SMD LED LTST-B680VSKT 規格書 - 黃光 AlInGaP - 20mA - 120mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTST-B680VSKT 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）。它屬於微型 LED 系列，適用於空間受限的應用。此元件採用鋁銦鎵磷（AlInGaP）半導體材料來產生黃光，並封裝於水清透鏡中。其主要設計目標是與大量生產製程相容，並確保在各種電子環境中的可靠性。

1.1 核心優勢與目標市場

此 LED 的主要優勢包括符合 RoHS（有害物質限制）指令，使其適用於現代環保電子產品。它採用包裝於 7 英吋直徑捲盤上的 8mm 載帶，這是與自動化取放設備相容的標準（EIA）格式，能顯著簡化組裝產線。此元件亦設計為與紅外線（IR）迴焊製程相容，這是焊接 SMD 元件的主流方法。其主要目標市場為電信設備、辦公室自動化裝置、家電、工業控制系統，以及需要可靠、緊湊指示燈光的室內標誌或顯示應用。

2. 技術參數：深入客觀解讀

本節詳細分析 LED 在標準條件下的操作極限與性能特性。

2.1 絕對最大額定值

絕對最大額定值定義了可能導致元件永久損壞的應力極限。這些額定值是在環境溫度（Ta）為 25°C 時指定的。最大連續直流順向電流（IF）為 50 mA。對於脈衝操作，在嚴格的 1/10 工作週期與 0.1ms 脈衝寬度下，允許 80 mA 的峰值順向電流。可施加的最大逆向電壓（VR）為 5V。元件最大功耗為 120 mW。操作與儲存溫度範圍指定為 -40°C 至 +100°C，顯示其適用於嚴苛環境的穩健性。

2.2 電氣與光學特性

這些參數是在典型操作條件下（Ta=25°C，IF=20mA）量測，代表預期的性能。發光強度（Iv）的典型範圍為 900 mcd（毫燭光）至 1800 mcd，表示其亮度輸出適合指示用途。視角（2θ1/2）為 120 度，提供非常寬廣的光束模式。峰值發射波長（λp）通常為 591 nm，落在可見光譜的黃色區域。主波長（λd），即定義感知顏色的波長，指定在 584.0 nm 至 594.0 nm 之間。在 20mA 時的順向電壓（VF）範圍從最小值 1.8V 到最大值 2.4V，典型值在此範圍內。逆向電流（IR）非常低，在 5V 逆向偏壓下最大值為 10 μA。

3. 分級系統說明

為確保大量生產的一致性，LED 會根據性能進行分級。這讓設計師能為其應用選擇符合特定門檻要求的元件。

3.1 順向電壓（Vf）等級

LED 根據其在 20mA 時的順向電壓降進行分級。等級分為：D2（1.80V - 2.00V）、D3（2.00V - 2.20V）和 D4（2.20V - 2.40V）。每個等級有 ±0.1V 的容差。從相同 Vf 等級中選擇 LED，有助於在多個 LED 由共同電壓源並聯驅動時，維持電流均勻性。

3.2 發光強度（Iv）等級

發光輸出分為三個等級：V2（900 - 1120 mcd）、W1（1120 - 1400 mcd）和 W2（1400 - 1800 mcd）。每個亮度等級有 ±11% 的容差。此分級對於需要多個指示燈亮度一致的應用至關重要。

3.3 主波長（Wd）等級

顏色（主波長）分為四個等級：H（584.0 - 586.5 nm）、J（586.5 - 589.0 nm）、K（589.0 - 591.5 nm）和 L（591.5 - 594.0 nm）。每個等級有 ±1 nm 的容差。這確保了顏色一致性，對於顏色匹配很重要的多 LED 顯示器或狀態指示燈至關重要。

4. 性能曲線分析

雖然規格書中引用了特定的圖形曲線，但其含義在此描述。典型曲線包括順向電流（IF）與順向電壓（VF）的關係，顯示二極體的指數型 I-V 特性。另一個關鍵曲線是相對發光強度對環境溫度的關係圖，通常顯示輸出隨溫度升高而降低。光譜分佈曲線則會說明以 591 nm 為中心發射的窄頻寬光線，這是 AlInGaP 技術的特性，並產生飽和的黃色。

5. 機械與封裝資訊

此 LED 採用標準 SMD 封裝。透鏡顏色為水清，光源顏色來自 AlInGaP 晶片的黃光。所有封裝尺寸均以毫米為單位提供，標準容差為 ±0.2 mm，除非另有說明。規格書包含 LED 本身的詳細尺寸圖、建議用於紅外線或氣相迴焊的 PCB 焊接墊佈局，以及包裝（載帶與捲盤尺寸）。

6. 焊接與組裝指南

6.1 建議的 IR 迴焊溫度曲線

對於無鉛焊接製程，建議採用符合 J-STD-020B 的迴焊溫度曲線。關鍵參數包括預熱溫度介於 150°C 至 200°C 之間，預熱時間最長 120 秒，以及封裝體峰值溫度不超過 260°C，最長持續 10 秒。必須注意，最佳曲線取決於具體的 PCB 設計、焊錫膏和使用的迴焊爐。

6.2 儲存條件

未開封的含乾燥劑防潮袋應儲存在 ≤30°C 且 ≤70% 相對濕度（RH）的環境中，建議保存期限為一年。一旦打開原始包裝，LED 應儲存在 ≤30°C 且 ≤60% RH 的環境中。強烈建議在開封後 168 小時（7 天）內完成 IR 迴焊製程。若儲存時間超過此期限，在焊接前需要以約 60°C 烘烤至少 48 小時，以去除吸收的水氣並防止迴焊過程中發生爆米花損壞。

6.3 清潔

若焊接後需要清潔，僅應使用指定的醇類溶劑，如乙醇或異丙醇。LED 應在常溫下浸泡少於一分鐘。必須避免使用未指定的化學清潔劑，因為它們可能損壞封裝材料。

7. 包裝與訂購資訊

標準包裝為 8mm 載帶包裝於 7 英吋（178mm）直徑的捲盤上。標準 13 英吋捲盤包含 8000 個元件。剩餘庫存的最小訂購量為 500 個。包裝遵循 ANSI/EIA 481 規範，載帶中最多允許連續兩個缺失元件（空穴）。

8. 應用建議

8.1 典型應用電路

LED 是電流驅動元件。為了在並聯驅動多個 LED 時實現可靠操作和均勻亮度，必須為每個 LED 串聯一個獨立的限流電阻。這可以補償每個元件順向電壓（Vf）的微小差異，防止電流搶奪現象，即一個 LED 汲取更多電流而顯得更亮，而其他 LED 則變暗。簡單的串聯電阻電路是推薦且最可靠的驅動方法。

8.2 設計考量

設計師必須考慮熱管理。雖然元件可在高達 100°C 的環境下操作，但發光輸出會隨著接面溫度升高而降低。對於高電流或高環境溫度的應用，可能需要足夠的 PCB 銅箔面積或散熱孔。120 度的廣視角使此 LED 適合指示燈需要從廣泛角度可見的應用，但不適合聚焦光束的應用。

9. 技術比較與差異化

與磷化鎵（GaP）等舊技術相比，AlInGaP LED 在紅光到黃光範圍內提供更高的效率和更亮的輸出。水清透鏡（相對於擴散或有色透鏡）能從晶片提供最高的光輸出，最大化發光強度。標準 EIA 封裝、載帶捲盤包裝和 IR 迴焊相容性的結合，使此元件非常適合現代自動化電子製造，在成本和組裝速度上優於穿孔式 LED。

10. 常見問題（基於技術參數）

問：我可以直接用 3.3V 或 5V 邏輯電源驅動此 LED 嗎？

答：不行。您必須始終使用一個串聯的限流電阻。所需的電阻值可以使用歐姆定律計算：R = (電源電壓 - LED_Vf) / 期望電流。例如，使用 5V 電源、Vf 為 2.2V、期望電流為 20mA 時，R = (5 - 2.2) / 0.02 = 140 歐姆。

問：為什麼 Vf、Iv 和 Wd 有分級系統？

答：半導體製造存在自然變異。分級將零件分類到性能組別中，讓設計師能根據其應用選擇所需的一致性水平，確保最終產品的行為可預測。

問：如果我超過絕對最大額定值會發生什麼？

答：超過這些限制，即使是瞬間的，也可能導致立即或潛在的損壞，縮短使用壽命或造成災難性故障。設計時應始終保留安全餘裕。

11. 實際使用案例

考慮設計一個帶有多個黃色狀態指示燈的工業設備控制面板。設計師從 W1 亮度等級（1120-1400 mcd）和 K 波長等級（589.0-591.5 nm）中選擇 LED，以確保亮度與顏色均勻。LED 以建議的焊接墊佈局放置在 PCB 上。一個配置為開汲極輸出的微控制器 GPIO 腳位，透過一個 150 歐姆的串聯電阻連接到 3.3V 電源軌來驅動每個 LED。此設置提供約 18mA 的電流（(3.3V - 2.2V)/150Ω ≈ 7.3mA，需根據實際 Vf 重新計算），確保在規格範圍內可靠運作。面板使用 IR 迴焊製程組裝，其溫度曲線遵循規格書指南。

12. 工作原理簡介

LED 是一種半導體 p-n 接面二極體。當施加超過二極體閾值的順向電壓時，來自 n 型區域的電子與來自 p 型區域的電洞在主動層（此處為 AlInGaP 製成）內復合。此復合過程以光子（光）的形式釋放能量。發射光的特定波長（顏色）由半導體材料的能隙能量決定。AlInGaP 的能隙對應於紅光、橙光、琥珀光和黃光光譜區域的光。

13. 技術趨勢

SMD LED 技術的總體趨勢是朝向更高的發光效率（每瓦電輸入產生更多光輸出）、改善的顯色性與飽和度，以及在更小的封裝中實現更高的功率密度。同時，對更高可靠性和更長操作壽命的追求也在持續。此外，與控制電子元件的整合，例如內建電流調節器或脈衝寬度調變（PWM）驅動器，在先進的 LED 封裝中變得越來越普遍，儘管本文描述的元件是一個基本的離散元件。