LTST-C193KRKT-2A SMD LED 規格書 - 0.35mm 超薄高度 - 1.6-2.2V 順向電壓 - 紅色 - 75mW 功率 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件提供 LTST-C193KRKT-2A 的完整技術規格，這是一款專為需要極低元件高度與可靠性能的現代電子應用所設計的高性能表面黏著晶片 LED。此元件採用先進的 AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體技術，能發出明亮的紅光。其主要設計目標是在不犧牲光學性能或可製造性的前提下，整合至空間受限的組裝件中。

此元件的核心優勢包括其僅 0.35mm 的極薄厚度，這是輕薄消費性電子產品、顯示器及指示燈應用的關鍵參數。其設計與標準自動化取放組裝線及大量回焊製程相容，包括紅外線（IR）與氣相回焊法。本產品歸類為綠色產品，並符合 RoHS（有害物質限制）指令，適用於注重環保的設計與全球市場。

1.1 主要特性與目標市場

LTST-C193KRKT-2A 具備多項定義其應用領域的關鍵特性。採用 AlInGaP 晶片是其性能核心，相較於傳統的紅光 LED 材料，能提供更高的發光效率與更好的溫度穩定性。其封裝遵循 EIA（電子工業聯盟）標準，確保與業界設計資料庫及組裝設備的廣泛相容性。

此 LED 的目標市場涵蓋廣泛的電子設備。其主要應用於辦公室自動化設備（印表機、掃描器、影印機）、通訊設備（路由器、數據機、交換器）以及需要狀態指示、按鍵背光或功能照明的家電產品。其超薄特性使其特別適合可攜式裝置、顯示器與電視的超薄邊框，以及任何 Z 軸高度為關鍵設計限制的應用。此元件與自動貼裝及回焊製程的相容性，使其成為大量、具成本效益製造的理想選擇。

2. 深入技術參數分析

透徹理解電氣、光學與熱參數，對於可靠的電路設計與系統整合至關重要。除非另有說明，所有規格均定義在環境溫度（Ta）為 25°C 的條件下。

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。這些並非工作條件。

• 功率消耗（Pd）：75 mW。這是 LED 封裝能以熱形式散發的最大功率。超過此限制可能導致半導體接面與環氧樹脂透鏡的熱損壞。
• 直流順向電流（IF）：30 mA。可施加的最大連續順向電流。對於脈衝操作，在特定條件下（1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度）允許更高的 80 mA 峰值順向電流。
• 順向電流降額：從 25°C 起，每升高 1°C 線性降低 0.4 mA。這是熱管理的關鍵參數。當環境溫度超過 25°C 時，必須降低最大允許連續電流。例如，在 50°C 時，最大電流為 30 mA - [0.4 mA/°C * (50-25)°C] = 20 mA。
• 逆向電壓（VR）：5 V。施加超過此值的逆向偏壓可能導致接面崩潰。
• 工作與儲存溫度範圍：-55°C 至 +85°C。此寬廣範圍確保了在惡劣環境下的可靠性。
• 焊接溫度耐受度：此元件可承受 260°C 波焊 5 秒、260°C 紅外線回焊 5 秒，以及 215°C 氣相回焊 3 分鐘。這些參數對於定義組裝製程窗口至關重要。

2.2 電氣與光學特性

這些參數定義了 LED 在正常工作條件下的典型性能。

• 發光強度（Iv）：在測試電流（IF）為 2 mA 時，範圍從最小值 1.80 mcd 到最大值 11.2 mcd。特定單元的實際強度由其分級代碼決定（見第 3 節）。測量使用經過濾波以近似 CIE 明視覺響應曲線的感測器。
• 視角（2θ1/2）：130 度。這是發光強度降至中心軸（0 度）值一半時的全角。如此寬廣的視角適合需要廣泛、漫射照明而非聚焦光束的應用。
• 峰值波長（λP）：639 nm。這是光譜功率輸出達到最大值時的波長。它定義了紅光的感知色調。
• 主波長（λd）：629 nm。源自 CIE 色度圖，這是代表人眼感知顏色的單一波長。對於紅色 AlInGaP LED，它通常略短於峰值波長。
• 光譜線半寬度（Δλ）：20 nm。這表示發射光的光譜純度或頻寬。數值越小表示光源越接近單色光。
• 順向電壓（VF）：在 IF = 2 mA 時為 1.60 V 至 2.20 V。這是 LED 工作時的跨壓降。對於設計限流電路至關重要。此變異源於正常的半導體製造公差。
• 逆向電流（IR）：在 VR = 5 V 時，最大值為 10 µA。這是當元件在其最大額定值內逆向偏壓時流動的小量漏電流。
• 電容（C）：在 VF = 0V，f = 1 MHz 時，典型值為 40 pF。此寄生電容在高頻切換應用中可能相關。
• ESD 閾值（HBM）：1000 V。此人體放電模型額定值表示 LED 對靜電放電的敏感度。它被歸類為中度敏感；必須遵循適當的 ESD 處理程序。

3. 分級系統說明

為管理半導體製造的自然變異，LED 會根據性能進行分級。LTST-C193KRKT-2A 主要針對發光強度使用分級系統。

強度是在 IF = 2 mA 的標準測試條件下測量的。單元分為以下等級：

• 等級 G：1.80 mcd（最小）至 2.80 mcd（最大）
• 等級 H：2.80 mcd 至 4.50 mcd
• 等級 J：4.50 mcd 至 7.10 mcd
• 等級 K：7.10 mcd 至 11.20 mcd

每個等級的上下限有 +/-15% 的公差。此分級允許設計師為其應用選擇具有保證最低亮度的 LED，確保最終產品外觀的一致性，尤其是在並排使用多個 LED 時。對於關鍵的色彩匹配應用，建議諮詢製造商以獲取特定的色度分級資訊，因為規格書主要詳細說明了強度分級。

4. 性能曲線分析

雖然規格書提供了表格數據，但透過特性曲線理解參數間的關係對於穩健的設計至關重要。

4.1 順向電流 vs. 順向電壓（I-V 曲線）

順向電流（IF）與順向電壓（VF）的關係本質上是非線性且呈指數性的，這是二極體的典型特性。規格書中在 2mA 時 VF 範圍為 1.6V-2.2V，提供了一個關鍵工作點。設計師必須注意，對於給定的電流，VF 會隨著溫度升高而降低，如果未妥善考慮，可能會影響簡單電阻限流電路中汲取的電流。

4.2 發光強度 vs. 順向電流

在典型工作範圍內，光輸出（發光強度）大致與順向電流成正比。然而，效率（每瓦流明）可能在特定電流下達到峰值，然後因熱效應和電效應而下降。在建議的直流電流或以下工作可確保最佳效率與使用壽命。

4.3 溫度相依性

LED 的性能受溫度影響顯著。主要影響包括：

• 發光強度：輸出隨著接面溫度升高而降低。順向電流的降額直接與管理此熱效應以維持亮度和可靠性相關。
• 順向電壓：VF 通常隨著溫度升高而降低（負溫度係數）。
• 波長：峰值波長與主波長會隨著溫度升高而略微偏移（通常向較長波長偏移），這可能影響精密應用中的色彩感知。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸與極性

LED 封裝在非常緊湊的表面黏著封裝中。其定義性的機械特徵是僅 0.35 mm 的高度。規格書中提供了詳細的尺寸圖，包括長度、寬度以及光學透鏡的位置。封裝遵循標準晶片 LED 的佔位面積。極性由封裝上的標記或切角指示。組裝時的正確方向至關重要，因為施加逆向偏壓可能損壞元件。

5.2 建議焊墊設計

為確保回焊過程中可靠的焊點與正確對位，建議使用特定的焊墊佈局（焊盤圖案）。規格書提供了這些尺寸。遵循此圖案有助於防止墓碑效應（元件一端從焊墊上翹起）或對位不良等問題。規格書指定了建議的鋼板厚度最大值為 0.10mm，以控制錫膏沉積量。

6. 焊接與組裝指南

6.1 回焊製程曲線

規格書提供了兩種建議的紅外線（IR）回焊曲線：一種用於普通（錫鉛）焊接製程，另一種用於無鉛焊接製程。無鉛曲線通常具有更高的峰值溫度（例如 260°C），以適應無鉛合金（如 SAC）較高的熔點。兩種曲線都包含關鍵參數：

• 預熱/升溫：一個受控的加熱階段，使電路板和元件逐漸升溫，以最小化熱衝擊並防止錫膏飛濺。
• 均熱/預回焊：一個溫度平台期，讓錫膏中的助焊劑活化、揮發物逸出，並使組裝件各處溫度均勻。
• 回焊/峰值：溫度超過焊料的液相線溫度，使其熔化、潤濕焊墊與元件端子，並形成適當的金屬接合。高於液相線的時間（TAL）與峰值溫度必須控制在 LED 的耐受範圍內（最高 260°C 下 5 秒）。
• 冷卻：受控的冷卻過程，使焊點凝固並最小化熱應力。

6.2 儲存與處理注意事項

正確的儲存對於維持可焊性至關重要。從原始防潮包裝中取出的 LED 具有吸濕性，會吸收水分。如果在乾燥包裝外長時間（超過 672 小時或 28 天）儲存，必須在回焊前進行烘烤（例如在 60°C 下烘烤 24 小時），以驅除水分並防止在高溫焊接過程中發生爆米花效應或封裝破裂。對於長期儲存，請使用帶有乾燥劑或氮氣環境的密封容器。

6.3 清潔

如果需要進行焊後清潔，僅應使用指定的溶劑。規格書建議在常溫下浸入乙醇或異丙醇中不超過一分鐘。使用強烈或未指定的化學品可能損壞環氧樹脂透鏡材料，導致霧化、破裂或變色。

7. 包裝與訂購資訊

LTST-C193KRKT-2A 以業界標準包裝供應，適用於自動化組裝。

• 載帶與捲盤：元件放置在壓紋載帶中，然後用蓋帶密封。載帶寬度為 8mm。
• 捲盤尺寸：直徑 7 英吋。
• 每捲數量：5000 個。
• 最小訂購量（MOQ）：剩餘數量為 500 個。
• 包裝標準：符合 ANSI/EIA-481-1-A 規範，確保與貼片機上的標準載帶送料器相容。

料號 LTST-C193KRKT-2A 本身編碼了特定的產品屬性，但完整的命名慣例細節通常可在獨立的產品選擇指南中找到。

8. 應用設計建議

8.1 驅動電路設計

LED 是電流驅動元件。驅動電路最關鍵的方面是電流控制。最常見的方法是使用簡單的串聯電阻，但其設計需要謹慎。

計算串聯電阻（R_S）：

R_S= (V_電源- V_F) / I_F

其中：

V_電源= 電源電壓

V_F= LED 順向電壓（為保守設計，使用規格書中的最大值 2.2V）

I_F= 期望的順向電流（必須 ≤ 30 mA DC）

範例：對於 5V 電源與目標電流 20 mA：

R_S= (5V - 2.2V) / 0.020 A = 140 Ω。將選擇最接近的標準值（例如 150 Ω），這會導致電流略低。

重要考量 - 並聯連接：不建議將多個 LED 直接並聯並使用單一限流電阻（規格書中的電路 B）。由於各個 LED 的 I-V 特性存在自然變異（即使來自同一等級），一個 LED 可能汲取比其他 LED 顯著更多的電流，導致亮度不均勻並可能使某個元件過載。推薦的做法是為每個 LED 使用獨立的串聯電阻（電路 A）。為了高效驅動多個 LED，首選恆流驅動 IC 或專用的 LED 驅動電路。

8.2 熱管理

儘管其功率低，有效的熱管理對於使用壽命和穩定性能仍然重要。在預期 LED 附近環境溫度會顯著升高的設計中（例如在密封外殼內、靠近其他發熱元件），必須應用 0.4 mA/°C 的降額因子。在 PCB 佈局中確保足夠的氣流或散熱設計有助於緩解溫升。

8.3 ESD 防護

由於 ESD 閾值為 1000V（HBM），LED 容易受到常見靜電放電的損壞。實施 ESD 防護措施是必要的：

• 使用接地工作站、導電地板墊和手腕帶。
• 在防靜電包裝中儲存和運輸元件。
• 如果 LED 連接到可能暴露於 ESD 事件的外部介面，請考慮在 PCB 上加入瞬態電壓抑制（TVS）二極體或其他保護電路。

9. 技術比較與差異化

LTST-C193KRKT-2A 在市場上的主要差異化特點是其 0.35mm 的超薄厚度。相較於通常高度為 0.6mm 或 1.0mm 的標準晶片 LED，這減少了 40-65% 的厚度，開啟了新的工業設計可能性。採用 AlInGaP 技術相較於舊式的 GaAsP（磷化鎵砷）紅光 LED 具有優勢，提供更高的效率（每 mA 更多光輸出）、更好的溫度穩定性以及更飽和、更真實的紅色。其與無鉛高溫回焊製程的相容性，使其符合法規與現代生產線的要求，具有前瞻性。

10. 常見問題（FAQ）

Q1：我可以直接用 3.3V 微控制器引腳驅動這個 LED 嗎？

A：可能可以，但需要計算。在典型 VF 約為 1.9V 的情況下，需要一個串聯電阻來限制電流。然而，您必須確保 MCU 引腳能夠提供所需電流（例如 20mA）而不超過其自身規格。使用電晶體作為開關通常是更安全且更靈活的方法。

Q2：為什麼發光強度是在如此低的電流（2mA）下指定的？

A：2mA 是低電流指示燈 LED 的標準測試條件。它便於不同產品之間的比較，並提供一個基準。在更高電流下強度會更高，但關係並非完全線性，且效率可能會下降。

Q3：規格書顯示了寬視角（130°）。如果我需要更聚焦的光束怎麼辦？

A：此特定封裝是為廣角發射而設計的。對於更窄的光束，您需要選擇不同封裝的 LED（例如具有較小透鏡或內建反射器的封裝），或使用外部二次光學元件（如準直透鏡）。

Q4：訂購時如何解讀分級代碼？

A：根據您的應用所需的最低亮度，指定所需的強度等級（G、H、J 或 K）。例如，如果您的設計需要至少 5.0 mcd，您必須訂購等級 J（4.50-7.10 mcd）或等級 K（7.10-11.20 mcd）。訂購標準亮度可能會收到任何等級，可能導致您的產品中亮度不匹配。

11. 實用設計與使用範例

範例 1：可攜式裝置上的狀態指示燈

在輕薄的智慧型手機或平板電腦中，玻璃或塑膠面板後方的空間極為有限。此 LED 0.35mm 的高度使其可以直接放置在薄型導光板或擴散膜下方的主 PCB 上，指示充電狀態、通知警報或電容式按鍵背光，而不增加裝置厚度。

範例 2：薄膜開關背光

對於具有薄膜鍵盤的工業控制面板或醫療設備，每個按鍵下的均勻照明至關重要。可以將多個 LTST-C193KRKT-2A LED 放置在開關面板邊緣周圍。其寬視角有助於在按鍵區域創造均勻的背光。每個 LED 獨立電阻的驅動方法確保所有按鍵具有一致的亮度，不受 VF 變異的影響。

範例 3：整合至超薄邊框顯示器

現代顯示器與電視追求僅幾毫米寬的邊框。此 LED 可以安裝在沿著顯示面板邊緣運行的軟性印刷電路（FPC）上，以提供環境偏置照明或微妙的電源指示燈，有助於實現時尚美學而不影響超薄外型。

12. 技術原理介紹

LTST-C193KRKT-2A 基於 AlInGaP 半導體技術。此材料系統在基板上磊晶生長。當順向電壓施加於 p-n 接面時，電子和電洞被注入活性區域並在此復合。在 AlInGaP 中，此復合主要釋放可見光譜中紅色至黃橙色部分的光子（光）形式能量。晶格中鋁、銦、鎵和磷的特定比例決定了能隙能量，從而決定了發射光的波長。水清透鏡通常由對發射波長透明的環氧樹脂或矽膠製成，並塑形以形成光輸出模式（在此案例中為寬視角）。

13. 產業趨勢與發展

指示燈與功能性照明 LED 的趨勢持續朝向微型化、更高效率與更大整合度發展。此元件 0.35mm 的高度代表了對更薄封裝的持續推動。未來的發展可能包括更薄的晶片級封裝（CSP），其中 LED 晶粒直接安裝而無需傳統的塑膠封裝。受汽車與工業應用的驅動，在更高溫工作條件下實現更高可靠性和更長壽命的趨勢也很強勁。此外，對於顯示器背光與建築照明等色彩匹配至關重要的應用，對精確色彩一致性和更嚴格分級公差的需求正在增加。基礎的 AlInGaP 技術持續改進以提高效率，未來世代可能降低特定光輸出下的功耗。