LTST-C230TBKT-5A SMD LED 規格書 - 反向安裝 - 藍光 (InGaN) - 2.65-3.15V - 76mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTST-C230TBKT-5A 是一款專為現代電子組裝製程設計的表面黏著元件（SMD）發光二極體（LED）。其核心元件為一個超亮度的氮化銦鎵（InGaN）半導體晶片，可發出藍光。此元件的一個關鍵區別特徵是其反向安裝設計，意味著主要的光線是透過封裝的基板側發射。這由透明鏡片的描述所表明，與擴散鏡片相比，通常能提供更寬廣或更特定的視角。該元件以 8mm 載帶包裝，捲繞於 7 吋捲盤上，使其完全相容於大量生產中使用的高速自動化取放設備。

本產品被歸類為綠色產品，意味著其符合有害物質限制（RoHS）指令。它亦設計為與積體電路（IC）相容，並能承受標準的紅外線（IR）迴焊製程，這對於無鉛（Pb-free）印刷電路板（PCB）組裝至關重要。

2. 技術參數：深入客觀解讀

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能對元件造成永久損壞的極限。它們是在環境溫度（Ta）為 25°C 時指定的。

• 功率消耗（Pd）：76 mW。這是 LED 在不降低其性能或壽命的情況下，能以熱量形式消散的最大功率。超過此限制，特別是在較高的環境溫度下，可能導致光通量加速衰減和潛在故障。
• 峰值順向電流（I_F(PEAK)）：100 mA。這是最大允許的瞬時順向電流，但僅在嚴格 1/10 工作週期且脈衝寬度為 0.1ms 的脈衝條件下適用。不適用於連續操作。
• 直流順向電流（I_F）：20 mA。這是建議用於可靠長期運作的最大連續順向電流。大多數電氣和光學特性是在 5 mA 的標準測試電流下測量的。
• 工作與儲存溫度：元件可在 -20°C 至 +80°C 的環境中運作，並可在 -30°C 至 +85°C 的環境中儲存。
• 紅外線焊接條件：封裝在迴焊過程中可承受最高 260°C 的峰值溫度長達 10 秒，這符合常見的無鉛製程要求。

2.2 電氣與光學特性

這些參數是在 Ta=25°C 且 I_F=5 mA 的條件下測量（除非另有說明），並定義了 LED 的性能。

• 發光強度（I_V）：範圍從最小值 11.2 毫燭光（mcd）到最大值 45.0 mcd。未指定典型值，表示性能是透過分級來管理的（見第 3 節）。強度是使用經過濾波以匹配人眼明視覺響應（CIE 曲線）的感測器測量的。
• 視角（2θ_1/2）：130 度。這是發光強度降至軸上（0 度）測量值一半時的全角。如此寬的視角是反向安裝或側視 LED 的特徵，適用於需要寬廣照明的背光和指示燈應用。
• 峰值波長（λ_P）：468 奈米（nm）。這是光譜功率輸出最高的波長。
• 主波長（λ_d）：範圍從 465.0 nm 到 476.5 nm。這是人眼感知的單一波長，定義了光的顏色，源自 CIE 色度圖。對於顏色規格而言，這是比峰值波長更相關的參數。
• 光譜線半高寬（Δλ）：25 nm。這表示發射光的光譜純度或頻寬，以最大強度一半處的寬度來測量。
• 順向電壓（V_F）：在 5 mA 時範圍從 2.65V 到 3.15V。這是 LED 導通電流時兩端的電壓降。這是驅動電路設計的關鍵參數。
• 逆向電流（I_R）：在逆向電壓（V_R）為 5V 時最大為 10 μA。此 LED 並非設計用於逆向偏壓操作；此參數僅用於漏電流測試。在電路中施加逆向電壓可能會損壞元件。

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。LTST-C230TBKT-5A 採用三維分級系統。

3.1 順向電壓分級

分級標記為 1 到 5，每個分級在 5 mA 時涵蓋 2.65V 到 3.15V 之間的 0.1V 範圍。每個分級內的容差為 ±0.1V。這使得設計師可以選擇具有相似 V_F的 LED，用於並聯陣列中的電流共享。

3.2 發光強度分級

分級標記為 L1、L2、M1、M2、N1、N2，最小強度範圍從 11.2 mcd 到 35.5 mcd。每個分級的容差為 ±15%。這使得可以根據應用的亮度需求進行選擇。

3.3 主波長分級

定義了兩個分級：AC（465.0-470.0 nm）和 AD（470.0-476.5 nm）。容差為 ±1 nm。這確保了一批 LED 內的顏色一致性，這對於多段顯示器或混色背光等應用至關重要。

4. 性能曲線分析

雖然文本摘錄中引用但未提供具體的圖形數據，但此類 LED 的典型曲線將包括：

• 相對發光強度 vs. 順向電流（I_Vvs. I_F）：顯示光輸出如何隨電流增加，通常在較高電流下由於加熱和效率下降而以次線性方式增加。
• 順向電壓 vs. 順向電流（V_Fvs. I_F）：展示二極體的指數型 I-V 特性。電壓隨電流增加，並隨接面溫度升高而降低。
• 相對發光強度 vs. 環境溫度：說明熱淬滅效應，即光輸出隨著環境（以及接面）溫度升高而降低。適當的熱管理是維持穩定亮度的關鍵。
• 光譜功率分佈：顯示在波長光譜範圍內發射光強度的圖表，以 468 nm 的峰值波長為中心，並具有特徵性的半高寬。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

LED 符合 EIA 標準封裝外形。關鍵尺寸容差為 ±0.10 mm，除非另有規定。確切的佔位面積和元件高度在規格書中引用的尺寸圖中定義。

5.2 極性識別與焊墊設計

對於反向安裝 LED，極性識別（陰極/陽極）通常標記在封裝頂部，或在佔位面積圖上透過特定的焊墊形狀或尺寸差異來指示。規格書包含建議的焊接焊墊尺寸，以確保可靠的焊點和迴焊過程中的正確對齊。遵循這些建議對於機械穩定性和熱性能至關重要。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴焊溫度曲線

提供了針對無鉛製程的建議紅外線（IR）迴焊溫度曲線。關鍵參數包括預熱區（150-200°C）、受控升溫至不超過 260°C 的峰值溫度，以及確保形成適當焊點而不使 LED 承受過度熱應力的液相線以上時間（TAL）。元件可承受此峰值溫度最長 10 秒。該曲線基於 JEDEC 標準，以確保可靠性。

6.2 手動焊接

如果需要使用烙鐵進行手動焊接，烙鐵頭溫度不應超過 300°C，且每次操作的接觸時間應限制在最多 3 秒。

6.3 清潔

如果需要在焊接後進行清潔，應僅使用指定的溶劑。建議將 LED 在常溫下浸入乙醇或異丙醇中少於一分鐘。未指定的化學品可能會損壞塑料封裝或鏡片。

6.4 儲存與操作

• 靜電防護：LED 對靜電放電（ESD）敏感。操作時應使用腕帶、防靜電手套和正確接地的設備。
• 濕度敏感性：封裝對濕度敏感。當與乾燥劑一起密封時，應儲存在 ≤30°C 且 ≤90% RH 的環境中，並在一年內使用。一旦開封，儲存環境不應超過 30°C 和 60% RH。暴露超過 672 小時（MSL 2a 等級）的元件在焊接前應在大約 60°C 下烘烤至少 20 小時，以防止在迴焊過程中發生爆米花現象。

7. 包裝與訂購資訊

標準包裝為 8mm 凸版載帶，捲繞於直徑 7 吋（178mm）的捲盤上。每捲包含 3000 個元件。載帶中的空穴由頂部蓋帶密封。包裝遵循 ANSI/EIA-481 規範。對於少於一整捲的數量，剩餘部分的最小包裝數量為 500 個。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

反向安裝設計和寬視角使此 LED 適用於：

• 側光式背光：用於消費性電子產品、家電和汽車內飾中的 LCD 顯示器，光線從側面注入導光板。
• 狀態指示燈：用於設備前面板，寬視角有益處。
• 裝飾照明：用於需要側面發光的標誌或重點照明。

8.2 設計考量

• 電流驅動：使用恆流驅動器或與 LED 串聯的限流電阻，以維持穩定亮度並防止熱失控。標準工作點為 5-20 mA 直流。
• 熱管理：儘管功率消耗低，確保從 LED 焊墊到 PCB 銅箔的良好熱路徑有助於維持性能和壽命，特別是在較高的環境溫度或驅動電流下。
• 光學設計：與擴散鏡片相比，透明鏡片產生更集中的光束圖案。在背光應用的導光板或擴散板設計中考慮這一點。

9. 技術比較與差異化

此 LED 的主要差異在於其反向安裝架構。與頂部發光 LED 不同，光線透過基板發射，這通常允許更薄的安裝高度和非常寬的視角，非常適合側向射入導光板。使用InGaN 晶片在藍光光譜中提供了高效率和亮度。符合自動貼裝和IR 迴焊標準使其成為現代化、大量生產的 SMT 組裝線的即插即用元件，與舊式的穿孔或手動組裝 LED 區分開來。

10. 常見問題（基於技術參數）

問：我可以連續以 20 mA 驅動此 LED 嗎？

答：可以，20 mA 是建議的最大直流順向電流。為了達到最佳壽命並考慮熱效應，通常在此值或以下操作，例如標準測試電流 5 mA。

問：零件編號中的分級代碼（例如 -5A）代表什麼？

答：雖然摘錄中未明確詳細說明，但像 "-5A" 這樣的後綴通常根據提供的分級代碼列表，表示順向電壓、強度和/或波長的特定分級組合。這允許根據應用需求進行精確選擇。

問：此 LED 需要散熱片嗎？

答：在典型環境條件下以 20 mA 或更低電流操作時，PCB 銅箔本身通常提供足夠的散熱。對於高環境溫度或在絕對最大額定值下驅動的情況，建議增強 PCB 佔位面積的熱設計。

問：我可以將其用於汽車外部照明嗎？

答：規格書指出 LED 適用於普通電子設備。對於具有特殊可靠性要求的應用，如汽車外部照明，需要諮詢製造商以驗證適用性並獲得特定的汽車級認證。

11. 實際應用案例

設計案例：小型儀表板顯示器背光

設計師需要為一個 2 吋單色 LCD 提供均勻照明的背光。他們選擇 LTST-C230TBKT-5A 是因為其側面發光特性。四個 LED 沿著壓克力導光板（LGP）的一側放置。LED 與恆流驅動器串聯驅動，設定為每個 LED 15 mA，確保電流和亮度均勻。130 度的寬視角有效地將光線耦合到導光板中。設計師選擇來自相同強度分級（例如 M1）和波長分級（例如 AC）的 LED，以保證整個顯示器的一致亮度和顏色。PCB 佈局遵循建議的焊墊尺寸，並包含連接到接地層的散熱連接以利散熱。

12. 原理簡介

此 LED 中的發光基於 InGaN 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，電子和電洞被注入到主動區域，在那裡它們復合。在 InGaN 半導體中，這種復合主要以藍色光子的形式釋放能量。特定的波長（藍色）由 InGaN 合金的能隙能量決定。反向安裝設計意味著晶片以一種方式安裝，使得發光的主動層向下透過晶片的透明基板發射光線，然後由封裝的透明環氧樹脂鏡片進行塑形和導向。

13. 發展趨勢

像這樣的 SMD LED 的趨勢持續朝向更高的發光效率（每瓦電輸入產生更多光輸出）、透過更嚴格的分級改善顏色一致性，以及在更高溫度和濕度條件下增強可靠性。封裝技術正在發展，以允許更小的佔位面積，同時維持或增加光輸出。為了滿足全球不斷變化的環境法規，也強力推動更廣泛地採用無鉛和無鹵材料。將 LED 整合到自動化組裝和檢測製程中仍然是關鍵焦點，確保與工業 4.0 智慧製造線的相容性。