LTST-FS63HBGED SMD LED 规格书 - 侧发光全彩 - 0.30毫米超薄 - 蓝/绿/红 - 简体中文技术文档

1. 产品概述

LTST-FS63HBGED 是一款高度集成的表面贴装器件（SMD）LED灯，专为现代空间受限的电子应用而设计。它代表了微型LED系列中的一种特殊配置，专门为自动化印刷电路板（PCB）组装工艺而设计。该器件将三种不同的半导体光源集成在一个极其纤薄的封装内，实现了在极小占板面积下的全彩显示能力。

1.1 核心优势与产品定位

这款LED的主要竞争优势在于其0.30毫米的超薄厚度，使其成为一款侧发光元件。这种外形对于垂直空间极其有限的应用至关重要，例如超薄移动设备、可穿戴技术和侧光式面板。集成蓝光（InGaN）、绿光（InGaN）和红光（AlInGaP）芯片，可通过单独或组合控制产生广泛的色彩，无需使用多个分立单色LED。封装采用白色漫射透镜，有助于混合来自三个芯片的光线，并在离轴观察时提供更均匀的外观。

1.2 目标市场与应用

该器件面向广泛的电子设备制造商。其主要应用领域包括：

• 消费电子：用于无绳/手机、笔记本电脑、平板电脑和遥控器中键盘、按键和状态指示灯的背光。
• 办公自动化与网络系统：路由器、交换机、调制解调器、打印机和外部存储设备中的状态和活动指示灯。
• 家用电器与工业设备：控制面板上的用户界面照明、运行状态灯和符号指示灯。
• 显示技术：适用于微型显示器，并可作为小型信号和符号照明的紧凑型光源。

该器件完全兼容大批量自动化贴装设备和红外（IR）回流焊接工艺，符合现代、符合RoHS标准的生产线要求。

2. 深入技术参数分析

透彻理解电气和光学特性对于可靠的电路设计和实现预期性能至关重要。

2.1 绝对最大额定值

这些额定值定义了应力极限，超出此极限可能导致器件永久性损坏。不保证在或接近这些极限下运行。

• 功耗（Pd）：因颜色而异：蓝光：97.5 mW，绿光：100.5 mW，红光：81.0 mW。此参数与热阻（由降额曲线隐含）共同决定了在较高环境温度下的最大可持续正向电流。
• 正向电流：所有三种颜色的连续直流正向电流额定值为30 mA。允许高达100 mA的更高峰值正向电流，但仅限于脉冲条件下（1/10占空比，0.1ms脉冲宽度）以管理结温。
• 静电放电（ESD）阈值：额定值为2000V（人体模型）。这是消费级元件的标准水平，在组装过程中需要采取标准的ESD处理预防措施。
• 温度范围：工作温度：-40°C 至 +85°C；存储温度：-40°C 至 +100°C。宽广的工作温度范围使其适用于消费类和一些工业环境。
• 焊接条件：可承受峰值温度为260°C、持续10秒的红外回流焊，兼容无铅（Pb-free）焊接工艺。

2.2 电气与光学特性（典型值，Ta=25°C）

这些是用于设计和分档的标准测试条件和典型性能值。

• 发光强度（Iv）：在特定测试电流下测量（蓝光：12mA，绿光：30mA，红光：30mA）。典型值为2750 mcd（毫坎德拉），最小值为1735 mcd，最大值为4265 mcd。分档系统处理了这种差异。
• 视角（2θ1/2）：非常宽的130度（典型值）。这是发光强度降至其轴向值一半时的全角，是具有漫射透镜的侧发光LED的特征，可提供宽广、均匀的照明。
• 波长参数：
  • 峰值发射波长（λP）：蓝光：466 nm，绿光：516 nm，红光：632 nm（典型值）。
  • 主波长（λd）：该范围定义了感知颜色。蓝光：467-477 nm，绿光：516-526 nm，红光：618-628 nm。
  • 光谱线半宽（Δλ）：蓝光：25 nm，绿光：35 nm，红光：20 nm（典型值）。这表示光谱纯度；Δλ越小，意味着光越接近单色光。
• 正向电压（Vf）：在测试电流下LED两端的电压降。范围如下：蓝光：2.45-3.25V，绿光：2.55-3.35V，红光：1.90-2.70V。设计驱动器时必须考虑此范围，特别是对于恒压电源。
• 反向电流（Ir）：在反向电压（Vr）为5V时，最大为10 μA。此测试用于质量保证；该器件并非设计用于反向偏置工作。

3. 分档系统说明

为确保生产中的颜色和亮度一致性，LED被分类到不同的档位中。LTST-FS63HBGED使用两个主要的分档标准。

3.1 发光强度（Iv）等级

LED根据其在标准测试电流下测得的发光强度进行分类。档位定义如下：

- 档位 BB：1735 mcd（最小值）至 2340 mcd（最大值）。

- 档位 CC：2340 mcd（最小值）至 3160 mcd（最大值）。

- 档位 DD：3160 mcd（最小值）至 4265 mcd（最大值）。

每个档位内应用 +/-15% 的容差。设计人员必须指定所需的档位，以保证其应用的最低亮度水平。

3.2 色调（色度）等级

这是一个更复杂的基于CIE 1931（x, y）色度坐标的二维分档。规格书提供了一个档位矩阵（例如，B0, B1, B2, B3, C0, C1... D3）。每个档位由色度图上的一个四边形区域定义。例如，档位B0覆盖由（x: 0.2685-0.2885, y: 0.2730-0.3010）定义的边界内的坐标。档位内每个（x, y）坐标允许 +/- 0.01 的容差。该系统确保在特定色调档位内的所有LED在标准条件下颜色看起来完全相同，这对于需要多个指示灯颜色外观一致的应用至关重要。

4. 性能曲线分析

提供的特性曲线提供了在不同条件下器件行为的更深入见解。

4.1 相对强度 vs. 波长（图1）

此光谱分布曲线显示了每个波长下的相对光输出功率。它直观地确认了每个颜色芯片的峰值波长（λP）和光谱半宽（Δλ）。与AlInGaP（红光）相比，InGaN（蓝光和绿光）的曲线通常显示出更尖锐的峰值，而AlInGaP的光谱可能略宽。

4.2 正向电流 vs. 正向电压（图2）

此IV曲线本质上是非线性和指数型的，是二极管的典型特征。该曲线将显示红光（AlInGaP，约1.9V）与蓝光/绿光（InGaN，约2.5-3.0V）的不同开启电压。曲线在工作区域的斜率代表LED的动态电阻。此图对于设计恒流驱动器以确保在整个正向电压范围内的稳定运行至关重要。

4.3 正向电流降额曲线（图3）

这是可靠性方面最关键的图表之一。它显示了最大允许连续正向电流与环境温度（Ta）的函数关系。随着Ta升高，必须降低最大电流以防止LED结温超过其极限，否则会加速光衰并缩短寿命。该曲线通常显示从25°C下的指定电流线性降额到最大结温（由最高工作温度隐含）下的零电流。

4.4 相对发光强度 vs. 正向电流（图4）

此曲线显示光输出（发光强度）随正向电流增加而增加，但关系并非完全线性，尤其是在较高电流下，由于热量增加，效率可能会下降。它有助于设计人员选择平衡亮度、效率和寿命的工作电流。

4.5 辐射模式（图5 与 图6）

这些极坐标图说明了光强的空间分布。带有漫射透镜的侧发光LED通常显示出宽广的、类似朗伯体的发射模式。图5（水平）和图6（垂直）将显示光强作为与中心轴夹角的函数，从而确认130度的视角。该模式应是对称的，以确保离轴外观的一致性。

5. 机械、封装与组装信息

5.1 封装尺寸与引脚分配

该器件符合EIA标准封装外形。关键尺寸包括总长度、宽度以及至关重要的0.30毫米厚度。引脚分配明确定义：引脚3是公共阴极（或阳极，取决于内部结构；规格书将其指定为所有三种颜色的公共引脚）。红光芯片的阳极为引脚1，绿光为引脚2，蓝光为引脚4。此信息对于正确的PCB布局和组装过程中的方向至关重要。

5.2 推荐的PCB焊盘设计与焊接方向

规格书包含推荐的焊盘图形。这显示了PCB上铜焊盘的最佳尺寸和形状，以确保可靠的焊点，同时最大限度地减少立碑现象（元件在回流焊期间一端翘起）。它还指示了LED在载带上相对于PCB的正确方向，以便自动化贴片机使用。

5.3 载带与卷盘包装规格

LED以8毫米宽的压纹载带形式提供，卷绕在直径为7英寸（178毫米）的卷盘上。关键规格包括：

- 料袋尺寸：精确的腔体尺寸，以牢固固定LED。

- 间距：元件料袋之间的距离（例如，4毫米）。

- 卷盘尺寸：轴心直径、法兰直径和总宽度。

- 数量：每满盘4000片。

- 盖带：用于密封料袋；其剥离强度必须适合贴片机。

- 包装标准：符合ANSI/EIA-481。

- 质量规则：最多允许连续缺失两个元件；剩余最小包装数量为500片。

6. 组装、处理与应用指南

6.1 焊接工艺

该器件适用于采用无铅工艺曲线的红外（IR）回流焊接。关键参数如绝对最大额定值所定义，为峰值温度260°C，持续时间10秒。设计人员必须确保其回流焊炉温曲线保持在这些限制范围内，以避免损坏塑料封装或内部键合线。

6.2 清洗

焊后清洗必须小心进行。只能使用指定的溶剂。规格书建议在常温下浸入乙醇或异丙醇中不超过一分钟。使用刺激性更强的化学品或长时间暴露可能会损坏环氧树脂透镜或封装标记。

6.3 静电放电（ESD）预防措施

尽管额定值为2000V HBM，该器件仍易受ESD损坏。必须采取适当的处理程序：使用接地腕带、防静电垫，并确保所有设备正确接地。不应徒手直接接触LED。

6.4 存储条件

为保持保质期，LED应储存在其原始防潮袋中，条件为30°C或更低，相对湿度90%或更低。建议在此条件下储存，自发货之日起一年内使用。如果袋子已打开或湿度指示卡显示过度受潮，在回流焊前可能需要进行烘烤，以防止“爆米花”现象（因水汽快速膨胀导致封装开裂）。

6.5 应用注意事项

规格书明确指出其预期用途为“普通电子设备”。对于需要极高可靠性、故障可能危及生命或健康的应用（航空、医疗、交通安全系统），需要事先与制造商进行咨询和认证。这突显了该元件适用于商业/工业用途的分类，未经进一步审查不一定适用于安全关键应用。

7. 设计考虑与典型应用电路

7.1 LED驱动

由于指数型的IV特性，为了实现稳定的光输出，LED必须由电流源驱动，而不是电压源。最简单的方法是使用串联限流电阻配合电压源。电阻值（R）的计算公式为 R = (电源电压 - LED正向电压) / 正向电流，其中LED正向电压是特定颜色芯片在所需电流下的正向电压。由于正向电压存在范围，选择电阻时应确保即使正向电压为最小值时，正向电流也不超过最大额定值。对于精密或电池供电的应用，推荐使用专用的恒流LED驱动IC。每个颜色芯片必须独立驱动以实现全彩混色。

7.2 热管理

尽管尺寸小，管理结温是延长寿命的关键。散热的主要路径是通过焊盘进入PCB铜层。因此，使用推荐的焊盘布局并最大化连接到焊盘的铜面积（散热焊盘）非常重要。避免在绝对最大电流下工作，尤其是在高环境温度下，并参考降额曲线。

7.3 光学集成

白色漫射透镜提供了混合的光输出。对于需要特定光束模式的应用，可以在LED周围设计二次光学元件（导光板、反射器）。宽广的视角使其适用于常用于按键背光的薄型侧光式导光板。

8. 技术对比与差异化

LTST-FS63HBGED在市场上的主要差异化特点包括：

1. 外形尺寸：0.30毫米的厚度是实现超薄设计的关键，使其区别于通常更高的标准顶发光SMD LED。

2. 集成度：在一个封装内集成三基色芯片，与使用三个独立LED相比，节省了PCB空间并简化了组装。

3. 性能：使用InGaN用于蓝/绿光和AlInGaP用于红光，提供了高效率和良好的色彩饱和度。

4. 可制造性：完全兼容自动化、高速SMT组装线，使其在大规模生产中具有成本效益。

9. 常见问题解答（基于技术参数）

问：我可以同时以每种颜色30mA的最大直流电流驱动所有三种颜色吗？

答：不可以。必须考虑总功耗。同时以每种30mA的电流工作可能会超过封装的总功耗能力，导致过热。必须根据环境温度，使用降额曲线和各自的Pd额定值来确定安全的同时工作电流。

问：为什么蓝光（12mA）与绿光/红光（30mA）芯片的测试电流不同？

答：这与不同半导体材料（InGaN与AlInGaP）的固有效率和工作特性有关。制造商为每个芯片选择了代表典型、高效工作点的测试电流，以实现目标发光强度，同时管理热量和寿命。

问：如何使用这款RGB LED实现白光？

答：白光是通过以特定强度比例混合三基色产生的。这需要对每个芯片进行独立的脉宽调制（PWM）或模拟电流控制。确切的比例取决于所用特定LED的色度档位以及目标白点（例如，冷白、暖白）。

问：是否需要反向电压保护？

答：虽然该器件可以承受5V反向偏压测试，但它并非设计用于反向工作。如果电路中存在施加反向电压的可能性（例如，在感性负载中或使用交流耦合信号），应使用串联或并联的外部保护二极管（取决于配置）。