LTST-C281KGKT 晶片型LED規格書 - 尺寸2.8x1.2x0.35mm - 電壓2.4V - 功率75mW - 綠色 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件提供LTST-C281KGKT的完整技術規格，這是一款超薄表面黏著晶片型LED，專為需要高亮度與緊湊尺寸的現代電子應用而設計。該元件採用AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體材料產生綠光輸出，相較於傳統LED技術提供更優異的發光效率。其主要設計目標在於實現高密度PCB佈局、與自動化組裝製程相容，並在標準迴焊條件下提供可靠性能。

此元件的核心優勢包括其僅0.35mm的超薄厚度，這對於有嚴格高度限制的應用（如超薄顯示器、行動裝置與背光模組）至關重要。它被歸類為綠色產品並符合RoHS（有害物質限制）指令，適合注重環保的設計。封裝採用業界標準的8mm載帶，捲裝於7英吋直徑的捲盤上，便於高速取放生產。

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應力極限。不保證在或接近這些極限下操作，應避免以確保長期可靠性能。

• 功率消耗 (Pd)：75 mW。這是LED封裝在環境溫度(Ta)為25°C時，能以熱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，加速老化或造成災難性故障。
• 直流順向電流 (IF)：30 mA。可施加於LED的最大連續順向電流。
• 峰值順向電流：80 mA。此電流僅允許在嚴格的1/10工作週期與0.1ms脈衝寬度的脈衝條件下使用。此額定值與多工或短暫訊號指示情境相關。
• 逆向電壓 (VR)：5 V。施加超過此值的逆向偏壓可能導致LED的PN接面崩潰。
• 操作溫度範圍：-30°C 至 +85°C。LED被指定能正常運作的環境溫度範圍。
• 儲存溫度範圍：-40°C 至 +85°C。非運作狀態下的儲存溫度範圍。
• 紅外線焊接條件：260°C 持續10秒。此定義了封裝在無鉛迴焊製程中可承受的峰值溫度與時間曲線。

2.2 電氣與光學特性

除非另有說明，這些參數均在標準測試條件Ta=25°C、IF=20mA下量測。它們定義了元件的典型性能。

• 發光強度 (Iv)：35.0 mcd（典型值），最小值為18.0 mcd。這是量測在特定方向上發射光線的感知功率。使用近似於明視覺（CIE）人眼反應曲線的感測器-濾鏡組合進行量測。
• 視角 (2θ1/2)：130度（典型值）。這是發光強度降至中心軸（0°）值一半時的全角。如此寬的視角表示其發光模式較為擴散，類似朗伯分佈，適合區域照明。
• 峰值發射波長 (λP)：574 nm。這是發射光的光譜功率分佈達到最大強度時的波長。
• 主波長 (λd)：571 nm（IF=20mA時的典型值）。此值源自CIE色度圖，代表最能描述光線感知顏色的單一波長。相較於峰值波長，它能更準確地表示顏色。
• 光譜線半高寬 (Δλ)：15 nm。這是發射光譜在其最大強度一半處的寬度（半高全寬 - FWHM）。較窄的半高寬表示光譜純度更高、顏色更飽和。
• 順向電壓 (VF)：2.4 V（典型值），在IF=20mA時最大值為2.4 V。這是LED在指定電流下工作時的跨壓。
• 逆向電流 (IR)：10 μA（最大值），條件為VR=5V。這是施加指定逆向電壓時流過的小量漏電流。

3. 分級系統說明

為確保量產的一致性，LED會根據關鍵參數分類到不同的性能等級。LTST-C281KGKT採用三維分級系統。

3.1 順向電壓分級

單位為伏特(V)，量測條件為IF=20mA。每個等級的公差為±0.1V。

• 等級 4: 1.90V (最小) - 2.00V (最大)
• 等級 5: 2.00V - 2.10V
• 等級 6: 2.10V - 2.20V
• 等級 7: 2.20V - 2.30V
• 等級 8: 2.30V - 2.40V

此分級允許設計師為需要串聯燈串亮度均勻或精確電流調節的應用，選擇順向電壓(Vf)緊密匹配的LED。

3.2 發光強度分級

單位為毫燭光(mcd)，量測條件為IF=20mA。每個等級的公差為±15%。

• 等級 M: 18.0 mcd (最小) - 28.0 mcd (最大)
• 等級 N: 28.0 mcd - 45.0 mcd
• 等級 P: 45.0 mcd - 71.0 mcd
• 等級 Q: 71.0 mcd - 112.0 mcd

此分類根據亮度輸出將LED分組，便於為有特定最低強度要求的應用進行選擇。

3.3 主波長分級

單位為奈米(nm)，量測條件為IF=20mA。每個等級的公差為±1 nm。

• 等級 C: 567.5 nm (最小) - 570.5 nm (最大)
• 等級 D: 570.5 nm - 573.5 nm
• 等級 E: 573.5 nm - 576.5 nm

此分級確保顏色一致性。同一等級內的LED在人眼看來將具有幾乎相同的綠色色調，這對於多LED陣列與顯示器至關重要。

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為光譜分佈，圖6為視角），但典型的關係可以描述如下。

發光強度 vs. 順向電流 (I-V曲線)：對於AlInGaP LED，發光強度通常與順向電流呈近線性關係增加，直到某一點後，效率可能因熱量增加而下降。在建議的20mA或以下操作可確保最佳效率與壽命。

順向電壓 vs. 溫度：LED的順向電壓(Vf)具有負溫度係數；它會隨著接面溫度升高而降低。在恆壓驅動電路中必須考慮此點，因為溫度上升可能導致電流增加。

光譜分佈：發射光譜以主波長（典型值571nm）為中心。15nm的半高寬表示綠光波段相對較窄，有助於良好的色純度。峰值波長可能隨著接面溫度與驅動電流增加而輕微偏移（通常向較長波長偏移）。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

本元件符合EIA標準封裝外型。關鍵尺寸特徵包括總高度0.35mm，使其成為超薄元件。長度與寬度定義於詳細的封裝圖中（參見規格書）。除非另有規定，所有尺寸單位為毫米，標準公差為±0.10mm。透鏡材料為水清（非擴散）材質，可最大化光輸出並提供預期的視角圖案。

5.2 極性識別與焊墊設計

規格書包含建議的焊接焊墊佈局。正確的焊墊設計對於實現可靠的焊點、確保迴焊時的正確對位以及管理散熱至關重要。陰極通常在元件上標記，例如透過凹口、綠點或不同的引腳長度/形狀。建議的焊墊尺寸有助於防止迴焊時發生墓碑效應（元件一端翹起），並利於形成良好的焊錫圓角。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴焊溫度曲線

提供了適用於無鉛製程的建議紅外線(IR)迴焊溫度曲線。此曲線符合JEDEC標準，可作為通用目標。關鍵參數包括：

• 預熱：150-200°C。
• 預熱時間：最長120秒，以確保均勻加熱並活化助焊劑。
• 峰值溫度：最高260°C。元件額定可承受此溫度10秒。
• 液相線以上時間 (TAL)：焊錫處於熔融狀態的時間必須加以控制，以形成良好的金屬間化合物結合，同時不過度應力元件。

必須強調，最佳溫度曲線取決於具體的PCB設計、錫膏與使用的迴焊爐。建議針對特定組裝線進行特性分析。

6.2 手工焊接

若必須進行手工焊接，務必極度小心：

• 烙鐵溫度：最高300°C。
• 焊接時間：每個焊墊最長3秒。此操作應僅執行一次，以避免對LED晶片與塑膠封裝造成熱損傷。

6.3 儲存與處理

• 靜電放電 (ESD) 預防措施：本元件對ESD敏感。處理時應使用靜電手環、防靜電墊與接地設備。
• 濕度敏感性：作為表面黏著塑膠封裝，它對濕氣吸收敏感。若開啟原廠密封的防潮袋，元件應在建議的儲存條件（≤30°C，≤60% RH）下，於672小時（28天）內進行紅外線迴焊。若儲存時間超過此期限或在未受控環境中，焊接前需在大約60°C下烘烤至少20小時，以防止爆米花現象（迴焊時因水氣快速膨脹導致封裝破裂）。

7. 包裝與訂購資訊

標準包裝為8mm寬壓紋載帶，捲裝於7英吋（178mm）直徑的捲盤上。每捲包含5000顆。對於少於整捲的數量，其餘庫存的最小包裝數量為500顆。載帶與捲盤規格符合ANSI/EIA-481標準。載帶上的空穴以頂部蓋帶密封以保護元件。根據標準，連續缺失元件（空穴）的最大允許數量為兩個。

8. 應用說明與設計考量

8.1 典型應用情境

此LED適用於廣泛的應用，包括但不限於：消費性電子產品（手機、平板、筆電）的狀態指示燈、小型LCD或鍵盤的背光、裝飾照明、汽車內裝照明以及通用面板指示燈。其超薄特性使其成為空間受限設計的理想選擇。

8.2 驅動電路設計

限流至關重要：LED是電流驅動元件。必須始終使用串聯限流電阻或恆流驅動電路，以防止超過最大直流順向電流（30mA）。電阻值可使用歐姆定律計算：R = (電源電壓 - LED順向電壓) / 期望電流。使用典型Vf 2.4V、期望電流20mA與5V電源：R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130歐姆。標準130或150歐姆電阻是合適的。

熱管理：儘管功率消耗很低（最大75mW），確保散熱焊墊（若有指定）周圍有足夠的PCB銅箔面積或適當的走線寬度有助於散熱，維持LED效率與壽命，特別是在高環境溫度或較高驅動電流下。

8.3 清潔

若需進行焊後清潔，僅應使用指定的溶劑。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。使用未指定或侵蝕性化學清潔劑可能損壞塑膠封裝與透鏡，導致變色或破裂。

9. 技術比較與差異化

此元件的主要差異化因素是其超薄0.35mm高度以及綠光晶片採用AlInGaP技術。

• 相較於傳統LED封裝：與較舊的LED封裝（例如3mm或5mm穿孔式）相比，此SMD晶片型LED提供了顯著更小的佔位面積與厚度，實現了現代微型化設計。它也允許全自動組裝。
• AlInGaP vs. 其他技術：對於綠光與黃光，AlInGaP LED相較於較舊的技術（如磷化鎵GaP）通常提供更高的發光效率與更好的溫度穩定性。這使得在各種操作條件下能有更亮的輸出與更一致的顏色。
• 水清透鏡：水清（非擴散）透鏡提供最高的光輸出與明確的視角圖案，相較於擴散透鏡會更廣泛地散射光線以產生較柔和的外觀。

10. 常見問題（基於技術參數）

問：我可以用3.3V驅動此LED而不使用電阻嗎？

答：不行。若無限流電阻，直接施加3.3V很可能迫使電流遠超過30mA最大值，立即損壞LED。務必使用串聯電阻或恆流驅動器。

問：峰值波長（574nm）與主波長（571nm）有何不同？

答：峰值波長是光譜功率最高的位置。主波長源自顏色感知（CIE圖），能更好地代表實際感知的色調。它們通常接近但不完全相同，特別是對於光譜不對稱的LED。

問：視角是130度。這表示光線僅在此錐形範圍內可見嗎？

答：不是，光線以近半球形模式發射，但其強度隨角度衰減。130度的規格是強度降至軸上（0°）值一半時的角度。在此角度外仍可看到一些光線，但明顯較暗。

問：為什麼開袋後的儲存時間限制為672小時？

答：這是由於濕度敏感性等級(MSL)。塑膠封裝會從空氣中吸收濕氣。在迴焊的高溫下，這些濕氣會迅速轉為蒸汽，導致內部壓力使封裝破裂（爆米花現象）。672小時的限制假設儲存條件適當；烘烤可去除吸收的濕氣。

11. 實務設計與使用範例

範例1：多LED狀態列：在可攜式裝置上設計一個5段狀態列。為確保亮度與顏色均勻，請指定來自相同發光強度等級（例如，全部來自等級N）與相同主波長等級（例如，全部來自等級D）的LED。使用共用的恆流電路驅動它們，或使用根據順向電壓等級（例如等級8，2.4V）的最大Vf計算出的個別電阻，以保證即使在最壞情況的Vf變化下所有LED都能點亮。

範例2：薄膜開關背光：0.35mm的高度在此至關重要。LED可以直接放置在薄膜層的半透明圖標後方，幾乎不增加厚度。10-15mA的電流（而非20mA）可能已足夠，在黑暗環境中仍能提供足夠的照明，同時降低功耗與熱量產生。

12. 工作原理

LTST-C281KGKT是一種基於AlInGaP材料形成的PN接面的半導體光源。當施加超過接面內建電位的順向電壓時，來自N型區域的電子與來自P型區域的電洞被注入主動區域。當這些電荷載子復合時，能量以光子（光）的形式釋放。AlInGaP合金的特定能隙決定了發射光子的波長（顏色），在本例中位於可見光譜的綠色區域（約571nm）。水清環氧樹脂封裝作為透鏡，塑造光輸出並為脆弱的半導體晶片提供機械與環境保護。

13. 技術趨勢

像LTST-C281KGKT這樣的LED發展遵循幾個關鍵產業趨勢：

• 微型化：持續縮小封裝尺寸（佔位面積與高度），以實現更小更薄的電子產品。
• 效率提升：磊晶生長與晶片設計的進步（如使用AlInGaP）產生更高的每瓦流明數(lm/W)，在給定光輸出下降低功耗。
• 可靠性與相容性增強：封裝材料與結構的改進允許更高的溫度耐受性，例如承受260°C無鉛迴焊溫度曲線，這現已成為業界標準。
• 標準化與自動化：採用標準封裝外型(EIA)與載帶捲盤包裝，對於與高產量、自動化表面黏著技術(SMT)組裝線相容至關重要，從而降低製造成本。