SMD LED LTST-C191KGKT-5A 規格書 - 0.55mm 超薄高度 - 2.1V 最大電壓 - 綠色 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件詳細說明 LTST-C191KGKT-5A 的表面黏著裝置 (SMD) 發光二極體 (LED) 規格。此元件屬於專為現代緊湊型電子組裝而設計的晶片 LED 系列。其主要應用是作為消費性電子產品、通訊設備及一般電子設備中的指示燈、狀態訊號或背光元件。

本產品的核心優勢在於其極低的剖面高度。僅 0.55 毫米的高度，有助於實現更薄的終端產品設計。它採用 AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體材料作為發光晶片，此材料以在紅、橙、黃及綠色光譜中產生高亮度且高效率的光線而聞名。該元件以業界標準的 8mm 載帶包裝，捲繞於 7 吋捲盤上，使其完全相容於現代電子製造中使用的高速自動化取放組裝設備。

1.1 主要特色

• 超薄型剖面：封裝高度僅 0.55 毫米，利於打造流線型產品設計。
• 高亮度：採用 AlInGaP 晶片技術，提供卓越的發光強度。
• 自動化友善：以 8mm 載帶包裝於 7 吋捲盤上供應，相容於自動化組裝產線。
• 穩固組裝：相容於紅外線 (IR) 與氣相迴焊製程，包括無鉛 (Pb-free) 溫度曲線。
• 標準化封裝：符合 EIA（電子工業聯盟）標準尺寸，確保可靠的放置與焊接。
• 驅動相容性：與積體電路相容，意指可透過標準積體電路的輸出並搭配適當的限流電阻直接驅動。

2. 技術規格深入解析

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。不保證在或超過這些極限下操作，為確保可靠運作應予以避免。所有數值均在環境溫度 (Ta) 25°C 下指定。

• 功率消耗 (Pd)：75 mW。此為元件能以熱形式消耗的最大功率。
• 峰值順向電流 (I_F(PEAK))：80 mA。此為最大允許的瞬時順向電流，通常在脈衝條件下（1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度）。
• 連續順向電流 (I_F)：30 mA DC。可持續流經 LED 的最大電流。
• 電流降額：當環境溫度超過 25°C 時，最大允許連續順向電流必須以每攝氏度 0.4 mA 的速率線性降低。
• 逆向電壓 (V_R)：5 V。可施加於 LED 兩端的最大逆向電壓。
• 操作溫度範圍：-55°C 至 +85°C。元件設計可正常運作的環境溫度範圍。
• 儲存溫度範圍：-55°C 至 +85°C。
• 紅外線焊接條件：在迴焊焊接期間，可承受最高 260°C 的峰值溫度，持續時間最長 5 秒。

2.2 電氣與光學特性

這些是在標準測試條件下（Ta=25°C，I_F=5mA，除非另有說明）測量的典型性能參數。它們定義了元件在正常操作下的預期行為。

• 發光強度 (I_V)：範圍從 4.5 到 18.0 毫燭光 (mcd)。這是衡量人眼感知 LED 亮度的指標，使用符合 CIE 明視覺響應曲線的濾光片進行測量。
• 視角 (2θ_1/2)：130 度（典型值）。此為發光強度降至軸上測量值一半時的全角。如此寬廣的視角使 LED 能從廣泛的位置被看見。
• 峰值發射波長 (λ_P)：574 nm（典型值）。發射光功率達到最大值時的特定波長。
• 主波長 (λ_d)：在 5mA 下，範圍從 564.5 到 573.5 nm。這是根據 CIE 色度圖計算得出，最能代表光線感知顏色的單一波長。它定義了綠色的色座標點。
• 光譜線半高寬 (Δλ)：15 nm（典型值）。發射光譜在其最大功率一半處的寬度。較窄的半高寬表示光譜顏色更純淨。
• 順向電壓 (V_F)：在 5mA 下，範圍從 1.70 到 2.10 伏特。當 LED 導通電流時，其兩端的電壓降。
• 逆向電流 (I_R)：當施加 5V 逆向電壓時，為 100 µA（最大值）。
• 電容 (C)：40 pF（典型值），在 0V 順向偏壓及 1 MHz 頻率下測量。

3. 分級系統說明

為確保量產的一致性，LED 會根據關鍵參數被分類到不同的性能等級中。這讓設計師能選擇符合其應用中對顏色與亮度均勻性特定要求的元件。

3.1 順向電壓分級

元件根據其在 5mA 下測量的順向電壓 (V_F) 進行分類。等級代碼與對應範圍如下：

• 等級代碼 2：1.70 V（最小值）至 1.80 V（最大值）
• 等級代碼 3：1.80 V 至 1.90 V
• 等級代碼 4：1.90 V 至 2.00 V
• 等級代碼 5：2.00 V 至 2.10 V

每個等級內的公差為 ±0.1 伏特。

3.2 發光強度分級

元件根據其在 5mA 下測量的發光強度 (I_V) 進行分類。等級代碼與對應範圍如下：

• 等級代碼 J：4.50 mcd（最小值）至 7.10 mcd（最大值）
• 等級代碼 K：7.10 mcd 至 11.2 mcd
• 等級代碼 L：11.2 mcd 至 18.0 mcd

每個等級內的公差為 ±15%。

3.3 主波長分級

元件根據其在 5mA 下測量的主波長 (λ_d) 進行分類，這直接關係到綠色的色調。等級代碼與對應範圍如下：

• 等級代碼 B：564.5 nm（最小值）至 567.5 nm（最大值）
• 等級代碼 C：567.5 nm 至 570.5 nm
• 等級代碼 D：570.5 nm 至 573.5 nm

每個等級內的公差為 ±1 nm。

4. 性能曲線分析

雖然規格書中引用了特定的圖形曲線（圖1、圖6），但所提供的數據允許對關鍵關係進行分析。

4.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)

順向電壓 (V_F) 是在 5mA 測試電流下指定的，典型範圍為 1.70V 至 2.10V。如同所有二極體，LED 的 V_F具有正溫度係數，並且也會隨著驅動電流增加而略微上升。在設計驅動電路的電壓餘裕時，必須考慮指定的 V_F範圍。

4.2 發光強度 vs. 順向電流

在相當大的範圍內，發光強度大致與順向電流成正比。額定的強度值 (4.5-18.0 mcd) 是在 5mA 的標準測試電流下給出的。以 30mA 的最大連續電流操作將產生顯著更高的光輸出，但散熱管理與使用壽命的考量變得至關重要。

4.3 光譜特性

峰值發射波長通常為 574 nm，光譜半高寬為 15 nm。定義感知顏色的主波長，根據等級不同，範圍從 564.5 nm 到 573.5 nm。這使發光穩固地位於可見光譜的綠色區域。峰值波長與主波長之間的關係受到發射光譜精確形狀的影響。

4.4 熱降額

規格書明確指出，對於超過 25°C 的最大連續順向電流，其降額係數為 0.4 mA/°C。這是一個關鍵的設計參數。例如，在環境溫度 85°C 下，最大允許連續電流將減少 (85-25)*0.4 = 24 mA。因此，在 85°C 時的最大電流將是 30 mA - 24 mA = 6 mA。超過此降額後的電流會增加加速劣化或故障的風險。

5. 機械與包裝資訊

5.1 封裝尺寸

該元件為 EIA 標準晶片 LED 封裝。其關鍵機械特徵是 0.55 mm 的高度。詳細的尺寸圖將顯示陰極/陽極端子的長度、寬度與位置。除非圖紙上另有規定，所有尺寸的標準公差為 ±0.10 mm。

5.2 極性識別

對於表面黏著 LED，極性通常透過封裝上的標記來指示，例如陰極（負極）端子附近的點、凹口或彩色條紋。載帶與捲盤包裝的方向確保了正確的極性送入自動化設備。陰極通常連接到較大的內部導線架或散熱墊，以獲得更好的熱性能。

5.3 建議焊接墊佈局

提供了印刷電路板 (PCB) 的建議焊墊圖案（佔位面積）。此圖案旨在確保迴焊期間形成可靠的焊點，提供足夠的機械強度，並防止焊錫橋接。它通常包含比元件端子稍大的焊墊區域，以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

規格書提供了兩種建議的紅外線 (IR) 迴焊曲線：一種用於常規（錫鉛）焊接製程，一種用於無鉛 (Pb-free) 焊接製程。使用 SnAgCu 焊錫膏時，必須採用無鉛曲線。無鉛製程的關鍵參數包括：

• 預熱：漸進式升溫以避免熱衝擊。
• 均熱/預熱時間：通常最長可達 120 秒。
• 峰值溫度：最高 260°C。
• 液相線以上時間：元件處於焊錫熔點以上的時間應受控制，通常在峰值溫度下最長約 5 秒。

遵守這些溫度曲線對於防止 LED 的塑膠透鏡與內部打線因過熱或熱應力而損壞至關重要。

6.2 波焊與手工焊接

若使用波焊，建議包括在 100°C 以下預熱最長 60 秒，並在最高 260°C 的焊錫波中暴露不超過 10 秒。對於使用烙鐵的手動維修，烙鐵頭溫度不應超過 300°C，且每個焊點的接觸時間應限制在 3 秒內，且僅限一次維修循環。

6.3 清潔

若焊接後需要清潔，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，時間少於一分鐘。未指定的化學清潔劑可能會損壞塑膠透鏡或封裝材料，導致破裂或霧化。

6.4 儲存條件

LED 是對濕氣敏感的元件。若儲存在其原始防潮包裝之外，控制環境至關重要。建議的儲存條件為溫度 30°C 或以下，相對濕度 70%。若在原始包裝袋外儲存超過 672 小時（28 天），在進行迴焊焊接前，必須將元件在約 60°C 下烘烤至少 24 小時，以去除吸收的濕氣，並防止在高溫迴焊過程中發生爆米花損壞。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 載帶與捲盤規格

產品以壓紋載帶搭配保護蓋帶供應，捲繞在直徑 7 吋（178 mm）的捲盤上。標準包裝數量為每捲 5,000 顆。對於非 5,000 倍數的數量，其餘數的最小包裝數量為 500 顆。包裝符合 ANSI/EIA 481-1-A-1994 標準，確保與自動化設備的相容性。載帶確保了正確的元件方向，並在處理與運輸過程中保護元件。

7.2 料號結構

料號 LTST-C191KGKT-5A 編碼了該元件的特定屬性。雖然完整的公司命名邏輯可能很複雜，但它通常包含系列識別碼 (LTST-C191)、顏色/性能代碼 (KGKT)，以及可能的分級或包裝代碼 (5A)。水清透鏡描述表示透鏡材料是透明的，允許直接看到 AlInGaP 晶片的原生綠色，從而最大化光輸出。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

• 狀態指示燈：智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦和穿戴式裝置中的電源開啟、電池充電、網路活動或模式指示燈。
• 背光：利用其薄型剖面，為小型 LCD 顯示器、鍵盤或控制面板上的符號提供側光式或直下式背光。
• 消費性電子產品：音訊設備、遊戲機和家電中的裝飾性或功能性照明。
• 工業控制：人機介面 (HMI)、感測器和控制單元上的狀態與故障指示燈。

8.2 電路設計考量

電流驅動方法：LED 是電流驅動元件。為了確保並聯驅動多個 LED 時的亮度均勻，強烈建議為每個 LED 串聯一個獨立的限流電阻（電路模型 A）。不建議依賴 LED 的自然 I-V 特性在簡單的並聯連接中平衡電流（電路模型 B），因為順向電壓的微小差異將導致電流以及因此各元件間亮度的顯著差異。

靜電放電 (ESD) 防護：半導體接面易受靜電放電損壞。必須遵守處理預防措施：使用接地腕帶和工作檯面，將元件儲存在防靜電材料中，並使用離子產生器來中和處理過程中可能在塑膠透鏡上積累的靜電荷。

8.3 散熱管理

儘管體積小，LED 仍會在接面處產生熱量。功率消耗限制 (75 mW) 和電流降額係數 (0.4 mA/°C) 與熱性能直接相關。在高環境溫度環境中或以高電流驅動時，必須注意 PCB 佈局。使用足夠的銅面積（散熱墊）連接到 LED 的端子，特別是如果陰極有增強散熱設計，則有助於將熱量從元件傳導到 PCB，維持較低的接面溫度並確保長期可靠性。

9. 技術比較與差異化

此 LED 的主要差異化優勢在於其結合了超低高度 (0.55mm)與來自 AlInGaP 技術的高亮度。與 GaP（磷化鎵）綠色 LED 等舊技術相比，AlInGaP 提供了顯著更高的發光效率，從而在相同的驅動電流下產生更亮的光輸出。與其他一些超薄封裝相比，使用標準 EIA 佔位面積確保了與現有 PCB 設計和組裝製程的廣泛相容性，無需特殊工具。130 度的寬廣視角是另一個優勢，適用於指示燈需要從軸外視角可見的應用。

10. 常見問題 (FAQ)

10.1 峰值波長與主波長有何不同？

峰值波長 (λ_P)：LED 光功率輸出在物理上達到最大值時的特定波長。它是半導體材料和外延層的特性。主波長 (λ_d)：一個計算值，代表根據人眼顏色感知（CIE 標準）與 LED 實際寬頻譜輸出看起來顏色相同的單色光波長。λ_d是用於規格與分級目的，定義顏色（例如，綠色）的參數。

10.2 為什麼並聯的每個 LED 都需要串聯電阻？

LED 具有非線性的 I-V 特性。順向電壓 (V_F) 的微小差異（由於製造變異很常見）將導致當兩個 LED 直接並聯到一個電壓源時，電流產生巨大差異。V_F稍低的 LED 將不成比例地汲取更多電流，變得更亮並可能過熱，而另一個則保持較暗。為每個 LED 串聯一個電阻提供負回饋，穩定電流並確保儘管 V_F variations.

存在差異，亮度也能匹配。

10.3 我可以用其最大連續電流 30mA 驅動此 LED 嗎？_F可以，但必須仔細考慮熱環境。在 30mA 和典型的 V

為 2.0V 時，功率消耗為 60mW，這接近 75mW 的絕對最大值。此外，對於高於 25°C 的環境溫度，電流必須降額。在 30mA 下，餘裕非常小。為了可靠的長期運作，通常建議以較低的電流驅動 LED，例如 5mA 或 10-20mA 範圍，這仍能提供良好的亮度，同時顯著降低熱應力並提高使用壽命。

10.4 焊接前的烘烤程序有多關鍵？

如果元件在其密封防潮袋外暴露於環境濕氣超過指定時間（28 天/672 小時），則非常關鍵。塑膠封裝會吸收濕氣。在迴焊焊接的快速加熱過程中，這些被困住的濕氣可能會爆炸性地汽化，導致內部分層、封裝或透鏡破裂，或打線斷裂——這種故障稱為爆米花。在 60°C 下烘烤 24 小時可以安全地驅除這些吸收的濕氣，防止此類損壞。

11. 設計實例研究情境：

為一款新型超薄藍牙喇叭設計狀態指示燈。指示燈必須足夠亮以在日光下可見，具有寬廣的視角，並且能安裝在總厚度小於 4mm 的外殼內。元件選擇：

選擇 LTST-C191KGKT-5A 主要是因為其 0.55mm 的高度，為外殼壁和擴散片提供了充足的空間。AlInGaP 技術確保了足夠的亮度（選擇 L 等級以獲得最高強度）。130 度的視角意味著從喇叭周圍幾乎任何角度都能看到光線。電路設計：_{LED 由系統微控制器的 GPIO 腳位驅動，其輸出為 3.3V。計算串聯電阻值。為達到亮度與功率/散熱的良好平衡，目標驅動電流設為 10mA：R = (V}電源_F- V_F) / I_F。使用典型的 V

值 2.0V，R = (3.3V - 2.0V) / 0.01A = 130 歐姆。在 PCB 上，一個標準的 130Ω 電阻與 LED 串聯。PCB 佈局：

使用了規格書中建議的焊墊佈局。由於喇叭內部環境溫度在運作時可能升高，因此透過將陰極焊墊連接到 PCB 上的一小塊銅箔來增加散熱，以幫助散熱。組裝：

LED 以載帶捲盤訂購，用於自動化組裝。向合約製造商提供規格書中的無鉛迴焊溫度曲線，以確保正確焊接而不造成熱損壞。

12. 技術原理

此 LED 基於由磷化鋁銦鎵 (AlInGaP) 材料製成的半導體 p-n 接面。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到主動區域，在那裡它們復合。此復合過程以光子（光）的形式釋放能量。發射光的特定波長（顏色）由半導體材料的能隙能量決定，該能量是透過在晶體生長過程中調整鋁、銦、鎵和磷的比例來設計的。AlInGaP 在產生光譜中紅、橙、黃和綠色部分的光線方面特別高效。水清透鏡通常由環氧樹脂或矽膠製成，直接模塑在晶片和打線上，提供環境保護、機械支撐和光學塑形以實現所需的視角。

13. 產業趨勢指示燈 LED 的趨勢持續朝向微型化與更高效率