LTST-C171KGKT SMD LED 規格書 - 0.8mm 超薄高度 - 2.4V 順向電壓 - 綠色 - 75mW 功率 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTST-C171KGKT 是一款專為現代空間受限電子應用設計的表面黏著元件 (SMD) 發光二極體 (LED)。它屬於超薄晶片 LED 系列，其特點是僅有 0.80 毫米的極低高度。這使其成為超薄消費性電子產品、汽車儀表板和便攜式裝置中，背光指示燈、狀態燈和裝飾照明的理想選擇，在這些應用中元件高度是關鍵的設計因素。

此 LED 採用磷化鋁銦鎵 (AlInGaP) 半導體晶片，這是一種以在琥珀色到綠色光譜中產生高效率光線而聞名的技術。此特定型號發出綠光。其結構和材料符合 RoHS（有害物質限制）指令，歸類為適合具有嚴格環保法規的全球市場的綠色產品。

元件以 8mm 載帶包裝並供應於 7 英吋直徑捲盤上，完全兼容高速自動貼片組裝設備。其設計亦能承受標準紅外線 (IR) 和氣相回流焊接製程，有助於實現高效且可靠的量產。

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。不建議長時間在或接近這些極限的條件下操作。

• 功率消耗 (Pd)：75 mW。這是 LED 封裝在環境溫度 (Ta) 為 25°C 時，能以熱量形式消散的最大總功率。
• 直流順向電流 (IF)：30 mA。可施加的最大連續順向電流。
• 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）施加，以防止過熱。
• 降額：當環境溫度超過 50°C 時，最大直流順向電流必須以每攝氏度 0.4 mA 的速率線性降低。這對於高溫環境下的熱管理至關重要。
• 逆向電壓 (VR)：5 V。在逆向偏壓下超過此電壓可能導致接面立即崩潰。
• 操作與儲存溫度範圍：-55°C 至 +85°C。此元件額定可在該寬廣的工業溫度範圍內操作和儲存。
• 紅外線焊接條件：可承受 260°C 峰值溫度達 10 秒，此為無鉛 (Pb-free) 焊料回流製程的標準條件。

2.2 電氣與光學特性

這些是在 Ta=25°C 和 IF=20 mA（標準測試條件）下測得的典型性能參數。

• 發光強度 (Iv)：18.0 (最小值) / 35.0 (典型值) mcd。這是透過符合人眼明視覺響應 (CIE 曲線) 的濾波器感測器測量所得的光輸出感知亮度。
• 視角 (2θ1/2)：130° (典型值)。此寬廣視角表示 LED 在一個寬廣的錐形範圍內發光，使其適合需要廣域照明的應用。
• 峰值發射波長 (λP)：574 nm (典型值)。這是光譜功率輸出最高的波長。
• 主波長 (λd)：571 nm (典型值)。這是從 CIE 色度計算得出，最能代表 LED 感知顏色（綠色）的單一波長。
• 光譜線半寬度 (Δλ)：15 nm (典型值)。此參數測量光譜純度；較窄的寬度表示顏色更飽和、更純淨。
• 順向電壓 (VF)：2.0 (最小值) / 2.4 (典型值) V。當 LED 導通 20 mA 電流時，其兩端的電壓降。
• 逆向電流 (IR)：在 VR=5V 時，最大 10 μA。低逆向漏電流是理想的特性。
• 電容 (C)：在 0V、1 MHz 下，典型值為 40 pF。此寄生電容在高頻切換應用中可能相關。

3. 分級系統說明

為確保量產的一致性，LED 會根據關鍵參數分類到不同的性能等級。LTST-C171KGKT 採用三維分級系統。

3.1 順向電壓分級

等級由一個數字代碼（4 到 8）定義，代表 VF @ 20mA 的範圍。例如，等級代碼 '5' 涵蓋 VF 介於 2.00V 至 2.10V 之間的 LED。每個等級的容差為 ±0.1V。在電路中匹配 VF 等級有助於在 LED 並聯時實現均勻的電流分配。

3.2 發光強度分級

等級由一個字母代碼 (M, N, P) 定義，代表 Iv @ 20mA 的範圍。例如，等級 'M' 涵蓋 18.0 至 28.0 mcd，而等級 'N' 涵蓋 28.0 至 45.0 mcd。每個等級的容差為 ±15%。這讓設計師可以選擇適合其應用需求的亮度等級。

3.3 主波長分級

等級由一個字母代碼 (C, D, E) 定義，代表 λd @ 20mA 的範圍。例如，等級 'D' 涵蓋 570.5 nm 至 573.5 nm。每個等級保持嚴格的 ±1 nm 容差，確保同一批次 LED 的顏色外觀非常一致。

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），但其含義是標準的。相對發光強度 vs. 順向電流曲線在較低電流下會呈現近乎線性的關係，在較高電流下則因熱效應和效率影響而趨於飽和。角度強度分佈圖案（圖 6）將說明 130° 的視角，顯示光強度如何從中心軸線遞減。光譜分佈圖（圖 1）將顯示一個以 574 nm 為中心、半寬度為 15 nm 的類高斯曲線，確認其綠色光發射。

5. 機械與包裝資訊

5.1 封裝尺寸

此 LED 採用業界標準的 EIA 封裝外形。關鍵尺寸包括總高度 0.80 毫米。詳細的機械圖紙指定了長度、寬度、引腳間距和透鏡幾何形狀，除非另有說明，所有尺寸的標準公差均為 ±0.10 毫米。這些精確的尺寸對於 PCB 焊盤設計至關重要。

5.2 極性識別與焊盤設計

元件具有陽極和陰極。規格書包含建議的焊盤佈局圖案。此圖案針對回流焊接過程中形成可靠的焊點進行了優化，確保適當的潤濕和機械強度，同時防止焊錫橋接。遵循此建議的焊盤佈局對於製造良率至關重要。

5.3 載帶與捲盤包裝

LED 以壓紋載帶（間距 8mm）包裝，捲繞在直徑 7 英吋（178 毫米）的捲盤上供應。每捲包含 3000 個元件。包裝符合 ANSI/EIA 481-1-A-1994 標準。關鍵注意事項包括：空穴用蓋帶密封、剩餘元件最小訂購量為 500 個，以及每捲最多允許連續缺失兩個元件。

6. 焊接與組裝指南

6.1 回流焊接溫度曲線

提供了針對無鉛製程的建議紅外線回流溫度曲線。關鍵參數包括：預熱區 150-200°C、預熱時間最長 120 秒、峰值溫度不超過 260°C，以及液相線以上（通常約為 ~217°C）時間最長 10 秒。此 LED 最多可承受此溫度曲線兩次。

6.2 手工焊接

若需進行手工焊接，應使用溫度不超過 300°C 的烙鐵，每個焊點的焊接時間限制在 3 秒內。此操作僅應執行一次，以避免對塑膠封裝造成熱損傷。

6.3 清潔

僅應使用指定的清潔劑。推薦的溶劑為常溫下的乙醇或異丙醇。LED 浸泡時間應少於一分鐘。未指定的化學品可能會損壞環氧樹脂透鏡或封裝。

6.4 儲存與濕度敏感性

LED 應儲存在溫度不超過 30°C、相對濕度不超過 70% 的環境中。一旦從其原始的防潮袋中取出，元件應在 672 小時（28 天，MSL 2a）內進行紅外線回流焊接。若需在原始防潮袋外進行更長時間的儲存，則必須將其保存在帶有乾燥劑的密封容器中或氮氣環境中。儲存超過 672 小時的元件在焊接前需要在大約 60°C 下烘烤至少 24 小時，以去除吸收的水分並防止回流焊接過程中發生 "爆米花效應"。

7. 應用說明與設計考量

7.1 驅動電路設計

LED 是電流驅動元件。為了在驅動多個 LED（尤其是並聯時）確保亮度均勻，強烈建議為每個 LED 串聯一個獨立的限流電阻。規格書將此標示為 "電路模型 A"。不建議嘗試使用單一電阻驅動多個並聯的 LED（"電路模型 B"），因為每個 LED 順向電壓 (VF) 特性的微小差異將導致電流分配嚴重不平衡，從而造成亮度不均，並可能使某些元件承受過大應力。

7.2 靜電放電 (ESD) 防護

AlInGaP 半導體結構對靜電放電敏感。ESD 損壞可能表現為高逆向漏電流、異常低的順向電壓，或在低電流下無法發光。為防止 ESD 損壞：

• 操作人員應佩戴導電腕帶或防靜電手套。
• 所有工作站、設備和儲物架必須妥善接地。
• 使用離子風扇來中和在處理過程中可能積聚在塑膠透鏡上的靜電荷。

若要測試潛在的 ESD 損壞，請檢查 LED 是否發光，並在極低電流（例如 0.1mA）下測量其 VF。在此條件下，健康的 AlInGaP LED 其 VF 應大於 1.4V。

7.3 應用範圍

此 LED 專為通用電子設備設計，包括辦公自動化設備、通訊設備和家用電器。對於需要極高可靠性、故障可能危及生命或健康的應用（例如航空、醫療系統、安全裝置），在設計採用前必須進行特定的資格認證並與製造商諮詢。

8. 技術比較與差異化

LTST-C171KGKT 的主要差異化特點是其超低的 0.8mm 高度以及採用AlInGaP 技術產生綠光。與舊技術或較厚的封裝相比，它能實現更纖薄的產品設計。AlInGaP 為綠色/琥珀色光提供了高效率和良好的溫度穩定性。其 130° 寬廣視角提供了寬廣且均勻的照明，相較於更適合聚焦光束應用的窄角 LED。與未分級或寬鬆分級的元件相比，全面的分級系統允許在生產批次中實現更緊密的顏色和亮度匹配。

9. 常見問題 (FAQ)

問：我可以直接用 3.3V 或 5V 邏輯輸出驅動這個 LED 嗎？

答：不行。您必須始終使用一個串聯的限流電阻。電阻值的計算公式為 R = (Vcc - VF) / IF。例如，使用 5V 電源 (Vcc)、VF 為 2.4V、期望的 IF 為 20mA，則 R = (5 - 2.4) / 0.02 = 130 歐姆。標準的 130 或 150 歐姆電阻將是合適的。

問：峰值波長和主波長有什麼區別？

答：峰值波長 (λP) 是 LED 發出最多光功率的物理波長。主波長 (λd) 是一個計算值，對應於人眼在 CIE 圖表上感知的顏色。對於顏色指示應用，λd 通常更具相關性。

問：如何解讀型號中的分級代碼（例如 KGKT）？

答：型號後綴通常編碼了強度、波長，有時還有電壓的分級選擇。具體的分級映射（例如，'K' 代表強度，'G' 代表波長）由製造商的內部編碼系統定義，應與規格書中的分級代碼列表交叉參考，以獲取確切的性能範圍。

問：焊接前總是需要烘烤嗎？

答：僅當元件在其原始密封防潮袋外暴露於環境空氣中的時間超過指定的 "車間壽命"（MSL 2a 為 672 小時）時才需要烘烤。如果從妥善密封的袋子中取出並在此期限內使用，則無需烘烤。

10. 設計導入案例研究範例

情境：為一款便攜式醫療設備設計狀態指示燈面板。該面板有一排 10 個綠色 LED 的空間，用於指示不同的操作模式。設備外殼的總內部高度限制為 2.5mm。

元件選擇理由：選擇 LTST-C171KGKT 主要是因為其 0.8mm 的高度，能輕鬆滿足機械限制，並為 PCB 和擴散板留出空間。其 130° 寬廣視角確保了當設備被手持或放置在桌上時，指示燈能從各個角度清晰可見。綠色（571 nm 主波長）是 "就緒" 或 "開啟" 狀態的標準顏色。

電路設計：一個具有 10 個 GPIO 引腳的微控制器單元 (MCU) 驅動這些 LED。每個 GPIO 引腳透過一個 150 歐姆的串聯電阻連接到一個 LED 的陽極。所有陰極都連接到地線。儘管使用了更多電阻，但仍採用此 "每個 LED 獨立電阻" 的配置（電路 A），因為它能保證每個 LED 的電流相同，從而亮度一致，不受微小 VF 變化的影響。MCU 引腳配置為開漏或推挽輸出，以提供所需的約 20mA 電流。

PCB 佈局：PCB 焊盤佈局使用了規格書中建議的焊盤尺寸。焊盤之間保持足夠的間距以防止焊錫橋接。LED 放置在 PCB 的頂層，上方放置導光板或擴散膜，以使光線在外殼的指示燈視窗上均勻混合。

11. 技術原理介紹

LTST-C171KGKT 基於磷化鋁銦鎵 (AlInGaP) 半導體技術。此材料系統由磷化鋁鎵銦合金形成，允許工程師透過調整這些元素的比例來調節能隙能量。較大的能隙對應於較短波長（較高能量）的光發射。對於綠光（約 571 nm），使用特定的成分比例。

當施加超過二極體導通電壓（AlInGaP 綠光約為 2V）的順向電壓時，電子從 n 型區域注入到 p 型區域，電洞則反向注入。這些電荷載子在半導體的主動區域中復合。在像 AlInGaP 這樣的直接能隙材料中，這種復合會透過稱為電致發光的過程，以光子（光）的形式釋放能量。發射光子的波長（顏色）由主動區域中半導體材料的能隙能量決定。環氧樹脂透鏡用於保護晶片、塑造光輸出光束並提高光提取效率。

12. 產業趨勢與發展

用於指示燈和背光應用的 SMD LED 趨勢持續朝向微型化與更高效率發展。封裝高度正縮減至 0.8mm 以下，以實現更薄的終端產品。同時也推動更高的發光效率（每瓦電輸入產生更多光輸出），從而降低功耗和熱量產生。這透過晶片設計的改進（例如覆晶結構）、更好的內部反射器以及用於白光 LED 的先進螢光粉技術來實現。雖然 AlInGaP 對於紅-琥珀-綠光已成熟且高效，但氮化銦鎵 (InGaN) 技術主導了藍光、綠光和白光 LED 市場，並且在綠光效率方面持續改進，可能在某些綠光應用中挑戰 AlInGaP。此外，整合也是一個趨勢，多 LED 封裝和 LED 驅動器結合到單一模組中，以簡化設計並節省電路板空間。