LTST-C170TBKT-5A 藍光 SMD LED 規格書 - 尺寸 3.2x1.6x1.1mm - 電壓 2.8V - 功率 76mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTST-C170TBKT-5A 是一款專為現代緊湊型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，高度僅 1.10 毫米，非常適合空間限制嚴格的應用。此元件採用 InGaN（氮化銦鎵）半導體晶片，以其能高效產生高亮度藍光而聞名。它採用業界標準的 8mm 載帶包裝於 7 英吋直徑的捲盤上，確保與電子製造中常用的高速自動取放和組裝設備相容。

此 LED 被歸類為綠色產品，意味著它符合有害物質限制 (RoHS) 指令。它亦設計為與紅外線 (IR) 迴焊製程相容，這是將表面黏著元件組裝到印刷電路板 (PCB) 上的標準製程。其電氣特性與積體電路 (IC) 邏輯位準相容，簡化了驅動電路設計。

2. 技術參數詳解

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極限。它們是在環境溫度 (Ta) 為 25°C 時指定的。

• 功率消耗 (Pd)：76 mW。這是 LED 封裝在連續操作下可安全以熱形式消散的最大功率。
• 峰值順向電流 (I_FP)：100 mA。這是最大允許的瞬時順向電流，通常在脈衝條件下指定（1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度）以防止過熱。
• 直流順向電流 (I_F)：20 mA。這是為確保長期可靠運作所建議的最大連續順向電流。
• 操作溫度範圍：-20°C 至 +80°C。保證元件在此環境溫度範圍內正常運作。
• 儲存溫度範圍：-30°C 至 +100°C。元件在這些限制內儲存不會劣化。
• 紅外線焊接條件：260°C 持續 10 秒。這定義了迴焊製程的峰值溫度和時間容限。

2.2 電氣與光學特性

這些是在 Ta=25°C 和標準測試電流 (I_F) 為 5 mA 下測量的典型性能參數，除非另有說明。

• 發光強度 (I_V)：11.2 - 45.0 mcd（毫燭光）。這是人眼感知 LED 亮度的度量。寬廣的範圍表示此元件提供不同的亮度分級（見第 3 節）。
• 視角 (2θ_1/2)：130 度。這是發光強度降至中心軸 (0°) 值一半時的全角。130° 角表示非常寬廣的視角分佈。
• 峰值發射波長 (λ_P)：468 nm。這是光輸出功率達到最大值時的波長。
• 主波長 (λ_d)：470.0 - 475.0 nm。這是從 CIE 色度圖導出、最能代表人眼感知光線顏色的單一波長。此範圍對應藍色。
• 光譜線半高寬 (Δλ)：25 nm。這是發射光譜在其最大功率一半處的寬度，表示藍光的光譜純度。
• 順向電壓 (V_F):2.65 - 3.05 V（典型值 2.80V）。這是在指定測試電流驅動下 LED 兩端的電壓降。它是設計限流電路的關鍵參數。
• 逆向電流 (I_R)：在 V_R=5V 時為 10 μA（最大值）。LED 並非設計用於逆向偏壓操作。此參數僅用於品質保證測試。

重要注意事項：發光強度是使用模擬人眼響應（CIE 曲線）的濾光片測量的。元件對靜電放電 (ESD) 敏感；在操作過程中必須採取適當的 ESD 預防措施（靜電手環、接地設備）。

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-C170TBKT-5A 採用三維分級系統。

3.1 順向電壓分級

單位為伏特 (V)，在 I_F= 5 mA 下測量。每個分級的容差為 ±0.1V。

• 分級代碼 1：2.65V（最小）至 2.75V（最大）
• 分級代碼 2：2.75V 至 2.85V
• 分級代碼 3：2.85V 至 2.95V
• 分級代碼 4：2.95V 至 3.05V

這允許設計師為需要並聯驅動時亮度均勻的應用，選擇 V_F緊密匹配的 LED。

3.2 發光強度分級

單位為毫燭光 (mcd)，在 I_F= 5 mA 下測量。每個分級的容差為 ±15%。

• L1：11.2 至 14.0 mcd
• L2：14.0 至 18.0 mcd
• M1：18.0 至 22.4 mcd
• M2：22.4 至 28.0 mcd
• N1：28.0 至 35.5 mcd
• N2：35.5 至 45.0 mcd

此寬廣的分級範圍允許根據應用亮度需求進行選擇，從指示燈到背光皆可。

3.3 主波長分級

單位為奈米 (nm)，在 I_F= 5 mA 下測量。容差為 ±1 nm。

• 分級代碼 AD：470.0 nm 至 475.0 nm

這確保了此料號下所有元件的藍色色調一致。

4. 性能曲線分析

規格書中引用了典型的性能曲線，對於理解元件在不同條件下的行為至關重要。雖然具體圖表未在本文中重現，但其含義分析如下。

4.1 電流對電壓 (I-V) 曲線

像此類 InGaN LED 的 I-V 曲線顯示出典型的指數上升特性。對於給定的電流，順向電壓 (V_F) 相對恆定，但具有負溫度係數——它會隨著接面溫度升高而略微下降。在恆壓驅動方案中必須考慮此點，以避免熱失控。

4.2 發光強度對順向電流曲線

在典型工作範圍內（最高至 20mA），光輸出（發光強度）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，並在較高電流下因熱量產生增加和半導體中的"效率下降"效應而降低。

4.3 光譜分佈

光譜輸出曲線將顯示一個以 468-470 nm 為中心的單一峰值，典型半高寬為 25 nm。主波長（感知顏色）即由此光譜導出。光譜隨電流基本穩定，但峰值波長可能會隨著接面溫度的變化而略微偏移（典型值為 0.1-0.2 nm/°C）。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

此 LED 採用業界標準的 EIA 封裝外形。關鍵尺寸包括本體尺寸約為 3.2mm（長）x 1.6mm（寬），以及定義性的超薄外形 1.10mm（高）。除非詳細機械圖另有規定，否則所有尺寸公差通常為 ±0.10mm。透鏡為水清色，這對藍光 LED 是最佳的，因為它不會改變顏色。

5.2 極性識別與焊墊設計

元件具有陽極和陰極。極性通常由封裝上的標記指示，例如凹口、圓點或切角。規格書包含建議的 PCB 佈局焊墊尺寸。遵循這些建議對於實現可靠的焊點、迴焊期間的正確對齊以及管理熱應力至關重要。焊墊設計也有助於防止墓碑效應（焊接時一端翹起）。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴焊溫度曲線

此元件與無鉛 (Pb-free) 錫膏的紅外線迴焊相容。提供了一個建議的溫度曲線，通常遵循 JEDEC 標準。關鍵參數包括：

• 預熱：150-200°C，持續最多 120 秒，以逐漸加熱電路板並活化助焊劑。
• 峰值溫度：最高 260°C。
• 液相線以上時間 (TAL)：在峰值溫度 5°C 範圍內的時間應限制在最多 10 秒。迴焊不應執行超過兩次。

確切的溫度曲線必須針對特定的 PCB 設計、元件和使用的迴焊爐進行特性分析。

6.2 手工焊接

若必須進行手工焊接，必須極度小心：

• 烙鐵溫度不應超過 300°C。
• 每個焊墊的接觸時間應限制在最多 3 秒。
• 手工焊接應僅執行一次，以避免對塑料封裝和半導體晶粒造成熱損傷。

6.3 儲存與操作

儲存（密封袋）：LED 對濕氣敏感 (MSL)。當儲存在帶有乾燥劑的原裝防潮袋中時，應保持在 ≤30°C 和 ≤90% RH 的條件下，並在袋子密封日期後一年內使用。儲存（開袋後）：一旦開封，環境不應超過 30°C / 60% RH。建議在暴露後 672 小時（28 天）內完成紅外線迴焊。對於更長的暴露時間，在焊接前需要在大約 60°C 下烘烤至少 20 小時，以去除吸收的濕氣並防止"爆米花"現象（迴焊期間封裝破裂）。

6.4 清潔

如果需要在焊接後進行清潔，僅應使用指定的醇類溶劑，如異丙醇 (IPA) 或乙醇。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塑料封裝材料或透鏡。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 載帶與捲盤規格

LED 以壓紋載帶供應，用覆蓋帶密封，並纏繞在 7 英吋（178mm）直徑的捲盤上。

• 每捲數量：3000 顆。
• 最小訂購量 (MOQ)：剩餘數量為 500 顆。
• 包裝標準：符合 ANSI/EIA-481-1-A-1994。
• 品質：載帶中連續缺失元件（"缺燈"）的最大數量為兩顆。

此包裝針對自動化 SMT 組裝線進行了優化。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

憑藉其超薄外形、寬廣視角和藍色光線，此 LED 非常適合：

• 狀態指示燈：消費性電子產品、網路設備和家電中的電源、連線或活動指示燈。
• 背光：小型 LCD 顯示器的側光、鍵盤照明或薄型裝置中的裝飾照明。
• 消費性電子產品：智慧型手機、平板電腦、遊戲周邊設備和穿戴式裝置中的裝飾照明，其中高度至關重要。
• 汽車內飾照明：用於儀表板指示燈或氛圍照明，需考慮操作溫度範圍。

8.2 設計考量

電流驅動：始終使用串聯限流電阻或恆流驅動電路。直接從電壓源驅動 LED 將導致過大電流並迅速失效。電阻值可使用歐姆定律計算：R = (V_電源- V_F) / I_F. 熱管理：儘管功率消耗很低，確保 PCB 上熱焊墊（如有）周圍有足夠的銅面積或整體電路板散熱，將有助於維持 LED 的效率和壽命，尤其是在接近最大電流或高環境溫度下運作時。光學設計：水清透鏡和寬廣視角提供了寬廣、擴散的光型。對於聚焦光線，可能需要外部透鏡或導光管。藍光輸出處於一個可用螢光粉在某些應用中產生白光的範圍。

9. 技術比較與差異化

LTST-C170TBKT-5A 的主要差異化因素是其超薄的 1.10mm 高度以及其使用的高亮度 InGaN 晶片。與 GaP（磷化鎵）藍光 LED 等舊技術相比，InGaN 提供了顯著更高的發光效率和更飽和的藍色。在空間受限的現代電子產品中，相對於標準 SMD LED（通常高 1.5-2.0mm），其薄型外觀是一個關鍵優勢。與用於聚焦照明的窄角 LED 相比，其 130 度的寬廣視角也值得注意。

10. 常見問題 (FAQ)

10.1 峰值波長與主波長有何不同？

峰值波長 (λ_P)：光功率輸出實際達到最大值時的特定波長。這是一個物理測量值。
主波長 (λ_d)：從 CIE 色度圖計算出的值，代表單色光的波長，該單色光在人眼看來與 LED 的輸出顏色相同。它定義了感知顏色。對於藍光 LED，它們通常很接近，如此例所示（468nm 對比 470-475nm）。

10.2 我可以持續以 20mA 驅動這顆 LED 嗎？

可以，20mA 是建議的最大直流順向電流。為了獲得最佳壽命和效率，以較低的電流（例如 5mA（測試條件）或 10mA）驅動，通常對於指示燈用途已足夠，並能減少熱量產生。

10.3 為什麼靜電防護對 LED 如此重要？

LED 中的半導體接面，尤其是高亮度 InGaN 類型，對高壓靜電放電非常敏感。人體無法察覺的靜電衝擊，可能通過損壞微小的半導體層，立即降低或摧毀 LED 的光輸出能力。務必在防靜電安全環境中操作。

11. 實務設計案例分析

情境：為一款便攜式藍牙喇叭設計低功耗狀態指示燈。指示燈必須在日光下可見，具有寬廣視角，並能安裝在 1.5mm 高的外殼內。
選擇理由：選擇 LTST-C170TBKT-5A 是因為其 1.10mm 的高度和 130° 的視角。藍色提供了良好的對比度，並且通常與藍牙技術相關聯。
電路設計：喇叭的主電路板有一條 3.3V 電源軌。目標順向電流為 10mA 以獲得良好的亮度和效率。使用典型的 V_F值 2.8V：R = (3.3V - 2.8V) / 0.01A = 50 歐姆。選擇一個標準的 51 歐姆電阻。LED 中的功率消耗為 P = V_F* I_F= 2.8V * 0.01A = 28mW，遠低於 76mW 的最大值。
佈局：在 PCB 上使用了規格書中建議的焊墊佈局。在 LED 下方保持一個小的禁入區域以防止焊錫芯吸。

12. 工作原理簡介

發光二極體是一種半導體元件，通過稱為電致發光的過程將電能直接轉換為光。LTST-C170TBKT-5A 使用基於 InGaN 的異質結構。當施加順向電壓時，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（量子阱）。當一個電子在此區域與一個電洞復合時，能量以光子（光粒子）的形式釋放。InGaN 材料的特定能帶隙決定了發射光子的波長（顏色），在此例中為藍光譜（約 470 nm）。水清環氧樹脂封裝充當透鏡，塑造光輸出並提供環境保護。

13. 技術趨勢

藍光 InGaN LED 的發展是固態照明領域的基礎性突破，使得白光 LED（通過螢光粉轉換）和全彩顯示器的創建成為可能。像此類 SMD LED 的當前趨勢持續聚焦於：

• 提高效率 (lm/W)：在相同光輸出的情況下減少能耗。
• 微型化：進一步減小封裝尺寸（佔位面積和高度），以用於下一代超緊湊裝置。
• 改善顏色一致性：對於需要均勻顏色的應用（如大面積背光或電視牆），採用更嚴格的分級容差。
• 更高的可靠性與壽命：增強封裝材料和晶片設計，以承受更高的操作溫度和更惡劣的環境，擴展到汽車和工業應用。

遵循環境法規，朝向無鉛和無鹵素材料的轉變也是標準的業界實踐。