不超過260°C，以及溫度高於260°C的時間限制在最多10秒。元件不應經歷超過兩次迴焊循環。這些限制基於JEDEC標準，旨在防止封裝破裂或內部材料劣化。

6.2 手工焊接

若必須進行手工焊接，應極度謹慎操作。建議的烙鐵頭最高溫度為300°C，每個焊點的焊接時間應限制在3秒內。手工焊接僅應執行一次。

6.3 清潔

若需進行焊後清潔，僅應使用指定溶劑。將LED於常溫下浸入乙醇或異丙醇中不超過一分鐘是可接受的。使用未指定的化學清潔劑可能會損壞塑料封裝或透鏡。

6.4 儲存條件

LED對濕氣敏感。當儲存於原廠密封防潮袋（內含乾燥劑）中時，應保持在30°C以下及90%相對濕度（RH）以下的環境，建議在一年內使用。一旦原包裝被打開，儲存環境不應超過30°C或60% RH。從原包裝取出的元件，理想上應在一週內進行回焊（濕度敏感等級3，MSL 3）。若需在原包裝外長時間儲存，應將其置於含有乾燥劑的密封容器中。若儲存超過一週，建議在組裝前進行約60°C、至少20小時的烘烤，以去除吸收的濕氣，防止回焊過程中發生「爆米花」現象。

7. 封裝與訂購資訊

7.1 捲帶包裝規格

元件以壓紋載帶搭配保護蓋帶形式供應。載帶寬度為8毫米。捲盤標準直徑為7英吋（178毫米）。每捲盤包含5000件。若數量不足整捲，剩餘批次之最小包裝數量為500件。包裝符合ANSI/EIA-481規範。

8. 應用建議

8.1 典型應用電路

LED是一種電流驅動元件。為確保亮度一致，尤其是在多個LED並聯使用時，限流機制至關重要。最簡單的方法是使用串聯電阻。電阻值（R_series）可根據歐姆定律計算：R_series = (V_supply - V_F) / I_F為實現更精確與高效的控制，建議使用恆流驅動器或整合式LED驅動IC。這可防止並聯燈串中的電流爭搶現象，確保所有裝置的光輸出均勻一致，並補償Vf的自然差異。_F.

8.2 設計考量

• 熱管理： 儘管功耗較低，但將接面溫度維持在限制範圍內，是確保長期可靠性和穩定光輸出的關鍵。請確保LED焊盤下方有足夠的PCB銅箔面積或散熱孔，以導出熱量，特別是在接近最大電流工作時。
• ESD防護： LED容易因靜電放電（ESD）而損壞。組裝過程中必須遵循正確的ESD處理程序，包括使用接地工作站、防靜電手環和導電容器。
• 光學設計： 130度寬廣視角提供漫射光型。對於需要更集中光束的應用，可能需要二次光學元件（透鏡或導光管）。

9. 技術比較與差異化

與GaAsP（磷化鎵砷）等舊技術相比，此基於AlInGaP的紅光LED具有明顯優勢。主要區別在於其發光效率顯著更高，這意味著在相同的輸入電流（mA）下能產生更多光（毫燭光）。這使得在特定亮度水平下功耗更低，或在相同功率預算內亮度大幅提高。0.2毫米超薄厚度是其相較於許多標準SMD LED的關鍵機械優勢，使其能應用於日益輕薄的消費電子產品設計中。

10. 常見問題（基於技術參數）

10.1 峰值波長與主波長有何區別？

峰值波長 (λ_P) 是指 LED 發出最多光功率的物理波長。主波長 (λ_d) 是基於人眼色彩感知（CIE 色度圖）計算出的數值，最能代表感知到的顏色。對於像這款紅色 LED 這樣的單色 LED，兩者通常接近但並不完全相同。關注色點（例如在顯示器中）的設計師應參考主波長。

10.2 為什麼需要限流電阻？

LED的正向電壓具有負溫度係數，且可能因元件而異（如分檔所示）。若直接連接到電壓源，V的微小變化_F 可能導致電流發生巨大且具有潛在破壞性的變化。串聯電阻（或恆流源）提供負回饋，能穩定工作電流以抵禦這些變動。

10.3 我可以用高於其V的電壓驅動這個LED嗎？_F?

是的，但你必須始終串聯一個限流元件（電阻或主動電路）。驅動電壓必須高於LED的V_F 允許電流通過，但多餘的電壓會降在限流元件上，以設定正確的電流I_F.

11. 實用案例範例

情境：為網路路由器設計一個狀態指示燈面板。 該面板需要五個紅色狀態LED。亮度均勻對使用者體驗至關重要。 設計步驟： 1) 確定所需亮度：選擇 Bin L (11.2-18.0 mcd) 以確保清晰可見度。 2) 確定驅動電流：選擇 I_F = 5mA (標準測試條件) 以實現長壽命與低發熱。 3) 計算串聯電阻：假設電源為 3.3V 且典型 V_F 為 2.0V (來自 Bin E3)，R = (3.3V - 2.0V) / 0.005A = 260Ω。使用最接近的標準值 (270Ω)。 4) 佈局：使用建議的 PCB 焊盤佈局。將所有五顆 LED 並聯連接，每顆均透過其專用的 270Ω 電阻連接至 3.3V 電源軌。這可確保個別電流控制以達均勻性。 5) 組裝：遵循 MSL-3 規範與指定的迴焊溫度曲線。

12. 運作原理介紹

發光二極體 (LEDs) 是一種透過電致發光來產生光線的半導體元件。當在 p-n 接面施加順向電壓時，來自 n 型區域的電子和來自 p 型區域的電洞會被注入接面區域。當這些電荷載子復合時，會釋放出能量。在此特定元件中，半導體材料為 AlInGaP，其設計使得釋放的能量以可見光譜中紅色部分（約 631-639 nm）的光子（光）形式呈現。鋁、銦、鎵和磷原子的特定組成決定了能隙能量，從而決定了發射光的顏色。

13. 技術趨勢

SMD LED技術的總體趨勢持續朝向更高效率（每瓦更多流明）、更小封裝尺寸及更高可靠性發展。對於指示燈型LED，重點在於以更低電流實現更亮的輸出，並開發更薄的輪廓以滿足微型化可攜式電子產品的要求。材料科學的進步，例如改進的AlInGaP及其他化合物半導體的外延生長技術，直接促成了這些性能提升。此外，封裝和組裝流程的標準化確保了與不斷發展的高產量自動化生產線的相容性。