LTST-C281KSKT 黃色超薄SMD LED 規格書 - 0.35mm 高度 - 典型值 2.4V - 75mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTST-C281KSKT 是一款超薄型表面黏著晶片LED，專為需要極低垂直高度的現代電子應用而設計。此元件採用AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體材料，可產生明亮的黃色光輸出。其主要設計目標在於相容於自動化組裝製程、符合環保法規，並在緊湊的外形尺寸中提供可靠的性能。

此LED的核心優勢在於其僅0.35mm的極低高度，使其適用於空間限制嚴苛的應用，例如超薄顯示器、輕薄消費性電子產品的背光，以及高密度PCB上的指示燈。它採用8mm載帶包裝，並供應於7英吋直徑的捲盤上，便於高速取放製造。

2. 技術參數詳解

2.1 絕對最大額定值

元件的操作限制定義於環境溫度 (Ta) 25°C下。超過這些額定值可能導致永久性損壞。

• 功率耗散 (Pd)：75 mW。這是LED在不劣化的情況下，能以熱形式消散的最大功率。
• 峰值順向電流 (I_F(PEAK))：80 mA。此電流僅允許在脈衝條件下（1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度）使用，以防止過熱。
• 連續順向電流 (I_F)：30 mA DC。這是連續操作時的最大建議電流。
• 逆向電壓 (V_R)：5 V。施加超過此限制的逆向電壓可能擊穿LED的PN接面。
• 操作溫度範圍：-30°C 至 +85°C。保證元件在此環境溫度範圍內正常運作。
• 儲存溫度範圍：-40°C 至 +85°C。
• 紅外線迴流焊條件：可承受最高260°C的峰值溫度，最長10秒，相容於標準無鉛焊接製程。

2.2 電氣與光學特性

關鍵性能參數是在Ta=25°C和標準測試電流I_F= 20mA下測量。

• 發光強度 (I_V)：範圍從最小值28.0 mcd到最大值180.0 mcd。典型值落在這個寬廣的分級範圍內（見第3節）。測量是使用濾波器匹配CIE明視覺響應曲線的感測器進行。
• 視角 (2θ_1/2)：130度。這是發光強度降至軸上測量值一半時的全角。它表示一種寬廣、擴散的光線發射模式，適用於區域照明或廣角指示器。
• 峰值發射波長 (λ_P)：588 nm。這是光譜功率分佈達到最大值時的波長。
• 主波長 (λ_d)：587 nm 至 597 nm。這是人眼感知的單一波長，定義了LED的顏色（黃色），源自CIE色度圖。
• 光譜線半高寬 (Δλ)：15 nm。此參數描述了發射光的光譜純度或頻寬，是在最大強度一半處測量的。
• 順向電壓 (V_F)：典型值為2.4V，範圍從2.0V到指定的最大值。這是LED在導通20mA時的跨接電壓降。
• 逆向電流 (I_R)：當施加5V逆向偏壓時，最大值為10 μA。

3. 分級系統說明

為確保生產中的顏色和亮度一致性，LED會根據關鍵參數進行分級。LTST-C281KSKT採用三碼分級系統（例如，D4-P-K）。

3.1 順向電壓分級

分級確保電路中的LED具有相似的電壓降，防止並聯配置中的電流不平衡。

• 分級 D2： V_F= 1.80V - 2.00V @20mA
• 分級 D3： V_F= 2.00V - 2.20V @20mA
• 分級 D4： V_F= 2.20V - 2.40V @20mA
• 每級公差：±0.1V

3.2 發光強度分級

此分級根據LED的光輸出亮度進行分組。

• 分級 N： I_V= 28.0 mcd - 45.0 mcd @20mA
• 分級 P： I_V= 45.0 mcd - 71.0 mcd @20mA
• 分級 Q： I_V= 71.0 mcd - 112.0 mcd @20mA
• 分級 R： I_V= 112.0 mcd - 180.0 mcd @20mA
• 每級公差：±15%

3.3 主波長分級

對於顏色匹配的應用至關重要，這定義了精確的黃色色調。

• 分級 J： λ_d= 587.00 nm - 589.50 nm @20mA
• 分級 K： λ_d= 589.50 nm - 592.00 nm @20mA
• 分級 L： λ_d= 592.00 nm - 594.50 nm @20mA
• 分級 M： λ_d= 594.50 nm - 597.00 nm @20mA
• 每級公差：±1 nm

4. 性能曲線分析

雖然規格書中引用了具體的圖形曲線（圖1，圖6），但其含義對於AlInGaP LED而言是標準的。

• I-V（電流-電壓）曲線：呈現典型的二極體指數關係。順向電壓顯示正溫度係數，這意味著對於給定的電流，當接面溫度升高時，V_F會略微下降。
• 發光強度 vs. 順向電流：在正常工作範圍內（最高30mA），強度大致與順向電流成正比。超過此點驅動會導致次線性增加，原因是效率下降和熱效應增加。
• 發光強度 vs. 環境溫度：AlInGaP LED的光輸出通常會隨著環境（和接面）溫度升高而降低。在高溫環境中必須考慮此熱降額。
• 光譜分佈：發射光譜以588nm（黃色）為中心，半高寬相對較窄，為15nm，表示良好的色彩飽和度。
• 視角圖案：130度的視角暗示了接近朗伯分佈的發射圖案，其中強度大致與離軸視角的餘弦值相關。

5. 機械與包裝資訊

5.1 封裝尺寸與極性

此元件符合EIA標準封裝外形。關鍵尺寸特徵包括總高度0.35mm。封裝包含一個水清透鏡。極性由陰極標記指示，通常是封裝或載帶上的凹口、綠點或其他視覺標記。確切的標記應從封裝圖中確認。

5.2 建議焊墊佈局

提供焊墊佈局（焊墊佔位面積），以確保在迴流焊期間形成可靠的焊點。此佈局旨在促進適當的焊料潤濕、元件在迴流焊期間的自動對準，以及長期的機械可靠性。遵循此建議佈局對於防止墓碑效應或不良焊接連接至關重要。

5.3 載帶與捲盤規格

LED以帶有保護蓋帶的凸起載帶供應，纏繞在7英吋（178mm）直徑的捲盤上。

• 料袋間距：8mm（許多小型SMD元件的標準）。
• 每捲數量：5000顆。
• 零散訂單最小訂購量 (MOQ)：500顆。
• 缺件：最多允許連續兩個空料袋。
• 標準：包裝符合ANSI/EIA-481規範。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴流焊溫度曲線

為無鉛焊接製程提供了建議的紅外線 (IR) 迴流焊溫度曲線。關鍵參數包括：

• 預熱：150°C 至 200°C。
• 預熱時間：最長120秒，以便均勻加熱並使焊膏中的溶劑蒸發。
• 峰值溫度：最高260°C。
• 液相線以上時間 (TAL)：在峰值溫度±5°C內的持續時間應限制在最長10秒。元件最多可承受此峰值溫度兩個迴流焊週期。

此曲線基於JEDEC標準。工程師必須針對其特定的PCB設計、焊膏和爐子進行曲線特性分析，以建立可靠的焊點。

6.2 手工焊接

如果需要手工焊接，必須極度小心：

• 烙鐵溫度：最高300°C。
• 焊接時間：每個引腳最長3秒。
• 限制：僅允許一個手工焊接週期，以避免對塑料封裝和半導體晶片造成熱損傷。

6.3 清潔

使用免清洗焊膏進行迴流焊後，通常不需要清潔。如果需要清潔（例如，使用助焊劑手工焊接後）：

• 建議溶劑：僅使用酒精類清潔劑，如乙醇或異丙醇 (IPA)。
• 製程：在常溫下將LED浸泡少於一分鐘。可輕輕攪動。
• 避免：請勿使用未指定的化學液體、超音波清洗（可能造成機械應力）或可能損壞環氧樹脂透鏡或封裝標記的強力溶劑。

7. 儲存與操作

7.1 濕度敏感性

LED封裝對濕度敏感。遵守儲存條件對於防止在迴流焊期間因吸收的水分快速汽化而導致爆米花效應（封裝開裂）至關重要。

• 密封袋（原始包裝）：儲存在≤30°C和≤90%相對濕度 (RH) 下。當儲存在帶有乾燥劑的防潮袋中時，保存期限為一年。
• 開袋後：元件暴露在袋外的時間有限。在≤30°C和≤60% RH下儲存時，建議的車間壽命（迴流焊前）為672小時（28天）。
• 延長儲存（已開封）：若儲存超過672小時，請將元件放入帶有乾燥劑的密封容器或氮氣乾燥櫃中。
• 烘烤：暴露超過672小時的元件在焊接前必須在大約60°C下烘烤至少20小時，以去除吸收的水分。

7.2 靜電放電 (ESD) 防護

LED容易受到靜電放電的損壞。在所有操作和組裝階段都必須採取預防措施。

• 操作人員應佩戴接地腕帶或防靜電手套。
• 所有工作站、工具和設備必須妥善接地。
• 在工作檯面上使用導電或靜電消散墊。
• 使用ESD防護包裝運輸和儲存元件。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

• 狀態指示燈：消費性電子產品（路由器、機上盒、智慧家庭裝置）、辦公設備和工業控制面板中的電源、連線和功能狀態燈。
• 背光：用於薄型裝置中LCD顯示器的側光式或直下式背光、鍵盤照明，以及高度受限的圖標背光。
• 汽車內裝照明：儀表板指示燈、開關照明和氛圍照明（需驗證特定汽車級要求）。
• 可攜式與穿戴式裝置：受益於超薄高度的智慧型手機、平板電腦和健身追蹤器中的電池電量指示燈、通知燈。

8.2 設計考量

• 限流：務必使用串聯限流電阻或恆流驅動器。使用公式 R = (V_電源- V_F) / I_F計算電阻值。請勿直接連接到電壓源。
• 熱管理：儘管功率耗散很低，仍需確保PCB上有足夠的銅面積或焊墊下的散熱孔，以導出熱量，尤其是在接近最大電流或高環境溫度下操作時。這有助於維持光輸出和壽命。
• 並聯連接：避免將多個LED直接從單一電壓源並聯。V_F的微小變化可能導致嚴重的電流不平衡，使一個LED佔用大部分電流。為每個LED使用獨立的限流電阻，或使用多通道的恆流驅動器。
• 光學設計：寬廣的130度視角提供了良好的離軸可見性。如需聚焦光線，可能需要外部透鏡或導光板。

9. 技術比較與差異化

LTST-C281KSKT在其類別中提供特定優勢：

• 相較於標準厚度LED (0.6mm+)：主要區別在於0.35mm的高度，使其能夠應用於傳統LED無法安裝的空間關鍵應用中。
• 相較於其他黃色LED技術：使用AlInGaP半導體材料，相較於GaAsP等舊技術，提供了更高的發光效率（每單位電功率產生更多光輸出）、更好的溫度穩定性和更優異的色彩純度（更窄的光譜）。
• 相較於非捲盤包裝LED：8mm載帶捲盤包裝對於大量生產是一大優勢，確保了與高速自動取放機的相容性，減少了組裝時間和成本。
• 合規性：它符合RoHS（有害物質限制）指令，並被歸類為綠色產品，這是許多全球市場銷售電子產品的強制性要求。

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發射最多光功率的實際物理波長。它是直接從光譜測量得出的。

主波長 (λ_d)：基於人類顏色感知（CIE圖表）的計算值。它是單色光的波長，其顏色看起來與LED的寬光譜輸出相同。對於顏色定義和匹配，主波長是更相關的參數。

10.2 我可以持續以30mA驅動這顆LED嗎？

可以，30mA是額定的最大直流順向電流。然而，為了獲得最佳壽命並考慮實際條件（如升高的環境溫度），降額使用被認為是良好的工程實踐。在20mA（標準測試條件）或更低電流下操作，將顯著延長LED的運作壽命並維持更穩定的光輸出。

10.3 分級為何重要？我該選擇哪個分級？

分級對於應用中外觀和性能的一致性至關重要。例如，在一個有多個狀態指示燈的面板中，使用不同發光強度或波長分級的LED，會導致明顯不同的亮度和顏色色調。

根據您的應用需求選擇分級：對於嚴格的顏色匹配（例如，品牌特定的黃色），請指定一個窄範圍的主波長分級（J、K、L或M）。對於多個單元間一致的亮度，請指定發光強度分級（N、P、Q或R）。對於並聯串中的電流平衡，請指定順向電壓分級（D2、D3、D4）。

10.4 是否需要散熱片？

對於單個在30mA或以下操作的LED，由於其僅75mW的低功率耗散，通常不需要專用的散熱片。然而，PCB層級的有效熱管理至關重要。這意味著需要提供足夠的銅面積（散熱焊墊）連接到LED的焊墊，以將熱量傳導到PCB基板中，PCB基板充當散熱器。這對於LED陣列或在高溫環境中操作尤其重要。

11. 實務設計案例分析

情境：為手持醫療裝置設計低電量指示燈。裝置外殼在指示燈區域的PCB和所有元件有0.5mm的內部高度限制。

挑戰：高度0.6mm的標準LED無法安裝。

解決方案：選擇了高度僅0.35mm的LTST-C281KSKT。為3.3V電源計算限流電阻：R = (3.3V - 2.4V) / 0.020A = 45Ω。選擇了47Ω標準值電阻，結果I_F≈ 19mA。寬廣的130度視角確保指示燈可從各種角度看到。選擇黃色作為通用的警告/注意指示。載帶捲盤包裝允許自動化組裝，確保製造效率和可靠性。

12. 技術原理介紹

LTST-C281KSKT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。當這些電荷載子復合時，它們以光子（光）的形式釋放能量。主動層中鋁、銦、鎵和磷的特定成分決定了半導體的能隙能量，這直接決定了發射光的波長（顏色）。對於黃光（~590nm），需要設計特定的能隙能量。水清環氧樹脂透鏡封裝了晶片，提供機械保護，並塑造光輸出圖案。

13. 技術趨勢

用於指示燈和背光應用的SMD LED的總體趨勢持續朝向：

• 效率提升：開發能產生更高每瓦流明數 (lm/W) 的材料和結構，在相同光輸出下降低功耗。
• 微型化：微型化：
• 進一步縮小封裝尺寸（佔位面積和高度），以實現更輕薄的電子裝置。此元件的0.35mm高度正是此趨勢的一部分。改進的色彩再現與色域：
• 對於顯示器背光，正朝著使用具有更窄光譜峰值和特定波長的LED發展，以實現更寬的色域（例如，Rec. 2020）。更高的可靠性和壽命：
• 封裝材料（環氧樹脂、矽膠）和晶片貼裝技術的進步，以承受更高的接面溫度和更惡劣的環境條件，延長運作壽命。整合化：