LTST-C193TGKT SMD LED 規格書 - 尺寸 3.2x1.6x0.4mm - 電壓 2.8-3.6V - 顏色 綠色 - 功率 76mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTST-C193TGKT 是一款表面黏著元件 (SMD) 晶片 LED，專為現代空間受限的電子應用而設計。它屬於超薄 LED 系列，其顯著特點是僅 0.4mm 的極低高度。這使其成為超薄消費電子產品、汽車內飾和垂直空間有限的便攜式裝置中，背光指示燈、狀態燈和裝飾照明的理想選擇。

此 LED 使用 InGaN (氮化銦鎵) 半導體材料發出綠光，該材料以其高效率和亮度著稱。封裝採用水清透鏡，不會擴散光線，從而產生來自晶片本身更集中、更強烈的光輸出。它符合 RoHS (有害物質限制) 指令，被歸類為綠色產品。

2. 技術參數深度客觀解讀

2.1 光度與光學特性

關鍵光學參數是在標準環境溫度 (Ta) 25°C 和順向電流 (IF) 20mA (建議的連續工作電流) 下測量的。

• 發光強度 (Iv)：範圍從最小值 112.0 毫燭光 (mcd) 到最大值 450.0 mcd。典型值落在這個範圍內。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 (2θ_1/2)：此 LED 具有非常寬的 130 度視角。角度 θ_1/2定義為發光強度降至中心軸 (0°) 測量值一半時的離軸角度。
• 峰值波長 (λ_P)：發射光功率達到最大值時的波長，此元件通常為 525 nm。
• 主波長 (λ_d)：一種與感知更相關的顏色度量，源自 CIE 色度圖。它指定最能代表感知顏色的單一波長。對於 LTST-C193TGKT，其範圍為 520.0 nm 至 535.0 nm。
• 譜線半寬度 (Δλ)：測量光源的光譜純度。它是發射光譜在其最大功率一半處的寬度。對於這種綠色 InGaN LED，典型值為 35 nm。

2.2 電氣特性

• 順向電壓 (V_F)：在 20mA 驅動下，LED 陽極和陰極之間的壓降範圍為 2.80V (最小值) 至 3.60V (最大值)。此參數對於驅動電路設計和功耗計算至關重要。
• 反向電流 (I_R)：施加 5V 反向偏壓時，漏電流最大為 10 µA。必須注意，此 LED 並非設計用於反向電壓下工作；此測試條件僅用於特性描述。

2.3 絕對最大額定值與熱特性

這些額定值定義了可能對元件造成永久損壞的極限。它們不適用於正常操作。

• 功耗 (P_d)：在 25°C 環境溫度下，封裝可允許的最大功耗為 76 mW。
• 順向電流：最大連續直流順向電流為 20 mA。僅在脈衝條件下 (1/10 佔空比，0.1ms 脈衝寬度) 才允許 100 mA 的更高峰值順向電流。
• 溫度範圍：元件可在 -20°C 至 +80°C 的環境溫度下工作。儲存溫度範圍更寬：-30°C 至 +100°C。
• 焊接熱極限：LED 可承受峰值溫度為 260°C 的紅外線迴流焊接，最長 10 秒，這符合常見的無鉛組裝製程。

3. 分級系統說明

為確保量產的一致性，LED 根據關鍵參數被分類到不同的性能等級中。LTST-C193TGKT 使用三維分級系統。

3.1 順向電壓分級

元件根據其在 20mA 下的順向電壓 (V_F) 分為四個等級 (D7 至 D10)，每個等級的範圍為 0.2V，容差為 ±0.1V。這使得設計師可以為並聯配置中需要均勻電流分配的應用選擇電壓匹配更緊密的 LED。

3.2 發光強度分級

LED 根據亮度分為三個類別 (R, S, T)，每個等級的範圍容差為 ±15%。等級 'T' 代表最高強度組 (280-450 mcd)。對於需要在多個指示燈之間保持亮度一致的應用，此分級至關重要。

3.3 主波長分級

顏色 (色調) 通過將主波長分為三組 (AP, AQ, AR) 來控制，每組跨度為 5 nm，容差為 ±1 nm。這確保了同一生產批次中所有元件的綠色外觀保持一致。

4. 性能曲線分析

雖然規格書中引用了具體的圖形曲線，但其含義對於 LED 技術而言是標準的。

4.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)

其關係是指數型的，這是二極體的典型特徵。超過導通閾值的電壓微小增加會導致電流大幅增加。因此，必須使用限流源而非恆壓源來驅動 LED，以防止熱失控和損壞。

4.2 發光強度 vs. 順向電流

在達到額定最大值之前，光輸出大致與順向電流成正比。在 20mA 以上工作可能會增加亮度，但由於接面溫度升高，會降低壽命和可靠性。

4.3 溫度依存性

LED 性能對溫度敏感。隨著接面溫度升高：

• 順向電壓 (V_F)：略微下降。
• 發光強度 (Iv)：下降。效率隨溫度升高而降低。
• 主波長 (λ_d)：可能會輕微偏移，可能導致細微的顏色變化。

在 PCB 上進行適當的熱管理 (例如，透過散熱焊墊) 對於維持性能和壽命至關重要。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

此 LED 符合 EIA 標準晶片 LED 封裝尺寸。關鍵尺寸包括本體尺寸約為 3.2mm x 1.6mm，其定義性特徵是 0.4mm 的超低高度。提供了公差為 ±0.10mm 的詳細尺寸圖，供 PCB 佈局使用。

5.2 焊墊佈局與極性識別

規格書包含建議的焊墊尺寸，以確保可靠的焊接和正確的對齊。LED 具有極性。陽極 (+) 和陰極 (-) 端子通常在封裝上標記或在焊墊圖中指示。正確的方向對於電路操作至關重要。

5.3 帶裝與捲盤包裝

產品以業界標準的 8mm 載帶包裝在 7 英吋 (178mm) 直徑的捲盤上供應。每捲包含 5000 個元件。包裝遵循 ANSI/EIA 481-1-A-1994 規範，確保與自動貼片設備的兼容性，這對於大批量製造至關重要。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴流焊接溫度曲線

提供了針對無鉛製程的建議紅外線 (IR) 迴流溫度曲線。關鍵參數包括：

• 預熱：150°C 至 200°C，最長 120 秒，以逐漸加熱電路板和元件，最大限度地減少熱衝擊。
• 峰值溫度：最高 260°C。
• 液相線以上時間：應控制焊料熔化的時間。
• 臨界極限：元件本體溫度不得超過 260°C 超過 10 秒。

該溫度曲線基於 JEDEC 標準，確保可靠性。

6.2 手工焊接

如果需要手工焊接，請使用溫度控制烙鐵，設定最高溫度為 300°C。每個引腳的焊接時間不應超過 3 秒，並且應僅執行一次，以避免對塑料封裝和半導體晶片造成熱損壞。

6.3 清潔

如果需要焊後清潔，僅應使用指定的醇類溶劑，如乙醇或異丙醇。LED 應在常溫下浸泡少於一分鐘。未指定的化學清潔劑可能會損壞封裝材料。

6.4 儲存與操作

• 靜電放電 (ESD) 敏感性：LED 容易受到靜電損壞。在操作過程中必須採取適當的 ESD 預防措施 (靜電手環、接地工作站、導電泡棉)。
• 濕度敏感性：作為表面黏著元件，它具有濕度敏感等級 (隱含)。如果打開了原始的密封防潮袋，LED 應在 672 小時 (28 天) 內使用，或在迴流焊接前進行烘烤，以防止焊接過程中出現 "爆米花" 現象。
• 儲存條件：對於已開封包裝的長期儲存，請使用帶有乾燥劑或氮氣環境的密封容器。

7. 應用建議

7.1 典型應用場景

• 狀態指示燈：智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦和穿戴式裝置中的電源開啟、電池充電、網路活動指示燈。
• 背光照明：超薄消費產品中薄膜開關、小型 LCD 顯示器或標誌的照明。
• 裝飾照明：汽車儀表板、內飾或家電中的重點照明。
• 面板指示燈：用於空間寶貴的工業控制面板、醫療設備和通訊設備。

7.2 設計考量

• 電流驅動：始終使用串聯限流電阻或專用的恆流 LED 驅動器 IC。使用公式 R = (V_電源- V_F) / I_F 計算電阻值，並使用規格書中的最大 V_F，以確保在最壞情況下電流不超過 20mA。
• 熱管理：雖然體積小，但功耗 (在 20mA、3.6V 時高達 72mW) 會產生熱量。確保 PCB 佈局在焊墊周圍提供足夠的銅面積作為散熱片，尤其是在使用多個 LED 或環境溫度較高時。
• 光學設計：水清透鏡產生狹窄、強烈的光束。對於更寬或擴散的照明，可能需要外部透鏡或導光板。
• 分級選擇：對於需要顏色或亮度一致性的應用，訂購時應指定所需的分級代碼 (V_F, I_v, λ_d)。

8. 技術比較與差異化

LTST-C193TGKT 的主要差異化因素是其0.4mm 超薄外形。與通常為 0.6mm 或 0.8mm 高的標準晶片 LED 相比，這種高度減少 33-50% 對於現代超薄設備設計意義重大。當離軸可見性很重要時，其寬廣的 130 度視角也比窄視角 LED 更具優勢。InGaN 技術 (用於綠光發射)、RoHS 合規性以及與標準無鉛迴流製程的兼容性相結合，使其成為全球電子製造中多功能且面向未來的元件。

9. 常見問題 (基於技術參數)

9.1 我可以在沒有電阻的情況下用 3.3V 電源驅動這個 LED 嗎？

不，不建議這樣做，這很可能會損壞 LED。順向電壓範圍為 2.8V 至 3.6V。如果您將 3.3V 電源直接連接到 V_F為 2.9V 的 LED，電壓差 (0.4V) 將導致非常高的、不受控制的電流流過，遠遠超過 20mA 的最大值。對於簡單的直流驅動，始終需要串聯電阻。

9.2 為什麼峰值電流額定值 (100mA) 高於直流電流額定值 (20mA)？

半導體接面可以承受短暫的高電流脈衝而不會過熱，因為微小晶片的熱時間常數非常短。在 1/10 佔空比下的 100mA 額定值允許短暫的更高亮度脈衝 (例如，在多工顯示器或用於信號傳輸)，同時將平均功率和溫度保持在安全限度內。連續操作不得超過 20mA。

9.3 "水清"透鏡對光輸出意味著什麼？

"水清"或非擴散透鏡意味著環氧樹脂封裝劑是透明的。這使得封裝的光輸出達到最高，因為沒有光被擴散粒子散射。光束圖案將更多地由 LED 晶片形狀和反射杯定義，在正面觀看時通常呈現為明亮的小光點。

9.4 訂購時應如何解讀分級代碼？

為了在您的應用中獲得一致的結果，您應指定所需的電壓 (V_F)、強度 (I_v) 和主波長 (λ_d) 分級代碼。例如，要求等級 D8 (3.0-3.2V)、S (180-280 mcd) 和 AQ (525-530 nm) 將為您提供具有中範圍電壓、中高亮度和特定綠色色調的 LED。如果未指定，您將收到生產中的混合產品。

10. 實務設計與使用案例

案例：為超薄藍牙喇叭設計狀態指示燈

一位設計師正在設計一款僅 5mm 厚的鋁製外殼的緊湊型藍牙喇叭。需要一個多色狀態 LED 來指示電源、配對和電池電量。前格柵後方的空間極其有限。

解決方案：選擇了 LTST-C193TGKT (綠色) 以及類似的紅色和藍色超薄 LED。它們 0.4mm 的高度使其能夠完美地安裝在受限的內部空間中。設計師：

1. 將 LED 放置在靠近格柵的主 PCB 上。
2. 為每種顏色使用微控制器 GPIO 引腳，並計算出用於 3.3V 系統的 100Ω 串聯電阻 (假設最大 V_F為 3.6V，可提供約 10mA 的安全電流)。
3. 為所有三種顏色指定相同的強度等級 (例如 'S')，以確保亮度平衡。
4. 在 PCB 上的 LED 焊墊下方包含一小塊鋪銅，以實現輕微的熱擴散。
5. 在組裝過程中遵循建議的迴流溫度曲線，以確保可靠性。

結果是一個明亮、均勻的狀態指示燈，符合時尚的工業設計，且無需機械妥協。

11. 原理介紹

發光二極體 (LED) 是一種透過電致發光發光的半導體元件。當在 p-n 接面上施加順向電壓時，來自 n 型材料的電子在主動區與來自 p 型材料的電洞重新結合。這種重新結合以光子 (光) 的形式釋放能量。光的特定顏色 (波長) 由所使用的半導體材料的能隙決定。LTST-C193TGKT 使用氮化銦鎵 (InGaN)化合物半導體，其能隙被設計為對應於綠光 (約 520-535 nm)。水清環氧樹脂封裝劑保護半導體晶片，充當透鏡，並且可能包含螢光粉 (儘管在此水清透鏡情況下沒有) 以改變輸出。

12. 發展趨勢

消費電子產品中指示燈和背光 LED 的趨勢與此元件的特性高度一致：

• 微型化與更低高度：對更薄設備的持續需求推動了具有更小佔位面積和更低高度的 LED 的發展，例如這款 0.4mm 元件。
• 更高效率：磊晶生長和晶片設計的改進產生了每瓦更多的流明，允許在相同電流下實現更亮的輸出，或在相同亮度下實現更低的功耗和更少的熱量。
• 改善的顏色一致性：先進的分級技術和更嚴格的製程控制使製造商能夠提供在波長和強度上具有非常窄容差的 LED，這對於全彩顯示器和環境照明等應用至關重要。
• 針對惡劣環境的增強可靠性：雖然此 LED 適用於標準應用，但業界也在開發具有更高溫度額定值和更強韌性的版本，用於汽車和工業用途。
• 整合化：趨勢包括將多個 LED 晶片 (RGB) 整合到單一封裝中，或將 LED 與驅動器 IC 或感測器結合。

LTST-C193TGKT 代表了滿足主流電子產品微型化和性能關鍵需求的當前世代解決方案。