SMD LED LTST-C170KDKT 數據手冊 - 紅色 AllnGaP - 130° 可視角度 - 2.8-28mcd @10mA - 1.6-2.4V - 50mW - 英文技術文件

1. 產品概述

本文件提供LTST-C170KDKT嘅完整技術規格，呢款係一款表面貼裝器件（SMD）LED燈。此元件屬於專為自動化印刷電路板（PCB）組裝而設計嘅LED系列，提供緊湊外形，非常適合空間受限嘅應用。該LED採用超亮鋁銦鎵磷（AllnGaP）半導體芯片產生紅光，並封裝於水清透鏡內。其設計優先考慮與現代大批量製造流程嘅兼容性。

1.1 特點

• 符合RoHS（有害物質限制）指令。
• 採用AllnGaP晶片技術，實現高亮度輸出。
• 以8毫米載帶包裝，捲繞於直徑7英寸的捲盤，適用於自動化貼片設備。
• 標準EIA（電子工業聯盟）封裝尺寸。
• 輸入兼容標準積體電路（IC）邏輯電平。
• 專為配合自動元件放置系統使用而設計。
• 可承受紅外線（IR）回流焊接製程，對無鉛（Pb-free）組裝至關重要。

1.2 目標應用

LTST-C170KDKT適用於多種電子設備，需要可靠、小巧嘅狀態指示或背光照明。主要應用領域包括：

• Telecommunications Equipment: 無線電話、手提電話同網絡系統硬件中嘅狀態指示器。
• 運算裝置： 用於筆記型電腦及其他便攜式電子產品之鍵盤與鍵盤背光。
• Consumer & Industrial Electronics: 家用電器、辦公室自動化設備及工業控制系統中的指示燈。
• Display & Signage: 室內信號或符號照明裝置的微型顯示器及低亮度照明。

2. Technical Parameters: In-Depth Objective Interpretation

LED嘅性能由一系列絕對最大額定值同標準操作特性所定義。理解呢啲參數對於可靠嘅電路設計同確保器件長期性能至關重要。

2.1 絕對最大額定值

呢啲數值代表壓力極限，超過呢個極限可能會對LED造成永久損壞。喺呢啲條件下操作並唔保證正常。所有額定值均以環境溫度（Ta）25°C為準。

• Power Dissipation (Pd): 50 mW。呢個係裝置可以以熱量形式散發嘅最大總功率。
• 峰值正向電流 (I_FP): 40 mA。這是最大允許瞬時正向電流，通常在脈衝條件下（1/10 佔空比，0.1ms 脈衝寬度）指定，以防止過熱。
• 連續正向電流 (I_F): 20 mA。可持續施加的最大直流電流。
• 反向電壓 (V_R): 5 V。施加超過此值的反向電壓可能導致接面擊穿。
• 操作溫度範圍： -30°C 至 +85°C。設備設計用於運作的環境溫度範圍。
• 儲存溫度範圍： -40°C 至 +85°C。
• 紅外線焊接條件： 於回流焊接期間，可承受最高260°C的峰值溫度，最長10秒。

2.2 電光特性

呢啲參數定義咗LED喺標準測試條件下（Ta=25°C，I_F=10mA，除非另有註明）嘅典型性能。

• 發光強度（I_V): 2.8 - 28.0 mcd（毫坎德拉）。呢個係經濾光片匹配人眼光譜視效函數（CIE曲線）嘅感測器量度到嘅光輸出感知亮度。範圍咁闊表示採用咗分檔系統（見第3節）。
• 視角（2θ_1/2): 130度。此為光強度降至軸上（0°）測量值一半時所對應的完整角度。130°角表示一種寬廣、擴散的發射模式，適合大範圍照明。
• Peak Emission Wavelength (λ_P): 650 nm (typical)。此為光譜功率輸出達到最大值時的波長。
• 主波長 (λ_d): 630 - 645 nm。這是人眼感知、用以定義LED顏色（紅色）的單一波長，由CIE色度座標推導得出。
• 譜線半寬度 (Δλ): 20 nm（典型值）。在最大強度一半處量度到的發射光譜帶寬（半高全寬 - FWHM）。
• 正向電壓 (V_F): 1.6 - 2.4 V。此為以10mA驅動LED時，其兩端的電壓降。此範圍涵蓋了半導體接面在正常製造過程中的差異。
• 反向電流 (I_R): 10 μA (最大)。施加最大反向電壓 (5V) 時所流過的微小漏電流。

2.3 熱力考量

雖然並未在獨立嘅熱阻參數中詳細說明，但功耗（50mW）同工作溫度範圍（-30°C至+85°C）係主要嘅熱限制條件。若超出最高接面溫度（間接受呢啲額定值限制），會降低發光輸出同使用壽命。對於接近最大電流運作嘅應用，建議採用適當嘅PCB佈局以助散熱。

3. Binning System 說明

為確保最終產品嘅亮度一致性，LED會根據其量度嘅發光強度進行分選（分檔）。LTST-C170KDKT嘅紅色輸出採用以下分檔代碼系統。

3.1 發光強度（I_V）分檔

發光強度係喺正向電流為10mA時量度。各分檔定義如下，每個分檔內嘅容差為±15%。

• 級別H： 2.8 mcd（最小）至4.5 mcd（最大）
• 級別J： 4.5 mcd 至 7.1 mcd
• Bin K: 7.1 mcd 至 11.2 mcd
• Bin L: 11.2 mcd 至 18.0 mcd
• Bin M: 18.0 mcd 至 28.0 mcd

此系統容許設計師根據其應用選擇合適嘅亮度等級，從而平衡成本同性能。例如，一個高亮度指示燈可能需要 Bin M，而一個次要嘅狀態燈則可以使用 Bin H 或 J。

4. Performance Curve Analysis

雖然數據表中參考了特定圖形曲線（例如圖1顯示光譜輸出，圖5顯示視角分佈圖），但以下將根據標準LED行為及所提供的參數，描述其一般含義。

4.1 電流與電壓 (I-V) 特性

The forward voltage (V_F對於紅色AllnGaP LED而言，在10mA電流下，1.6V至2.4V的電壓範圍是典型的。其I-V曲線呈指數關係，與標準二極管相似。低於閾值電壓（此材料約為1.4-1.5V）時，幾乎沒有電流流動。高於此閾值，電流會隨電壓小幅增加而迅速上升。因此，LED必須使用限流機制（電阻或恆流源）驅動，而不能直接連接電壓源。

4.2 發光強度與正向電流關係

在相當大的範圍內，光輸出（發光強度）大致與正向電流成正比。在最大連續電流（20mA）下驅動LED，其發光強度通常約為標準測試條件10mA時的兩倍，儘管在高電流下因發熱影響，效率可能輕微下降。

4.3 溫度依賴性

LED 性能對溫度敏感。隨著接面溫度升高：

1. 正向電壓 (V_F): 下降。此特性具有負溫度係數。
2. 發光強度（I_V): 下降。較高溫度會降低半導體的內部量子效率，導致在相同驅動電流下光輸出降低。
3. 主波長 (λ_d): 可能會輕微偏移，通常隨溫度升高而移向較長波長（紅移）。

4.4 光譜分佈

其光譜輸出特徵為峰值波長650nm，主波長介乎630-645nm之間。20nm嘅光譜半高寬表明，相比白熾燈等寬光譜光源，呢種係一種相對純淨、飽和嘅紅色。窄帶寬係AllnGaP等直接帶隙半導體發光器件嘅典型特徵。

5. 機械及封裝資料

5.1 封裝尺寸

該LED符合標準EIA SMD封裝外形。所有用於PCB焊盤設計及元件佈局的關鍵尺寸均在資料表圖紙中提供，除非另有說明，標準公差為±0.1mm。封裝採用透明透鏡，不會擴散光線，從而呈現晶片固有的130°寬視角圖案。

5.2 建議PCB焊盤佈局

本文提供建議的PCB焊盤圖形（焊盤幾何形狀），以確保回流焊期間形成正確的焊點。遵循此建議有助於實現良好的焊料潤濕、機械強度及元件的正確對位。焊盤設計考慮了必要的焊角，並可防止立碑現象（元件在回流焊時一端翹起）。

5.3 極性識別

數據表包含標示陽極和陰極端子的標記或圖示。正確的極性對元件操作至關重要。施加超過5V額定值的反向偏壓可能導致立即損壞。

6. 焊接與組裝指引

6.1 紅外回流焊接參數

此LED適用於無鉛焊接製程。關鍵參數如下：

• 預熱溫度： 150°C 至 200°C。
• 預熱時間： 組件加熱及激活焊錫膏助焊劑之過程，最長為120秒。
• 峰值迴流溫度： 最高260°C。元件僅可於有限時間內承受此溫度。
• 高於液相線時間（於峰值溫度時）： 最多10秒。器件承受峰值溫度的時間不應超過此時長。最多允許進行兩次回流焊接循環。

6.2 手工焊接（如有需要）

如需手動維修：

• 烙鐵溫度： 最高300°C。
• 接觸時間： 每個焊點最多3秒。
• 限制： 每個焊點只允許進行一次手工焊接循環，以盡量減少對封裝的熱應力。

6.3 清潔

如需進行焊後清潔，應僅使用指定溶劑，以免損壞塑膠封裝。推薦使用室溫下的乙醇或異丙醇。LED浸入時間應少於一分鐘。必須避免使用未指定的化學清潔劑。

6.4 儲存與處理

• ESD（靜電放電）預防措施： LED對靜電敏感。處理時應採取防靜電措施，例如使用防靜電手帶、接地工作台和導電海綿。
• Moisture Sensitivity Level (MSL)： The device is rated MSL 2a. This means that once the original moisture-proof barrier bag is opened, the components must be soldered within 672 hours (28 days) under factory floor conditions (<30°C / 60% RH).
• 延長儲存（開袋後）: 如需儲存超過 672 小時，元件應存放於裝有乾燥劑的密封容器或氮氣環境中。若暴露時間超過限制，在焊接前需進行約 60°C、至少 20 小時的烘烤，以去除吸收的濕氣，防止「爆米花」現象（迴焊期間封裝開裂）。
• 原裝包裝儲存： 未開封卷帶應儲存於30°C或以下及90%相對濕度或以下的環境，建議保存期限為自日期代碼起計一年。

7. 包裝及訂購資料

7.1 帶裝與捲盤規格

本LED產品以業界標準的壓紋載帶包裝供應，適用於自動化組裝。

• 載帶寬度： 8毫米。
• 捲盤直徑： 7英寸。
• 每捲數量： 3000件。
• 餘數最低訂購量 (MOQ)： 500件。
• 蓋帶： 空置嘅元件袋會用頂部蓋帶密封。
• 缺失元件： 根據ANSI/EIA-481標準，燈帶上連續缺失LED的最大數量為兩個。

8. 應用建議

8.1 典型應用電路

LED係一種電流驅動裝置。最基本同可靠嘅驅動方法係使用串聯限流電阻，正如數據手冊中「電路A」所示。對於供電電壓V_CC，電阻值R嘅計算公式為：R = (V_CC - V_F) / I_F. 使用最大V_F (2.4V) 進行計算可確保電流不會超過預期的I_F ，即使使用低V_F 元件。對於多個LED，強烈建議為每個並聯的LED使用獨立電阻，以確保亮度均勻，因為不同器件之間的正向電壓可能存在差異。

8.2 設計考量

• 當前設定： 操作於或低於20mA最大直流電流。為延長使用壽命及降低功耗，10mA甚至5mA通常已足夠，尤其適用於指示用途。
• 散熱： 如需在高電流下持續運作，請確保PCB佈局能讓熱量從LED的散熱焊盤（如適用）或焊點處散發。
• 光學設計： 130度視角提供廣闊覆蓋範圍。如需更聚焦嘅光線，可能需要外加透鏡或導光管。
• 調光： Brightness can be controlled via Pulse Width Modulation (PWM), where the LED is switched on and off at a frequency faster than the eye can perceive (typically >100Hz). The average current, and thus the perceived brightness, is controlled by the duty cycle. This is more efficient and provides better color stability than analog (DC) dimming.

9. Technical Comparison and Differentiation

LTST-C170KDKT嘅主要差異化特點在於其技術同封裝嘅結合：

1. AllnGaP晶片與其他技術比較： 相比舊式GaAsP（磷化砷化鎵）紅色LED，AllnGaP提供顯著更高嘅發光效率（每單位電能輸出更多光線）同更好嘅溫度穩定性。從而實現更光亮、更穩定嘅性能。
2. 廣闊視角： 130度視角明顯比許多專為定向照明而設計的SMD LED更廣闊。這使其非常適合需要寬廣均勻照明而非聚焦光束的應用。
3. 製造兼容性： 完全兼容紅外線回流焊同自動化貼裝，令佢成為現代化、大批量表面貼裝生產線嘅高性價比選擇，唔似通孔式LED需要手動或波峰焊接。

10. 常見問題（根據技術參數）

Q1: 我可唔可以直接用3.3V或5V微控制器引腳驅動呢隻LED？
A1: 唔係。你必須時刻使用一個串聯限流電阻。直接連接會試圖汲取過大電流，可能損壞LED同微控制器輸出引腳。請按照第8.1節所述計算電阻值。

Q2: 發光強度分級代碼（H、J、K、L、M）對我的設計有咩意義？
A2: 佢定義咗亮度範圍。如果你嘅設計需要達到某個規格嘅最低亮度（例如，陽光下可讀性），你必須選擇一個能保證該最低亮度嘅級別（例如，最高亮度嘅M級）。對於非關鍵指示燈，較低級別可能更具成本效益。

Q3: 數據手冊顯示最高焊接溫度為260°C，但我塊板上其他元件要求250°C。咁樣得唔得？
A3: 得。260°C嘅評級係最高耐受評級。採用較低峰值溫度（例如250°C）嘅焊接曲線完全冇問題，而且會令LED承受較少熱應力，對可靠性有益。

Q4: LED可以用幾耐？
A4: LED壽命通常定義為光輸出衰減至初始值50%或70%嘅時間點（L70/L50）。雖然呢份基本數據表冇明確說明，但AllnGaP LED喺額定參數內工作時，尤其係低於最大電流同有良好熱管理嘅情況下，通常具有極長壽命（數萬小時）。

11. 實用設計與應用案例

案例：為網絡路由器設計狀態指示燈面板
設計師需要為家用路由器的「電源」、「互聯網」、「Wi-Fi」及「乙太網絡」指示燈配備多個紅色狀態LED，LTST-C170KDKT是極佳選擇。

1. 電路設計： 路由器使用3.3V電源軌。以保守的10mA驅動電流為目標，並採用最大V_F 為2.4V以保留安全餘量：R = (3.3V - 2.4V) / 0.010A = 90 歐姆。選用最接近的標準值91歐姆。四顆LED每顆均使用一顆獨立的91歐姆電阻。
2. 亮度一致性： 透過使用獨立電阻，每粒LED嘅V_F 差異（例如一粒係1.8V，另一粒係2.2V）唔會導致明顯亮度差別，因為流經每粒LED嘅電流由其對應電阻獨立設定。
3. 組裝： LED採用建議焊盤佈局安裝於PCB上。整個電路板經過標準無鉛紅外迴流焊接製程，峰值溫度為245°C，完全符合器件額定規格。
4. 結果： 該面板利用LED的寬視角特性，從多個角度均可見，提供均勻、明亮的紅色狀態指示，具備高可靠性。

12. Operating Principle Introduction

發光二極管（LED）係一種半導體器件，透過稱為電致發光嘅過程，直接將電能轉化為光。LTST-C170KDKT嘅核心係一個由磷化鋁銦鎵（AllnGaP）製成嘅芯片。呢種材料係一種直接帶隙半導體。當施加正向電壓時，來自n型區域嘅電子同來自p型區域嘅電洞會穿過接面注入。當呢啲電荷載子喺接面嘅有源區域內復合時，佢哋會釋放能量。喺間接帶隙材料中，呢啲能量主要以熱嘅形式釋放。而喺好似AllnGaP呢類直接帶隙材料中，呢啲能量嘅相當一部分會以光子（光粒子）嘅形式釋放。發出光嘅特定波長（顏色）由半導體材料嘅帶隙能量決定，呢個能量喺晶體生長過程中經過設計，以產生紅光（峰值約650nm）。透明環氧樹脂封裝包裹並保護脆弱嘅半導體芯片，其圓頂形狀有助於高效提取光線，從而實現寬廣視角。

13. 技術趨勢

LED技術領域持續發展，驅動力來自對更高效率、更低成本同新應用嘅需求。對於好似LTST-C170KDKT呢類指示燈型LED，有幾個相關趨勢：

1. 提升效率： 持續進行的材料科學研究旨在提升AllnGaP及其他化合物半導體的內部量子效率（IQE）與光提取效率，從而在相同驅動電流下實現更高亮度，或在更低功耗下維持相同亮度。
2. 微型化： 為節省日益緊湊的便攜式電子產品中印刷電路板（PCB）的空間，業界不斷推動採用更小的封裝尺寸（例如0402、0201公制規格）。
3. 提升可靠性與穩健性： 包裝物料同晶片貼裝技術嘅改進，增強咗防潮性能、熱循環表現同整體使用壽命。
4. 整合： 雖然呢個係分立元件，但趨勢包括將多個LED晶片（RGB、多色）整合到單一封裝內，或者將控制IC同LED結合，實現「智能」照明方案，不過呢類設計喺照明級產品中比基本指示燈更常見。
5. 擴闊色域： 量子點或新型熒光材料等物料的發展，能呈現更飽和精準的色彩，相關技術或會逐步滲透至專業顯示應用的指示燈市場。

在此不斷演變的環境中，LTST-C170KDKT 代表一種成熟可靠且成本優化的解決方案，非常適合消費電子及工業電子領域的預期應用。

LED Specification Terminology

LED 技術術語完整解說

光電性能

術語	單位/表示方式	簡易解釋	為何重要
Luminous Efficacy	lm/W (流明每瓦)	每瓦電力嘅光輸出，數值越高代表越慳電。	直接決定能源效益級別同電費開支。
光通量	lm (lumens)	光源發出嘅總光量，俗稱「亮度」。	判斷光線係咪夠光。
Viewing Angle	° (度)，例如：120°	光強度降至一半時的角度，決定光束寬度。	影響照明範圍同均勻度。
CCT (色溫)	K (Kelvin)，例如 2700K/6500K	光線嘅冷暖度，數值越低越偏黃/暖，越高越偏白/冷。	決定照明氛圍同適用場景。
CRI / Ra	無單位，0–100	準確呈現物件顏色的能力，Ra≥80為良好。	影響顏色真實性，用於商場、博物館等高要求場所。
SDCM	MacAdam橢圓步階，例如「5步階」	色彩一致性指標，步階數值越小代表色彩越一致。	確保同一批次LED的色彩均勻一致。
Dominant Wavelength	nm (nanometers)，例如：620nm (red)	彩色LED對應顏色嘅波長。	決定紅、黃、綠單色LED嘅色調。
Spectral Distribution	波長與強度曲線	顯示強度隨波長的分佈。	影響色彩呈現同質素。

Electrical Parameters

術語	Symbol	簡易解釋	設計考量
順向電壓	Vf	啟動LED所需嘅最低電壓，類似「起始閾值」。	驅動器電壓必須≥Vf，串聯LED嘅電壓會累加。
Forward Current	If	正常LED運作嘅電流值。	Usually constant current drive, current determines brightness & lifespan.
Max Pulse Current	Ifp	可短時間耐受的峰值電流，用於調光或閃爍。	Pulse width & duty cycle must be strictly controlled to avoid damage.
Reverse Voltage	Vr	LED可承受嘅最大反向電壓，超出可能導致擊穿。	電路必須防止反接或電壓尖峰。
熱阻	Rth (°C/W)	由晶片傳熱至焊料的阻力，數值越低越好。	高熱阻需要更強嘅散熱能力。
ESD Immunity	V (HBM)，例如1000V	抵禦靜電放電嘅能力，數值越高代表越唔易受損。	生產時需要採取防靜電措施，尤其係對於敏感嘅LED。

Thermal Management & Reliability

術語	Key Metric	簡易解釋	影響
Junction Temperature	Tj (°C)	LED晶片內部實際工作溫度。	每降低10°C可能令壽命倍增；過高會導致光衰、色偏。
光通量衰減	L70 / L80 (小時)	亮度降至初始值70%或80%所需時間。	直接定义LED「使用寿命」。
Lumen Maintenance	%（例如：70%）	經過一段時間後保留的亮度百分比。	表示長期使用下的亮度保持情況。
色偏	Δu′v′ 或 MacAdam ellipse	使用期間嘅顏色變化程度。	影響照明場景嘅顏色一致性。
Thermal Aging	物料降解	因長期高溫而導致嘅劣化。	可能導致亮度下降、顏色改變或開路故障。

Packaging & Materials

術語	Common Types	簡易解釋	Features & Applications
封裝類型	EMC, PPA, Ceramic	外殼材料保護晶片，提供光學/熱介面。	EMC：良好耐熱性，低成本；Ceramic：散熱更佳，壽命更長。
Chip Structure	Front, Flip Chip	晶片電極排列。	倒裝晶片：散熱更佳，效能更高，適用於高功率。
Phosphor Coating	YAG, Silicate, Nitride	覆蓋藍色晶片，將部分轉化為黃/紅色光，混合成白光。	不同熒光粉會影響光效、相關色溫同顯色指數。
Lens/Optics	Flat, Microlens, TIR	控制光線分佈嘅表面光學結構。	決定視角同光線分佈曲線。

Quality Control & Binning

術語	分類內容	簡易解釋	目的
光通量分級	代碼，例如 2G、2H	按亮度分組，每組設有最低/最高流明值。	確保同一批次亮度均勻。
Voltage Bin	代碼，例如 6W, 6X	按正向電壓範圍分組。	促進司機配對，提升系統效率。
Color Bin	5-step MacAdam ellipse	按色坐标分组，确保范围紧密。	保证颜色一致性，避免灯具内部颜色不均匀。
CCT Bin	2700K, 3000K 等	按 CCT 分組，每組有相應的坐標範圍。	滿足唔同場景嘅CCT要求。

Testing & Certification

術語	標準/測試	簡易解釋	顯著性
LM-80	光通量維持測試	恆溫長期點亮，記錄亮度衰減。	用於估算LED壽命（配合TM-21標準）。
TM-21	壽命估算標準	根據LM-80數據估算實際條件下的壽命。	提供科學的壽命預測。
IESNA	照明工程學會	涵蓋光學、電學、熱學測試方法。	行業認可的測試基準。
RoHS / REACH	環境認證	確保不含任何有害物質（鉛、汞）。	國際市場准入要求。
ENERGY STAR / DLC	能源效益認證	照明設備嘅能源效益同性能認證。	適用於政府採購、補貼計劃，提升競爭力。