LTST-C194KSKT 黃色 SMD LED 規格書 - 尺寸 1.6x0.8x0.3mm - 順向電壓 2.4V - 功率 75mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTST-C194KSKT 是一款專為現代空間受限的電子應用所設計的表面黏著裝置（SMD）發光二極體（LED）。它屬於超薄晶片 LED 類別，其特點是僅有 0.30 毫米的極低高度。這使其成為元件高度為關鍵設計因素之應用的理想選擇，例如超薄顯示器、行動裝置和背光模組。

此元件採用 AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體材料作為其發光區域。此材料系統以能在琥珀色至紅色光譜範圍內產生高效率光線而聞名。在此特定型號中，它被設計為發射黃光。LED 封裝於水清透鏡中，可實現最大的光提取效率和寬廣的視角。它採用業界標準的 8 毫米載帶包裝，供應於 7 英吋直徑的捲盤上，使其完全兼容於大量生產中使用的高速自動化取放組裝設備。

1.1 核心優勢與目標市場

此 LED 的主要優勢在於其結合了超薄的外形尺寸與 AlInGaP 晶片技術帶來的高亮度輸出。其符合 RoHS（有害物質限制）指令，使其成為適合具有嚴格環保法規之全球市場的綠色產品。此元件亦設計為兼容常見的焊接製程，包括紅外線（IR）和氣相迴焊，這些都是表面黏著技術（SMT）組裝線的標準製程。

目標市場涵蓋廣泛的消費性和工業電子產品。主要應用包括狀態指示燈、鍵盤和圖示的背光、面板照明，以及厚度至關重要的裝置中的裝飾性照明。其與自動化放置設備的兼容性使其適合大量生產。

2. 技術參數深度解析

本節根據標準測試條件（Ta=25°C）下定義的參數，對 LED 的關鍵性能參數提供詳細、客觀的分析。

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。不保證在這些極限下或接近這些極限的操作，電路設計中應避免。

• 功率消耗（Pd）：75 mW。這是 LED 封裝能以熱量形式消散的最大功率。超過此值可能導致過熱並加速半導體接面的劣化。
• 直流順向電流（IF）：30 mA。可施加的最大連續順向電流。規格書規定在環境溫度超過 25°C 時，降額因子為 0.4 mA/°C，這意味著允許的連續電流會隨著操作環境變熱而降低。
• 峰值順向電流：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，以在不導致過熱的情況下短暫實現更高的光輸出。
• 逆向電壓（VR）：5 V。施加超過此值的逆向電壓可能導致 LED 接面崩潰和不可逆的損壞。
• 操作與儲存溫度範圍：-55°C 至 +85°C。此範圍定義了可靠操作和非操作儲存的環境極限。
• 焊接溫度耐受性：此元件可承受峰值溫度為 260°C 持續 5 秒的波焊或紅外線迴焊，以及 215°C 持續 3 分鐘的氣相焊接。

2.2 電氣與光學特性

這些是在順向電流（IF）為 20 mA 時測得的典型性能參數。

• 發光強度（Iv）：範圍從最小值 28.0 mcd 到最大值 180.0 mcd。特定單元的實際值取決於其分配的分級代碼（見第 3 節）。強度是使用經過濾波以匹配人眼明視覺響應（CIE 曲線）的感測器測量的。
• 視角（2θ1/2）：130 度。這是發光強度降至中心軸測量值一半時的全角。如此寬廣的視角是水清、非擴散透鏡的特點，可提供廣泛的照明。
• 峰值發射波長（λP）：588 nm。這是光譜功率輸出最高的波長。
• 主波長（λd）：587.0 nm 至 597.0 nm。這是人眼感知的單一波長，定義了顏色（此處為黃色）。它是從 CIE 色度座標推導出來的。元件在此範圍內進行分級。
• 光譜線半高寬（Δλ）：15 nm。這表示光譜純度，測量發射光譜在其最大功率一半處的寬度。較小的值表示光源更接近單色光。
• 順向電壓（VF）：典型值為 2.00V，在 20 mA 時最大值為 2.40V。這是 LED 工作時兩端的電壓降。
• 逆向電流（IR）：施加 5V 逆向偏壓時，最大值為 10 μA。

3. 分級系統說明

為確保大量生產的一致性，LED 會根據關鍵光學參數被分類到不同的分級中。LTST-C194KSKT 採用二維分級系統。

3.1 發光強度分級

LED 根據在 20mA 下以毫燭光（mcd）測量的發光強度，分為四個強度等級（N, P, Q, R）。每個等級都有最小和最大值，且每個等級內允許 +/-15% 的容差。例如，屬於 'R' 級的單元，其強度將介於 112.0 mcd 和 180.0 mcd 之間。如果多個 LED 的亮度均勻性至關重要，設計師必須考慮此變異。

3.2 主波長分級

同樣地，LED 被分為四個波長組（J, K, L, M）以控制顏色一致性。所有等級的主波長範圍從 587.0 nm 到 597.0 nm。每個特定等級（例如，'K' 級涵蓋 589.5 nm 至 592.0 nm）具有更嚴格的 +/- 1 nm 容差。這確保了給定批次中的所有 LED 都具有非常相似的黃色色調。

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），但其含義對於 LED 技術而言是標準的。設計師可以預期以下一般關係：

• IV 曲線（電流 vs. 電壓）：順向電壓（VF）具有正溫度係數，並且也會隨著順向電流的增加而略微增加。它是非線性的，在變得更線性之前會呈現一個開啟拐點。
• 發光強度 vs. 順向電流：光輸出在一定範圍內大致與順向電流成正比，超過該範圍後，效率可能因熱效應而下降。
• 發光強度 vs. 溫度：AlInGaP LED 的光輸出通常會隨著接面溫度的升高而降低。這對於高可靠性或高功率驅動應用是一個關鍵考量。
• 光譜分佈：發射光譜以峰值波長（588 nm）為中心，並具有指定的 15 nm 半高寬，定義了黃色色點。

5. 機械與包裝資訊

5.1 元件尺寸與極性

此 LED 符合 EIA 標準封裝尺寸。關鍵尺寸是其 0.30 毫米的高度。規格書中的詳細機械圖提供了長度、寬度和焊盤間距。元件具有極性標記，通常是封裝上的陰極指示標記或透過載帶方向標示，組裝時必須注意以確保正確操作。

5.2 建議焊墊設計

規格書包含用於 PCB 設計的建議焊墊佈局圖。遵循此佈局對於在迴焊過程中實現可靠的焊點和正確對位至關重要。附註建議錫膏印刷鋼網的最大厚度為 0.10mm，以防止間距緊密的焊墊之間發生橋接。

5.3 載帶與捲盤包裝規格

LED 以壓紋載帶（8 毫米寬）包裝，捲繞在 7 英吋捲盤上供應。每捲包含 5000 個元件。包裝遵循 ANSI/EIA 481-1-A-1994 標準。關鍵規格包括：空穴用蓋帶密封、剩餘捲盤的最小包裝數量為 500 個，以及每捲最多允許連續兩個缺失元件。

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）迴焊溫度曲線：一種用於標準錫鉛（SnPb）焊接製程，另一種用於無鉛（Pb-free）焊接製程（通常使用 SAC 合金）。無鉛製程需要更高的峰值溫度（約 260°C），但需仔細控制升溫和冷卻速率以最小化熱衝擊。這些曲線定義了預熱區、液相線以上時間和峰值溫度持續時間（例如，在最高 260°C 下持續 5 秒）。

6.2 儲存與操作注意事項

未開封的捲盤應儲存在不超過 30°C 和 70% 相對濕度的環境中。一旦從原廠防潮袋中取出，元件應在 672 小時（28 天）內使用，以避免吸收濕氣，這可能導致在迴焊過程中發生爆米花現象。如果儲存時間超過此期限，建議在焊接前進行約 60°C、24 小時的烘烤。對於在原廠防潮袋外的長期儲存，請使用帶有乾燥劑的密封容器或氮氣吹掃環境。

6.3 清潔

如果焊接後需要清潔，僅使用指定的溶劑。規格書建議在常溫下浸入乙醇或異丙醇中不超過一分鐘。未指定的化學清潔劑可能會損壞塑膠透鏡或封裝材料。

7. 應用設計考量

7.1 驅動電路設計

LED 是電流驅動裝置。最重要的設計規則是始終使用限流機制。規格書強烈建議為每個 LED 使用一個串聯電阻（電路模型 A），即使多個 LED 並聯連接到電壓源時也是如此。這是因為 LED 的順向電壓（VF）可能因單元而略有不同。如果沒有單獨的電阻，VF 較低的 LED 將不成比例地汲取更多電流，導致亮度不均和潛在的過度應力（電路模型 B）。對於精密應用，恆流驅動器是首選。

7.2 靜電放電（ESD）防護

LED 中的半導體接面對靜電放電損害高度敏感。規格書概述了必要的 ESD 控制措施：操作人員應佩戴接地腕帶或防靜電手套；所有工作站、設備和儲物架必須正確接地；並且應使用離子發生器來中和在操作過程中可能積聚在塑膠透鏡上的靜電荷。ESD 損害可能不會立即導致故障，但可能導致壽命縮短或性能不穩定。

7.3 熱管理

儘管是小型元件，但 75mW 的功率消耗限制和電流降額曲線表明熱管理很重要，特別是在高環境溫度環境中或驅動電流接近最大連續電流時。確保焊墊周圍有足夠的 PCB 銅箔面積有助於散熱。發光強度和主波長會隨著接面溫度而變化，因此維持穩定的熱環境有助於保持穩定的光學性能。

8. 技術比較與差異化

LTST-C194KSKT 的主要區別在於其在 AlInGaP 黃光 LED 類別中 0.30 毫米的高度。與通常為 0.6 毫米或 1.0 毫米高的標準 SMD LED 相比，這代表高度減少了 50-70%。這是在沒有顯著犧牲光學性能的情況下實現的，因為它仍然提供適合指示燈應用的寬廣視角和亮度水平。其與標準迴焊製程的兼容性使其在空間升級場景中可以直接替換較厚的元件，這與某些需要特殊組裝技術的超薄元件不同。

9. 常見問題解答（基於技術參數）

問：我可以直接從 3.3V 或 5V 邏輯輸出驅動此 LED 嗎？

答：不行。您必須使用串聯限流電阻。例如，使用 3.3V 電源，在 20mA 時典型 VF 為 2.0V，則電阻值為 R = (3.3V - 2.0V) / 0.02A = 65 歐姆。標準的 68 歐姆電阻將是合適的。

問：為什麼發光強度範圍如此之大（28 到 180 mcd）？

答：這是所有生產的總範圍。對於特定訂單，您可以要求更嚴格的分級（例如，R 級：112-180 mcd），以確保您應用中的亮度一致性。

問：水清透鏡是否適合用於寬廣、均勻的光條？

答：水清透鏡提供寬廣的視角（130°），但與擴散透鏡相比，可能產生更集中的光斑。為了實現完全均勻的光條，通常會將二次光學元件或導光板與 LED 結合使用。

問：我該如何解讀焊接溫度曲線圖？

答：圖表顯示 Y 軸為溫度，X 軸為時間。該線定義了 LED 封裝在通過迴焊爐時應經歷的目標溫度。關鍵點包括最大升溫速率、預熱恆溫溫度和時間、焊料熔點以上時間、峰值溫度和最大冷卻速率。

10. 實用設計與使用範例

範例 1：穿戴式裝置中的狀態指示燈

在智慧手錶或健身追蹤器中，電路板空間和厚度受到嚴格限制。單個 LTST-C194KSKT，透過 GPIO 腳位和串聯電阻以 10-15 mA 驅動，可以提供清晰的提示（充電、訊息、低電量），而不會增加明顯的厚度。其寬廣的視角確保從手腕的各個角度都能看到光線。

範例 2：薄膜開關面板的背光

對於帶有薄膜鍵盤的工業控制面板，可以將多個黃色 LED 放置在透明鍵圖示下方。超薄的外形使其能夠安裝在薄膜片後面的淺腔中。通過指定來自相同強度和波長分級的 LED（例如，Q 級，K 級），可以實現所有按鍵顏色和亮度的一致性。

範例 3：裝飾性邊緣照明

在薄型消費電子產品（例如，揚聲器、路由器）中，沿內部邊緣放置一排此類 LED，並結合導光板或擴散片，可以創造出均勻的發光裝飾線條。0.3 毫米的高度使其能夠極其靠近產品的外殼放置。

11. 工作原理簡介

LTST-C194KSKT 中的光發射基於由 AlInGaP 材料製成的半導體 p-n 接面中的電致發光現象。當施加超過接面內建電位的順向電壓時，來自 n 型區域的電子和來自 p 型區域的電洞被注入到活性區域，在那裡它們復合。在像 AlInGaP 這樣的直接能隙半導體中，這種復合事件以光子（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，該能量在晶體生長過程中設計為處於黃色光譜範圍（約 588-597 nm）。水清環氧樹脂透鏡封裝晶片，提供機械保護，並塑造光輸出模式。

12. 技術趨勢與背景

LTST-C194KSKT 的開發符合光電子和電子製造領域的幾個關鍵趨勢。由於消費者對更薄的智慧型手機、平板電腦和穿戴式裝置的需求，推動了小型化和更低剖面元件的持續發展。AlInGaP 技術仍然是高效率琥珀色、黃色和紅色 LED 的主導解決方案，儘管螢光粉轉換藍光 LED（pc-LED）的進步現在為某些黃/綠應用提供了替代方案。強調 RoHS 合規性和綠色製造現在已成為通用標準。此外，詳細的分級系統和標準化包裝（載帶與捲盤、EIA 封裝尺寸）反映了業界對大量、自動化和一致性生產的需求，以滿足全球供應鏈的要求。包含無鉛焊接的特定溫度曲線，突顯了業界已完全轉向無鉛製程。