SMD LED LTST-N682VSQEWT 規格書 - 白色霧狀透鏡 - 雙晶片AlInGaP黃光/紅光 - 20mA - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTST-N682VSQEWT是一款專為自動化印刷電路板（PCB）組裝而設計的表面黏著元件（SMD）發光二極體（LED）。其特點是體積小巧，非常適合空間受限的應用。此元件配備一個白色霧狀透鏡，內部封裝了兩個獨立的半導體晶片：一個發射黃光，另一個發射紅光，兩者均採用磷化鋁銦鎵（AlInGaP）技術。這種雙晶片配置允許單一封裝實現多種指示狀態。

1.1 產品特點

• 符合RoHS（有害物質限制）指令。
• 以8mm載帶包裝於7英吋直徑捲盤上，適用於自動化取放設備。
• 標準EIA（電子工業聯盟）封裝外型。
• 與積體電路（IC）相容的驅動位準。
• 完全相容於紅外線（IR）迴焊製程。
• 預處理至JEDEC（聯合電子裝置工程委員會）濕度敏感等級3。

1.2 目標應用

此LED適用於廣泛的消費性及工業電子產品，需要可靠的狀態指示或背光照明。典型的應用領域包括：

• 通訊設備（例如：無線電話、行動電話）。
• 辦公室自動化設備（例如：筆記型電腦、網路系統）。
• 家用電器與室內看板。
• 通用狀態指示器、信號燈具及前面板背光。

2. 技術參數：深入客觀解讀

2.1 絕對最大額定值

在任何操作條件下均不得超過以下限制，否則可能對元件造成永久性損壞。額定值是在環境溫度（Ta）25°C下指定的。

• 功率消耗（Pd）：每晶片（黃光與紅光）75 mW。此參數定義了LED能以熱能形式消耗的最大功率。
• 峰值順向電流（I_FP）：黃光為100 mA，紅光為80 mA。這是最大允許的脈衝電流，通常定義在1/10工作週期及0.1ms脈衝寬度下，用於短暫的高強度閃爍。
• 直流順向電流（I_F）：兩種顏色均為30 mA。這是建議用於正常操作的最大連續電流。
• 操作溫度範圍：-40°C 至 +85°C。保證元件在此環境溫度範圍內正常運作。
• 儲存溫度範圍：-40°C 至 +100°C。元件可在未通電的情況下於此範圍內儲存。

2.2 電氣與光學特性

這些參數是在Ta=25°C及順向電流（I_F）20 mA的標準測試條件下量測的。

• 發光強度（I_V）：衡量光線感知功率的指標。黃光晶片的最小值為710 mcd，典型值未指定，最大值為1800 mcd。紅光晶片的最小值為560 mcd，典型值未指定，最大值為1400 mcd。寬廣的視角（2θ_1/2= 120°，典型值）產生的是擴散式、廣域的照明效果，而非窄光束。
• 峰值發射波長（λ_P）：光學輸出功率達到最大值時的波長。典型值為590 nm（黃光）和630 nm（紅光）。
• 主波長（λ_d）：定義感知顏色的單一波長。黃光晶片範圍為585 nm至595 nm。紅光晶片範圍為617 nm至627 nm。公差為±1 nm。
• 光譜線半高寬（Δλ）：在最大強度一半處的發射光譜頻寬。兩種顏色的典型值均為20 nm，表示光譜顏色相對純淨。
• 順向電壓（V_F）：在20 mA驅動下，LED兩端的電壓降。兩種晶片的範圍均為1.7 V（最小）至2.5 V（最大）。公差為±0.1 V。
• 逆向電流（I_R）：在逆向電壓（V_R）5V下，最大值為10 µA。此參數僅用於紅外線測試目的；元件並非設計用於逆向偏壓下操作。

3. 分級系統說明

為確保生產一致性，LED會根據性能進行分級。LTST-N682VSQEWT採用基於發光強度與主波長的二維分級系統。

3.1 發光強度（I_V）分級

黃光晶片：

分級代碼 U：710 mcd 至 965 mcd

分級代碼 V：965 mcd 至 1315 mcd

分級代碼 W：1315 mcd 至 1800 mcd

每個分級的公差為±11%。

紅光晶片：

分級代碼 T：560 mcd 至 760 mcd

分級代碼 U：760 mcd 至 1030 mcd

分級代碼 V：1030 mcd 至 1400 mcd

每個分級的公差為±11%。

3.2 主波長（W_d）分級

僅適用於黃光晶片：

分級代碼 J：585 nm 至 590 nm

分級代碼 K：590 nm 至 595 nm

每個分級的公差為±1 nm。

4. 性能曲線分析

規格書中引用了典型的特性曲線，用以說明關鍵參數之間的關係。雖然具體圖表未以文字重現，但其含義分析如下。

• I-V（電流-電壓）曲線：此曲線將顯示順向電壓（V_F）與順向電流（I_F）之間的指數關係。在20mA下典型的V_F範圍1.7-2.5V指出了電路設計所需的驅動電壓要求。
• 發光強度 vs. 順向電流：此曲線通常顯示光輸出隨電流增加而近似線性增加，直至達到最大額定電流。在20mA以上操作將產生更高亮度，但也會增加功率消耗與接面溫度。
• 發光強度 vs. 環境溫度：對於AlInGaP LED，發光強度通常隨環境溫度升高而降低。設計者必須在高溫環境中考慮此降額因素，以確保足夠的亮度。
• 光譜分佈：圖表將顯示跨波長的相對光功率輸出，以峰值發射波長（λ_P）為中心，典型半高寬為20 nm。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸與接腳定義

此元件符合標準SMD封裝外型。所有尺寸單位為毫米，除非另有說明，一般公差為±0.2 mm。接腳定義如下：接腳1和2用於黃光AlInGaP晶片，接腳3和4用於紅光AlInGaP晶片。白色霧狀透鏡提供均勻、廣角的光線發射。

5.2 建議PCB焊墊佈局

提供了適用於紅外線或氣相迴焊的焊墊圖形（Footprint）。遵循此建議的焊墊幾何形狀對於形成良好的焊點、迴焊過程中的自對準以及長期的機械可靠性至關重要。

6. 焊接與組裝指南

6.1 紅外線迴焊溫度曲線

提供了符合J-STD-020B無鉛製程的建議迴焊溫度曲線。關鍵參數包括：

• 預熱溫度：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：最長10秒（最多允許兩次迴焊循環）。

注意：實際溫度曲線必須根據具體的PCB設計、錫膏及使用的迴焊爐進行特性化。

6.2 手工焊接

若必須進行手工焊接，請使用溫度不超過300°C的烙鐵，並將每個焊點的焊接時間限制在最長3秒。僅允許一次手工焊接循環。

6.3 清潔

若焊接後需要清潔，僅使用指定的溶劑。將LED在常溫下浸入乙醇或異丙醇中少於一分鐘是可接受的。未指定的化學品可能會損壞封裝材料。

6.4 儲存與處理

• 密封包裝：儲存於≤ 30°C及≤ 70%相對濕度（RH）環境。當儲存在原裝含乾燥劑的防潮袋中時，保存期限為一年。
• 已開封包裝：對於從原包裝取出的元件，儲存環境不應超過30°C和60% RH。建議在暴露後168小時（7天）內完成紅外線迴焊。如需更長時間儲存，請使用含乾燥劑的密封容器或氮氣乾燥櫃。暴露超過168小時的元件在焊接前應在大約60°C下烘烤至少48小時，以去除吸收的水分並防止迴焊過程中發生\"爆米花效應\"。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 載帶與捲盤規格

LED以寬度8 mm的凸版載帶供應，捲繞在7英吋（178 mm）直徑的捲盤上。每捲盤包含2000顆。載帶使用上蓋密封空穴。包裝符合ANSI/EIA-481規範。剩餘批次的最小訂購量為500顆。

8. 應用建議與設計考量

8.1 典型應用電路

每個晶片（黃光與紅光）獨立驅動。最常見的驅動電路是簡單的串聯限流電阻。電阻值（R_limit）可使用歐姆定律計算：R_limit= (V_supply- V_F) / I_F。為進行保守設計，確保即使存在元件間的差異，電流也不會超過所需位準（例如20mA），請使用規格書中的最大V_F（2.5V）。例如，使用5V電源：R_limit= (5V - 2.5V) / 0.020A = 125 Ω。標準的120 Ω或150 Ω電阻將是合適的。

8.2 熱管理

儘管功率消耗較低（每晶片最大75 mW），但將接面溫度維持在限制範圍內對於使用壽命和穩定的光輸出至關重要。確保焊墊周圍有足夠的PCB銅箔面積作為散熱片，特別是在高環境溫度或接近最大電流下操作時。

8.3 光學設計

白色霧狀透鏡和120°視角使此LED非常適合需要寬廣、均勻照明而無熱點的應用，例如前面板指示器或符號背光。如需更聚焦的光線，可能需要外部透鏡或導光板。

9. 技術比較與差異化

此元件的主要差異化因素是其單一封裝雙晶片設計及白色霧狀透鏡。與使用兩個獨立的單色LED相比，此設計節省了PCB空間，簡化了組裝（一次貼裝操作而非兩次），並可提供更緊湊的指示器。AlInGaP技術為黃光和紅光波長提供了高效率與良好的色彩純度。對於區域照明應用，寬廣的視角是相對於透明透鏡LED的關鍵優勢。

10. 常見問題解答（基於技術參數）

問：我可以同時以20mA驅動黃光和紅光晶片嗎？

答：可以，但您必須考慮總功率消耗。同時以20mA操作（典型V_F約2.1V）會導致每晶片約42 mW，總計84 mW。這超過了絕對最大功率消耗額定值75 mW每晶片。不建議同時以絕對最大電流連續驅動兩者。對於雙晶片同時操作，建議降低電流或使用脈衝操作。

問：峰值波長和主波長有什麼區別？

答：峰值波長（λ_P）是發射光譜最強處的物理波長。主波長（λ_d）是從CIE色度圖計算得出的值，對應於光線的感知顏色（色調）。對於像這樣的單色LED，兩者通常非常接近。

問：訂購時應如何解讀分級代碼？

答：具體的分級代碼（例如，W代表高強度黃光，K代表特定黃光波長）可能是完整訂購代碼的一部分。請諮詢製造商以了解可用的組合。選擇更嚴格的分級（例如，特定的I_V和W_d分級）可確保在您的生產批次中所有單元的亮度和顏色具有更高的一致性。

11. 實際使用案例

情境：網路路由器中的雙狀態指示器。

LTST-N682VSQEWT可作為單一LED，用於指示路由器的兩種不同運作狀態。

設計：微控制器單元（MCU）有兩個GPIO接腳。一個接腳透過限流電阻驅動黃光晶片，指示\"電源開啟/待機\"模式。另一個接腳透過另一個電阻驅動紅光晶片，指示\"資料活動/故障\"模式。白色霧狀透鏡混合光線，提供均勻、美觀的指示器，可以顯示黃光（待機）、紅光（故障），或者如果兩者都短暫脈衝（例如在啟動序列期間）則可能產生混合光。與使用兩個獨立的LED相比，此設計減少了前面板的雜亂。

12. 工作原理簡介

AlInGaP晶片中的光發射基於半導體p-n接面的電致發光。當施加順向電壓時，來自n型區域的電子和來自p型區域的電洞被注入到主動區域，在那裡它們重新結合。在此重新結合過程中釋放的能量以光子（光）的形式發射出來。光的特定波長（顏色）由AlInGaP半導體材料的能隙能量決定，該材料在晶體生長過程中經過設計，以產生黃光（約590 nm）和紅光（約630 nm）。

13. 技術趨勢

AlInGaP技術已成熟，並為琥珀色、黃色和紅色波長提供了高效率。目前指示器LED的趨勢集中在提高發光效率（每電瓦產生更多光輸出）、透過先進分級改善顏色一致性，以及開發能夠承受無鉛焊接所需更高溫度迴焊曲線的封裝。同時也朝著微型化方向發展，同時保持或提高光學性能，並將更多功能（如多種顏色或用於控制的內建IC）整合到單一封裝中。