LTST-C194KRKT SMD LED 規格書 - 尺寸 1.6x0.8x0.3mm - 電壓 2.4V - 功率 75mW - 紅色 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTST-C194KRKT 是一款屬於晶片 LED 類別的表面黏著裝置 (SMD) 發光二極體 (LED)。其主要定義特徵是極低的剖面高度，僅有 0.30 毫米。這使其非常適合空間限制（特別是 Z 軸方向）至關重要的應用。該元件採用 AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體材料來產生紅光，並封裝在水清透鏡封裝內。其設計旨在與現代化、大批量的電子組裝製程相容。

1.1 核心優勢與目標市場

此 LED 的核心優勢源於其外形尺寸與製程相容性。超薄設計使其能夠整合到輕薄消費性電子產品中，例如行動裝置、超薄顯示器與穿戴式技術。其以 8mm 載帶捲繞於 7 吋捲盤上的包裝方式，符合自動化取放設備標準，有助於高效組裝。此外，其符合紅外線 (IR) 迴焊製程，允許在單一迴焊週期中與其他 SMD 元件一同安裝，這是 PCB 組裝的業界標準。該元件亦被指定為符合 RoHS 規範的綠色產品，滿足環保法規。目標市場包括消費性電子產品、指示燈、鍵盤或圖示背光，以及任何需要可靠、低剖面紅色指示燈的應用之製造商。

2. 深入技術參數分析

本節針對 LTST-C194KRKT LED 所指定的關鍵電氣、光學與熱參數，提供詳細且客觀的詮釋。

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能對元件造成永久損壞的應力極限。它們並非用於正常操作。

• 功率耗散 (Pd)：75 mW。這是 LED 封裝在任何條件下能以熱量形式耗散的最大功率。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。測試光學參數的典型操作條件為 20 mA，提供了 10 mA 的安全餘裕。
• 峰值順向電流：80 mA。此值僅在脈衝條件下允許（1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度）。脈衝驅動允許更高的瞬時亮度，而不超過平均功率耗散極限。
• 逆向電壓 (VR)：5 V。LED 並非設計來承受高逆向電壓。在逆向偏壓下超過 5V 可能導致 PN 接面崩潰。
• 操作與儲存溫度：-30°C 至 +85°C / -40°C 至 +85°C。這些範圍分別定義了可靠操作與非操作儲存的環境條件。

2.2 電氣光學特性

在 Ta=25°C 與 IF=20mA 條件下量測，這些參數定義了元件在標準測試條件下的性能。

• 發光強度 (Iv)：範圍從最小值 11.2 mcd 到最大值 180.0 mcd。此寬廣範圍透過分級系統進行管理（詳見第 3 節）。強度是使用經過濾鏡匹配明視覺（人眼）反應曲線 (CIE) 的感測器進行量測。
• 視角 (2θ1/2)：130 度。這是一個非常寬廣的視角，對於具有水清透鏡的晶片 LED 來說是典型的。該角度定義為發光強度降至其軸上 (0°) 值一半的點。
• 峰值波長 (λP)：639 nm。這是光譜功率輸出最高的波長。它是對發射光線的物理量測。
• 主波長 (λd)：631 nm。這是從 CIE 色度圖計算得出的值，代表光線的感知顏色。峰值波長與主波長之間的差異是由於發射光譜的形狀所致。
• 光譜線半寬度 (Δλ)：20 nm。這表示發射光的光譜純度或頻寬。20 nm 的數值對於紅色 AlInGaP LED 來說是典型的，從而產生飽和的紅色。
• 順向電壓 (VF)：2.4 V（典型值）。這是 LED 在 20 mA 驅動下的跨壓降。這是設計限流電路的關鍵參數。
• 逆向電流 (IR)：10 μA（最大值）。當施加 5V 逆向偏壓時的小漏電流。

3. 分級系統說明

為確保量產的一致性，LED 會根據性能進行分級。LTST-C194KRKT 使用發光強度分級系統。

3.1 發光強度分級

分級代碼 (L, M, N, P, Q, R) 根據 LED 在 20 mA 下量測的發光強度進行分類。每個分級都有最小與最大值，且每個分級內應用 +/-15% 的容差。例如，分級 'L' 涵蓋 11.2 至 18.0 mcd，而分級 'R' 涵蓋 112.0 至 180.0 mcd。這使得設計師可以選擇符合其特定亮度要求的分級，確保組裝內的視覺一致性。此特定料號的規格書未標示主波長或順向電壓的分級，這表明這些參數在製造過程中受到嚴格控制。

4. 性能曲線分析

雖然提供的 PDF 摘錄提到了典型曲線，但具體圖表（例如 I-V 曲線、溫度 vs. 強度、光譜分佈）並未包含在文本中。基於標準 LED 行為與給定參數，我們可以推斷這些曲線的一般形狀。

4.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)

LED 的 I-V 特性是指數性的。對於 LTST-C194KRKT，在 20mA 下典型 VF 為 2.4V，曲線將顯示在大約 1.8V（開啟電壓）以下電流非常低。然後電流會隨著電壓的微小增加而急遽上升。這種非線性關係是為什麼 LED 必須由電流源或透過限流電阻驅動，而非恆壓源的原因。

4.2 溫度特性

LED 性能與溫度相關。通常，順向電壓 (VF) 具有負溫度係數，每 °C 約下降 2 mV。發光強度 (Iv) 也會隨著接面溫度上升而下降。規定的操作溫度高達 85°C 環境溫度，意味著設計師必須考慮熱管理，特別是在接近或處於最大直流電流下操作時，以維持性能與壽命。

4.3 光譜分佈

AlInGaP 紅色 LED 的發射光譜是一個以 639 nm 峰值波長為中心的鐘形曲線，半寬度為 20 nm。這產生了純淨、飽和的紅色。由於 CIE 人眼敏感度曲線的形狀會對不同波長給予不同權重，主波長 (631 nm) 將略短於峰值波長。

5. 機械與包裝資訊

5.1 封裝尺寸與極性

此 LED 符合 EIA 標準封裝外形。關鍵尺寸是 0.30 mm 的高度。佔位面積尺寸（長與寬）對於晶片 LED 來說是典型的。極性標示在元件本體上（通常是陰極標記，例如綠色線條、凹口或底部的不同尺寸焊墊）。PCB 佈局必須匹配此極性，以確保自動化組裝與操作期間的正確方向。

5.2 建議焊墊設計

規格書包含一個建議的焊墊圖案（焊墊尺寸）供 PCB 設計使用。遵循此圖案對於在迴焊期間實現可靠的焊點至關重要。它能確保適當的潤濕、對齊與機械強度。註記建議錫膏印刷的最大鋼網厚度為 0.10mm，以控制錫膏沉積量並防止錫橋。

6. 焊接與組裝指南

6.1 紅外線迴焊溫度曲線

此元件完全相容於無鉛 (Pb-free) IR 迴焊製程。提供了一個建議的溫度曲線，通常遵循 JEDEC 標準的迴焊曲線。關鍵參數包括：預熱區 (150-200°C)、受控升溫至不超過 260°C 的峰值溫度，以及高於液相線的時間 (TAL) 以確保焊點正確形成。關鍵規格是 LED 本體不得暴露於 260°C 超過 10 秒。此曲線必須針對組裝中使用的特定 PCB、迴焊爐與其他元件進行特性化。

6.2 儲存與處理條件

LED 是濕度敏感元件 (MSD)。當密封在帶有乾燥劑的原始防潮袋中時，在儲存於 ≤30°C 與 ≤90% RH 條件下，其保存期限為一年。一旦袋子打開，暴露於環境工廠條件 (≤30°C, ≤60% RH) 的時間限制為 672 小時（28 天），之後必須進行焊接。如果超過此時間，則需要在 60°C 下烘烤至少 20 小時，以去除吸收的濕氣並防止在迴焊過程中發生 "爆米花效應"（封裝破裂）。

6.3 清潔

如果焊接後需要清潔，應僅使用指定的溶劑。規格書建議在常溫下浸入乙醇或異丙醇中少於一分鐘。刺激性或未指定的化學品可能損壞塑膠透鏡或封裝。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 載帶與捲盤規格

LED 以帶有蓋帶的凸版載帶供應，捲繞在直徑 7 吋 (178 mm) 的捲盤上。每捲包含 5000 個元件。載帶尺寸與口袋間距符合 ANSI/EIA 481-1-A-1994 標準，確保與標準自動化送料器相容。規格允許捲盤上最多有兩個連續的空口袋。

8. 應用設計建議

8.1 驅動電路設計

LED 是電流驅動元件。驅動多個 LED 最可靠的方法是對每個 LED 串聯一個獨立的限流電阻（規格書中的電路 A）。這補償了不同 LED 之間順向電壓 (VF) 的自然變化。不建議將多個 LED 直接並聯並共用單一電阻（電路 B），因為具有最低 VF 的 LED 將汲取更多電流，導致亮度不均與潛在的過度應力。

8.2 靜電放電 (ESD) 防護

雖然摘錄中未詳細說明，但 AlInGaP LED 通常對靜電放電敏感。在組裝過程中應遵守標準的 ESD 處理預防措施：使用接地工作站、腕帶與導電容器。

8.3 應用範圍與限制

此 LED 設計用於一般用途電子設備。對於需要極高可靠性且故障可能危及安全的應用（例如航空、醫療設備、交通控制），則需要更嚴格的元件認證與特定應用諮詢。此元件的規格是針對標準商業環境進行驗證的。

9. 技術比較與差異化

LTST-C194KRKT 的主要差異化在於其超低的 0.3mm 剖面。與標準 SMD LED（例如通常高度為 0.6-0.8mm 的 0603 或 0402 封裝）相比，此元件能實現更薄的產品設計。相較於 GaAsP 等舊技術，使用 AlInGaP 技術為紅光提供了更高的效率與更好的溫度穩定性。水清透鏡結合寬廣的 130 度視角，提供了寬廣、均勻的照明模式，適合指示燈與背光應用，其中從多個角度可見性非常重要。

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。對於 3.3V 電源與目標電流 20mA，電阻值為 R = (3.3V - 2.4V) / 0.02A = 45 歐姆。標準的 47 歐姆電阻是合適的。

問：為什麼發光強度範圍如此之大（11.2 至 180 mcd）？

答：這是總生產分佈範圍。透過分級系統（L 到 R），您可以購買來自特定、較窄強度範圍的 LED，以確保您應用中的一致性。

問：30mA 直流電流額定值是建議的操作點嗎？

答：不是。典型的測試條件是 20mA。30mA 額定值是絕對最大值。為了可靠的長期操作，建議降額並在此最大值以下操作，例如在 20mA。

問：如何理解 "水清" 透鏡顏色？

答：水清（透明）透鏡允許在 LED 熄滅時看到晶片的真實顏色，並在點亮時為發射光提供最寬廣的視角。它與擴散或有色透鏡不同。

11. 實務設計與使用案例

案例：為輕薄藍牙耳機充電盒設計狀態指示燈。充電盒內部高度極其有限。標準 LED 會太高。LTST-C194KRKT 憑藉其 0.3mm 高度，可以安裝在內部 PCB 上。分級 M 或 N 的 LED (18-45 mcd) 將為透過小視窗可見的充電/滿電指示燈提供足夠亮度。設計師將實作一個驅動電路，使用串聯電阻連接到微控制器的 GPIO 腳位。PCB 焊墊圖案將遵循規格書建議，組裝廠將使用提供的 IR 迴焊溫度曲線指南。LED 將以 7 吋捲盤訂購以進行自動化組裝，工廠將遵守開袋後 672 小時的車間壽命，以確保焊接品質。

12. 技術原理介紹

LTST-C194KRKT 基於 AlInGaP 半導體技術。當順向電壓施加於 PN 接面時，電子與電洞被注入主動區。它們的復合以光子（光）的形式釋放能量。半導體晶體中鋁、銦、鎵與磷化層的特定組成決定了能隙能量，這直接定義了發射光的波長（顏色）——在此案例中，約為 631-639 nm 的紅光。水清環氧樹脂透鏡用於保護半導體晶粒、塑造光輸出光束（130 度視角），並為連接晶粒與封裝引線的焊線提供機械穩定性。

13. 產業趨勢與發展

指示燈與小訊號 LED 的趨勢持續朝向微型化與更高效率發展。此元件 0.3mm 的高度代表了為日益輕薄的終端產品減少元件剖面的持續努力。此外，在能源效率需求的驅動下，所有顏色都在持續推動更高的發光效率（每單位電輸入的更多光輸出）。包裝標準化（如此處使用的 EIA 標準與載帶捲盤規格）與製程相容性（IR 迴焊）也是關鍵趨勢，使 LED 能夠在高速組裝線中被視為標準 SMD 元件。如本產品所示，轉向無鉛與符合 RoHS 的材料，現已成為普遍的產業要求。