LTST-C193KRKT-5A SMD LED 規格書 - 尺寸 1.6x0.8x0.35mm - 順向電壓 1.7-2.3V - 紅色 - 50mW 功率 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件提供 LTST-C193KRKT-5A 的完整技術規格，這是一款專為現代空間受限的電子應用所設計的超薄型表面黏著晶片 LED。此元件採用先進的 AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體材料，以產生高亮度的紅光輸出。其主要設計目標在於微型化、與自動化組裝製程相容，以及在標準操作條件下的可靠性能。LED 以業界標準的 8mm 載帶包裝，並安裝於 7 吋捲盤上，便於大量取放生產。

2. 深入技術參數分析

LTST-C193KRKT-5A 的性能由一系列完整的電氣、光學與熱參數定義，測量環境溫度 (Ta) 為 25°C。

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。不保證在此極限下或超過此極限的操作。

• 功率消耗 (Pd)：50 mW。這是封裝能以熱形式消散的最大總功率。
• 峰值順向電流 (I_F(PEAK))：40 mA。此電流僅在脈衝條件下允許，工作週期為 1/10，脈衝寬度為 0.1ms。
• 連續順向電流 (I_F)：20 mA。這是直流操作時的最大建議電流。
• 逆向電壓 (V_R)：5 V。在逆向偏壓下超過此電壓可能導致接面崩潰。
• 操作溫度範圍：-30°C 至 +85°C。元件在此環境溫度範圍內可正常運作。
• 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，與無鉛組裝製程相容。

2.2 電氣與光學特性

這些參數定義了在典型操作條件下 (I_F= 5mA, Ta=25°C) 的光輸出與電氣行為。

• 發光強度 (I_V)：範圍從最小值 7.1 mcd 到最大值 45.0 mcd。實際值由分級代碼決定（參見第 3 節）。強度測量使用經過濾波以匹配明視覺（CIE）人眼響應曲線的感測器。
• 視角 (2θ_1/2)：130 度。此寬視角表示其為朗伯或近朗伯發光模式，適用於需要廣泛照明而非聚焦光束的應用。
• 峰值發射波長 (λ_P)：639 nm。這是光譜功率分佈達到最大值時的波長。
• 主波長 (λ_d)：631 nm。從 CIE 色度圖推導得出，此單一波長最能代表 LED 的感知顏色（紅色）。
• 光譜線半高寬 (Δλ)：20 nm。這表示光譜純度；寬度越窄表示光源單色性越好。
• 順向電壓 (V_F)：在 5mA 時範圍為 1.70 V 至 2.30 V。具體範圍由順向電壓分級代碼定義。
• 逆向電流 (I_R)：施加 5V 逆向電壓時，最大為 10 μA。

3. 分級系統說明

為確保量產的一致性，LED 會根據關鍵性能參數進行分級。LTST-C193KRKT-5A 採用二維分級系統。

3.1 順向電壓分級

元件根據其在測試電流 5mA 下的順向電壓降進行分類。這讓設計師在使用恆壓源驅動時，可以選擇具有相似電氣特性的 LED 以獲得均勻亮度，或簡化限流電阻的計算。

• 分級代碼 E2： V_F= 1.70V - 1.90V
• 分級代碼 E3： V_F= 1.90V - 2.10V
• 分級代碼 E4： V_F= 2.10V - 2.30V
• 每個分級內的公差為 ±0.1V。

3.2 發光強度分級

這是主要的分級參數，根據 LED 在 5mA 下的光輸出進行分類。設計師可以選擇分級以滿足特定的亮度要求。

• 分級代碼 K： I_V= 7.1 mcd - 11.2 mcd
• 分級代碼 L： I_V= 11.2 mcd - 18.0 mcd
• 分級代碼 M： I_V= 18.0 mcd - 28.0 mcd
• 分級代碼 N： I_V= 28.0 mcd - 45.0 mcd
• 每個分級內的公差為 ±15%。

完整的料號通常包含這些分級代碼，以指定確切的性能等級。

4. 性能曲線分析

雖然規格書中引用了具體的圖形數據，但典型的關係可以描述如下：

• 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)：AlInGaP 材料表現出約 1.7-2.3V 的特徵導通電壓，之後電流隨電壓呈指數增長。恆流驅動器對於穩定的發光輸出至關重要。
• 發光強度 vs. 順向電流：在建議的操作範圍內（最高 20mA），強度通常隨電流線性增加。超過最大電流會導致效率下降並加速老化。
• 發光強度 vs. 環境溫度：與所有 LED 一樣，光輸出會隨著接面溫度升高而降低。PCB 設計中適當的熱管理對於維持一致的亮度和使用壽命至關重要。
• 光譜分佈：發射光譜以 639 nm（峰值）為中心，典型半高寬為 20 nm，這是 AlInGaP 紅色 LED 的特徵，具有高效率與良好的色彩飽和度。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

LTST-C193KRKT-5A 採用超薄晶片級封裝。

• 封裝高度 (H)：最大 0.35 mm。此超薄外形對於智慧型手機、平板電腦和超薄顯示器等纖薄裝置中的應用至關重要。
• 佔位面積：封裝符合 EIA（電子工業聯盟）的晶片 LED 標準尺寸，確保與標準 PCB 焊墊圖案和自動光學檢測 (AOI) 系統相容。

5.2 極性識別與焊墊設計

規格書包含詳細的尺寸圖。極性通常由封裝頂部的標記或非對稱焊墊設計（陰極焊墊可能較大或形狀獨特）來指示。提供了建議的焊墊佈局，以確保在迴流焊過程中形成可靠的焊點和正確對位。建議的錫膏鋼網厚度最大為 0.10mm。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴流焊溫度曲線

此 LED 與紅外線 (IR) 迴流焊製程相容，特別是為無鉛錫膏設計的製程。提供建議的溫度曲線，通常遵循 JEDEC 標準：

• 預熱：從環境溫度升至 150-200°C。
• 均溫/預熱時間：最長 120 秒，以活化助焊劑並使電路板溫度均勻。
• 迴流（液相）：峰值溫度不得超過 260°C。
• 液相線以上時間 (TAL)：在或高於焊料熔點的時間應加以控制，在峰值溫度下最長為 10 秒。
• 迴流次數：最多兩次。

由於溫度曲線取決於特定的 PCB 設計、錫膏和爐子，所提供的曲線應作為目標參考，建議進行板級特性分析。

6.2 手工焊接

若必須進行手工焊接，必須極度小心：

• 烙鐵溫度：最高 300°C。
• 焊接時間：每個焊墊最長 3 秒。
• 次數：僅限一次。重複加熱可能損壞 LED 或焊點。

6.3 清潔

僅應使用指定的清潔劑。未指定的化學品可能損壞塑膠封裝。

• 推薦清潔劑：乙醇或異丙醇。
• 程序：若焊接後需要清潔，請在常溫下將 LED 浸泡少於一分鐘。

6.4 儲存與操作

• 靜電放電 (ESD) 預防措施：LED 對 ESD 敏感。操作時請使用腕帶、防靜電墊和正確接地的設備。
• 濕度敏感性：此封裝對濕度敏感。
  • 密封包裝：儲存於 ≤30°C 且 ≤90% RH 的環境。請在一年內使用。
  • 開封包裝：對於從防潮袋中取出的元件，儲存環境不應超過 30°C / 60% RH。建議在 672 小時（28 天）內完成紅外線迴流焊。
  • 延長儲存/烘烤：若暴露超過 672 小時，在焊接前需要以約 60°C 烘烤至少 20 小時，以防止在迴流焊過程中發生 "爆米花效應"。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 載帶與捲盤規格

本產品供應形式適用於自動化組裝。

• 載帶寬度：8 mm。
• 捲盤直徑：7 英吋。
• 每捲數量：5000 顆。
• 最小訂購量 (MOQ)：剩餘數量為 500 顆。
• 包裝標準：符合 ANSI/EIA-481 規範。空穴以蓋帶密封。
• 品質：載帶中連續缺失元件的最大數量為兩顆。

8. 應用說明與設計考量

8.1 典型應用場景

超薄外形與高亮度使此 LED 適用於：

• 背光：手機、遙控器和便攜式消費電子產品中的鍵盤、圖示或小型顯示器背光。
• 狀態指示燈：廣泛裝置中的電源、充電、連線和操作狀態指示燈。
• 面板指示燈：控制面板上按鈕、開關和符號的照明。
• 消費性電子產品：家電、辦公設備和通訊裝置中的一般照明與信號指示。

重要注意事項：規格書指明這些 LED 適用於普通電子設備。對於需要極高可靠性，且故障可能危及生命或健康的應用（航空、醫療、安全系統），在設計採用前需諮詢製造商。

8.2 驅動方式與電路設計

LED 是電流驅動元件。為確保均勻的發光強度並防止損壞，必須以受控電流驅動，而非電壓。

• 恆流驅動：首選方法。使用專用的 LED 驅動 IC 或簡單的限流電路。
• 限流電阻：使用電壓源 (V_CC) 時，必須串聯一個電阻 (R_S)。使用歐姆定律計算：R_S= (V_CC- V_F) / I_F。使用分級中的最大 V_F值，以確保即使存在元件間的差異，I_F也不會超過限制。
• PWM 調光：對於亮度控制，脈衝寬度調變 (PWM) 是有效的方法。確保頻率足夠高以避免可見閃爍（通常 >100Hz）。

8.3 熱管理

儘管功率消耗很低（最大 50mW），適當的熱設計可以延長使用壽命並維持色彩穩定性。

• PCB 佈局：使用連接到銅箔的散熱焊墊來幫助散熱。
• 避免過驅：在最大直流電流（20mA）或接近該值下操作會產生更多熱量。降低操作電流（例如降至 10-15mA）可顯著提高壽命和可靠性。

9. 技術與材料概述

9.1 AlInGaP 半導體技術

LTST-C193KRKT-5A 使用 AlInGaP（磷化鋁銦鎵）晶片。此材料系統以在琥珀色、紅色和橙色波長範圍內生產高效率 LED 而聞名。與 GaAsP 等舊技術相比，AlInGaP 提供顯著更高的發光效率（每電瓦產生更多光輸出）、更好的溫度穩定性和卓越的長期可靠性。"水清"透鏡材料讓晶片的真實顏色得以顯現，呈現出飽和的紅色外觀。

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 發射最大光功率的單一波長。這是從光譜進行的物理測量。
主波長 (λ_d)：從 CIE 色度座標計算得出的值，代表感知的顏色。對於單色光源，兩者相同。對於具有光譜寬度的 LED，λ_d是人眼感知的顏色，也是用於顏色分級的標準參數。

10.2 我可以用 3.3V 電源直接驅動這顆 LED 嗎？

不行，絕對不能直接連接。在典型 V_F約為 2.0V 的情況下，若無限流電阻將其連接到 3.3V，將導致過大電流流過，幾乎立即損壞 LED。務必使用串聯電阻或恆流驅動器。

10.3 為何開封後有 672 小時（28 天）的車間壽命限制？

LED 的塑膠封裝會吸收空氣中的濕氣。在高溫迴流焊過程中，這些被困住的濕氣可能迅速蒸發，產生內部壓力，可能導致封裝破裂（"爆米花效應"）。672 小時的限制是元件在風險變得不可接受之前，可以暴露於工廠環境條件（≤30°C/60% RH）下的時間。超過此時間，需要烘烤以去除濕氣。

10.4 如何選擇正確的分級代碼？

選擇取決於您的應用需求：

• 對於陣列中的均勻亮度：為所有單元指定相同的發光強度分級（K, L, M, N）。如果使用簡單的電阻驅動方案，您可能還需要指定相同的順向電壓分級（E2, E3, E4）。
• 對於成本敏感的應用：較寬的分級（例如 K-N）可能可以接受且更便宜。
• 對於精確的色彩要求：確保主波長規格符合您的需求。規格書提供了典型值；對於關鍵的色彩應用，請諮詢製造商以獲取詳細的色度分級資訊。