LTST-C193TBKT-2A 蓝色LED规格书 - 尺寸1.6x0.8x0.35mm - 电压2.55-2.95V - 功率76mW - 中文技术文档

1. 产品概述

本文档提供了LTST-C193TBKT-2A的完整技术规格，这是一款表面贴装器件（SMD）发光二极管（LED）。该元件属于超小型化光电设备类别，专为现代空间受限的电子组装而设计。其主要功能是为状态指示、背光和装饰照明应用提供可靠、高效的蓝色光源。

该LED的核心优势在于其极低的剖面高度和高亮度输出。其高度仅为0.35毫米，被归类为超薄芯片LED，使其能够应用于超薄消费电子产品、可穿戴设备以及其他垂直空间极为宝贵的应用场景。该器件采用InGaN（氮化铟镓）半导体芯片，这是业界生产高效蓝色和绿色LED的标准技术。该芯片技术以其稳定性和性能而闻名。

该元件的目标市场广泛，涵盖办公自动化设备、通信设备、家用电器和各种消费电子产品的制造商。其与自动贴片设备和标准红外（IR）回流焊工艺的兼容性，使其适用于大批量自动化生产线，确保质量一致并降低组装成本。

2. 深入技术参数分析

2.1 绝对最大额定值

绝对最大额定值定义了可能导致器件永久损坏的应力极限。这些并非工作条件。对于LTST-C193TBKT-2A，关键极限如下：

• 功耗（Pd）：76 mW。这是LED封装在不影响其性能或寿命的情况下，能够以热量形式耗散的最大功率。超过此极限（通常是通过过大的电流驱动LED）将导致结温不受控制地升高。
• 直流正向电流（I_F）：20 mA。这是建议用于可靠长期运行的最大连续正向电流。测试光学参数的典型工作电流要低得多，为2 mA。
• 峰值正向电流：100 mA，但仅在占空比为1/10、脉冲宽度为0.1 ms的脉冲条件下适用。此额定值对于需要短暂高强度闪烁的应用非常重要。
• 温度范围：器件可在-20°C至+80°C的环境温度下工作，并可在-30°C至+100°C的温度下存储。
• 红外焊接条件：封装可承受最高260°C的回流焊峰值温度，最长10秒，这符合无铅（Pb-free）焊接工艺标准。

2.2 电气与光学特性

这些参数在25°C的标准环境温度下测量，定义了器件在正常工作条件下的性能。

• 发光强度（I_V）：当正向电流（I_F）为2 mA时，范围从最小4.50毫坎德拉（mcd）到最大18.0 mcd。强度测量使用经过滤光片匹配人眼明视觉响应（CIE曲线）的传感器进行。
• 视角（2θ_1/2）：130度。这种宽视角是透明透镜（无漫射剂）的特性，意味着发射的光线分布在广阔的区域，适用于需要大面积照明而非聚焦光束的应用。
• 峰值发射波长（λ_P）：468纳米（nm）。这是光谱功率输出最高的特定波长。
• 主波长（λ_d）：在I_F=2mA时，范围为465.0 nm至480.0 nm。这是人眼感知到的、定义光色的单一波长，源自CIE色度图。
• 光谱线半宽（Δλ）：25 nm。这表示光谱纯度；数值越小意味着光越接近单色光。
• 正向电压（V_F）：在I_F=2mA时，范围为2.55V至2.95V。这是LED导通电流时两端的电压降。它是设计限流电路的关键参数。
• 反向电流（I_R）：当施加5V反向电压（V_R）时，最大为10微安（μA）。重要提示：该LED并非设计用于反向偏压工作；此测试仅用于表征漏电流特性。

3. 分档系统说明

为确保批量生产的一致性，LED会根据性能进行分档。LTST-C193TBKT-2A采用三维分档系统。

3.1 正向电压分档

单位是伏特（V），测试电流为2 mA。分档确保电路中LED具有相似的压降，从而在并联时亮度均匀。

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

每个档位内的容差为±0.1V。

3.2 发光强度分档

单位是毫坎德拉（mcd），在I_F=2mA下测量。这允许为需要特定亮度级别的应用选择LED。

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

每个档位内的容差为±15%。

3.3 主波长分档

单位是纳米（nm），在I_F=2mA下测量。这控制了蓝色的精确色调。

• 档位AC：465.0 nm至470.0 nm（更蓝，波长更短）
• 档位AD：470.0 nm至475.0 nm
• 档位AE：475.0 nm至480.0 nm（略带绿色，波长更长）

每个档位内的容差为±1 nm。

4. 性能曲线分析

虽然规格书中引用了特定图表（例如，图1为光谱分布，图6为视角），但此类InGaN LED的典型行为可描述如下：

• 电流与电压（I-V）曲线：正向电压（V_F）具有正温度系数；对于给定电流，它会随着结温升高而略微下降。曲线在开启电压（约2.5V）附近呈指数关系，在较高电流下变得更线性。
• 发光强度与电流（L-I曲线）：在正常工作范围内（例如，高达20mA），光输出大致与正向电流成正比。然而，效率（流明每瓦）通常在低于最大额定值的某个电流处达到峰值，然后由于热效应和效率下降效应而降低。
• 温度特性：InGaN蓝色LED的发光强度通常随着结温升高而降低。主波长也会随着温度升高而略微偏移（通常向更长波长偏移）。
• 光谱分布：光谱是一个以468 nm峰值波长为中心的高斯型曲线，半宽为25 nm。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

该LED符合EIA标准封装尺寸。关键尺寸（单位：毫米）包括长度1.6mm、宽度0.8mm以及标志性的超薄高度0.35mm。详细的机械图纸规定了焊盘位置、元件轮廓和公差（通常为±0.10mm）。

5.2 极性识别

阴极通常有标记，例如凹口、编带上的绿色标记或器件本身的斜角。组装时必须注意正确的极性，以防止反向偏压损坏。

5.3 建议焊盘设计

提供了焊盘图形建议，以确保回流焊过程中形成可靠的焊点并正确对齐。建议的焊膏钢网厚度最大为0.10mm，以防止间距紧密的焊盘之间发生桥连。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊温度曲线

提供了适用于无铅工艺的建议红外（IR）回流焊温度曲线，符合JEDEC标准。关键参数包括：

• 预热：150°C至200°C。
• 预热时间：最长120秒，以充分活化助焊剂并最小化热冲击。
• 峰值温度：最高260°C。
• 液相线以上时间：第3页的示例曲线显示了焊料处于熔融状态的关键时间，必须加以控制以确保焊点正确形成。
• 峰值温度下的总焊接时间：最长10秒。该过程重复次数不应超过两次。

由于电路板设计、焊膏和回流炉特性各不相同，此曲线是一个通用目标，必须针对具体的生产设置进行验证。

6.2 手工焊接

如果必须进行手工焊接，请使用温度不超过300°C的电烙铁，并且单次操作的接触时间限制在最长3秒。过热会损坏塑料封装和半导体芯片。

6.3 清洗

请勿使用未指定的化学清洁剂。如果焊接后需要清洗，请将LED在常温下浸入乙醇或异丙醇中，时间不超过一分钟。强效溶剂会损坏环氧树脂透镜和封装。

6.4 存储与操作

• ESD预防措施：LED对静电放电（ESD）敏感。操作时请使用防静电腕带、防静电垫和正确接地的设备。
• 湿度敏感性：在带有干燥剂的原始密封防潮袋中，当存储温度≤30°C、相对湿度≤90%时，器件的保质期为一年。一旦打开袋子，LED应存储在≤30°C、相对湿度≤60%的环境中。
• 车间寿命：暴露在环境空气中的元件应在672小时（28天）内进行红外回流焊。对于更长时间的暴露，应将其存储在带有干燥剂的密封容器或氮气干燥器中。如果暴露时间超过672小时，建议在焊接前进行约60°C、至少20小时的烘烤，以去除吸收的水分，防止回流焊过程中发生“爆米花”现象。

7. 包装与订购信息

7.1 编带与卷盘规格

LED以行业标准的凸起载带形式提供，并用顶盖带密封。

• 卷盘尺寸：直径7英寸。
• 每卷数量：5000片。
• 最小包装数量：剩余数量为500片起。
• 缺件：编带中最多允许连续两个空位。
• 标准：包装符合ANSI/EIA-481-1-A-1994规范。

8. 应用建议

8.1 典型应用场景

• 状态指示：智能手机、平板电脑、笔记本电脑和物联网设备中的电源开启、电池充电、网络活动和模式指示灯。
• 背光：用于消费电子产品和电器中的薄膜开关、小型LCD显示屏或装饰面板。
• 装饰照明：汽车内饰、游戏外设和家用电子产品中的氛围照明。

8.2 设计注意事项

• 限流：务必使用串联电阻或恒流驱动器将正向电流限制在所需水平（例如，典型亮度为2mA，最大亮度为20mA）。不要直接连接到电压源。
• 热管理：尽管功耗较低，但如果在高环境温度或接近最大电流下工作，请确保焊盘下方有足够的PCB铜箔面积或散热过孔，以帮助散热并维持LED寿命和颜色稳定性。
• 光学设计：透明透镜产生朗伯发射模式（宽视角）。如需更聚焦的光束，则需要外部二次光学元件（透镜或导光板）。
• 应用范围：该元件适用于标准商业和工业应用。对于需要极高可靠性且故障可能危及安全的应用（例如，航空、医疗生命支持），必须咨询元件制造商进行适用性评估。

9. 技术对比与差异化

LTST-C193TBKT-2A的主要差异化因素是其0.35mm高度。与通常高度为0.6-0.8mm的标准0603或0402 LED相比，其剖面高度降低了40-50%。这在设备小型化的持续趋势中是一个关键优势，特别是对于内部空间严重受限的智能手机、超薄笔记本电脑和可穿戴技术。

此外，其超薄外形与相对较高的发光强度（仅在2mA下高达18.0 mcd）的结合值得注意。许多类似厚度的LED可能会牺牲亮度。采用成熟的InGaN芯片确保了在其指定档位内良好的颜色一致性和可靠性。

10. 常见问题解答（基于技术参数）

10.1 使用5V电源时应选用多大阻值的电阻？

使用欧姆定律（R = (V_电源- V_F) / I_F），并假设典型V_F为2.8V，所需I_F为10mA：R = (5V - 2.8V) / 0.010A = 220欧姆。为进行保守设计，确保电流不超过极限，应使用规格书中的最大V_F（2.95V）计算：R_最小值= (5V - 2.95V) / 0.010A = 205欧姆（选用220Ω或240Ω标准值）。

10.2 我可以让该LED持续工作在最大20mA电流下吗？

可以，但需注意重要事项。在20mA时，功耗约为2.8V * 0.020A = 56mW，低于76mW的绝对最大值。然而，在最大额定值下工作会产生更多热量，可能缩短LED寿命，并随着时间的推移导致颜色轻微偏移和发光效率下降。为了获得最佳寿命和稳定性，如果亮度足够，建议在较低电流（例如5-10mA）下工作。

10.3 为什么视角如此之宽（130°）？

透明（非漫射）环氧树脂透镜被塑造成覆盖微小LED芯片的半球形。这种形状充当透镜，将来自小点光源的光线折射，使其分布在非常宽的角度。这对于需要从多个不同视角位置都能看到LED的应用来说是理想的选择，而不仅仅是正面。

10.4 峰值波长与主波长有何区别？

峰值波长（λ_P）：LED发射最多光功率的物理波长。它是半导体材料的属性。主波长（λ_d）：感知波长。它是标准人类观察者看来与LED光颜色相同的单色光波长。由于人眼灵敏度曲线的形状和LED的光谱宽度，这两个值是不同的。主波长对于设计中的颜色规格更为相关。

11. 实际设计与使用案例

场景：为便携式蓝牙音箱设计多LED状态指示灯条。设计需要5个蓝色LED来指示电池电量。薄塑料漫射板后面的空间极其有限。

元件选型：选择LTST-C193TBKT-2A是因为其0.35mm的高度，使其能够安装在纤薄的外壳中。130°的宽视角确保指示灯条可以从各个角度看到。

电路设计：LED将由主板上的3.3V稳压器驱动。目标亮度为K档中间值（约9 mcd），选择5mA的正向电流以获得良好的可见性和电源效率。为进行保守设计，使用最大V_F2.95V计算：R = (3.3V - 2.95V) / 0.005A = 70欧姆。选择标准的68Ω电阻，导致电流略高，约为5.1mA。

PCB布局：使用规格书中建议的焊盘布局。将少量铜箔连接到阴极焊盘（通常与LED衬底热连接），以帮助散热，特别是因为五个LED将紧密排列在一起。

组装：使用自动设备从8mm编带上放置LED。组装线使用经过验证、符合规格书中JEDEC建议的无铅回流焊温度曲线，并仔细监控峰值温度和液相线以上时间，以防止对超薄封装造成热损伤。

12. 技术原理介绍

LTST-C193TBKT-2A基于InGaN（氮化铟镓）半导体芯片。发光原理是电致发光。当在半导体p-n结上施加正向电压时，来自n型区域的电子和来自p型区域的空穴被注入到有源区。在那里，它们复合，以光子（光）的形式释放能量。发射光的特定波长（颜色）由半导体材料的带隙能量决定。通过调整InGaN化合物中铟与镓的比例，可以调节带隙以产生蓝色、绿色和近紫外光谱范围的光。然后，芯片被封装在透明的环氧树脂中，形成透镜，保护精密的半导体结构免受机械和环境损伤，并有助于有效地从芯片中提取光线。

13. 行业趋势与发展

像LTST-C193TBKT-2A这样的LED的发展，受到电子行业几个关键趋势的推动：

• 小型化：对更薄更小消费设备的不断追求，要求元件具有不断缩小的占位面积和高度。0.35mm的剖面高度代表了当前大批量应用中芯片LED的基准。
• 效率提升：InGaN外延生长和芯片设计的持续改进不断提高蓝色LED的发光效率（流明每瓦），允许在更低的电流下获得更亮的输出，从而降低功耗和发热。
• 先进封装：封装技术对于超薄器件至关重要。模塑料、芯片贴装材料和晶圆级封装（WLP）技术的发展，使得微型元件更加坚固可靠。
• 自动化与标准化：与编带卷盘包装、自动贴装和标准回流焊曲线的兼容性，对于融入全球自动化制造生态系统至关重要，从而保持低组装成本和高品质。

未来的发展方向可能包括更薄的封装、LED封装内集成驱动电路（智能LED），以及在颜色一致性和热性能方面的进一步改进。