LTST-C281KFKT 橘色LED規格書 - 0.35mm超薄高度 - 2.4V順向電壓 - 75mW功率消耗 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTST-C281KFKT是一款表面黏著元件（SMD）發光二極體（LED），專為需要緊湊、高亮度指示燈的現代電子應用而設計。此元件屬於晶片LED類別，其特點是極薄的輪廓以及與自動化組裝製程的相容性。

核心優勢：此LED的主要優勢包括其僅0.35毫米的超薄封裝高度，便於在空間受限的設計中使用。它採用AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體材料，以產生高發光效率和穩定的橘色光輸出而聞名。該元件符合RoHS（有害物質限制）指令，歸類為綠色產品。其以8毫米寬載帶包裝於7英吋直徑捲盤上，使其完全相容於高速自動貼片設備，簡化了大量生產流程。

目標市場：此LED主要針對消費性電子產品、辦公室自動化設備、通訊裝置及一般家電等需要可靠、明亮狀態指示的應用。其設計參數使其適合使用標準紅外線迴焊技術整合到印刷電路板（PCB）上。

2. 技術參數深入解析

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能導致元件永久損壞的極限。在此條件下操作不保證正常運作。

• 功率消耗（Pd）：75 mW。這是在特定環境條件（Ta=25°C）下，LED封裝能夠以熱形式消散的最大功率。超過此限制有熱劣化的風險。
• 峰值順向電流（I_FP）：80 mA。這是最大允許的瞬時順向電流，僅在脈衝條件下允許（1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度）。此值顯著高於直流額定值，以適應短暫的電流突波。
• 直流順向電流（I_F）：30 mA。這是建議用於可靠長期運作的最大連續順向電流。測試光學特性的典型操作條件為20 mA。
• 逆向電壓（V_R）：5 V。施加超過此值的逆向偏壓可能導致接面崩潰。
• 操作與儲存溫度：此元件可在環境溫度範圍-30°C至+85°C內操作。非操作狀態下的儲存溫度範圍則為-40°C至+85°C。
• 焊接條件：此LED可承受峰值溫度為260°C、持續時間10秒的紅外線迴焊，這與常見的無鉛（Pb-free）焊接製程曲線相符。

2.2 電光特性

這些參數是在標準環境溫度25°C和順向電流（I_F）為20 mA下測量，除非另有說明。它們定義了元件在正常操作條件下的性能。

• 發光強度（I_V）：範圍從最小值45.0 mcd到典型值90.0 mcd。強度是使用近似於明視覺（CIE）人眼反應曲線的感測器-濾光片組合進行測量。實際強度受分級系統影響（見第3節）。
• 視角（2θ_1/2）：130度。這是發光強度降至中心軸（0°）測量值一半時的全角。如此寬的視角對於採用無透鏡（水透明）封裝的晶片LED來說是典型的，能提供寬廣、擴散的照明。
• 峰值發射波長（λ_P）：611 nm。這是發射光的光譜功率分佈達到最大值時的波長。它定義了橘色光的感知色調。
• 主波長（λ_d）：605 nm。此值源自CIE色度圖，是能最佳代表LED輸出感知顏色的單一波長，屬於標準橘色。
• 光譜線半寬度（Δλ）：17 nm。此參數表示發射光的光譜純度或頻寬。它是光譜分佈在其最大功率一半處的寬度。17 nm的值是AlInGaP材料的特徵，能提供良好的色彩飽和度。
• 順向電壓（V_F）：典型值為2.40 V，在I_F=20mA時最大值為2.40 V。最小值指定為2.0 V。這是LED在導通指定電流時兩端的電壓降。
• 逆向電流（I_R）：當施加5V逆向電壓（V_R）時，最大值為10 μA。這表示關斷狀態下的漏電流。

3. 分級系統說明

為確保生產批次間亮度的一致性，LTST-C281KFKT的發光強度被分類為不同等級。每個等級代表在標準測試條件（順向電流20 mA）下測量的特定強度值範圍。

等級代碼列表如下：

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

每個強度等級均適用 +/-15% 的公差。這意味著特定等級（例如等級Q）內的任何單一LED，其強度保證在71.0 mcd至112.0 mcd之間，但實際分佈可能在此標稱等級範圍內有±15%的擴散。設計師應根據其應用所需的亮度水平，並考慮此公差，來選擇合適的等級。

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），但其典型行為可基於技術進行描述。

4.1 順向電流 vs. 順向電壓（I-V曲線）

對於像LTST-C281KFKT這樣的AlInGaP LED，其I-V關係是指數型的，類似於標準二極體。順向電壓（V_F）的溫度係數相較於某些其他類型的LED相對較低，但在給定電流下，它仍會隨著接面溫度升高而略微下降。在20mA下指定的V_F為2.4V（典型值），這是驅動電路設計的關鍵參數。

4.2 發光強度 vs. 順向電流

在正常工作範圍內（最高至直流最大值30mA），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，由於熱效應增加和效率下降，效率可能會降低。在典型的20mA下操作，能在亮度和壽命之間取得良好平衡。

4.3 溫度特性

與所有LED一樣，LTST-C281KFKT的性能與溫度相關。隨著接面溫度升高，發光強度通常會下降。主波長（λ_d）也可能隨著溫度升高而經歷輕微的紅移（波長增加），這可能導致感知顏色發生細微變化。在應用中進行適當的熱管理對於維持一致的光學性能至關重要。

4.4 光譜分佈

光譜輸出以611 nm（峰值）為中心，半寬度為17 nm。這產生了具有高色彩純度的單色橘光。其光譜不包含螢光粉轉換白光LED中常見的寬廣白光成分。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

此LED採用EIA（電子工業聯盟）標準封裝尺寸。其定義特徵是高度（H）僅0.35毫米的超薄輪廓。所有尺寸圖均以毫米為單位指定測量值，除非另有說明，標準公差為±0.10毫米。封裝為"水透明"，意味著封裝樹脂是透明的，沒有擴散透鏡，這有助於實現130度的寬視角。

5.2 極性識別

規格書包含顯示PCB上建議焊墊佈局的圖示。此佈局通常指示陽極和陰極連接。正確的極性對於LED功能至關重要。施加超過5V額定值的逆向電壓可能導致立即損壞。

5.3 載帶與捲盤包裝

元件以8毫米寬的凸版載帶供應，捲繞在7英吋（178毫米）直徑的捲盤上。這是自動化SMD組裝的標準包裝。每捲包含5000個元件。載帶有封蓋以保護元件免受污染。規格註明最多可能有兩個連續的元件袋是空的，且剩餘物料的最小訂購量為500個。此包裝符合ANSI/EIA-481標準。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴焊製程曲線

提供了針對無鉛製程的建議紅外線（IR）迴焊曲線。關鍵參數包括：

• 預熱：升溫至150°C至200°C之間的溫度。
• 預熱時間：最長120秒，以允許均勻加熱和焊膏中的溶劑蒸發。
• 峰值溫度：最高260°C。
• 液相線以上時間：LED承受峰值溫度的時間最長為10秒。此曲線設計符合JEDEC標準，以確保形成可靠的焊點而不損壞LED封裝。遵循焊膏製造商的建議並進行針對特定電路板的特性分析至關重要，因為不同的PCB設計和材料會影響熱曲線。

6.2 手工焊接

若必須進行手工焊接，請使用溫度不超過300°C的烙鐵。每個焊點的接觸時間應限制在最長3秒，且每個焊墊僅應執行一次，以防止對LED造成熱應力。

6.3 儲存條件

適當的儲存對於保持可焊性並防止迴焊過程中因濕氣造成損壞（爆米花效應）至關重要。

• 密封包裝：LED應連同乾燥劑儲存在其原始防潮袋中，溫度≤30°C，相對濕度（RH）≤90%。在此條件下的建議保存期限為一年。
• 已開封包裝：一旦防潮屏障袋被打開，元件應儲存在≤30°C和≤60% RH的環境中。建議在暴露後672小時（28天）內完成紅外線迴焊製程。
• 延長開封儲存：對於超過672小時的儲存，元件應放置在帶有乾燥劑的密封容器或氮氣乾燥器中。若開封儲存超過672小時，則在焊接前需要進行約60°C、至少20小時的烘烤，以去除吸收的濕氣。

6.4 清潔

如果需要進行焊後清潔，僅應使用指定的酒精類溶劑。在常溫下將LED浸入乙醇或異丙醇中少於一分鐘是可接受的。使用未指定的化學清潔劑可能會損壞LED封裝材料。

7. 應用建議

7.1 典型應用場景

此LED適用於狀態指示、小型圖標或符號的背光，以及廣泛的消費性和工業電子產品中的面板照明。例如路由器/數據機的電源指示燈、遙控器或家電按鈕的背光，以及電腦周邊設備的狀態燈。其超薄輪廓使其成為現代智慧型手機、平板電腦和筆記型電腦等內部空間寶貴的超薄設備的理想選擇。

7.2 驅動電路設計

LED是電流驅動元件。為確保亮度均勻，特別是當多個LED並聯連接時，強烈建議為每個LED串聯一個限流電阻。一個簡單的驅動電路由電壓源（V_CC）、串聯電阻（R_S）和LED組成。電阻值可使用歐姆定律計算：R_S= (V_CC- V_F) / I_F，其中V_F是LED的順向電壓（設計時使用2.4V以保留餘裕），I_F是期望的操作電流（例如20mA）。此配置提供穩定的電流調節並保護LED免受電流突波影響。

7.3 設計考量

• 靜電放電（ESD）防護：AlInGaP LED對靜電放電（ESD）敏感。處理程序必須包括適當的ESD預防措施：使用靜電手環、防靜電墊和接地設備。LED本身可能沒有整合ESD保護，因此在易受ESD影響的環境中，可能需要電路級保護（例如瞬態電壓抑制二極體）。
• 熱管理：儘管功率消耗很低（最大75 mW），但確保通過PCB銅焊墊進行充分的散熱對於維持長期可靠性和一致的光輸出非常重要，特別是在高環境溫度條件下或接近最大電流操作時。
• 光學設計：寬視角和水透明封裝意味著光線是擴散發射的。對於需要更定向光束的應用，可能需要外部透鏡或導光板。

8. 技術比較與差異化

LTST-C281KFKT主要透過其超薄0.35毫米高度來實現差異化，這比許多標準晶片LED（例如0603或0402封裝，高度通常為0.55-0.65毫米）更薄。這對於現代便攜式和可穿戴電子產品是一個關鍵優勢。使用AlInGaP技術相較於GaAsP等舊技術，為橘色/紅色光提供了更高的發光效率和更好的溫度穩定性。其與標準無鉛製程的紅外線迴焊以及載帶捲盤包裝的相容性，使其與大量、自動化生產接軌，為大量生產提供了具成本效益的解決方案。

9. 常見問題解答（基於技術參數）

Q1：我可以直接從3.3V或5V邏輯輸出驅動此LED嗎？

A：不行。您必須使用串聯的限流電阻。例如，使用3.3V電源且目標電流為20mA，電阻值約為（3.3V - 2.4V）/ 0.02A = 45歐姆。直接驅動很可能會超過最大電流並損壞LED。

Q2：峰值波長（611nm）和主波長（605nm）有什麼區別？

A：峰值波長是光譜輸出曲線上實際的最高點。主波長是色彩科學中的計算值，將感知顏色表示為單一波長。對於此橘色LED，兩者數值接近，確認了飽和的色彩。

Q3：等級代碼是"Q"。我可以預期確切的亮度是多少？

A：在20mA下測量時，您可以預期發光強度在71.0 mcd至112.0 mcd之間。由於等級有+/-15%的公差，任何單一LED的實際值可能在此範圍內的任何位置。對於關鍵的亮度匹配應用，可能需要進行測試和分類。

Q4：如何解讀"130度"的視角？

A：這意味著如果您從正上方（0°）觀看LED，您會看到最大亮度。當您偏離軸線時，亮度會降低。在距離中心65°的角度（130°/2）處，亮度將是軸上值的一半。在此角度之外仍可看到光線。

10. 實務設計與使用案例

案例：為便攜式藍牙喇叭設計狀態指示燈

設計師需要一個低功耗、明亮的橘色LED來指示"充電中"狀態。喇叭的主PCB有厚度限制，且LED必須放置在薄塑膠擴散板後方。

實作方式：選擇LTST-C281KFKT是因為其0.35毫米的高度，適合機械堆疊結構。驅動電路使用現有的3.3V系統電源軌。計算出一個47歐姆（標準值）的串聯電阻：（3.3V - 2.4V）/ 0.02A ≈ 45歐姆，提供約19mA電流。寬廣的130°視角確保從喇叭的各個角度都能看到充電指示燈。LED以載帶捲盤包裝，便於大量生產時進行自動化組裝。設計師向供應商指定等級代碼R或更高，以保證即使在光線充足的房間內也能看到高亮度。

11. 技術原理介紹

LTST-C281KFKT基於AlInGaP半導體技術。這種材料是來自III-V族的化合物半導體。當在p-n接面施加順向電壓時，電子和電洞被注入主動區。它們的復合以光子（光）的形式釋放能量。晶格中鋁、銦、鎵和磷的特定組成決定了能隙能量，這直接決定了發射光的波長（顏色）。對於此LED，能隙經過設計以產生橘色光譜（約605-611 nm）的光子。水透明的環氧樹脂封裝保護了半導體晶片，提供機械穩定性，並作為主要的光學元件，塑造光輸出模式。

12. 技術趨勢

像LTST-C281KFKT這樣的指示燈LED的趨勢持續朝向微型化（更小的佔位面積和更薄的輪廓）發展，以實現更時尚的產品設計。提高效率（每毫安電流產生更多光輸出）是一個持續的驅動力，可降低電池供電設備的功耗。同時也關注改善色彩一致性和更嚴格的分級，以滿足多個LED必須完美匹配的應用需求。此外，與先進封裝和驅動IC在多晶片模組中的整合是智慧照明應用的新興趨勢，儘管對於簡單的指示燈應用，像此LED這樣的離散元件仍然具有高度的成本效益和多功能性。