SMD LED 黃色霧面透鏡 LTSN-B680VSST - 封裝尺寸 - 順向電壓 1.8-2.4V - 發光強度 710-1400mcd - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件詳述一款表面黏著元件（SMD）發光二極體（LED）的規格。此元件採用霧面透鏡，並使用AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體材料來產生黃光。SMD LED專為自動化印刷電路板（PCB）組裝製程設計，其緊湊的外型適合空間受限的應用。

1.1 核心優勢與目標市場

此LED的主要優勢包括其與自動化取放設備及紅外線（IR）迴焊製程的相容性，這些是大規模電子製造的標準流程。元件以8mm間距的載帶包裝，捲繞於直徑7英吋的捲盤上，便於高效處理與組裝。本裝置符合相關產業標準，設計用於廣泛的消費性與工業電子產品。目標應用涵蓋通訊設備、辦公室自動化裝置、家電、工業控制系統，以及需要可靠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

LED的性能是在特定測試條件下定義的，通常環境溫度（Ta）為25°C。理解這些參數對於電路設計與性能預測至關重要。

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能導致元件永久損壞的應力極限。不建議在此極限外操作。關鍵限制包括最大功耗120 mW、連續直流順向電流（IF）50 mA，以及在脈衝條件下（1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度）的峰值順向電流80 mA。最大逆向電壓（VR）為5 V。此元件的工作與儲存溫度範圍為-40°C至+100°C。

2.2 電氣與光學特性

這些是正常工作條件下的典型性能參數。發光強度（Iv）是感知亮度的量度，當以20 mA順向電流驅動時，範圍從最小值710 mcd到最大值1400 mcd。視角（2θ1/2）定義為強度降至軸向值一半時的全角，通常為120度，表示適合指示燈的寬廣視角模式。在20 mA時的順向電壓（VF）範圍為1.8 V至2.4 V，這對於計算串聯電阻值與電源設計很重要。主波長（λd）定義了感知顏色，規格介於586.5 nm至592.5 nm之間，將其置於光譜的黃色區域。逆向電流（IR）通常非常低，在5V全逆向電壓下最大值為10 µA。

3. 分級系統說明

為確保量產的一致性，LED會根據性能進行分級。這讓設計師能選擇符合特定電壓、亮度與顏色要求的元件。

3.1 順向電壓（Vf）等級

LED根據其在20 mA時的順向電壓降進行分級。分級代碼D2、D3和D4分別對應電壓範圍1.80-2.00V、2.00-2.20V和2.20-2.40V，每級公差為±0.1V。當多個元件並聯時，選用相同Vf等級的LED有助於維持電流均勻性。

3.2 發光強度（Iv）等級

亮度在20 mA時分為V1（710-875 mcd）、V2（875-1120 mcd）和W1（1120-1400 mcd）等級，每級公差為11%。這使得LED陣列的亮度水平得以匹配。

3.3 主波長（Wd）等級

顏色（波長）分為代碼J（586.5-589.5 nm）和K（589.5-592.5 nm），公差為±1 nm。這確保了顏色一致性，對於外觀均勻性很重要的應用至關重要。

4. 性能曲線分析

雖然規格書中引用了具體的圖形數據，但此類元件的典型曲線提供了寶貴的見解。順向電流對順向電壓（I-V）曲線顯示了指數關係，對於確定工作點至關重要。發光強度對順向電流曲線通常在操作範圍內呈現近線性關係，但在較高電流下可能出現飽和。光譜分佈曲線將顯示峰值發射波長（λp）約為591 nm，光譜半寬（Δλ）約為15 nm，定義了色純度。性能也會隨溫度變化；發光強度通常隨著接面溫度升高而降低。

5. 機械與封裝資訊

LED封裝於標準SMD封裝中。提供了詳細的尺寸圖，指定了長度、寬度、高度、引腳間距和透鏡幾何形狀。這些尺寸對於PCB焊墊設計至關重要。文件包含推薦的PCB焊墊圖案設計，以確保可靠的焊接，指定了焊墊尺寸與間距，以確保迴焊過程中形成正確的焊點。元件具有極性標記，通常是封裝上的陰極指示標記，必須與PCB焊墊圖案正確對齊。

6. 焊接與組裝指南

6.1 推薦的IR迴焊溫度曲線

對於無鉛焊接製程，建議採用符合J-STD-020B標準的溫度曲線。關鍵參數包括預熱溫度150-200°C、本體峰值溫度不超過260°C，以及根據特定錫膏調整的液相線以上時間（TAL）。總預熱時間應限制在最多120秒。這些條件對於防止LED封裝或環氧樹脂透鏡受到熱損傷至關重要。

6.2 儲存條件

LED對濕氣敏感。當儲存在原始的密封防潮袋中並附有乾燥劑時，應保持在≤ 30°C和≤ 70% RH的環境下，建議使用期限為一年。一旦袋子打開，儲存環境應為≤ 30°C和≤ 60% RH。暴露於環境條件下超過168小時的元件，在焊接前應在大約60°C下烘烤至少48小時，以去除吸收的濕氣並防止迴焊過程中發生爆米花效應。

6.3 清潔

如果焊接後需要清潔，僅應使用指定的溶劑。將LED在室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或透鏡。

7. 包裝與訂購資訊

標準包裝是將LED置於壓紋載帶（8mm間距）中並用蓋帶密封。此載帶捲繞在標準直徑7英吋（178 mm）的捲盤上。每整捲包含2000顆。對於少於整捲的數量，可能提供最小包裝數量500顆。包裝符合ANSI/EIA-481規範。

8. 應用建議

8.1 典型應用電路

LED是電流驅動元件。為確保穩定且均勻的亮度，特別是在使用多個LED時，每個LED應串聯一個限流電阻來驅動。電阻值（R）使用公式計算：R = (Vcc - VF) / IF，其中Vcc是電源電壓，VF是LED的順向電壓（使用最大值進行最壞情況電流計算），IF是所需的順向電流（例如20 mA）。不建議將LED並聯驅動而不使用個別電阻，因為VF的變化可能導致顯著的電流不平衡和亮度不均。

8.2 設計考量

考慮熱環境。在最大額定電流或接近該值下工作會產生更多熱量，可能降低發光輸出和使用壽命。在高電流或高環境溫度的應用中，可能需要足夠的PCB銅箔面積或散熱孔來散熱。確保PCB佈局符合推薦的焊墊幾何形狀，以實現可靠的焊接。設計導光板或邊框時，需考慮寬廣的視角（120°）。

9. 技術比較與差異化

與舊式穿孔LED相比，此SMD類型顯著節省空間，更適合自動化組裝，並且由於沒有引線鍵合，通常具有更高的可靠性。在SMD黃光LED類別中，此元件的關鍵差異化特點包括其高發光強度（高達1400 mcd）、寬視角以及使用AlInGaP技術的特定組合，與其他一些用於黃光的半導體材料相比，AlInGaP通常提供更高的效率和更好的溫度穩定性。詳細的分級結構為設計師提供了對顏色和亮度一致性的精確控制。

10. 基於技術參數的常見問題

問：對於5V電源，我應該使用多大的電阻值？

答：使用最大VF 2.4V和目標IF 20mA：R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 歐姆。一個標準的130或150歐姆電阻是合適的，需檢查電阻上的實際功耗。

問：我可以連續以50 mA驅動此LED嗎？

答：雖然絕對最大額定值是50 mA DC，但在這個極限下操作可能會降低使用壽命並增加接面溫度，從而可能降低光輸出。為了獲得最佳可靠性和性能，建議在典型測試電流20 mA或以下驅動。

問：如何確保陣列中的亮度均勻？

答：為每個LED使用獨立的限流電阻，並且如果可能，在採購時指定來自相同發光強度（Iv）和順向電壓（Vf）等級的LED。

問：此LED適合戶外使用嗎？

答：規格書中指定的應用包括室內標誌/顯示。對於戶外使用，透鏡的抗紫外線能力、更寬的溫度循環以及防水密封等因素至關重要，但此處未明確涵蓋。它主要設計用於室內/溫和環境。

11. 實務設計與使用案例

情境：設計網路路由器的狀態指示燈面板。該面板需要十個黃色指示燈來顯示鏈路活動和系統狀態。設計師選擇此LED是因為其亮度、寬視角以及與自動化組裝的相容性。每個LED透過一個56歐姆的串聯電阻（以典型VF 2.2V計算約20mA）連接在3.3V微控制器GPIO引腳與地之間。PCB佈局使用推薦的焊墊圖案。設計師指定Vf等級為D3，Iv等級為V2，以確保從微控制器引腳獲得一致的亮度和電流消耗。LED安裝在輕微霧面的壓克力面板後方。組裝好的電路板使用指定的無鉛溫度曲線進行IR迴焊，從而獲得可靠的焊點和功能完整的指示燈。

12. 原理介紹

此LED的發光基於AlInGaP材料製成的半導體p-n接面中的電致發光。當施加順向電壓時，電子和電洞被注入活性區域並在此復合。復合過程中釋放的能量以光子（光）的形式發射出來。AlInGaP合金的特定成分決定了能隙能量，進而定義了發射光的波長（顏色），在此例中為黃色。霧面透鏡含有散射粒子，有助於擴散光線，與透明透鏡相比，創造出更寬廣、更均勻的視角。

13. 發展趨勢

SMD LED的總體趨勢持續朝向更高的發光效率（每瓦電能輸入產生更多光輸出），從而實現更亮的顯示或更低的功耗。封裝尺寸不斷微型化，同時保持或改善光學性能。為了滿足高品質顯示應用的需求，也著重於改善顏色一致性和更嚴格的分級公差。此外，在更高溫度和濕度條件下增強可靠性是一個持續發展的領域，以擴大適用應用的範圍。追求與無鉛、高溫焊接製程更廣泛的相容性仍然是標準要求。