LTST-C191KFKT 橘色 SMD LED 規格書 - 尺寸 1.6x0.8x0.55mm - 電壓 2.4V - 功率 75mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTST-C191KFKT 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) 發光二極體 (LED)。它屬於超薄晶片 LED 類別，具有僅 0.55 毫米的極低剖面高度。這使其成為超薄消費性電子產品、汽車內裝以及便攜式裝置中，背光指示燈、狀態燈和裝飾照明的理想選擇，尤其是在垂直空間極為寶貴的應用中。

此 LED 採用 AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體材料作為其發光區域。這項技術以能在琥珀色至橘紅色光譜範圍內產生高效率光線而聞名，具有出色的亮度和色彩穩定性。元件封裝於水清透鏡中，可實現高光輸出和寬廣視角。它完全符合 RoHS（有害物質限制）指令，歸類為適用於具有嚴格環保法規的全球市場的綠色產品。

1.1 核心優勢與目標市場

此 LED 的主要優勢來自其微型化與性能的結合。超薄 0.55mm 的剖面是其最顯著的特點，使其能夠整合到傳統 LED 無法安裝的產品設計中。儘管尺寸小巧，它仍能提供高發光強度，典型值可達 90 毫燭光 (mcd)。封裝符合 EIA（電子工業聯盟）標準尺寸，確保與大量生產中使用的自動化取放設備生態系統相容。此外，其設計可承受紅外線 (IR) 迴焊製程，這是將表面黏著元件組裝到印刷電路板 (PCB) 上的標準方法。此組合鎖定的市場包括消費性電子產品（智慧型手機、平板電腦、穿戴式裝置）、汽車儀表板和控制面板照明、工業控制面板，以及需要可靠、明亮且緊湊光源的通用指示燈應用。

2. 技術參數：深入客觀解讀

本節詳細分析定義 LED 操作邊界和性能的電氣、光學及熱參數。

2.1 絕對最大額定值

這些額定值規定了可能導致元件永久損壞的極限。它們不適用於正常操作。

• 功率消耗 (Pd)：75 mW。這是 LED 封裝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。超過此限制有使半導體接面過熱的風險。
• 直流順向電流 (IF)：30 mA。在直流條件下可施加於 LED 的最大連續順向電流。
• 峰值順向電流：80 mA。此較高電流僅允許在脈衝條件下，具體為 1/10 工作週期且脈衝寬度為 0.1ms。此額定值與多工或脈衝寬度調變 (PWM) 調光應用相關。
• 操作溫度範圍：-30°C 至 +85°C。保證 LED 能根據其規格正常運作的環境溫度範圍。
• 儲存溫度範圍：-40°C 至 +85°C。元件未通電時的儲存溫度範圍。
• 紅外線焊接條件：260°C 持續 10 秒。這定義了 LED 在無鉛迴焊製程中可承受而不受損壞的峰值溫度和時間曲線。

2.2 電氣與光學特性

這些參數是在標準環境溫度 25°C 下測量，定義了元件的典型性能。

• 發光強度 (Iv)：在 IF=20mA 時，45.0 (最小)，90.0 (典型) mcd。這測量人眼感知的 LED 亮度。寬範圍表示使用了分級系統（見第 3 節）。
• 視角 (2θ1/2)：130 度 (典型)。這是發光強度降至中心軸 (0 度) 值一半時的全角。130 度的角度表示非常寬廣、擴散的光線發射模式，適用於區域照明或寬視角指示燈。
• 峰值發射波長 (λP)：611 nm (典型)。LED 光功率輸出達到最大值時的特定波長。對於此橘色 LED，它落在可見光譜的橘紅色部分。
• 主波長 (λd)：605 nm (典型)。這是從 CIE 色度圖導出的，代表最能描述光線感知顏色的單一波長。它是顏色規格的關鍵參數。
• 譜線半寬度 (Δλ)：17 nm (典型)。這表示發射光的光譜純度或頻寬。17nm 的值對於 AlInGaP LED 是典型的，並產生飽和的橘色。
• 順向電壓 (VF)：在 IF=20mA 時，2.0 (最小)，2.4 (典型) V。當 LED 導通指定電流時，其兩端的電壓降。這對於設計限流電路至關重要。
• 逆向電流 (IR)：在 VR=5V 時，10 µA (最大)。施加逆向電壓時流動的小漏電流。超過最大逆向電壓（未指定，但通常約為 5V）可能導致立即損壞。

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。規格書提供了專門針對發光強度的分級代碼列表。

3.1 發光強度分級

強度是在 20mA 順向電流的標準測試條件下測量的。分級定義如下：

• 分級代碼 P：45.0 mcd (最小) 至 71.0 mcd (最大)
• 分級代碼 Q：71.0 mcd (最小) 至 112.0 mcd (最大)
• 分級代碼 R：112.0 mcd (最小) 至 180.0 mcd (最大)
• 分級代碼 S：180.0 mcd (最小) 至 280.0 mcd (最大)

每個強度分級適用 +/-15% 的容差。這意味著標示為 Bin Q 的 LED，其實際強度可能介於約 60.4 mcd 至 128.8 mcd 之間。設計師在為其應用指定亮度等級時必須考慮此變化，通常會以所選分級的最小值進行設計以保證性能。

4. 性能曲線分析

雖然規格書中引用了特定的圖形曲線（例如圖 1、圖 6），但可以根據技術描述其典型行為。

4.1 電流 vs. 電壓 (I-V) 特性

與所有二極體一樣，LED 具有非線性的 I-V 曲線。低於順向電壓閾值（AlInGaP 約為 1.8-2.0V）時，幾乎沒有電流流動。當電壓接近並超過 VF（典型值 2.4V）時，電流呈指數增長。這就是為什麼 LED 必須由電流源或透過串聯限流電阻的電壓源驅動；電壓的微小變化可能導致電流發生巨大且可能具有破壞性的變化。

4.2 發光強度 vs. 順向電流

在相當大的範圍內，光輸出（發光強度）大致與順向電流成正比。然而，在極高電流下，由於晶片內部產生的熱量增加，效率可能會下降。額定的 20mA 測試條件是一個平衡亮度、效率和可靠性的標準點。

4.3 溫度依賴性

LED 的性能對溫度敏感。隨著接面溫度升高：

• 順向電壓 (VF)：略微下降。
• 發光強度 (Iv)：下降。AlInGaP LED 的熱淬滅效應比其他某些類型要小，但輸出仍會隨著溫度升高而下降。
• 主波長 (λd)：可能會略微偏移，通常是向較長波長偏移（紅移）。

5. 機械與封裝資訊

LTST-C191KFKT 使用標準晶片 LED 封裝格式。

5.1 封裝尺寸

關鍵尺寸為：長度：1.6mm，寬度：0.8mm，高度：0.55mm。除非另有說明，所有公差通常為 ±0.10mm。封裝底部有兩個金屬化端子（陽極和陰極）用於焊接。極性通常由封裝頂部的標記或切角來指示。

5.2 建議焊接墊佈局

規格書包含 PCB 的建議焊墊設計。遵循此指南對於實現可靠的焊點、防止墓碑效應（一端翹起）以及確保自動組裝過程中的正確對位至關重要。焊墊設計考慮了必要的焊錫圓角，並防止兩個間距很近的端子之間發生焊錫橋接。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴焊溫度曲線

此 LED 與紅外線 (IR) 迴焊製程相容，這是 SMD 組裝的標準方法。提供了一個建議的溫度曲線，符合 JEDEC 無鉛焊錫 (SnAgCu) 標準。關鍵參數包括：

• 預熱：150-200°C，逐漸加熱電路板和元件，活化助焊劑並最小化熱衝擊。
• 預熱時間：最長 120 秒。
• 峰值溫度：最高 260°C。
• 液相線以上時間：焊錫處於熔融狀態的時間，通常為 60-90 秒，在 260°C 下的峰值時間最長為 10 秒。

6.2 手工焊接

如果需要手動焊接，必須極度小心：

• 烙鐵溫度：最高 300°C。
• 焊接時間：每個焊點最長 3 秒。
• 限制：建議僅進行一次焊接循環，以防止對塑料封裝和內部打線造成熱損傷。

6.3 清潔

應僅使用指定的清潔劑。未指定的化學品可能會損壞塑料透鏡或環氧樹脂封裝體。如果焊接後需要清潔，建議在常溫下浸入乙醇或異丙醇中少於一分鐘。

6.4 儲存與處理

LED 是濕度敏感元件 (MSD)。包裝內附有乾燥劑密封。一旦開封，元件應在受控濕度 (<60% RH) 下於 672 小時 (28 天) 內使用，或在使用前進行烘烤以去除吸收的水分，否則可能在迴焊過程中導致 \"爆米花效應\"（封裝破裂）。必須採取適當的靜電放電 (ESD) 預防措施，例如使用接地腕帶和工作站，以防止靜電損壞。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 捲帶與捲盤規格

LED 以業界標準的凸輪式載帶供應於 7 英吋 (178mm) 直徑的捲盤上，以利於自動化組裝。

• 口袋間距：標準 8mm 載帶。
• 每捲數量：5000 顆。
• 最小訂購量 (MOQ)：剩餘數量為 500 顆。
• 上蓋帶：空口袋用上蓋帶密封。
• 缺件：根據規格 (ANSI/EIA 481)，最多允許連續缺失兩個 LED。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

• 狀態指示燈：超薄筆記型電腦、平板電腦和智慧型手機中的電源、連線、電池充電和模式指示燈。
• 背光照明：汽車儀表板、工業控制面板和醫療設備上薄膜開關、鍵盤和圖示的照明。
• 裝飾照明：在需要超薄外型的消費性電子產品中作為重點照明。

8.2 設計考量

• 電流驅動：LED 是電流驅動元件。當使用電壓源驅動時，務必使用串聯限流電阻。電阻值可使用歐姆定律計算：R = (Vcc - VF) / IF，其中 Vcc 是電源電壓，VF 是 LED 順向電壓，IF 是所需的順向電流（例如 20mA）。
• 並聯連接：避免將多個 LED 直接從單一電流源並聯連接。個別 LED 之間 VF 的微小差異可能導致嚴重的電流不平衡，使一個 LED 佔用大部分電流並可能導致故障。請為每個 LED 使用單獨的限流電阻，或使用具有多通道的專用 LED 驅動器 IC。
• 熱管理：確保 PCB 佈局提供足夠的散熱措施。雖然功率很低（最大 75mW），但在高環境溫度下連續運行可能會降低光輸出和壽命。避免將 LED 放置在靠近其他發熱元件的位置。

9. 技術比較與差異化

LTST-C191KFKT 的主要差異化在於其超薄 0.55mm 的剖面。與通常高度為 0.6-0.8mm 的標準 0603 或 0402 封裝 LED 相比，此元件的高度減少了約 30%。這在電子產品日益輕薄的趨勢中是一個關鍵優勢。其使用的 AlInGaP 技術與舊技術（如 GaAsP）相比，在橘色/琥珀色範圍內提供了更高的效率和更好的色彩穩定性。此外，其與標準 IR 迴焊和取放製程的相容性意味著它可以整合到現有的大量生產線中，而無需特殊設備或程序，這與某些利基超薄元件不同。

10. 常見問題解答（基於技術參數）

10.1 我可以連續以 30mA 驅動此 LED 嗎？

雖然直流順向電流的絕對最大額定值為 30mA，但標準測試條件和典型工作點是 20mA。連續以 30mA 操作會產生更多熱量，可能降低發光效率和長期可靠性。通常建議設計為 20mA 或更低，以獲得最佳性能和壽命。

10.2 為什麼發光強度規格範圍如此之廣（45-280 mcd）？

此範圍代表所有分級代碼（P 到 S）的總分佈。特定訂單將針對單一分級（例如 Bin Q：71-112 mcd）。分級系統允許製造商根據性能對零件進行分類，使客戶能夠選擇適合其應用和成本要求的亮度等級。訂購時請務必指定所需的分級代碼。

10.3 峰值波長 (611nm) 和主波長 (605nm) 有什麼區別？

峰值波長 (λP) 是光功率輸出最高的物理波長。主波長 (λd) 是基於人類色彩感知（CIE 圖）的計算值，最能匹配感知的顏色。對於像 LED 這樣的單色光源，它們通常很接近，但 λd 是用於設計目的指定 LED 顏色的標準參數。

11. 實務設計與使用案例

情境：為超薄藍牙喇叭設計狀態指示燈。設計需要一個低功率橘色 LED 來指示配對模式。前網罩後方的可用空間僅 0.6mm。標準 LED 無法安裝。因此選擇了高度為 0.55mm 的 LTST-C191KFKT。電路使用 3.3V 微控制器 GPIO 引腳。計算串聯電阻：R = (3.3V - 2.4V) / 0.020A = 45 歐姆。選擇標準的 47 歐姆電阻，產生的電流約為 19mA。PCB 焊墊根據規格書建議進行設計。LED 放置在遠離音訊放大器 IC 熱源的位置。選擇的分級代碼為 \"Q\"，以確保即使在分級範圍的下限也能達到足夠的亮度。組裝使用標準無鉛迴焊溫度曲線，峰值溫度為 250°C。

12. 工作原理簡介

LED 是一種半導體 p-n 接面二極體。當施加順向電壓時，來自 n 型區域的電子和來自 p 型區域的電洞被注入接面區域（由 AlInGaP 製成的發光層）。當這些電子和電洞復合時，它們以光子（光）的形式釋放能量。發射光的特定波長（顏色）由發光層中使用的半導體材料的能隙決定。AlInGaP 的能隙對應於光譜中紅色、橘色、琥珀色和黃色部分的光。水清環氧樹脂透鏡封裝晶片，提供機械保護並塑造光輸出光束。

13. 技術趨勢

指示燈和背光 LED 的趨勢持續朝向進一步微型化、更高效率（每電瓦產生更多光輸出）以及改進的顯色性和一致性發展。同時也朝向整合方向發展，例如內建限流電阻或驅動器 IC 的 LED。對於超薄應用，晶片級封裝 (CSP) LED（本質上是帶有保護塗層的裸晶片）代表了在減小封裝尺寸和高度方面的下一個前沿。然而，像 LTST-C191KFKT 這樣的元件，在極端微型化、可製造性、可靠性和成本之間為當前廣泛的應用提供了出色的平衡。