SMD LED LTST-C281TGKT-2A 規格書 - 尺寸 1.6x0.8x0.35mm - 電壓 2.5-3.1V - 綠色 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTST-C281TGKT-2A 是一款專為現代空間受限的電子應用所設計的表面黏著裝置 (SMD) LED 燈。它屬於一系列針對自動化印刷電路板 (PCB) 組裝流程優化的微型 LED 家族。此元件的主要市場包括對電路板空間要求極高的可攜式與緊湊型電子設備。

此 LED 的核心優勢在於其僅 0.35 mm 的極薄厚度，使其適用於超薄顯示器、鍵盤背光以及手持裝置的狀態指示燈等應用。它採用 InGaN (氮化銦鎵) 半導體晶片，該技術以能高效產生高亮度綠光而聞名。此裝置完全符合有害物質限制 (RoHS) 指令，確保其符合國際環保標準。它採用符合 EIA 標準的 8mm 載帶包裝，捲繞於 7 英吋直徑的捲盤上，便於高速、自動化的取放製造。

1.1 目標應用

此 LED 用途廣泛，可用於多種電子設備。主要應用領域包括：

• 通訊設備：無線電話、行動電話及網路硬體中的狀態指示燈與背光。
• 辦公室自動化：筆記型電腦及其他周邊設備的鍵盤與鍵盤背光。
• 消費性電子產品與家電：電源指示燈、功能狀態燈及顯示器背光。
• 工業設備：控制系統中的面板指示燈與信號燈。
• 微型顯示器與符號照明：用於緊湊型資訊顯示器與圖示照明。

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導致裝置永久損壞的應力極限。在這些極限下或超出極限的操作無法保證，在可靠的設計中應予以避免。

• 功率耗散 (Pd)：76 mW。這是 LED 封裝在不影響性能或可靠性的情況下，能以熱量形式消散的最大功率。超過此限制可能導致半導體接面過熱。
• 峰值順向電流 (I_FP)：100 mA。這是最大允許的瞬時順向電流，通常在脈衝條件下指定（1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度）。此值顯著高於連續電流額定值，以應對瞬態條件，但不得用於直流操作。
• 直流順向電流 (I_F)：20 mA。這是建議用於可靠長期操作的最大連續順向電流。設計驅動電路使其在此電流或更低電流下運作，對於使用壽命至關重要。
• 操作溫度範圍 (T_opr)：-20°C 至 +80°C。這是 LED 將根據其規格運作的環境溫度範圍。在此範圍外的性能未經表徵。
• 儲存溫度範圍 (T_stg)：-30°C 至 +100°C。這是裝置未通電時的儲存溫度範圍。
• 紅外線迴焊條件：260°C 持續 10 秒。這定義了 LED 在迴焊過程中可承受的最大熱曲線，對於無鉛組裝製程至關重要。

2.2 電氣與光學特性

這些是在標準環境溫度 25°C 下測量的典型性能參數。它們定義了裝置在正常操作條件下的預期行為。

• 發光強度 (I_V)：在 I_F= 2mA 時為 35.5 - 90 mcd (毫燭光)。這是人眼感知的 LED 亮度度量。寬範圍表示使用了分級系統（見第 3 節）。測試條件使用經過濾波以匹配 CIE 明視覺響應曲線的感測器。
• 視角 (2θ_1/2)：130 度。這是發光強度降至軸上 (0°) 測量值一半時的全角。如此寬的視角表示其為朗伯或近朗伯發射模式，適合區域照明而非聚焦光束。
• 峰值發射波長 (λ_P)：525 nm。這是發射光的光譜功率分佈達到最大值時的波長。這是 InGaN 晶片的物理特性。
• 主波長 (λ_d)：在 I_F= 2mA 時為 520.0 - 535.0 nm。此值源自 CIE 色度圖，代表最能描述 LED 感知顏色（綠色）的單一波長。這是顏色一致性的關鍵參數。
• 譜線半寬度 (Δλ)：25 nm。這是發射光譜在其最大功率一半處的寬度。較窄的半寬度表示光譜更純、顏色更飽和。
• 順向電壓 (V_F)：在 I_F= 2mA 時為 2.5 - 3.1 V。LED 在指定電流下運作時的跨接電壓降。此範圍需要對限流電路進行謹慎設計。
• 逆向電流 (I_R)：在 V_R= 5V 時為 10 μA (最大值)。LED 並非為逆向偏壓操作而設計。此參數表示若意外施加逆向電壓時的小量漏電流。規格書明確警告，此裝置並非為逆向操作而設計。

3. 分級系統說明

為確保量產的一致性，LED 會根據關鍵參數進行分級。這使設計師能夠選擇符合特定顏色、亮度和順向電壓要求的元件。

3.1 順向電壓 (V_F) 等級

分級以 0.1V 為步階，從 2.5V 到 3.1V，測試電流為 2mA。例如，分級代碼 '10' 包含 V_F介於 2.5V 至 2.6V 之間的 LED，而 '13' 則包含介於 3.0V 至 3.1V 之間的 LED。每個分級有 ±0.1V 的容差。選擇來自緊密 V_F分級的 LED 有助於確保多個 LED 並聯驅動時的亮度均勻性。

3.2 發光強度 (I_V) 等級

分級針對在 2mA 下測量的發光強度定義。代碼範圍從 'N2' (35.5-45 mcd) 到 'Q1' (71-90 mcd)。每個分級有 ±15% 的容差。對於需要在多個指示燈或背光區域保持一致的感知亮度的應用，此分級至關重要。

3.3 色調 (主波長) 等級

此分級確保顏色一致性。主波長以 5nm 為步階分級：'AP' (520.0-525.0 nm)、'AQ' (525.0-530.0 nm) 及 'AR' (530.0-535.0 nm)。每個分級保持 ±1 nm 的嚴格容差。對於顏色匹配至關重要的應用（例如，多色顯示器或交通信號），指定狹窄的色調分級是必要的。

4. 性能曲線分析

規格書參考了典型的特性曲線，這些曲線對於理解裝置在不同條件下的行為至關重要。雖然具體圖表未在文字中重現，但其含義分析如下。

4.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)

此曲線顯示了半導體二極體的電流與電壓之間的指數關係。對於 LED，它將展示導通電壓（約 2.5-3.1V）以及 V_F如何隨 I_F增加。由於 LED 是電流驅動裝置，此曲線對於設計適當的限流驅動器至關重要。電壓的微小變化可能導致電流大幅變化，可能超出最大額定值。

4.2 發光強度 vs. 順向電流

此圖表通常顯示，在正常工作範圍內（例如，高達 20mA），發光強度大致隨順向電流線性增加。然而，效率（每瓦流明）可能在低於最大額定值的電流下達到峰值。在此峰值效率點以上操作會產生更多熱量，而光輸出回報遞減，從而降低整體可靠性。

4.3 光譜分佈

光譜圖將顯示一個以 525 nm 為中心、特徵寬度 (Δλ) 約為 25 nm 的單一峰值。這證實了 InGaN 晶片的單色綠光發射。光譜的形狀和寬度影響顏色純度以及 LED 光與其他顏色的混合方式。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

此 LED 具有緊湊的 SMD 佔位面積。關鍵尺寸（單位均為毫米，除非註明，容差為 ±0.1mm）包括本體長度約 1.6mm，寬度約 0.8mm。最顯著的特點是其高度僅 0.35mm，符合超薄資格。封裝採用透明透鏡，不會擴散光線，從而保留了晶片固有的發射模式（130° 視角）。

5.2 推薦 PCB 焊接墊

規格書提供了 PCB 的焊墊圖案設計。此圖案對於確保迴焊過程中形成適當的焊點、提供良好的電氣連接、機械強度和散熱至關重要。遵循推薦的焊墊佈局有助於防止墓碑效應（一端翹起）並確保一致的對齊。

5.3 極性識別

SMD LED 具有陽極 (+) 和陰極 (-)。規格書圖表通常會標示極性，通常是標記封裝的陰極側或顯示內部晶片方向。正確的極性對於操作是強制性的。

6. 焊接與組裝指南

6.1 紅外線迴焊條件

對於無鉛焊接製程，建議使用特定的熱曲線。峰值溫度不應超過 260°C，且高於 260°C 的時間應限制在最多 10 秒。預熱階段（例如，150-200°C）是必要的，以逐漸加熱組裝件並活化焊膏助焊劑。應針對特定的 PCB 組裝件表徵熱曲線，因為電路板厚度、元件密度和爐型會影響結果。規格書參考了符合 JEDEC 迴焊曲線標準。

6.2 手工焊接

若必須進行手工焊接，應極其小心。建議的烙鐵頭最高溫度為 300°C，每個焊點的接觸時間應限制在 3 秒內。過多的熱量可能損壞 LED 的環氧樹脂封裝和內部引線鍵合。

6.3 清潔

僅應使用指定的清潔劑。推薦的溶劑為常溫下的乙醇或異丙醇，浸泡時間限制在少於一分鐘。使用強烈或未指定的化學品可能導致 LED 透鏡和封裝材料產生裂紋、霧化或損壞。

6.4 儲存與處理

• 靜電防護注意事項：LED 對靜電放電 (ESD) 敏感。處理時應使用腕帶、防靜電手套，並在適當接地的工作站上進行。
• 濕度敏感性：此封裝對濕度敏感。未開封的捲盤應儲存在 ≤30°C 且 ≤90% RH 的環境中。一旦打開原廠防潮袋，LED 的濕度敏感等級 (MSL) 為 2a，這意味著它們必須在暴露於工廠環境條件（≤30°C/60% RH）後的 672 小時（28 天）內完成焊接。若開封後需要更長時間儲存，應將其置於帶有乾燥劑的密封容器中。若暴露時間超過 672 小時，則在焊接前需要在 60°C 下烘烤至少 20 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。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 載帶與捲盤規格

LED 以帶有保護蓋帶的凸版載帶形式供應。載帶寬度為 8mm，捲繞在標準 7 英吋 (178mm) 直徑的捲盤上。每捲包含 5000 個元件。對於少於整捲的數量，最小包裝數量為 500 個。包裝符合 ANSI/EIA-481 規範，確保與自動化組裝設備的兼容性。

8. 應用建議與設計考量

8.1 典型應用電路

LED 必須使用恆流源驅動，或透過與電壓源串聯的限流電阻驅動。電阻值 (R) 可使用歐姆定律計算：R = (V_supply- V_F) / I_F。關鍵在於使用分級或規格書中的最大 V_F值進行計算，以確保即使在最壞情況的元件容差下，電流也不會超過限制。例如，使用 5V 電源、V_F為 3.1V、期望 I_F為 20mA：R = (5 - 3.1) / 0.02 = 95 歐姆。選擇標準的 100 歐姆電阻將是一個安全的選擇，會導致電流略低。

8.2 熱管理

儘管功率耗散很低（最大 76 mW），適當的熱設計可延長使用壽命。確保使用推薦的 PCB 焊墊，因為它充當散熱片。避免將 LED 放置在靠近其他發熱元件的位置。在較低電流下操作（例如，10mA 而非 20mA）可顯著減少內部發熱，並能大幅增加操作壽命。

8.3 光學設計

130 度的視角提供了寬廣、均勻的照明。對於需要更聚焦光束的應用，則需要外部二次光學元件（透鏡）。透明透鏡提供了最高的光輸出，但可能導致可見的明亮晶片影像（光斑）。若需要擴散、均勻的照明，請考慮使用帶有擴散透鏡的 LED，或在應用中添加導光板/擴散膜。

9. 技術比較與差異化

LTST-C281TGKT-2A 的主要差異化因素是其超薄的 0.35mm 高度。與標準 SMD LED（如 0603 (0.8mm 高度) 或甚至 0402 (0.6mm 高度) 封裝）相比，此裝置使設計能夠應對更嚴格的 Z 軸高度限制。與舊技術（如用於綠光的 AlGaInP）相比，使用 InGaN 晶片在相似的封裝尺寸下提供了更高的亮度和效率。其與標準紅外線迴焊製程及載帶捲盤包裝的兼容性，使其成為許多尋求小型化或性能升級的現有設計的直接替代品。

10. 常見問題解答（基於技術參數）

問：我可以連續以 20mA 驅動此 LED 嗎？

答：可以，20mA 是建議的最大直流順向電流。為了獲得最大的可靠性和使用壽命，請考慮在較低電流下操作，例如 10-15mA。

問：為什麼發光強度範圍如此寬廣（35.5 至 90 mcd）？

答：這反映了分級過程。訂購時，您必須指定所需的 IV 分級代碼（N2、P1、P2、Q1），以獲得特定亮度範圍內的 LED。

問：如何確保產品中多個 LED 的顏色一致？

答：訂購時指定嚴格的色調分級代碼（例如，僅 AQ）。這可確保所有 LED 的主波長都在 5nm 範圍內，從而實現視覺上一致的綠色。

問：我的迴焊爐熱曲線峰值為 250°C。這可以接受嗎？

答：可以，250°C 的峰值溫度低於最大額定值 260°C，只要熱曲線的其他方面（液相線以上時間、升溫速率）受控，通常是可以接受的。

11. 實際使用案例

情境：醫療設備薄膜鍵盤背光。

該設備需要為其按鍵提供薄型、可靠的綠色背光。選擇 LTST-C281TGKT-2A 是因為其 0.35mm 高度，適合薄膜開關的分層結構。選擇來自Q1亮度分級和AQ色調分級的 LED，以確保所有按鍵的背光明亮、均勻且顏色一致。它們被放置在軟性 PCB 上，並透過恆流驅動器 IC 以每個 15mA 驅動，以平衡亮度與長期可靠性。組裝件經過精心設定熱曲線的紅外線迴焊製程，並且 LED 在使用前儲存在乾燥櫃中，以符合 MSL 要求。

12. 工作原理簡介

發光二極體 (LED) 是透過電致發光發光的半導體裝置。當順向電壓施加在半導體材料（此處為 InGaN）的 p-n 接面時，電子和電洞在主動區複合。此複合過程以光子（光粒子）的形式釋放能量。發射光的波長（顏色）由半導體材料的能隙能量決定。InGaN 常用於產生光譜中藍色、綠色和青色區域的光。晶片的特定摻雜和結構經過設計，以實現高效率和在 525 nm 處的所需綠色。

13. 技術趨勢

消費性電子產品中 SMD LED 的趨勢持續朝向進一步小型化、提高效率（每瓦流明）和更高可靠性發展。轉向如本文討論的 0.35mm 厚度的超薄封裝，使得終端產品能夠更加纖薄。同時，也專注於改善顏色一致性並為顯示應用擴展色域。此外，將驅動電路或多個 LED 晶片整合在單一封裝內（例如，RGB LED）是一個日益增長的趨勢，以簡化系統設計。底層的半導體技術，特別是對於綠色 LED，是一個活躍的研究領域，旨在彌合綠色間隙並實現與藍色和紅色 LED 相當的效率。