LTST-C19FD1WT 全彩贴片LED规格书 - 尺寸3.2x1.6x0.55mm - 电压2.0-3.8V - 功率0.08W - 中文技术文档

1. 产品概述

LTST-C19FD1WT是一款全彩表面贴装器件（SMD）LED灯，专为现代空间受限的电子应用而设计。它将三种不同的LED芯片集成在一个超薄封装内，使得单个元件占位即可产生多种颜色。这种设计对于需要状态指示、背光或紧凑显示元件，同时又不愿牺牲色彩能力的应用尤其有利。

其微型尺寸以及与自动化组装工艺的兼容性，使其成为大批量制造的通用选择。该器件符合RoHS（有害物质限制）标准，确保其遵循全球电子元件的环保标准。

1.1 核心优势与目标市场

这款LED的主要优势在于它将蓝光（InGaN）、绿光（InGaN）和橙光（AlInGaP）光源集成到一个高度仅为0.55mm的EIA标准封装中。这种多芯片配置无需使用多个分立LED即可实现类似的色彩功能，从而节省了宝贵的PCB（印刷电路板）空间。

该器件主要面向以下应用领域：

• 电信设备：路由器、调制解调器和手机上的状态指示灯。
• 办公自动化：笔记本电脑及外设中键盘和按键的背光。
• 消费电子与家用电器：电源、模式或功能指示灯。
• 工业设备：面板指示灯和操作员界面元件。
• 微型显示器与标牌：小规模信息或符号照明。

其与红外（IR）回流焊工艺的兼容性符合标准表面贴装技术（SMT）组装线要求，有助于实现高效可靠的电路板贴装。

2. 技术参数：深度客观解读

本节对规格书中定义的电气、光学和热特性进行详细分析。理解这些参数对于正确的电路设计和确保长期可靠性至关重要。

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，设计中应避免。

• 功耗（Pd）：蓝/绿光芯片为80 mW，橙光芯片为75 mW。这是在环境温度（Ta）为25°C时，LED能够以热量形式耗散的最大允许功率。超过此限制可能导致热失控和性能退化。
• 直流正向电流（IF）：蓝/绿光芯片为20 mA，橙光芯片为30 mA。这是正常操作推荐的最大连续正向电流。与InGaN相比，橙光芯片（AlInGaP技术）的额定值更高是典型情况。
• 峰值正向电流：蓝/绿光芯片为100 mA，橙光芯片为80 mA（占空比1/10，脉冲宽度0.1ms）。此额定值仅适用于短暂的脉冲操作，不应用于直流设计计算。
• 温度范围：工作温度：-20°C 至 +80°C；存储温度：-30°C 至 +100°C。器件功能保证在工作温度范围内。在指定范围外长时间存储可能影响材料特性。
• 红外焊接条件：峰值温度260°C，最长持续时间10秒。这定义了无铅（Pb-free）焊料回流工艺的热曲线容差。

2.2 光电特性

这些参数在标准测试条件（Ta=25°C，IF=20mA）下测量，定义了器件的性能。

• 发光强度（Iv）：以毫坎德拉（mcd）为单位测量。规格书提供了每种颜色的最小值和最大值，这些值进一步细分为不同档位（见第3节）。典型值为：蓝光：28-180 mcd，绿光：71-450 mcd，橙光：45-180 mcd。绿光芯片通常表现出更高的效率。
• 视角（2θ1/2）：通常为130度。这种宽视角表明其采用漫射透镜，将光线分布在一个广阔区域而非聚焦光束，这对于需要从不同角度观察的状态指示灯来说是理想选择。
• 正向电压（VF）：LED在导通20mA电流时的压降。典型值/最大值：蓝/绿光：3.5V/3.8V；橙光：2.0V/2.4V。这是驱动器设计的关键参数。橙光芯片较低的VF要求，如果颜色独立驱动，需要考虑不同的限流方案。
• 峰值发射波长（λp）与主波长（λd）：λp是发射光谱最高点对应的波长。λd是人眼感知到的单一波长。典型值：蓝光：λp=468nm，λd=470nm；绿光：λp=520nm，λd=525nm；橙光：λp=611nm，λd=605nm。λp和λd之间的差异源于发射光谱的形状和人眼的明视觉响应。
• 光谱线半宽（Δλ）：发射光谱在其最大强度一半处的宽度。典型值：蓝光：26nm，绿光：35nm，橙光：17nm。如橙光所示，较窄的Δλ表示光谱颜色更纯。
• 反向电流（IR）：在VR=5V时最大为10 µA。LED并非为反向偏压操作而设计。此测试参数表明存在极小的漏电流。施加显著的反向电压会损坏器件。

3. 分档系统说明

为了管理半导体制造中的自然差异，LED会根据性能进行分档。这使得设计者可以选择满足特定亮度要求的元件。

3.1 发光强度分档

LTST-C19FD1WT采用基于字母的发光强度分档系统，每个档位内部容差为+/-15%。由于固有的材料效率不同，每种颜色的可用档位也不同。

• 蓝光（InGaN）：档位 N（28-45 mcd）、P（45-71 mcd）、Q（71-112 mcd）、R（112-180 mcd）。
• 绿光（InGaN）：档位 Q（71-112 mcd）、R（112-180 mcd）、S（180-280 mcd）、T（280-450 mcd）。注意其上范围比蓝光更高。
• 橙光（AlInGaP）：档位 P（45-71 mcd）、Q（71-112 mcd）、R（112-180 mcd）。

订购时，指定档位代码可确保整个生产批次中亮度的一致性。例如，指定“绿光，T档”可保证获得该产品中最高亮度的绿光芯片。

4. 性能曲线分析

虽然规格书引用了典型曲线，但其一般解释基于标准的LED物理特性。

• IV曲线（电流 vs. 电压）：正向电压（VF）随电流呈对数增长。橙光芯片（AlInGaP）的曲线通常比蓝/绿光芯片（InGaN）具有更低的拐点电压（约1.8-2.0V vs. 约3.0-3.2V）。超过拐点后，电压上升更趋线性。
• 发光强度 vs. 正向电流：在达到最大额定电流之前，强度大致与正向电流成正比。然而，在极高电流下，由于热量增加，效率（每瓦流明数）通常会降低。
• 温度特性：发光强度通常随结温升高而降低。正向电压也随温度升高而降低（VF具有负温度系数）。
• 光谱分布：每个芯片在窄波长带内发光，峰值位于λp。橙光AlInGaP的光谱通常比蓝光和绿光的InGaN光谱更窄。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸与引脚分配

该器件符合行业标准的SMD封装尺寸。关键尺寸包括主体尺寸约为3.2mm x 1.6mm，高度仅为0.55mm。引脚分配对于正确方向至关重要：引脚1：蓝光（InGaN）阳极，引脚2：橙光（AlInGaP）阳极，引脚3：绿光（InGaN）阳极。所有三个芯片的阴极在内部连接到剩余的端子。必须遵循规格书中“推荐印刷电路板贴装焊盘”图所示的精确焊盘布局，以确保正确的焊接和散热。

5.2 极性识别

极性通常通过LED封装上的标记来指示，例如靠近引脚1的点、凹口或斜边。PCB丝印应清晰地反映此标记，以防止组装错误。极性错误将导致LED不亮，并且如果驱动电路施加高反向电压，可能会对器件造成应力。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊参数

该器件额定适用于无铅（Pb-free）红外回流焊。推荐的热曲线包括预热区（150-200°C）、受控升温至最高260°C的峰值温度，以及峰值温度保持时间（TAL），其中峰值温度最多保持10秒。总预热时间不应超过120秒。这些参数基于JEDEC标准，以防止热冲击和对环氧树脂封装及内部键合线的损坏。应根据具体的PCB组装情况来表征热曲线。

6.2 存储与操作

• ESD（静电放电）预防措施：LED对ESD敏感。操作应在ESD防护工作站进行，使用接地腕带和导电泡沫。
• 湿度敏感等级（MSL）：该器件等级为MSL 3。当原装防潮袋打开后，元件必须在暴露于工厂车间条件（<30°C/60% RH）后的168小时（1周）内完成焊接。如果超过此时间，需要在60°C下烘烤至少20小时以去除吸收的水分，防止回流焊过程中出现“爆米花”现象。
• 长期存储：未开封的袋子应存储在≤30°C且≤90% RH的环境中。已开封的器件应存储在干燥柜或带有干燥剂的密封容器中。

6.3 清洗

焊后清洗（如必要）应使用温和的醇基溶剂，如异丙醇（IPA）或乙醇。应在室温下短暂浸泡（少于一分钟）。使用刺激性或未指定的化学品可能会损坏透镜材料或封装标记。

7. 包装与订购信息

LTST-C19FD1WT以行业标准的压纹载带形式供应，卷盘直径为7英寸（178mm）。每卷包含3000片。载带和卷盘尺寸符合ANSI/EIA-481规范，确保与自动贴片设备兼容。对于少于整卷的数量，通常剩余部分的最小包装量为1000片。

8. 应用建议

8.1 典型应用电路

每种颜色芯片必须使用其自身的限流电阻或恒流驱动器独立驱动。电阻值（R）使用欧姆定律计算：R = (电源电压 - LED正向电压) / 正向电流。例如，使用5V电源驱动蓝光LED，目标IF为20mA，典型VF为3.5V：R = (5V - 3.5V) / 0.02A = 75 欧姆。标准的75Ω或82Ω电阻是合适的。电阻的额定功率应至少为 I²R = (0.02)² * 75 = 0.03W，因此1/10W（0.1W）的电阻就足够了。微控制器或专用LED驱动IC可用于PWM（脉宽调制）调光或动态混色。

8.2 设计考量

• 热管理：尽管功耗较低，但确保LED焊盘周围有足够的PCB铜面积有助于将热量从结区传导出去，从而保持亮度和使用寿命。
• 电流匹配：为了在多种颜色同时点亮时获得均匀的表观亮度，必须考虑不同的发光强度和人眼敏感度（明视觉响应）。可能需要独立调整驱动电流（例如，对较亮的绿光芯片使用较低的电流）以实现平衡的白光或其他颜色混合。
• 反向电压保护：在LED可能暴露于反向偏压的电路中（例如，在多路复用阵列中），建议在每个LED串上并联一个分流二极管以保护器件。

9. 技术对比与差异化

LTST-C19FD1WT的关键差异化在于其在超薄0.55mm封装中实现了“全彩”能力。与使用三个独立单色0603或0402 LED相比，这种集成解决方案显著节省了空间，简化了贴装工艺（一个元件 vs. 三个），并且由于光源更近，可能实现更好的混色效果。使用InGaN制造蓝/绿光芯片，使用AlInGaP制造橙光芯片，在整个光谱范围内提供了高效率和良好的色彩饱和度。替代方案可能使用带滤色片的白色LED或专用的RGB LED封装，这些方案可能更厚或具有不同的驱动电压要求。

10. 常见问题解答（基于技术参数）

10.1 我可以同时驱动三种颜色来产生白光吗？

可以，通过以适当的电流比驱动红（橙）、绿、蓝芯片，您可以混合光线以产生包括白色在内的各种颜色。然而，特定的橙色波长（主波长605-611nm）并非深红色，因此与使用真正红光芯片的LED相比，产生的“白光”可能色域稍暖或有限。实现特定的白点（例如D65）需要精确的电流控制，并可能涉及校准。

10.2 为什么橙色芯片的最大正向电流不同？

橙色芯片使用AlInGaP半导体技术，而蓝光和绿光使用InGaN。这些不同的材料体系在电流密度承受能力、内部效率和热特性方面存在固有差异，导致制造商在相同的封装热约束条件下，为橙色芯片指定了更高的安全连续电流（30mA vs. 20mA）。

10.3 如果超出260°C持续10秒的回流焊规格会怎样？

超出推荐的热曲线可能导致多种故障：环氧树脂封装分层、硅芯片或基板开裂、荧光粉（如果存在）退化，或内部金线键合失效。这很可能导致立即失效（无光输出）或显著降低长期可靠性。

11. 实际应用案例

场景：网络路由器的多功能状态指示灯。单个LTST-C19FD1WT可以取代三个独立的LED，用于指示电源（常亮橙色）、网络活动（闪烁绿色）和错误状态（闪烁蓝色）。微控制器的GPIO引脚，每个都串联一个如第8.1节计算的限流电阻，独立控制每种颜色。130度的宽视角确保指示灯在房间的任何位置都可见。超薄的外形使其能够安装在纤薄的面板边框后面。通过在微控制器上使用PWM，可以调整每种颜色的亮度，以适应不同环境光照条件下的最佳可见性。

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，以光子的形式释放能量。发射光的波长（颜色）由半导体材料的能带隙决定。LTST-C19FD1WT采用两种材料体系：用于蓝光和绿光芯片的氮化铟镓（InGaN），其具有较宽的带隙；以及用于橙光芯片的磷化铝铟镓（AlInGaP），其具有较窄的带隙，对应更长的波长（红/橙色）。漫射白色透镜封装芯片，提供机械保护，塑造光输出光束，并在多个芯片激活时混合颜色。

13. 技术趋势

像LTST-C19FD1WT这样的SMD LED的发展遵循了光电子学的更广泛趋势：集成度提高、小型化和效率提升。未来的迭代可能具有更薄的封装、更高的发光效率（每瓦更多光输出）以及针对混合白光应用改进的显色指数（CRI）。另一个趋势是更严格的分档容差，以为高端显示应用提供更一致的颜色和亮度。为了与先进的低功耗数字逻辑（例如1.8V或3.3V系统）兼容而推动更低电压操作，是另一个持续发展的领域。