双色贴片LED LTST-C155TBJSKT-5A 规格书 - 封装尺寸3.2x1.6x1.9mm - 蓝/黄双色 - 电压3.6V/2.4V - 功耗76mW/75mW - 中文技术文档

1. 产品概述

本文档提供了一款双色表面贴装LED元器件的完整技术规格。该器件在一个封装内集成了两种不同的半导体芯片：一颗用于发射蓝光的InGaN（氮化铟镓）芯片和一颗用于发射黄光的AlInGaP（磷化铝铟镓）芯片。这种配置允许从一个紧凑的封装中产生两种独立的颜色，使其非常适合在空间受限的设计中用于状态指示、背光或装饰照明。该元件设计兼容自动化贴片组装系统和标准回流焊接工艺，遵循通用的行业封装标准。

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性损坏的极限值。对于蓝光芯片，最大连续直流正向电流为20 mA，在脉冲条件下（占空比1/10，脉冲宽度0.1ms）允许的峰值正向电流为100 mA。其最大功耗为76 mW。黄光芯片的连续电流额定值略高，为30 mA，但峰值电流额定值较低，为80 mA，功耗为75 mW。两个芯片的最大反向电压均为5V，但不建议在此电压下连续工作。工作温度范围规定为-20°C至+80°C，存储温度范围更宽，为-30°C至+100°C。该器件可承受260°C下5秒的波峰焊或红外回流焊，或215°C下3分钟的气相焊接。

2.2 电气与光学特性

关键性能参数是在标准测试电流5 mA和环境温度25°C下测量的。蓝光和黄光芯片的发光强度最小值均为4.50毫坎德拉（mcd），最高可达45.0 mcd，典型值取决于具体的分档代码。两种颜色的视角（2θ1/2）均为宽广的130度，表明其为漫射发射模式。蓝光芯片的典型主波长为470 nm（峰值波长468 nm），光谱半宽为25 nm，这是InGaN技术的典型特征。黄光芯片的典型主波长为589 nm（峰值波长591 nm），半宽较窄，为15 nm，这是AlInGaP的典型特征。蓝光芯片的正向电压（VF）典型值为3.10V（最大3.60V），黄光芯片为2.00V（最大2.40V）。在5V反向偏压下，反向电流限制在最大10 µA。

3. 分档系统说明

本产品采用分档系统，根据器件在标准5 mA测试电流下的发光强度进行分类。蓝光和黄光芯片共享相同的分档代码结构。分档标记为J、K、L、M和N。J档涵盖的强度范围为4.50 mcd至7.10 mcd。K档范围为7.10 mcd至11.20 mcd。L档涵盖11.20 mcd至18.00 mcd。M档跨度从18.00 mcd至28.00 mcd。最高输出档N，包含从28.00 mcd到最大值45.00 mcd的器件。每个强度档的限值允许有+/-15%的容差。该系统允许设计人员为其应用选择亮度水平一致的元件，确保在多LED阵列中的视觉均匀性。

4. 性能曲线分析

虽然源文档中引用了具体的图形数据（例如，图1为峰值发射，图6为视角），但此类器件的典型性能曲线将说明几个关键关系。电流-电压（I-V）曲线将显示二极管的指数关系特性，蓝光InGaN芯片的开启电压（约3.1V）高于黄光AlInGaP芯片（约2.0V）。发光强度-正向电流（I-L）曲线将显示在正常工作范围内，光输出随电流呈近似线性增长，最终在较高电流下因热效应和效率下降而饱和。强度-温度曲线通常显示随着结温升高，输出会下降，所提供的降额因子（蓝光0.25 mA/°C，黄光0.4 mA/°C）可用于计算高温下的最大电流。光谱分布图将显示以峰值波长为中心的窄发射带。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸与极性

该器件符合行业标准的表面贴装封装外形。关键尺寸包括本体长度、宽度和高度。引脚分配定义明确：对于型号LTST-C155TBJSKT-5A，引脚1和3分配给蓝光InGaN芯片，而引脚2和4分配给黄光AlInGaP芯片。这种4引脚配置允许对两种颜色进行独立的电气控制。透镜为水白色，这有利于保持发射颜色的纯度，而不会引入色调。

5.2 推荐焊盘布局

提供了建议的焊盘图形（焊盘设计）用于PCB布局，以确保在回流焊过程中形成可靠的焊点。遵循这些推荐的尺寸有助于防止立碑（元件一端翘起）或焊料不足等问题，这对于自动化组装中的机械强度和电气连接至关重要。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊接温度曲线

详细说明了两种建议的红外（IR）回流温度曲线：一种用于标准锡铅（SnPb）焊接工艺，另一种用于无铅（Pb-free）焊接工艺，通常使用SAC（锡-银-铜）合金。如图所示，无铅曲线需要更高的峰值温度。两种曲线都包含关键参数：预热温度和持续时间、液相线以上时间（TAL）、峰值温度以及临界温度区内的时间。遵循这些曲线对于防止LED封装受到热冲击（可能导致内部分层或芯片损坏）至关重要，同时确保焊料正确回流。

6.2 存储与操作

LED对吸湿敏感。如果从原始的防潮包装中取出，应在一周内进行回流焊接。如需在原始包装袋外长期储存，必须将其储存在干燥环境中，例如带有干燥剂的密封容器或氮气干燥柜中。如果未包装储存超过一周，建议在焊接前进行烘烤程序（例如，60°C下烘烤24小时），以驱除吸收的水分，防止回流焊过程中出现“爆米花”现象。

6.3 清洗

如果焊接后需要清洗，只能使用指定的溶剂。在室温下将LED浸入乙醇或异丙醇中不超过一分钟是可以接受的。使用刺激性或未指定的化学品可能会损坏环氧树脂透镜或封装材料，导致变色、开裂或光输出降低。

7. 包装与订购信息

元件以8毫米宽的压纹载带包装，卷绕在7英寸（178毫米）直径的卷盘上。每卷包含3000片。载带口袋用保护性顶盖胶带密封。为了提高生产效率，包装遵循行业标准（ANSI/EIA 481-1-A），确保与标准自动化带式供料器兼容。对于剩余订单，规定了最小包装数量为500片。质量控制允许载带中最多连续缺失两个元件。

8. 应用建议

8.1 典型应用电路

LED是电流驱动器件。为确保亮度均匀，尤其是在多个LED并联使用时，强烈建议为每个LED或双色LED内的每个颜色通道使用一个串联限流电阻。提供的电路图（电路A）显示了这种配置：一个电阻与LED串联。不建议将LED直接并联而不使用单独的电阻（电路B），因为各个LED之间正向电压（Vf）特性的微小差异将导致显著的电流不平衡，从而导致亮度不均以及某些器件可能过流。

8.2 静电放电（ESD）防护

LED内部的半导体芯片易受静电放电损坏。在操作和组装过程中必须采取适当的ESD控制措施。这包括使用接地腕带、防静电垫，并确保所有设备正确接地。应在ESD防护区域内操作该器件。

8.3 应用范围与限制

本LED设计用于普通电子设备，如消费电子产品、办公设备和通信设备。它并非专门设计或认证用于可靠性对安全至关重要的应用，例如航空、交通控制、医疗生命支持系统或安全设备。对于此类应用，必须选择具有相应可靠性认证的元件。

9. 技术对比与差异化

该元件的关键差异化特点是在一个标准SMD封装中集成了两种不同颜色的芯片（蓝色和黄色）。与使用两个独立的单色LED相比，这节省了PCB空间，减少了元件数量，并简化了贴片组装。使用InGaN制造蓝光和AlInGaP制造黄光代表了这两种颜色标准的高效半导体技术，提供了良好的亮度和稳定性。130度的宽视角提供了漫射光模式，适用于需要从斜角观看的面板指示。

10. 常见问题解答（FAQ）

问：我可以同时以最大电流驱动蓝光和黄光芯片吗？

答：不可以。必须考虑功耗额定值（蓝光76 mW，黄光75 mW）和热降额。同时以最大直流电流（蓝光20mA，黄光30mA）驱动两个芯片会产生大量热量。实际允许的电流取决于PCB的散热能力（热管理）和环境温度。需要使用降额因子进行计算。

问：峰值波长和主波长有什么区别？

答：峰值波长（λP）是光谱功率分布达到最大值时的波长。主波长（λd）源自CIE色度图，代表与LED感知颜色相匹配的纯单色光的单一波长。它是与人类颜色感知最密切相关的参数。

问：即使我的电源是稳压的，为什么还需要限流电阻？

答：LED的正向电压存在容差，并且随温度变化。直接连接的电压源会试图提供任何所需的电流以达到二极管两端的电压，这可能会过高并损坏LED。串联电阻在电源电压和LED电流之间提供了线性、可预测的关系，从而稳定了工作状态。

11. 实用设计案例分析

考虑一个网络路由器上双状态指示灯的设计。单个LTST-C155TBJSKT-5A LED可以显示蓝色表示“电源开启/网络活动”，黄色表示“数据活动”。微控制器的GPIO引脚将控制两个独立的驱动电路。对于蓝色通道，使用5V电源（Vcc）和目标电流10 mA（远低于20mA最大值以留有余量），串联电阻值计算为 R = (Vcc - Vf_blue) / I = (5V - 3.1V) / 0.01A = 190 欧姆。将选择标准的200欧姆电阻。对于黄色通道，在15 mA下进行类似计算：R = (5V - 2.0V) / 0.015A = 200 欧姆。此设计占用最少的电路板空间，提供清晰、明亮的指示，并且易于组装。

12. 工作原理简介

发光二极管（LED）是一种半导体p-n结器件，通过称为电致发光的过程发光。当施加正向电压时，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。当这些载流子复合时，它们会释放能量。在标准二极管中，这种能量以热的形式释放。在LED中，半导体材料（如InGaN或AlInGaP）具有直接带隙，这意味着这种能量主要以光子（光）的形式释放。发射光的波长（颜色）由半导体材料的带隙能量决定，如公式 E = hc/λ 所述，其中E是带隙能量，h是普朗克常数，c是光速，λ是波长。

13. 技术趋势

光电子领域持续发展，趋势集中在几个关键领域。效率提升正在进行中，研究新的材料结构（如量子阱和纳米线）和衬底以减少内部损耗并提高光提取效率。小型化仍然是驱动力，推动封装向更小的占位面积和更低的剖面发展，同时保持或改善光学性能。还有一个强劲的趋势是追求更高的可靠性和更长的使用寿命，特别是对于汽车照明和通用照明应用。此外，多功能集成，例如将LED与传感器或驱动IC结合在一个封装内（系统级封装或SiP），是一个活跃的发展领域，旨在提供更多价值并简化终端系统设计。