SMD LED LTST-416GEBW-P3 規格書 - 白色霧面透鏡 - RGB晶片 - 5mA驅動 - 繁體中文技術文件

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表面黏著元件(SMD) LED規格。此元件採用白色霧面透鏡，並在單一封裝內整合了三個不同的半導體光源：一個綠色InGaN晶片、一個紅色AlInGaP晶片，以及一個藍色InGaN晶片。光線透過霧面透鏡混合後，呈現出白光效果。此設計主要針對消費性電子產品、通訊設備及工業設備中空間受限的應用，適用於需要可靠狀態指示、符號照明或面板背光的情境。

1.1 主要特點

• 符合RoHS環保指令。
• 採用12mm寬捲帶與7英吋直徑捲盤包裝，適用於自動化取放系統。
• 標準化EIA封裝尺寸，確保設計相容性。
• 邏輯位準相容之驅動電流。
• 可承受紅外線迴焊製程。
• 預處理至JEDEC濕度敏感等級3。

1.2 目標應用

• 通訊與網路硬體之狀態指示燈。
• 辦公室自動化設備與家電之訊號與符號照明。
• 工業控制設備之前面板背光。
• 消費性電子產品之通用指示燈。

2. 技術參數：深入客觀分析

以下章節根據原始資料，對元件的電氣、光學及熱特性進行詳細且客觀的分析。除非另有說明，所有數據均參考環境溫度(Ta)為25°C的條件。

2.1 絕對最大額定值

這些數值代表元件的應力極限，超過此極限可能導致永久性損壞。不建議在此極限下持續運作。

• 功率消耗 (Pd)：綠/藍色晶片：90 mW；紅色晶片：69 mW。此參數對熱管理設計至關重要。
• 峰值順向電流 (I_F(PEAK))：所有晶片均為100 mA，適用於脈衝條件（1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度）。
• 連續順向電流 (I_F)：所有晶片均為30 mA DC。
• 操作溫度範圍：-40°C 至 +85°C。
• 儲存溫度範圍：-40°C 至 +100°C。

2.2 電氣與光學特性

在標準測試電流 I_F= 5mA（每個晶片）下量測。此為正常操作條件下的典型性能參數。

• 發光強度 (I_v)：
  • 綠色：600 - 1200 mcd（毫燭光）
  • 紅色：200 - 400 mcd
  • 藍色：100 - 200 mcd
• 視角 (2θ_1/2)：典型值為120度。此寬廣視角得益於霧面透鏡，相較於透明透鏡LED，能提供更均勻的光線分佈。
• 主波長 (λ_d)：
  • 綠色：523 - 535 nm
  • 紅色：617 - 630 nm
  • 藍色：465 - 477 nm
• 順向電壓 (V_F)：
  • 綠色：2.0 - 3.0 V
  • 紅色：1.4 - 2.3 V
  • 藍色：2.0 - 3.0 V
• 逆向電流 (I_R)：在 V_R= 5V 下，最大值為10 μA。此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

為確保生產中的顏色與亮度一致性，元件會進行分級。白光輸出是RGB晶片共同作用的結果，量測時三個晶片均以5mA驅動。

3.1 發光強度 (I_v) 等級

元件根據其總發光強度輸出進行分類。 T1級：900 - 1300 mcd（約2.7 - 3.9流明） T2級：1300 - 1800 mcd（約3.9 - 5.4流明） 每級公差為±11%。

3.2 色度 (CIE) 等級

元件根據其在CIE 1931色度圖上的色座標進行分級，該圖定義了白光的感知顏色。分級代碼（例如H4、J5、K6、L4）代表x,y座標平面上的特定四邊形區域。每個分級都有四個定義的x和y座標角點（點1-4）。在所選色調分級內的放置公差，x和y座標均為±0.01。這種精確的分級允許設計師為其應用選擇具有極高顏色一致性的LED。

4. 機械與包裝資訊

4.1 封裝尺寸與接腳定義

此元件符合標準SMD尺寸。關鍵尺寸包括本體尺寸與焊墊間距。除非另有註明，所有尺寸公差均為±0.2 mm。啟動個別顏色的接腳定義如下：陽極（共正極）連接至接腳1。綠色陰極為接腳2，紅色陰極為接腳3和4（內部連接），藍色陰極為接腳6。接腳5及其他可能為空接(NC)或機械固定用。

4.2 建議PCB焊墊圖案

提供建議的焊墊佈局俯視圖，以確保正確焊接與機械穩定性。遵循此圖案有助於防止墓碑效應（迴焊時一端翹起）並確保良好的焊錫圓角。

4.3 捲帶包裝

元件以壓紋載帶搭配保護蓋帶供應。關鍵包裝規格包括：

• 載帶寬度：12 mm。
• 捲盤直徑：7英吋（178 mm）。
• 每滿捲數量：2000顆。
• 部分捲盤最小訂購量：500顆。
• 最大連續缺件（空穴）：2個。
• 包裝符合EIA-481-1-B標準。

5. 焊接與組裝指南

5.1 紅外線迴焊製程曲線 (無鉛製程)

建議的製程曲線遵循J-STD-020B無鉛焊接標準。

• 預熱：150°C 至 200°C。
• 預熱時間：最長120秒。
• 元件本體峰值溫度：最高260°C。
• 液相線以上時間：建議最長10秒。
• 迴焊次數：最多兩次。

5.2 手工焊接

若需進行手工焊接：

• 烙鐵溫度：最高300°C。
• 接觸時間：每個焊點最長3秒。
• 重要：手工焊接應僅執行一次，以避免熱應力。

5.3 清潔

焊後清潔必須小心進行。僅應使用指定的溶劑。建議使用室溫下的乙醇或異丙醇。LED浸泡時間應少於一分鐘。未指定的化學品可能會損壞環氧樹脂透鏡或封裝。

6. 儲存與操作注意事項

6.1 儲存條件

密封防潮袋 (MBP)：儲存於≤30°C且相對濕度(RH)≤70%的環境。在含有乾燥劑的密封袋內，保存期限為一年。開袋後：車間壽命開始計算。儲存於≤30°C且相對濕度≤60%的環境。強烈建議在暴露後的168小時（7天）內完成紅外線迴焊製程。若需儲存超過此期限，應將元件置於裝有新鮮乾燥劑的密封容器或氮氣乾燥櫃中。暴露超過168小時的元件，在焊接前需要進行烘烤程序（約60°C，至少48小時），以去除吸收的水氣並防止爆米花效應（迴焊時因蒸氣壓力導致封裝破裂）。

6.2 應用說明與限制

此LED適用於標準商業與工業電子設備。其並非設計或認證用於故障可能直接導致生命、健康或安全風險的應用——例如航空、醫療生命維持或關鍵交通控制系統。對於此類高可靠性應用，必須諮詢元件製造商以獲取特定的認證數據。

7. 設計考量與應用建議

7.1 限流設計

由於紅、綠、藍色晶片的順向電壓(V_F)不同，若從共同電壓源驅動，每個顏色通道都需要獨立的限流電阻。電阻值可透過歐姆定律計算：R = (V_電源- V_F) / I_F。使用典型的V_F值與期望的驅動電流（例如，符合規格的5mA，最高可達30mA）即可得出適當的電阻值與功率額定值。

7.2 熱管理

雖然功率消耗相對較低，但正確的PCB設計對於使用壽命至關重要。請確保使用建議的焊墊，以提供足夠的熱傳導路徑，將熱量從LED接面帶走。對於以接近或達到其最大連續電流（30mA）驅動LED的應用，需注意環境溫度與電路板佈局，以確保操作溫度在指定範圍內。

7.3 光學整合

白色霧面透鏡提供了寬廣且均勻的視角（120°），使其適用於可能從離軸角度觀看LED的應用。霧面特性減少了光斑與眩光。對於需要更集中光束的應用，則需要外部二次光學元件（透鏡、導光管）。

8. 典型性能曲線分析

規格書中包含關鍵關係的圖形化表示，對於理解元件在非標準條件下的行為至關重要。

• 相對發光強度 vs. 順向電流：此曲線顯示光輸出如何隨驅動電流增加，通常呈次線性關係，突顯了效率變化。
• 順向電壓 vs. 順向電流：展示了二極體的指數型I-V特性。
• 相對發光強度 vs. 環境溫度：顯示隨著接面溫度升高，光輸出會遞減。這對於高溫環境設計至關重要。
• 光譜分佈：雖然白光LED不一定會詳細說明，但了解個別晶片的峰值波長與光譜半高寬（Δλ：綠光~30nm，紅光~20nm，藍光~25nm）有助於顯色性與濾光片選擇。

9. 常見問題解答 (基於技術參數)

問：我可以同時驅動三種顏色以獲得更亮的白光嗎？答：可以，但您必須確保總功率消耗不超過所有啟動晶片中最低的最大額定值（此處為紅色晶片的69mW），且接面溫度保持在限制範圍內。每個通道的電流必須獨立控制。

問：為什麼每種顏色的順向電壓不同？答：順向電壓是半導體材料能隙的基本特性。紅色AlInGaP LED的能隙低於綠色和藍色InGaN LED，因此具有較低的V_F.

問：預處理至JEDEC Level 3是什麼意思？答：這表示元件被歸類為濕度敏感等級3 (MSL 3)。這意味著在防潮袋開封後，於≤30°C/60% RH條件下，最多允許的車間壽命為168小時，超過此時間則需要烘烤才能進行迴焊。

問：我該如何為我的應用選擇正確的分級？答：對於顏色一致性至關重要的應用（例如多顆LED狀態列或背光），請指定單一且嚴格的CIE分級代碼（例如J5）和單一的發光強度分級（例如T1）。對於要求較不嚴格的應用，較寬鬆的分級選擇可能是可接受的，且可能更具成本效益。

10. 運作原理與技術背景

此LED基於半導體材料中的電致發光原理運作。當順向電壓施加於每個晶片的p-n接面時，電子與電洞復合，以光子的形式釋放能量。光的波長（顏色）由特定半導體材料的能隙決定：紅色為AlInGaP，綠色與藍色為InGaN。此白光並非由單一白色螢光粉產生（如螢光粉轉換型白光LED），而是三原色光（紅、綠、藍）通過霧面白色封裝材料時產生的加法混色。這種RGB方法允許透過調整每個晶片的電流來進行潛在的顏色調節，儘管本規格書指定了固定白點的操作。

SMD封裝形式代表了高產量、自動化組裝的產業標準。使用霧面透鏡環氧樹脂，透過散射粒子來加寬視角並柔和光輸出，使其非常適合常見於直接觀看的指示用途。相較於使用三顆獨立的單色LED，將三個晶片整合在一個封裝內節省了PCB空間。