双色贴片LED LTST-C295TBKGKT-5A 数据手册 - 尺寸 2.0x1.25x0.55mm - 电压 2.7V/1.75V - 功率 0.076W/0.075W - 蓝/绿

产品概述

本文件详述了一款双色表面贴装器件（SMD）LED的规格。该元件在单个超薄封装内集成了两个独立的LED芯片，可在单一占位面积上发出蓝光和绿光。其设计适用于现代电子组装工艺，兼容自动贴装设备，并适用于无铅工艺的红外（IR）回流焊温度曲线。本产品符合环保标准，是一款符合ROHS要求的绿色产品。

1.1 核心优势

• 节省空间的设计： 0.55毫米的超薄外形，便于集成到紧凑型及薄型电子设备中。
• 双色功能： 结合蓝色（InGaN）和绿色（AlInGaP）光源，为状态指示灯、背光和装饰照明提供设计灵活性。
• 高亮度输出： 采用先进的InGaN和AlInGaP半导体材料，实现高发光强度。
• 便于制造： 采用符合EIA标准的7英寸卷盘、8毫米载带包装，非常适合大批量自动化PCB组装生产线。
• 工艺兼容性： 可承受标准红外回流焊条件，确保在标准SMT制造流程中的可靠性。

2. 深入技术参数分析

以下部分详细阐述了该器件的电气、光学及热学特性。除非另有说明，所有参数均在环境温度 (Ta) 为 25°C 的条件下指定。

2.1 绝对最大额定值

这些额定值定义了可能对设备造成永久性损坏的极限。不保证在此条件下或低于此条件时设备能正常工作。

参数	Blue Chip	绿筹股	单元	条件
功耗	76	75	mW	-
峰值正向电流	100	80	mA	1/10占空比，0.1毫秒脉冲
直流正向电流	20	30	mA	连续
工作温度	-20°C 至 +80°C		-	-
存储温度	-30°C 至 +100°C		-	-
红外回流焊接条件	260°C 持续 10 秒		-	峰值温度

解读： 绿色芯片可承受更高的连续直流电流（30mA对比20mA），而蓝色芯片则允许更高的脉冲电流。指定的IR回流焊温度曲线对于确保焊点完整性且不损坏LED封装至关重要。

2.2 Electrical & Optical Characteristics

这些是定义器件在标准测试条件（IF = 5 mA）下性能的典型工作参数。

参数	Symbol	蓝筹芯片 (最小值/典型值/最大值)	绿筹芯片 (最小值/典型值/最大值)	单元	测试条件
发光强度	Iv	7.10 / - / 45.0	7.10 / - / 45.0	mcd	IF = 5 mA
视角	2θ二分之一	130（典型值）		deg	-
峰值波长	λP	468 (典型值)	574（典型值）	nm	-
主波长	λd	- / 470 / -	- / 571 / -	nm	IF = 5 mA
光谱半宽度	Δλ	25 (典型值)	15 (典型值)	nm	-
Forward Voltage	VF	- / 2.70 / 3.20	- / 1.75 / 2.35	V	IF = 5 mA
Reverse Current	IR	10 (最大值)	10 (最大值)	μA	VR = 5V

关键分析：

• Brightness & Binning: 发光强度范围较宽（7.1至45 mcd），通过分档系统进行管理（详见第3节）。设计人员必须在光学设计中考虑此差异。
• 电压差： 正向电压（V_F）在蓝色芯片（约2.7V）和绿色芯片（约1.75V）之间存在显著差异。这是电路设计中的一个关键考量，尤其是在使用公共电流源或电压轨驱动两种颜色时。通常需要为每个颜色通道配备独立的限流电阻。
• 视角： 130度的宽广视角使这款LED适用于需要大范围可见度的应用。
• ESD敏感度： 关于ESD（静电放电）的注意事项表明该设备对静电放电敏感。在组装和操作过程中，必须遵守正确的ESD处理程序（如佩戴防静电腕带、使用接地设备）。
• 非整流操作： 反向电流测试说明明确指出，该设备并非为反向操作而设计。施加超出测试条件的反向偏压可能导致设备立即失效。

3. 分档系统说明

为确保亮度一致性，LED会根据其在5 mA电流下测得的发光强度进行分档。这使得设计人员能够选择适合其应用的亮度等级。

3.1 发光强度分档

蓝色与绿色芯片的分档结构完全相同。

Bin Code	Minimum Intensity (mcd)	最大强度 (mcd)
K	7.10	11.2
L	11.2	18.0
M	18.0	28.0
N	28.0	45.0

公差： 每个亮度档位具有 +/-15% 的容差。例如，在测试电流下，标为“M”档的LED实际亮度可能在15.3 mcd至32.2 mcd之间。

设计影响： 当需要精确的亮度匹配时（例如在多LED阵列或混光应用中），可能需要指定更严格的档位代码或在驱动电路中实施校准。

4. 性能曲线分析

虽然数据手册（第6-7页）中引用了具体的图形数据，但典型的性能趋势可以从参数中推断得出：

• I-V（电流-电压）曲线： 正向电压（V_F将随正向电流 (I) 的增加而增大。_F该关系是非线性的，是二极管的典型特征。蓝色和绿色芯片的不同 V_F 值意味着它们的 I-V 曲线将彼此偏移。
• 发光强度与电流的关系： 光输出（Iv）通常随正向电流增加而增加，但最终会达到饱和。超过绝对最大直流电流工作会降低效率和使用寿命。
• 温度依赖性： 发光强度通常随结温升高而降低。-20°C 至 +80°C 的工作温度范围定义了维持指定光学性能的环境条件。正向电压也具有负温度系数（随温度升高而降低）。
• 光谱分布： 峰值波长（468nm蓝光，574nm绿光）和光谱半宽（蓝光25nm，绿光15nm）决定了色纯度。绿光芯片的半宽更窄，因此相比半宽更宽的蓝光发射，其发出的绿光在光谱上更纯净。

5. Mechanical & Package Information

5.1 封装尺寸

该器件采用行业标准SMD封装。关键尺寸包括主体尺寸约为2.0mm x 1.25mm，高度仅为0.55mm。数据手册中提供了公差为±0.10mm的详细尺寸图，以便进行精确的PCB焊盘设计。

5.2 Pin Assignment & Polarity

双色LED有四个引脚（1、2、3、4）。引脚分配如下：

• Blue Chip: 连接到引脚1和3。
• Green Chip: 连接至引脚2和4。

此配置通常意味着内部为共阴极或共阳极结构，但数据手册规定了每种颜色的引脚对。连接驱动电路时必须注意极性。封装上标有方向标记（可能在引脚1处有圆点或倒角）。

5.3 推荐焊盘设计

建议的焊盘布局旨在确保回流焊过程中焊接可靠且机械对准准确。遵循这些建议有助于防止立碑现象（元件一端翘起），并确保形成良好的焊角。

6. Soldering & Assembly Guidelines

6.1 红外回流焊温度曲线

本文为无铅（Pb-free）焊接工艺提供了一份详细的建议回流温度曲线。关键参数包括：

• 预热： 在150-200°C下预热最多120秒，以使电路板逐渐升温并激活助焊剂。
• 峰值温度： 最高260°C。
• 液相线以上时间： 该组件暴露在峰值温度下的时间不应超过10秒。
• 极限： 在此条件下，该器件不应经历超过两次回流焊循环。

此温度曲线基于JEDEC标准，以确保封装完整性。LED的低热容要求仔细调整温度曲线，以避免过热。

6.2 手工焊接

若必须进行手工焊接，应极其谨慎地操作：

• 烙铁温度： 最高300°C。
• 焊接时间： 每个焊点最多3秒。
• 极限： 仅允许进行一次手工焊接循环。

过热或长时间接触可能会损坏LED芯片或塑料透镜。

6.3 清洁

若需进行焊后清洁：

• 仅使用指定溶剂：ethyl alcohol或isopropyl alcohol。
• 在常温下，浸泡时间应少于一分钟。
• 避免使用强效或未指定的化学清洁剂，以免损坏LED封装材料和光学透镜。

6.4 储存条件

正确的贮存对于防止吸潮至关重要，吸潮可能导致回流焊过程中发生“爆米花”现象（封装开裂）。

• 密封包装： 储存于≤30°C且相对湿度≤90%的环境中。打开防潮袋后，请在一年内使用。
• 已开封包装： 储存于≤30°C且相对湿度≤60%的环境中。请在一周内使用。如需更长时间储存，请置于装有干燥剂的密封容器或氮气干燥器中。
• 重新烘烤： 对于从原始包装中取出存放超过一周的元器件，应在焊接前以约60°C的温度烘烤至少20小时，以去除吸收的湿气。

7. Packaging & Ordering Information

7.1 卷带包装规格

本器件采用专为自动化贴片机优化的包装形式：

• 载带宽度： 8mm.
• 卷盘尺寸： 直径7英寸。
• 每卷数量： 4000件。
• 最小起订量： 剩余数量500件起订。
• 包装标准： 符合ANSI/EIA-481规范。空载带仓由盖带密封。

8. 应用建议

8.1 典型应用场景

• 状态指示灯： 双色功能可实现多种状态信号（例如：开机=绿色，待机=蓝色，故障=红绿交替闪烁）。
• 背光： 适用于空间有限的小型LCD显示屏、键盘或面板指示灯。
• 装饰照明： 用于需要彩色灯光效果的消费电子产品、玩具或电器中。
• 汽车内饰照明： 对于非关键性的内饰照明，考虑到其工作温度范围。
• IoT Devices & Wearables: 纤薄的外形和低功耗使其适用于紧凑型便携式电子产品。

8.2 关键设计考量

• Current Limiting: 务必为每个LED芯片串联使用外部限流电阻。根据电源电压、所需正向电流（不得超过直流额定值）以及各颜色的典型Vf值计算电阻阻值。_F 切勿直接连接至电压源。
• 热管理： 尽管功耗较低，仍需确保足够的PCB铜箔面积或散热设计，特别是在接近最大电流或高环境温度下工作时，以防止过热和过早出现亮度衰减。
• ESD保护： 如果组装环境或最终使用场景存在ESD风险，请在连接LED引脚的PCB线路上实施ESD保护二极管。
• 光学设计： 在导光板、扩散板或透镜的设计中，需考虑宽视角及潜在的亮度差异（分档）。

9. Technical Comparison & Differentiation

与单色LED或旧式双色封装相比，该器件具有显著优势：

• vs. 两个分立LED： 显著节省PCB空间（一个封装对比两个）、减少贴装时间并简化物料清单。
• 对比更厚的双色LED： 0.55毫米的高度使其适用于超薄设备，如现代智能手机、平板电脑和超薄笔记本电脑，其中Z轴高度是关键限制因素。
• 对比非回流焊兼容LED： 直接兼容标准SMT回流焊工艺，无需二次手工焊接步骤，从而提高生产良率和可靠性。
• 芯片技术： 使用InGaN制造蓝色LED以及AlInGaP制造绿色LED，代表了相较于旧技术而言以高效率和亮度著称的先进半导体材料。

10. 常见问题解答 (FAQs)

10.1 我可以同时以最大直流电流驱动蓝色和绿色LED吗？

不。绝对最大额定值规定了每颗芯片的功耗限制（蓝色为76mW，绿色为75mW）。同时以最大直流电流（蓝色20mA，绿色30mA）和典型V_F 驱动时，将分别产生约54mW和52.5mW的功耗，这在限制范围内。然而，必须考虑微小封装内产生的总热量。为确保长期可靠运行，建议以低于最大值的电流驱动，尤其是在两者持续点亮的情况下。

10.2 为何正向电压差异如此显著？

正向电压是半导体材料带隙的基本属性。蓝光光子能量较高（波长较短），需要带隙更宽（InGaN）的半导体材料，这本质上导致了更高的正向电压。绿光（AlInGaP）的光子能量稍低，对应较窄的带隙，因此正向电压较低。这是一种物理特性，而非缺陷。

10.3 订购时如何解读分档代码？

分档代码（例如“K”、“L”、“M”、“N”）定义了LED的保证最小亮度。如果您的设计要求最小亮度为18 mcd，则应指定分档代码“M”或更高（“N”）。如果亮度要求不严格，选择较低的分档代码（“K”或“L”）可能更具成本效益。请向供应商咨询可用的分档代码。

10.4 这款LED适合户外使用吗？

其工作温度范围（-20°C至+80°C）涵盖了许多户外条件。然而，数据手册并未明确其防尘防水的侵入保护（IP）等级。若用于户外，该LED需要被妥善封装或置于密封组件内，以保护其免受直接环境暴露、湿气和紫外线辐射的影响，这些因素会随时间推移导致塑料透镜老化。

11. 实际设计案例研究

场景： 设计一个带有双色状态指示灯的紧凑型IoT传感器节点。该设备由3.3V稳压器供电，并使用具有可提供20mA电流的GPIO引脚的微控制器。

实现：

1. 电路设计： 使用了两个GPIO引脚。每个引脚连接一个限流电阻，然后连接到LED的一种颜色（引脚1-3对应蓝色，引脚2-4对应绿色）。公共连接端（例如阴极）接地。
2. 电阻计算（以10mA驱动电流为例）：
   • 蓝色：R_蓝色 = (3.3V - 2.7V) / 0.01A = 60Ω。可使用标准值62Ω或68Ω电阻。
   • 绿色：R_绿色 = (3.3V - 1.75V) / 0.01A = 155Ω。使用标准150Ω电阻。
   这确保了在相同电流下两种颜色具有相近的感知亮度，但最终值可能需要根据实际V进行调整。_F 以及所需的强度。
3. PCB布局： 封装遵循推荐的焊盘设计。焊盘上采用了小的散热连接，以便于焊接，同时为PCB接地层提供一定的热传导以利于散热。
4. 软件： 微控制器固件可控制LED呈现多种状态：常亮绿色（运行中）、闪烁蓝色（数据传输中）、交替闪烁（错误）等。

此案例凸显了独立限流计算的重要性，以及使用单一元件实现多种视觉反馈状态的实用性。

12. 工作原理

LED的发光原理基于半导体p-n结的电致发光现象。当施加超过材料带隙的正向电压时，电子和空穴被注入结区。这些载流子复合时，会以光子（光）的形式释放能量。发射光的颜色（波长）直接由半导体材料的能带隙决定。InGaN芯片具有较宽的带隙，发射更高能量的蓝色光子；而AlInGaP芯片的带隙较窄，发射较低能量的绿色光子。这两颗芯片被集成在单个封装内，配以基本不改变出光的水晶透明透镜，从而提供了一种紧凑的双光源解决方案。

13. 技术趋势

此类LED的开发是光电子学更广泛发展趋势的一部分：

• 微型化： 持续减小封装尺寸（占板面积和高度），以实现更小、更薄的终端产品。
• 集成度提升： 从双色封装发展到RGB（红、绿、蓝）封装，甚至发展到集成驱动器或控制IC的封装（“智能LED”）。
• 更高效率： 内部量子效率（IQE）和光提取技术的持续改进，使得LED在更低的驱动电流下能实现更高亮度，从而降低整体系统功耗。
• 可靠性提升： 封装材料（环氧树脂、硅树脂）和芯片设计的进步，提高了产品的使用寿命，并增强了对热应力和环境因素的抵抗能力。
• 色域扩展： 开发新型半导体材料和荧光粉，以产生更纯净、更饱和的色彩以及精确的白光色温，适用于先进的显示和照明应用。

此处描述的这类设备代表了针对标准指示灯和功能照明需求的一种成熟且经济高效的解决方案，并受益于这些持续的行业进步。