LTST-C191KRKT SMD LED 規格書 - 尺寸 1.6x0.8x0.55mm - 電壓 2.4V - 功率 75mW - 紅色 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTST-C191KRKT 是一款表面黏著元件 (SMD) 發光二極體 (LED)，專為現代空間受限的電子應用而設計。它屬於超薄晶片 LED 類別，在垂直高度為關鍵設計因素的應用中提供顯著優勢。

核心優勢：此元件的首要優勢是其極低的 0.55mm 高度，使其適用於超薄消費性電子產品、穿戴式裝置以及薄型面板後方的指示燈應用。它採用 AlInGaP (磷化鋁銦鎵) 半導體材料，該材料以產生高效率、高亮度與良好色彩純度的紅光而聞名。此元件完全符合 RoHS (有害物質限制) 指令，使其成為適用於全球市場的綠色產品。

目標市場：此 LED 針對需要在極小佔位面積內提供可靠、明亮指示燈的應用。典型使用案例包括智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦、汽車儀表板、工業控制面板和消費性家電中的狀態指示燈。其與自動貼裝設備和紅外線迴焊製程的相容性，使其成為高產量自動化生產線的理想選擇。

2. 深入技術參數分析

本節對規格書中指定的關鍵電氣、光學和熱參數提供詳細、客觀的解釋。

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了元件的應力極限，超過此極限可能導致永久性損壞。它們不適用於正常操作。

• 功率耗散 (Pd)：75 mW。這是 LED 封裝在環境溫度 (Ta) 為 25°C 時，能以熱量形式耗散的最大功率。超過此限制有過熱半導體接面的風險，導致加速劣化或災難性故障。
• 直流順向電流 (IF)：30 mA。可施加的最大連續順向電流。為了可靠的長期運作，標準做法是將 LED 驅動在此最大值以下，通常在 20mA 的典型測試條件下。
• 峰值順向電流：80 mA (在 1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度下)。此額定值允許短暫的高電流脈衝，這對於多工方案或實現瞬間高亮度可能有用，但平均電流仍必須遵守直流額定值。
• 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 接面立即崩潰並損壞。
• 操作與儲存溫度範圍：-55°C 至 +85°C。此寬廣範圍確保了元件在從工業冷凍庫到炎熱汽車內裝等惡劣環境條件下的功能性和儲存完整性。

2.2 電氣與光學特性

這些參數在 Ta=25°C 和 IF=20mA 下測量 (除非另有說明)，定義了元件在正常操作條件下的性能。

• 發光強度 (Iv)：54.0 mcd (典型值)，範圍從 18.0 mcd (最小值) 到 180.0 mcd (最大值)。此寬廣範圍透過分級系統管理 (見第 3 節)。發光強度是使用過濾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 (典型值)。這是發光強度降至軸上 (0°) 測量值一半時的全角。130° 的角度表示非常寬廣的視角模式，適合需要從軸外位置觀看的指示燈。
• 峰值波長 (λP)：639 nm (典型值)。這是光譜功率輸出達到最大值時的波長。它定義了紅光的感知色調。
• 主波長 (λd)：631 nm (在 IF=20mA 時的典型值)。這是從 CIE 色度圖導出的色度量。它代表與 LED 顏色匹配的單色光的單一波長。對於顏色規格而言，它通常是比峰值波長更相關的參數。
• 光譜線半寬度 (Δλ)：20 nm (典型值)。這是在最大強度一半處測量的光譜頻寬 (半高全寬 - FWHM)。20nm 的值表示相對窄的光譜發射，這是 AlInGaP 技術的特徵，從而產生飽和的紅色。
• 順向電壓 (VF)：2.4 V (典型值)，在 20mA 時最大值為 2.4V，最小值為 2.0V。這是 LED 工作時兩端的電壓降。對於設計限流電路至關重要。規格書註明在 50°C 以上，順向電流以 0.4 mA/°C 遞減，這意味著最大允許直流電流隨著溫度升高而降低，以防止過熱。
• 逆向電流 (IR)：10 μA (最大值)，在 VR=5V 下。這是當元件在其最大額定值內被逆向偏壓時流動的小漏電流。
• 電容 (C)：40 pF (典型值)，在 VF=0V，f=1MHz 下。此寄生電容在高速切換或多工應用中可能相關。

3. 分級系統說明

為了管理半導體製造過程中的自然變異，LED 被分類到不同的性能等級中。LTST-C191KRKT 主要使用分級系統來管理發光強度。

發光強度分級：LED 根據其在 20mA 下測量的發光強度分為五個等級 (M, N, P, Q, R)。每個等級都有定義的最小值和最大值 (例如，等級 M: 18.0-28.0 mcd，等級 R: 112.0-180.0 mcd)。規格書指定每個強度等級的公差為 +/-15%。此系統允許設計師為其應用選擇具有一致亮度的 LED。例如，需要均勻面板照明的產品會指定來自單一、緊密等級 (例如等級 P 或 Q) 的 LED，而對亮度匹配要求不那麼嚴格的成本敏感型應用可能會使用更廣泛的混合等級。

在提供的內容中，規格書未顯示對主波長或順向電壓有單獨的分級，這表明這些參數被控制在已發布的最小/典型/最大值範圍內，而沒有針對此特定料號的進一步分類代碼。

4. 性能曲線分析

雖然具體圖表未在文字中呈現，但規格書參考了典型的特性曲線。基於標準 LED 行為和給定的參數，我們可以分析預期的趨勢：

• I-V (電流-電壓) 曲線：順向電壓 (VF) 在 20mA 時的典型值為 2.4V。該曲線將顯示指數關係，在低於 "導通" 電壓 (~1.8-2.0V 對於 AlInGaP) 時幾乎沒有電流流動，之後電流隨著電壓的微小增加而迅速增加。這強調了為什麼 LED 必須用電流源或帶有串聯限流電阻的電壓源驅動。
• 發光強度 vs. 順向電流 (Iv-IF)：在正常工作範圍內，發光強度大致與順向電流成正比。以低於 20mA 的電流驅動 LED 將按比例降低亮度，而以更高電流驅動 (最高至絕對最大值) 將增加亮度，但也會產生更多熱量並可能縮短使用壽命。
• 發光強度 vs. 環境溫度 (Iv-Ta)：AlInGaP LED 的光輸出通常隨著環境溫度的升高而降低。這是由於在較高溫度下內部量子效率降低。遞減規格 (50°C 以上 0.4 mA/°C) 是直接應對此熱效應對性能和可靠性影響的措施。
• 光譜分佈：光譜將顯示一個以 639 nm (λP) 為中心的單一峰值，寬度為 20 nm (Δλ)，證實了純紅色的發光。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

LED 封裝在符合 EIA (電子工業聯盟) 標準的表面黏著封裝中。其關鍵機械特徵是其 0.55 mm (H) 的高度，使其符合 "超薄" 資格。其他主要尺寸 (長度和寬度) 對於此類別的晶片 LED 來說是典型的，可能約為 1.6mm x 0.8mm，儘管確切的圖紙在規格書中有參考。所有尺寸公差均為 ±0.10 mm，除非另有說明。

5.2 極性識別與焊墊設計

規格書包含了對焊接焊墊尺寸的建議。正確的焊墊佈局對於可靠的焊接和防止墓碑效應至關重要。陰極 (負極側) 通常有標記，通常是封裝體上的綠色色調或缺口/倒角。建議的焊墊設計將包括散熱圖案，以確保迴焊期間均勻加熱和穩定的機械連接。

6. 焊接與組裝指南

遵守這些指南對於保持元件可靠性並防止組裝過程中的損壞至關重要。

• 迴焊：此 LED 與紅外線迴焊製程相容。指定的條件是峰值溫度 260°C，最長 5 秒。建議進行 150-200°C 的預熱階段，最長 120 秒，以最小化熱衝擊。元件不應承受超過兩次的迴焊循環。
• 手工焊接：如有必要，可使用烙鐵，最高烙鐵頭溫度為 300°C，每個引腳的焊接時間不超過 3 秒。這應僅為一次性操作。
• 清潔：僅應使用指定的清潔劑。規格書建議，如果需要清潔，可在常溫下浸入乙醇或異丙醇中少於一分鐘。未指定的化學品可能會損壞塑料透鏡或環氧樹脂封裝。
• 儲存：LED 應儲存在不超過 30°C 和 60% 相對濕度的環境中。一旦從其原始的防潮包裝中取出，應在 672 小時 (28 天，MSL 2a) 內進行紅外線迴焊。對於在原始包裝袋外更長時間的儲存，必須將其保存在帶有乾燥劑的密封容器中或氮氣乾燥器中。如果儲存超過 672 小時，則需要在焊接前進行至少 20 小時的 60°C 烘烤，以去除吸收的水分並防止迴焊期間的 "爆米花" 效應。

7. 包裝與訂購資訊

LTST-C191KRKT 以適用於自動化組裝的行業標準包裝供應。

• 捲帶與捲盤：元件包裝在 8mm 寬的壓紋載帶上，捲盤直徑為 13 英吋 (330mm)。
• 包裝數量：標準捲盤包含 5000 件。對於少於一整捲的數量，剩餘部分的最小包裝數量為 500 件。
• 包裝標準：包裝符合 ANSI/EIA-481 規範。載帶使用頂蓋密封空的元件口袋。載帶中允許的最大連續缺失元件 ("缺燈") 數量為兩個。

8. 應用說明與設計考量

8.1 驅動電路設計

LED 是一種電流驅動元件。其亮度由順向電流控制，而非電壓。為了在驅動多個 LED 時確保亮度均勻，尤其是在並聯時，強烈建議為每個 LED 串聯使用專用的限流電阻 (電路模型 A)。

電路模型 A (推薦)：[Vcc] -- [電阻] -- [LED] -- [GND]。此配置補償了各個 LED 之間順向電壓 (VF) 的自然變異。即使施加相同的電壓，如果沒有各自的電阻並聯連接，VF 稍低的 LED 將汲取更多電流並顯得更亮。

電路模型 B (不推薦用於並聯)：不建議將多個 LED 直接並聯到單個限流電阻上。I-V 特性的差異將導致電流搶奪，其中一個 LED 汲取大部分電流，導致亮度不均勻並可能使一個元件過度應力。

8.2 靜電放電 (ESD) 防護

LED 對靜電放電敏感。ESD 損壞可能不會立即導致故障，但會降低性能，導致高逆向漏電流、低順向電壓或在低電流下無法發光。

預防措施：

• 處理 LED 時使用導電腕帶或防靜電手套。
• 確保所有工作站、設備和儲存架正確接地。
• 使用離子發生器來中和處理過程中可能在塑料透鏡上積累的靜電荷。

測試 ESD 損壞：可疑的 LED 可以通過檢查是否發光並在非常低的電流 (例如 0.1mA) 下測量順向電壓 (Vf) 來測試。對於此 AlInGaP 產品，一個 "良好" 的 LED 在 0.1mA 時應具有 Vf > 1.4V。顯著較低的 Vf 或沒有發光表明可能存在 ESD 損壞。

8.3 應用範圍與可靠性

規格書指定此 LED 適用於普通電子設備 (辦公設備、通訊、家用電器)。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、醫療設備、安全系統)，需要在設計前諮詢製造商。文件參考了根據行業標準進行的標準可靠性測試 (耐久性測試)，以確保產品在典型操作條件下的穩健性。

9. 技術比較與差異化

LTST-C191KRKT 的主要差異化在於其屬性的組合：

• 與標準厚度 LED 比較：其 0.55mm 高度是一個關鍵優勢，實現了傳統 1.0mm+ 高度 LED 無法實現的設計。
• 與其他紅光 LED 技術比較：與較舊的 GaAsP 或 GaP 技術相比，使用 AlInGaP 提供了更高的發光效率 (每 mA 更多的光輸出)、更好的色彩飽和度 (更窄的光譜) 以及在升高溫度下的優越性能。
• 與非捲盤包裝 LED 比較：8mm 捲帶包裝確保了與高速貼片機的相容性，這是與散裝或條狀包裝相比，大規模生產效率的關鍵因素。

10. 常見問題 (基於技術參數)

問：我可以直接從 3.3V 或 5V 邏輯電源驅動此 LED 嗎？

答：不行。您必須使用串聯限流電阻。例如，使用 3.3V 電源且目標電流為 20mA (VF 典型值=2.4V)，電阻值為 R = (3.3V - 2.4V) / 0.020A = 45 歐姆。標準的 47 歐姆電阻將是合適的。

問：為什麼發光強度範圍如此寬廣 (18-180 mcd)？

答：這反映了製造過程的自然變異。分級系統 (M 到 R) 允許您購買保證在特定、更窄亮度範圍內的 LED，以滿足您應用的一致性需求。

問：260°C 的迴焊溫度是要求還是最大值？

答：這是封裝可以承受 5 秒的最大峰值溫度。典型的迴焊溫度曲線會將峰值溫度升至略低於此值 (例如 245-250°C)，以提供安全餘量。

問：如何確保多 LED 陣列中的亮度均勻？

答：使用電路模型 A：為每個 LED 使用單獨的限流電阻。此外，向您的供應商指定來自相同強度等級的 LED。

11. 實務設計與使用範例

範例 1：智慧型手機通知 LED：超薄的 0.55mm 高度允許此 LED 放置在現代智慧型手機日益變薄的玻璃和 OLED 顯示器後方。其寬廣的 130° 視角確保即使手機平放在桌上，通知光也能被看到。設計師將選擇特定的強度等級 (例如等級 P 或 Q) 以達到所需的亮度水平，並將其與由手機的 PMIC (電源管理 IC) 驅動的合適限流電阻配對。

範例 2：汽車空調控制面板背光：多個 LTST-C191KRKT LED 可用於為按鈕或圖標提供背光。它們與紅外線迴焊的相容性允許它們與其他元件焊接在同一塊 PCB 上。寬廣的操作溫度範圍 (-55°C 至 +85°C) 確保了在車輛內部所有氣候條件下的可靠運作。設計師必須考慮在靠近暖氣出風口的高環境溫度下順向電流的遞減。

12. 技術原理介紹

LTST-C191KRKT 基於 AlInGaP 半導體技術。當順向電壓施加在 PN 接面兩端時，電子和電洞被注入活性區域。它們的復合以光子 (光) 的形式釋放能量。半導體晶體中鋁、銦、鎵和磷化物的特定組成決定了能隙能量，這直接決定了發射光的波長 (顏色) — 在此情況下，約為 639 nm 的紅光。"水清" 透鏡材料通常是無色的環氧樹脂或矽膠，不會改變晶片的固有顏色，使純紅光能夠高效通過。薄型封裝是通過先進的成型和晶片貼裝技術實現的，這些技術最小化了發光晶片與透鏡頂部之間的距離。

13. 產業趨勢與發展

指示燈和背光 LED 的趨勢持續朝向更高效率、更小佔位面積和更低高度發展。此元件的 0.55mm 高度代表了由消費性電子產品驅動的小型化趨勢中的一步。即使對於小型信號 LED，也持續推動更高的發光效率 (每瓦更多流明)，以降低電池供電設備的功耗。此外，整合是一個趨勢，一些應用正朝著內建電流調節和診斷功能的 LED 驅動器發展。然而，像 LTST-C191KRKT 這樣的離散元件對於設計靈活性、高產量應用中的成本效益，以及其在與全球組裝基礎設施相容的標準化封裝中經過驗證的可靠性，仍然至關重要。