LTST-C193TBKT-2A 藍光LED規格書 - 尺寸1.6x0.8x0.35mm - 電壓2.55-2.95V - 功率76mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件提供LTST-C193TBKT-2A的完整技術規格，這是一款表面黏著元件（SMD）發光二極體（LED）。此元件屬於超小型化光電元件類別，專為現代空間受限的電子組裝而設計。其主要功能是為狀態指示、背光照明和裝飾照明應用提供可靠、高效的藍光光源。

此LED的核心優勢在於其極低的剖面高度和高亮度輸出。僅0.35毫米的高度，使其歸類為超薄晶片LED，適用於超薄消費電子產品、穿戴式裝置以及其他垂直空間極為寶貴的應用。該元件採用InGaN（氮化銦鎵）半導體晶片，這是生產高效藍光和綠光LED的業界標準技術。此晶片技術以其穩定性和性能著稱。

此元件的目標市場廣泛，涵蓋辦公室自動化設備、通訊裝置、家用電器及各種消費性電子產品的製造商。其與自動取放設備和標準紅外線（IR）迴流焊接製程的相容性，使其適用於高產量、自動化的生產線，確保一致的品質並降低組裝成本。

2. 深入技術參數分析

2.1 絕對最大額定值

絕對最大額定值定義了可能導致元件永久損壞的應力極限。這些並非操作條件。對於LTST-C193TBKT-2A，關鍵極限如下：

• 功率消耗（Pd）：76 mW。這是LED封裝在不影響其性能或壽命的情況下，能以熱形式消散的最大功率。超過此極限（通常是透過過大電流驅動LED）將導致接面溫度不受控制地上升。
• 直流順向電流（I_F）：20 mA。這是建議用於可靠長期運作的最大連續順向電流。測試光學參數的典型工作電流則低得多，為2 mA。
• 峰值順向電流：100 mA，但僅在脈衝條件下，佔空比為1/10且脈衝寬度為0.1 ms。此額定值對於需要短暫、高強度閃光的應用非常重要。
• 溫度範圍：元件可在-20°C至+80°C的環境溫度下操作，並可在-30°C至+100°C的溫度下儲存。
• 紅外線焊接條件：封裝可承受最高260°C的迴流峰值溫度，最長10秒，這符合無鉛焊接製程的標準。

2.2 電氣與光學特性

這些參數是在標準環境溫度25°C下測量，定義了元件在正常操作條件下的性能。

• 發光強度（I_V）：當順向電流（I_F）為2 mA時，範圍從最小4.50毫燭光（mcd）到最大18.0 mcd。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）：130度。這種寬廣的視角是水清透鏡（無擴散劑）的特徵，意味著發出的光線分佈在廣闊的區域，使其適用於需要廣域照明而非聚焦光束的應用。
• 峰值發射波長（λ_P）：468奈米（nm）。這是光譜功率輸出最高的特定波長。
• 主波長（λ_d）：在I_F=2mA時，範圍從465.0 nm到480.0 nm。這是人眼感知到的單一波長，定義了光的顏色，源自CIE色度圖。
• 光譜線半寬度（Δλ）：25 nm。這表示光譜純度；數值越小意味著光線越接近單色光。
• 順向電壓（V_F）：在I_F=2mA時，範圍從2.55V到2.95V。這是LED導通電流時兩端的電壓降。這是設計限流電路的關鍵參數。
• 逆向電流（I_R）：當施加5V逆向電壓（V_R）時，最大為10微安培（μA）。重要：此LED並非設計用於逆向偏壓操作；此測試僅用於漏電特性分析。

3. 分級系統說明

為確保大量生產的一致性，LED會根據性能進行分級。LTST-C193TBKT-2A採用三維分級系統。

3.1 順向電壓分級

單位為伏特（V），測試電流為2 mA。分級確保電路中的LED具有相似的電壓降，當並聯連接時能促進亮度均勻。

• 分級A：2.55V（最小）至2.65V（最大）
• 分級1：2.65V至2.75V
• 分級2：2.75V至2.85V
• 分級3：2.85V至2.95V

每個分級內的容差為±0.1V。

3.2 發光強度分級

單位為毫燭光（mcd），在I_F=2mA下測量。這允許為需要特定亮度等級的應用選擇LED。

• 分級J：4.50 mcd至7.10 mcd
• 分級K：7.10 mcd至11.20 mcd
• 分級L：11.20 mcd至18.0 mcd

每個分級內的容差為±15%。

3.3 主波長分級

單位為奈米（nm），在I_F=2mA下測量。這控制了藍色的精確色調。

• 分級AC：465.0 nm至470.0 nm（更藍，波長較短）
• 分級AD：470.0 nm至475.0 nm
• 分級AE：475.0 nm至480.0 nm（略偏綠，波長較長）

每個分級內的容差為±1 nm。

4. 性能曲線分析

雖然規格書中引用了特定圖表（例如，圖1為光譜分佈，圖6為視角），但此類InGaN LED的典型行為可描述如下：

• 電流與電壓（I-V）曲線：順向電壓（V_F）具有正溫度係數；對於給定電流，它會隨著接面溫度升高而略微下降。曲線在導通電壓（約2.5V）附近呈指數關係，在較高電流時變得更線性。
• 發光強度與電流（L-I曲線）：在正常工作範圍內（例如，高達20mA），光輸出大致與順向電流成正比。然而，效率（每瓦流明）通常在低於最大額定值的電流下達到峰值，然後由於熱效應和效率下降而降低。
• 溫度特性：InGaN藍光LED的發光強度通常隨著接面溫度升高而降低。主波長也會隨著溫度升高而略微偏移（通常向較長波長偏移）。
• 光譜分佈：光譜是一個以468 nm峰值波長為中心的高斯型曲線，定義的半寬度為25 nm。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

此LED符合EIA標準封裝尺寸。關鍵尺寸（單位：毫米）包括長度1.6mm、寬度0.8mm，以及定義性的超薄高度0.35mm。詳細的機械圖紙規定了焊墊位置、元件外型和容差（通常為±0.10mm）。

5.2 極性識別

陰極通常有標記，例如凹口、載帶上的綠色標記或元件本身的斜角。組裝時必須注意正確的極性，以防止逆向偏壓損壞。

5.3 建議焊墊設計

提供了焊墊圖案建議，以確保在迴流焊接過程中形成可靠的焊點和正確的對位。建議的錫膏鋼網厚度最大為0.10mm，以防止間距緊密的焊墊之間發生橋接。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴流焊接溫度曲線

提供了適用於無鉛製程的建議紅外線（IR）迴流溫度曲線，符合JEDEC標準。關鍵參數包括：

• 預熱：150°C至200°C。
• 預熱時間：最長120秒，以正確活化助焊劑並最小化熱衝擊。
• 峰值溫度：最高260°C。
• 液相線以上時間：第3頁的樣本曲線顯示了焊料處於熔融狀態的關鍵時間，必須加以控制以形成適當的焊點。
• 峰值溫度總焊接時間：最長10秒。此過程不應重複超過兩次。

由於電路板設計、錫膏和爐子特性各不相同，此曲線是一個通用目標，必須針對特定的生產設置進行驗證。

6.2 手工焊接

如果需要手工焊接，請使用溫度不超過300°C的烙鐵，並將接觸時間限制在最長3秒，且僅限單次操作。過多的熱量會損壞塑料封裝和半導體晶粒。

6.3 清潔

請勿使用未指定的化學清潔劑。如果焊接後需要清潔，請將LED在常溫下浸入乙醇或異丙醇中，時間少於一分鐘。強效溶劑可能會損壞環氧樹脂透鏡和封裝。

6.4 儲存與操作

• 靜電防護注意事項：LED對靜電放電（ESD）敏感。操作時請使用防靜電手環、防靜電墊和正確接地的設備。
• 濕度敏感性：當元件在其原始的密封防潮袋中（內含乾燥劑），儲存在≤30°C且≤90% RH的環境下，其保存期限為一年。一旦袋子打開，LED應儲存在≤30°C且≤60% RH的環境中。
• 車間壽命：暴露在環境空氣中的元件應在672小時（28天）內進行紅外線迴流焊接。若暴露時間更長，應將其儲存在帶有乾燥劑的密封容器或氮氣乾燥櫃中。如果暴露超過672小時，建議在焊接前進行烘烤，約60°C至少20小時，以去除吸收的水分並防止迴流焊接時發生"爆米花"現象。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 載帶與捲盤規格

LED以業界標準的凸版載帶供應，並用頂部覆蓋帶密封。

• 捲盤尺寸：直徑7英吋。
• 每捲數量：5000顆。
• 最小包裝數量：剩餘數量為500顆。
• 缺件：載帶中最多允許連續兩個空穴。
• 標準：包裝符合ANSI/EIA-481-1-A-1994規範。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

• 狀態指示器：智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦和物聯網裝置中的電源開啟、電池充電、網路活動和模式指示器。
• 背光照明：用於消費性電子產品和家電中的薄膜開關、小型LCD顯示器或裝飾面板。
• 裝飾照明：汽車內飾、遊戲周邊設備和家庭電子產品中的重點照明。

8.2 設計考量

• 電流限制：始終使用串聯電阻或恆流驅動器將順向電流限制在所需水平（例如，典型亮度為2mA，最大亮度為20mA）。請勿直接連接到電壓源。
• 熱管理：儘管功率消耗很低，但如果在高環境溫度或接近最大電流下操作，請確保焊墊下方有足夠的PCB銅箔面積或散熱孔，以幫助散熱並維持LED壽命和顏色穩定性。
• 光學設計：水清透鏡產生朗伯分佈（寬視角）。如需更聚焦的光束，則需要外部二次光學元件（透鏡或導光管）。
• 應用範圍：此元件適用於標準商業和工業應用。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、醫療生命維持系統），必須諮詢元件製造商進行適用性評估。

9. 技術比較與差異化

LTST-C193TBKT-2A的主要差異化因素是其0.35mm高度。與通常高度為0.6-0.8mm的標準0603或0402 LED相比，這代表剖面高度減少了40-50%。這在裝置小型化的持續趨勢中是一個關鍵優勢，特別是對於內部空間極度有限的智慧型手機、超薄筆記型電腦和穿戴式技術。

此外，其將超薄外形與相對較高的發光強度（僅在2mA下即可達18.0 mcd）相結合，這一點值得注意。許多類似厚度的LED可能會犧牲亮度。使用經過驗證的InGaN晶片確保了在其指定分級內良好的顏色一致性和可靠性。

10. 常見問題（基於技術參數）

10.1 使用5V電源時應選擇多大的電阻值？

使用歐姆定律（R = (V_電源- V_F) / I_F)，並假設典型V_F為2.8V，所需I_F為10mA：R = (5V - 2.8V) / 0.010A = 220歐姆。為進行保守設計，始終使用規格書中的最大V_F（2.95V），以確保電流不超過極限：R_最小= (5V - 2.95V) / 0.010A = 205歐姆（使用220Ω或240Ω標準值）。

10.2 我可以持續以最大20mA電流驅動此LED嗎？

可以，但需注意重要事項。在20mA時，功率消耗約為2.8V * 0.020A = 56mW，低於絕對最大值76mW。然而，在最大額定值下操作會產生更多熱量，可能縮短LED壽命，並隨著時間推移導致顏色略微偏移和發光效率下降。為了獲得最佳壽命和穩定性，如果亮度足夠，建議在較低電流（例如5-10mA）下操作。

10.3 為何視角如此寬廣（130°）？

水清（非擴散）環氧樹脂透鏡被塑造成覆蓋微小LED晶粒的半球形狀。這種形狀充當透鏡，將來自小點光源的光線折射，使其分佈在非常寬廣的角度。這對於需要從許多不同觀看位置（而不僅僅是正面）都能看到LED的應用來說是理想的。

10.4 峰值波長與主波長有何不同？

峰值波長（λ_P）：LED發射最多光功率的物理波長。這是半導體材料的特性。主波長（λ_d）：感知波長。這是標準人類觀察者看來與LED光顏色相同的單色光波長。由於人眼敏感度曲線的形狀和LED的光譜寬度，這兩個數值是不同的。主波長在設計中的顏色規格方面更具相關性。

11. 實務設計與使用案例

情境：為便攜式藍牙喇叭設計多LED狀態指示條。設計需要5個藍光LED來指示電池電量。薄塑料擴散板後方的空間極為有限。

元件選擇：選擇LTST-C193TBKT-2A是因為其0.35mm高度，使其能夠安裝在纖薄的外殼中。寬廣的130°視角確保了指示條能從各個角度可見。

電路設計：LED將由主機板上的3.3V穩壓器驅動。目標亮度設定在分級K的中間值（約9 mcd），選擇5mA的順向電流以獲得良好的可見度和電源效率。為進行保守設計，使用最大V_F值2.95V：R = (3.3V - 2.95V) / 0.005A = 70歐姆。選擇標準的68Ω電阻，結果電流略高，約為5.1mA。

PCB佈局：使用規格書中建議的焊墊佈局。將少量銅箔連接到陰極焊墊（通常與LED基板熱連接），以幫助散熱，特別是當五個LED緊密排列在一起時。

組裝：LED使用自動化設備從8mm載帶上放置。組裝線使用經過驗證的無鉛迴流溫度曲線，該曲線符合規格書中JEDEC建議，並仔細監控峰值溫度和液相線以上時間，以防止對超薄封裝造成熱損壞。

12. 技術原理介紹

LTST-C193TBKT-2A基於InGaN（氮化銦鎵）半導體晶片。發光原理是電致發光。當在p-n接面施加順向電壓時，來自n型區域的電子和來自p型區域的電洞被注入到主動區域。在那裡，它們復合，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決定。透過調整InGaN化合物中銦與鎵的比例，可以調節能隙以產生跨越藍色、綠色和近紫外光譜的光。然後，晶片被封裝在透明的環氧樹脂中，形成透鏡，保護精細的半導體結構免受機械和環境損害，並有助於有效地從晶片中提取光線。

13. 產業趨勢與發展

像LTST-C193TBKT-2A這樣的LED的發展，是由電子產業的幾個關鍵趨勢所驅動：

• 小型化：對更薄更小消費性裝置的不懈追求，要求元件具有不斷減小的佔位面積和高度。0.35mm的剖面高度代表了高產量應用中晶片LED的當前基準。
• 效率提升：InGaN磊晶生長和晶片設計的持續改進，不斷提高藍光LED的發光效率（每瓦流明），允許在更低電流下實現更亮的輸出，從而降低功耗和熱量產生。
• 先進封裝：封裝技術對於超薄元件至關重要。模塑料、晶粒貼裝材料和晶圓級封裝（WLP）技術的發展，使得微型元件更加堅固可靠。
• 自動化與標準化：與載帶捲盤包裝、自動放置和標準迴流溫度曲線的相容性，對於整合到全球自動化製造生態系統中至關重要，從而保持低組裝成本和高品質。

未來的發展方向可能包括更薄的封裝、LED封裝內整合驅動電路（智慧型LED），以及顏色一致性和熱性能的進一步改善。