双色贴片LED LTST-C195TBKSKT规格书 - 0.55mm超薄封装 - 蓝光3.8V / 黄光2.4V - 76mW/62.5mW功率 - 中文技术文档

1. 产品概述

本文档详细说明了一款双色表面贴装器件（SMD）LED的技术规格。该元件将两个不同的半导体芯片集成在一个极其纤薄的封装内，适用于空间受限的紧凑型设计。其主要用途是作为电子设备中的指示灯或状态灯，在单一器件占位面积内提供两种不同的颜色。

1.1 核心优势与目标市场

该器件的标志性特征是其0.55mm的超薄厚度，这对于现代纤薄消费电子产品、便携设备和密集PCB布局而言是一个关键优势。它采用先进的半导体材料：用于蓝光发射的InGaN（氮化铟镓）芯片和用于黄光发射的AlInGaP（磷化铝铟镓）芯片。这些材料以其高效率和亮度著称。该LED完全符合RoHS（有害物质限制）指令。它采用7英寸直径卷盘上的8mm载带包装，完全兼容大批量制造中使用的高速自动化贴片设备。该器件还设计为能够承受用于无铅（Pb-free）焊接组装的标准红外（IR）回流焊工艺。

2. 深入技术参数分析

以下章节详细分解了器件在标准测试条件（Ta=25°C）下的工作极限和性能特征。

2.1 绝对最大额定值

这些额定值定义了可能导致器件永久损坏的应力极限。不保证在或超过这些极限下工作。

• 功耗（Pd）：LED能够以热量形式耗散的最大允许功率。蓝光芯片额定值为76 mW，黄光芯片为62.5 mW。超过此值可能导致过热并加速性能退化。
• 峰值正向电流（I_FP）：最大脉冲电流（1/10占空比，0.1ms脉冲宽度）。蓝光芯片可承受100 mA脉冲，黄光芯片可承受60 mA。此参数对于短暂的高强度闪烁应用很重要。
• 直流正向电流（I_F）：可靠长期工作的最大连续正向电流。蓝光芯片为20 mA，黄光芯片为25 mA。这是大多数亮度规格的标准驱动电流。
• 温度范围：器件额定工作温度范围为-20°C至+80°C，存储温度范围为-30°C至+100°C。
• 焊接条件：该元件可承受峰值温度为260°C、最长10秒的红外回流焊，这与常见的无铅工艺曲线相符。

2.2 电气与光学特性

这些是在推荐的20 mA直流正向电流下测得的典型性能参数。

• 发光强度（I_V）：感知亮度的度量。对于蓝光芯片，典型强度范围从最小值28.0 mcd到最大值180.0 mcd。对于黄光芯片，范围从45.0 mcd到280.0 mcd。实际值经过分档（见第3节）。
• 视角（2θ_1/2）：发光强度至少为0°（轴向）强度一半时的角度范围。两种颜色都具有典型的130度宽视角，从侧面角度也能提供良好的可见性。
• 峰值波长（λ_P）：光输出功率最大的波长。典型值为468 nm（蓝光）和591 nm（黄光）。
• 主波长（λ_d）：最能描述感知光色的单一波长。典型值为470 nm（蓝光）和589 nm（黄光）。此值源自CIE色度图。
• 光谱带宽（Δλ）：发射光谱在其最大功率一半处的宽度。两种芯片的典型带宽均为25 nm，表明具有相对纯净的色光发射。
• 正向电压（V_F）：在20 mA驱动下LED两端的电压降。蓝光芯片的典型V_F为3.30V（最大3.80V），黄光芯片的典型V_F为2.00V（最大2.40V）。这对于驱动电路设计和电源选择至关重要。
• 反向电流（I_R）：施加5V反向偏压时的最大漏电流。两种芯片均为10 μA。重要提示：该器件并非为反向工作而设计；施加超过测试条件的反向电压可能导致立即失效。

2.3 热学考量

虽然没有明确给出热阻（θ_JA）的详细数据，但功耗额定值和工作温度范围是主要的热约束。有效的PCB布局，配备足够的铜箔用于散热，对于将结温维持在安全限值内至关重要，尤其是在以最大或接近最大直流电流驱动时。超过最大结温将急剧缩短LED的使用寿命。

3. 分档系统说明

为了应对半导体制造中的自然差异，LED被分类到不同的性能档位中。这确保了生产批次内的一致性。

3.1 发光强度分档

光输出按最小值和最大值定义的档位进行分类。每个档位的容差为±15%。

蓝光芯片档位：

N: 28.0 - 45.0 mcd

P: 45.0 - 71.0 mcd

Q: 71.0 - 112.0 mcd

R: 112.0 - 180.0 mcd

黄光芯片档位：

P: 45.0 - 71.0 mcd

Q: 71.0 - 112.0 mcd

R: 112.0 - 180.0 mcd

S: 180.0 - 280.0 mcd

设计人员在订购时必须指定所需档位代码，以确保其应用所需的亮度水平。使用较低档位（例如蓝光的N档）可能导致显示较暗。

4. 性能曲线分析

规格书引用了典型的特性曲线，这对于理解器件在非标准条件下的行为至关重要。虽然具体图表未在文本中重现，但其含义描述如下。

4.1 正向电流 vs. 正向电压（I-V曲线）

此曲线显示了电流与电压之间的非线性关系。对于两个LED芯片，电压随电流呈对数增长。提供的典型V_F值特定于20 mA。以较低电流驱动将导致较低的V_F，而以较高电流驱动将增加V_F和功耗。强烈建议使用恒流驱动器而非恒压驱动器，以确保亮度稳定并防止热失控。

4.2 发光强度 vs. 正向电流

此图说明了光输出如何随正向电流增加。在工作范围内通常接近线性，但在极高电流下会因效率下降和热效应而饱和。选择20 mA作为驱动电流标准点，以平衡亮度、效率和可靠性。

4.3 发光强度 vs. 环境温度

LED光输出随结温升高而降低。此曲线对于在高温环境下运行的应用至关重要。降额系数（每摄氏度输出下降的百分比）可从此图估算。需要充分的散热以最小化随温度升高的亮度损失。

4.4 光谱分布

这些曲线绘制了相对强度与波长的关系，显示了峰值波长（λ_P）和光谱带宽（Δλ）。两种颜色25 nm的窄带宽证实了良好的色纯度，这对于颜色区分很重要的指示灯应用是理想的。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸与引脚分配

该器件符合EIA标准封装外形。关键的机械特征是0.55mm的总高度。双色芯片的引脚分配如下：引脚1和3用于蓝光（InGaN）芯片，引脚2和4用于黄光（AlInGaP）芯片。这种四焊盘设计为每种颜色提供了独立的电气连接，允许它们被独立控制。

5.2 推荐焊接焊盘布局

提供了PCB设计的建议焊盘图形（封装尺寸）。遵循此图形对于在回流焊期间实现可靠的焊点、确保正确的对准以及促进热量从LED散出至关重要。焊盘尺寸的设计旨在防止在回流焊期间发生立碑现象（元件一端翘起）。

5.3 极性识别

虽然文本中没有明确显示，但SMD LED通常在封装上有一个标记（如圆点、缺口或斜边）来指示阴极（-）或特定引脚。组装和设计时，必须将规格书的引脚分配表与封装标记图（由“封装尺寸”暗示）交叉参考，以确保方向正确。

6. 焊接与组装指南

6.1 红外回流焊温度曲线

包含了无铅回流焊的建议温度曲线。关键参数包括：

- 预热：从环境温度升温至150-200°C。

- 浸润/预热时间：最长120秒，以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（TAL）：在焊料熔点以上（SnAgCu通常约为~217°C）的时间应足以形成良好的焊点，但应最小化以减少对LED的热应力。该曲线设计符合JEDEC标准。

6.2 手工焊接

如果需要手动返工，烙铁温度不得超过300°C，每个焊点的接触时间应限制在最长3秒。此操作应仅执行一次，以避免损坏塑料封装和内部引线键合。

6.3 存储与处理条件

湿度敏感性：LED包装在带有干燥剂的防潮袋中。一旦打开原始密封袋，元件就会暴露在环境湿度中。

- 开封后存储：不应超过30°C和60%相对湿度（RH）。

- 车间寿命：建议在打开袋子后一周内完成红外回流焊。

- 长期存储：对于超过一周的存储，元件应保存在带有干燥剂的密封容器或氮气干燥器中。

- 烘烤：在原始包装外存储超过一周的元件，在焊接前必须在约60°C下烘烤至少20小时，以去除吸收的水分并防止“爆米花”现象（回流焊期间因蒸汽压力导致封装开裂）。

6.4 清洗

如果需要焊后清洗，只能使用指定的溶剂。未指定的化学品可能损坏塑料透镜或封装材料。可接受的清洁剂包括乙醇或异丙醇（IPA）。LED应在常温下浸泡少于一分钟。

6.5 静电放电（ESD）预防措施

与大多数半导体器件一样，LED易受静电放电损坏。必须采取处理预防措施：使用接地腕带、防静电手套，并确保所有设备和工作台面正确接地。

7. 包装与订购信息

7.1 载带与卷盘规格

元件以凸纹载带形式提供，用于自动化组装。

- 载带宽度：8 mm。

- 卷盘直径：7英寸。

- 每卷数量：4000片。

- 最小起订量（MOQ）：剩余数量500片起订。

- 料袋密封：空料袋用盖带密封。

- 缺件：根据规格，最多允许连续两个LED缺失（空料袋）。

- 标准：包装遵循ANSI/EIA-481规范。

7.2 料号解读

料号LTST-C195TBKSKT可能编码了特定属性，尽管此摘录未提供完整分解。通常，此类代码表示系列（LTST）、尺寸/外形（C195）、颜色（TB表示双色蓝/黄）和包装（KSKT可能指载带卷盘）。订购时必须单独指定发光强度的确切档位代码。

8. 应用说明与设计考量

8.1 典型应用场景

这款双色LED是多状态指示灯的理想选择。常见用途包括：

- 电源/状态指示灯：蓝光表示“待机”或“开机”，黄光表示“充电”或“警告”。

- 网络设备：指示链路状态、活动或速度。

- 消费电子产品：紧凑型设备上的电池电量指示器、模式选择反馈。

- 工业控制：机器状态指示（运行、故障、空闲）。

其超薄外形使其特别适用于智能手机、平板电脑、超极本和其他空间受限的便携设备。

8.2 电路设计考量

1. 限流：始终为每个颜色通道使用串联限流电阻或专用的恒流LED驱动IC。使用公式R = (V_电源- V_F) / I_F计算电阻值。使用规格书中的最大V_F，以确保即使存在器件间差异，电流也不会超过限制。

2. 独立控制：每种颜色的独立阳极/阴极允许通过微控制器进行独立的PWM（脉宽调制）调光或闪烁控制。

3. 功耗：验证总功率（每个芯片的I_F* V_F）不超过单个芯片的额定功率，尤其是在两个芯片同时驱动时。

4. 反向电压保护：虽然不是齐纳二极管，但可以在每个LED两端并联一个小信号二极管（阴极对阳极），以提供对PCB上意外反向电压瞬变的保护。

8.3 PCB布局建议

- 精确遵循推荐的焊盘尺寸。

- 如果LED焊盘连接到大的地/电源平面，请使用热释放连接，以便于焊接，同时仍提供一定的热传导。

- 为了获得最佳散热效果，考虑在散热焊盘（如果存在）下方或附近添加小过孔，将热量传导到PCB内层或底层。

9. 技术对比与差异化

与旧款双色LED或使用两个分立单色LED相比，此器件具有明显优势：

- 节省空间：单个0.55mm薄封装取代两个元件，节省PCB面积和体积。

- 简化组装：一次贴片操作代替两次，提高组装吞吐量并减少潜在的贴装错误。

- 材料技术：与GaP等旧技术相比，使用InGaN和AlInGaP芯片通常提供更高的效率和亮度。

- 工艺兼容性：完全兼容标准、大批量的SMT组装和无铅回流焊工艺，降低了制造复杂性。

10. 基于技术参数的常见问题解答（FAQ）

Q1: 我可以同时驱动蓝光和黄光LED吗？

A: 可以，它们在电气上是独立的。但是，您必须确保每个芯片的功耗不超过额定值，并且PCB/局部环境温度保持在工作范围内。产生的总热量将是两者之和。

Q2: 如果极性接反了会怎样？

A: 施加显著的反向电压（超过5V测试条件）很可能由于反向击穿导致LED芯片立即灾难性失效。务必注意正确的极性。

Q3: 为什么蓝光和黄光的正向电压不同？

A: 正向电压是半导体材料带隙的基本属性。InGaN（蓝光）的带隙比AlInGaP（黄光）宽，需要更高的电压来“推动”电子穿过结，从而产生更高能量（更短波长）的光子。

Q4: 如何选择正确的限流电阻？

A: 使用公式R = (V_电源- V_F) / I_F。为了可靠性，使用规格书中的最大V_F（蓝光3.80V，黄光2.40V）和您期望的I_F（例如20mA）。对于5V电源：R_蓝光= (5 - 3.8) / 0.02 = 60 Ω；R_黄光= (5 - 2.4) / 0.02 = 130 Ω。使用下一个更高的标准电阻值。

Q5: LED看起来比预期的暗。可能是什么问题？

A: 1) 确认您使用了正确的档位代码；较低的档位（例如蓝光的N档）亮度较低。2) 用万用表检查实际正向电流；计算错误的电阻或低电源电压会降低电流。3) 确保LED没有过热；高结温会降低光输出。4) 确认视角；亮度是在轴向测量的。

11. 实际设计与使用示例

示例1：双状态USB端口指示灯。在笔记本电脑中，此LED可以放置在USB-C端口旁边。它可以由嵌入式控制器（EC）驱动：设备连接并活动时蓝光常亮，端口提供充电电流时黄光闪烁，否则两者都熄灭。其纤薄外形使其能够安装在狭窄的边框内。

示例2：物联网设备状态。在紧凑型无线传感器中，LED可以指示网络状态：蓝光表示“连接到云端”，黄光表示“数据传输中”，交替颜色表示“错误”。其低功耗适合电池供电设备，宽视角确保从各个角度都能看到。

示例3：处理湿度敏感元件。制造商收到一卷LED。他们在一个生产班次内用完整个卷盘。如果剩余部分卷盘，他们将其存储在带有干燥剂的密封容器中。两周后，在使用剩余部分之前，他们按照规格书指南，在将其装入贴片机之前，将卷盘在60°C下烘烤24小时，以防止焊接缺陷。

12. 工作原理简介

发光二极管（LED）是通过电致发光发光的半导体器件。当正向电压施加在p-n结两端时，来自n型材料的电子与来自p型材料的空穴复合。这种复合以光子（光）的形式释放能量。发射光的特定波长（颜色）由半导体材料的能带隙决定。InGaN芯片的带隙对应于蓝光（~470 nm），而AlInGaP芯片的带隙对应于黄光（~589 nm）。塑料封装用于保护精密的半导体芯片和引线键合，塑造光输出光束（透镜），并提供用于安装的物理外形尺寸。

13. 技术趋势与发展

所述器件反映了LED技术的几个持续趋势：

- 小型化：向0.55mm及更薄封装的推动持续助力更纤薄的产品设计。

- 高效率材料：InGaN和AlInGaP代表了用于可见光LED的成熟、高性能材料体系，为指示灯应用提供了良好的光效（流明每瓦）。

- 集成化：将多种功能（两种颜色）组合到单个封装中，是元件集成化以节省空间和简化组装这一更广泛趋势的一部分。

- 稳健的制造兼容性：对载带卷盘包装、红外回流焊耐受性和湿度敏感性等级的强调，符合全自动化、大批量电子制造的需求。未来的发展可能包括更薄的封装、集成限流电阻的LED“模块”，或在类似占位面积内的三色（RGB）芯片，这些都由消费电子和汽车领域的需求驱动。