SMD LED LTSA-G6SVUWETU 規格書 - 白光、黃色透鏡 - 電氣與光學規格詳解

1. 產品概述

本文件詳述一款高效能表面黏著型發光二極體 (SMD LED) 的規格。此元件專為自動化組裝製程設計，適用於空間效率和可靠性至關重要的各種電子設備。該LED採用InGaN技術實現白光光源，並封裝於黃色透鏡內，這會影響最終的感知顏色和光線擴散特性。

此元件的核心優勢包括符合RoHS指令、相容於自動貼裝和紅外線迴焊設備，以及通過AEC-Q101車規級元件認證。其主要目標市場涵蓋汽車配件應用、可攜式電子產品、運算裝置和網路系統。

2. 技術參數深度解析

2.1 絕對最大額定值

元件的操作極限定義於環境溫度 (Ta) 25°C下。絕對最大功耗為900 mW。可承受的直流順向電流範圍為5 mA至250 mA。在脈衝操作下，於1/10工作週期、0.1ms脈衝寬度條件下，允許的峰值順向電流為500 mA。操作與儲存溫度範圍指定為-40°C至+110°C。請務必注意，此LED並非設計用於逆向電壓操作。

2.2 電氣與光學特性

關鍵性能參數定義於Ta=25°C、順向電流 (IF) 140mA的條件下測量。發光強度 (Iv) 的典型範圍為11.2 cd至22.0 cd。視角 (2θ1/2) 代表強度為軸向值一半時的角度，典型值為120度，表示寬廣的光束模式。在測試電流下，順向電壓 (VF) 通常介於2.8V至3.6V之間。色度座標 (Cx, Cy) 中心點約為 (0.33, 0.34)，定義了CIE色彩空間中的白點。在逆向電壓 (VR) 5V下，逆向電流 (IR) 典型值為2 μA，儘管並非設計用於逆向操作。

2.3 熱特性

有效的熱管理對於LED性能和壽命至關重要。從接面到環境的熱阻 (RθJA) 典型值為45 °C/W，此值是在具有16mm²焊墊的標準FR4基板上測得。更重要的是，從接面到焊點的熱阻 (RθJS) 典型值為25 °C/W，凸顯了設計良好的PCB散熱焊墊的重要性。最大允許接面溫度 (Tj) 為150°C。

3. 分級系統說明

為確保應用的一致性，LED會根據關鍵參數進行分級。分級代碼通常以以下格式呈現：Vf / Iv / CIE（例如：64/FA/IM）。

3.1 順向電壓 (Vf) 分級

在140mA下，LED分為四個電壓等級：等級24 (2.8-3.0V)、等級64 (3.0-3.2V)、等級A4 (3.2-3.4V) 和等級E4 (3.4-3.6V)。每個等級的容差為±0.1V。

3.2 發光強度 (Iv) 分級

在140mA下定義了三個強度等級：等級FA (11.2-14.0 cd，典型值約37.8 lm)、等級FB (14.0-18.0 cd，典型值約48.0 lm) 和等級GA (18.0-22.0 cd，典型值約58.0 lm)。每個等級的容差為±11%。

3.3 顏色（色度）分級

白光點透過CIE色度座標分級進行嚴格控制。定義了多個等級（例如：GM, HM, IM, JM, KM），每個等級在CIE 1931 (x, y) 圖上有特定的四邊形邊界。典型目標值約為 (0.33, 0.34)。每個色調等級內的x和y座標保持±0.01的容差。

4. 性能曲線分析

雖然規格書中引用了特定的圖形數據（例如：圖2：空間分佈圖），但此類LED的典型曲線將說明順向電流與發光強度之間的關係（顯示高電流下的次線性滾降）、順向電壓與溫度的關係，以及相對強度與波長的關係（光譜功率分佈）。空間分佈圖確認了120度的寬廣視角，顯示了離軸時光強度如何衰減。

5. 機械結構與封裝資訊

此LED採用適合SMD組裝的標準EIA封裝格式。陰極導線架被明確指定為元件的主要散熱片，這對於PCB佈局設計以確保最佳熱性能至關重要。詳細的尺寸圖標明了封裝外型、引腳間距和整體尺寸，容差通常在±0.1 mm以內。透鏡顏色為黃色，而發出的光為白色。

6. 焊接與組裝指南

6.1 紅外線迴焊溫度曲線

規格書建議採用符合J-STD-020標準的紅外線迴焊溫度曲線，適用於無鉛焊接製程。此曲線通常包括特定的升溫速率、預熱/均溫區、液相線以上時間 (TAL)、峰值溫度以及受控的冷卻速率，以防止元件受到熱衝擊。

6.2 建議的PCB焊墊設計

提供建議的印刷電路板焊墊佈局，以確保焊接可靠性並有效散熱（主要透過陰極散熱焊墊）。

6.3 清潔

若焊接後需要清潔，僅建議在常溫下浸泡於乙醇或異丙醇中，時間少於一分鐘。應避免使用未指定的化學品，因為它們可能會損壞封裝。

6.4 儲存與操作

根據JEDEC J-STD-020標準，本產品屬於濕度敏感等級 (MSL) 2級。當防潮袋與乾燥劑一同密封時，應儲存於≤30°C且≤70% RH的環境中，保存期限為一年。開封後，元件應儲存於≤30°C且≤60% RH的環境中，並應在一年內進行迴焊。若需在原包裝外長期儲存，適當的乾燥儲存條件至關重要。

7. 包裝與訂購資訊

LED以捲帶包裝形式供應，相容於自動貼片機。捲帶寬度為12mm，纏繞在標準7英吋（178mm）直徑的捲盤上。每捲包含1000顆。對於少於整捲的數量，剩餘部分的最低包裝數量為500顆。包裝符合ANSI/EIA 481規範。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

此LED非常適合用於汽車內裝與配件照明、消費性電子產品（手機、筆記型電腦）指示燈背光、網路設備狀態指示燈，以及緊湊型裝置中的通用照明。

8.2 設計考量要點

熱管理：由於功耗（高達900mW）和熱阻數據，設計從陰極焊墊到PCB銅箔澆注區或外部散熱器的足夠熱路徑至關重要，以維持接面溫度低於150°C，並確保長期可靠性和穩定的光輸出。
電流驅動：建議使用恆流驅動器而非恆壓源，以確保一致的發光強度和色點。驅動器應設計在指定的直流順向電流範圍（5-250mA）內操作。
光學設計：120度的寬廣視角使其適合需要廣泛照明而無需二次光學元件的應用。對於聚焦光束，則需要外部透鏡或反射器。

9. 技術比較與差異化

此LED的關鍵差異化因素包括其AEC-Q101認證，使其適用於要求嚴苛的汽車環境，超越基本消費性電子產品。高功率額定值（900mW）、相對較低的接面到焊點熱阻（25°C/W）以及詳細的三維分級（Vf, Iv, CIE）相結合，為設計師提供了一個在色彩關鍵和熱受限應用中具有可預測性能的元件。明確指定陰極為散熱片簡化了熱管理設計。

10. 常見問題解答（基於技術參數）

問：我可以用5V電源驅動這個LED嗎？
答：不能直接驅動。順向電壓通常在2.8V至3.6V之間。直接連接到5V電源會導致過大電流並立即損壞。必須使用限流電阻，或者更理想的是使用恆流驅動電路。

問：發光強度 (cd) 和光通量 (lm) 有什麼區別？
答：發光強度測量LED在特定方向上的亮度（燭光）。光通量測量所有方向上的總可見光輸出（流明）。規格書提供了強度等級的典型流明當量值，但由於測量的方向性，主要規格是強度。

問：為什麼到焊點的熱阻 (RθJS) 比到環境的熱阻 (RθJA) 低？
答：RθJS測量從矽接面直接到PCB上焊墊的熱路徑。RθJA則包含了從PCB到周圍空氣的額外熱阻。RθJS對於設計PCB的熱管理更有用，因為它顯示了您的電路板佈局從LED本身散熱的效果。

問：非設計用於逆向操作是什麼意思？
答：這意味著在正常電路操作中，絕不應對LED施加逆向電壓偏置。雖然為了測試目的指定了小的逆向電流（5V下2μA），但在實際電路中施加逆向電壓可能會損壞元件。

11. 實際應用案例

情境：汽車配件的儀表板指示燈。
設計師需要一個明亮、可靠的狀態指示燈用於新的汽車售後配件。他們選擇了分級為64/FA/IM的此款LED。他們設計了一塊PCB，將大面積的銅箔澆注區連接到陰極焊墊以利散熱。使用驅動IC實現了一個設定為140mA的簡單恆流電路。120度的寬廣視角確保指示燈能從各種座位位置看到。AEC-Q101認證提供了對元件能夠承受汽車溫度範圍和振動的信心。特定的分級確保了所有生產單元顏色和亮度的一致性。

12. 工作原理簡介

這是一種基於半導體p-n接面的固態光源。當施加超過二極體閾值的順向電壓時，電子和電洞在主動區（由InGaN材料製成）內復合，以光子的形式釋放能量。InGaN晶片的主要發射光譜位於藍色或紫外線範圍。為了產生白光，封裝內部的螢光粉層會轉換這種主要發射光。藍色/紫外線光子激發螢光粉，然後螢光粉在更寬的光譜範圍（黃色、紅色）重新發射光線，與剩餘的藍光混合，創造出白色的感知。黃色的外部透鏡作為最終的濾光片/擴散器，可能略微暖化色溫並擴散光線。

13. 技術趨勢

此類SMD LED的總體趨勢是朝向更高的光效（每瓦更多流明）、更高的顯色指數 (CRI) 以獲得更準確的色彩，以及更嚴格的分級容差以用於顯示器背光等應用。同時，持續推動更高的功率密度和更低的熱阻封裝，以實現更小佔位面積下的更亮輸出。採用新的螢光粉技術和晶片設計，旨在提供隨溫度和使用壽命更穩定的色彩性能。在維持或改善光學和熱性能的同時，小型化的驅動力持續存在。