SMD LED LTST-E683FGBW 规格书 - 橙/绿/蓝三色 - 20mA - 80mW - 中文技术文档

1. 产品概述

本文档详细说明了型号为 LTST-E683FGBW 的表面贴装器件（SMD）LED 组件的规格。该器件是一个多色LED组件，在单个封装内集成了三个独立的发光芯片：一个橙色的AlInGaP芯片、一个绿色的InGaN芯片和一个蓝色的InGaN芯片。该器件专为自动化组装工艺设计，兼容红外回流焊接，适用于大批量电子制造。其漫射透镜提供了宽广的视角，增强了从不同角度的可见性。

2. 技术参数详解

2.1 绝对最大额定值

器件的操作极限定义在环境温度（Ta）为25°C的条件下。超出这些额定值可能导致永久性损坏。

• 功耗（Pd）：橙色：72 mW；绿色/蓝色：80 mW。此参数表示LED在连续直流工作下可安全耗散为热量的最大功率。
• 峰值正向电流（IFP）：橙色：80 mA；绿色/蓝色：100 mA。这是最大允许脉冲电流，在1/10占空比、0.1ms脉冲宽度下规定，适用于短暂的高强度闪光。
• 直流正向电流（IF）：橙色：30 mA；绿色/蓝色：20 mA。这是为确保长期可靠运行而推荐的最大连续正向电流。
• 温度范围：工作温度：-40°C 至 +85°C；存储温度：-40°C 至 +100°C。这些范围定义了器件在使用期间和非活动状态下可承受的环境条件。

2.2 电气与光学特性

关键性能指标在Ta=25°C和标准测试电流（IF）20mA下测量，除非另有说明。

• 发光强度（Iv）：以毫坎德拉（mcd）为单位测量，代表光源的感知亮度。橙色和蓝色LED的典型范围为140-355 mcd，而绿色LED更亮，范围为355-900 mcd。测量遵循CIE明视觉响应曲线。
• 视角（2θ1/2）：典型值为120度。这是发光强度降至其轴向峰值一半时的全角，表明发射模式非常宽广。
• 波长参数：
  • 峰值波长（λP）：光谱功率分布达到最大值时的波长。典型值：橙色：611 nm，绿色：518 nm，蓝色：468 nm。
  • 主波长（λd）：在感知上与LED颜色相匹配的单一波长。典型值：橙色：605 nm，绿色：525 nm，蓝色：470 nm。此值源自CIE色度图。
  • 光谱半宽（Δλ）：发射光谱在其最大强度一半处的带宽。典型值：橙色：17 nm（窄），绿色：35 nm，蓝色：25 nm。
• 正向电压（VF）：当LED导通指定电流时，其两端的电压降。范围：橙色：1.8-2.4V；绿色/蓝色：2.8-3.8V。容差为 +/- 0.1V。这对驱动电路设计至关重要。
• 反向电流（IR）：在反向电压（VR）5V下，最大为10 μA。该器件并非为反向偏置操作设计；此参数仅用于表征漏电流。

3. 分档系统说明

LED根据其在20mA下测得的发光强度进行分档，以确保生产批次内的颜色和亮度一致性。

• 橙色与蓝色分档：使用代码 R2, S1, S2, T1，强度范围从140.0 mcd（R2 最小值）到355.0 mcd（T1 最大值）。
• 绿色分档：使用代码 T2, U1, U2, V1，具有更高的强度范围，从355.0 mcd（T2 最小值）到900.0 mcd（V1 最大值）。
• 容差：每个强度分档在标称值上有 +/-11% 的容差，以考虑微小变化。

设计人员在订购时应指定所需的分档代码，以确保其应用达到预期的亮度水平，特别是在均匀性很重要的多LED阵列中。

4. 性能曲线分析

规格书引用了典型的特性曲线（提供的摘录中未完全详述）。这些通常绘制的曲线包括：

• I-V（电流-电压）曲线：显示每种颜色芯片的正向电流与正向电压之间的关系。它展示了二极管的指数开启特性，有助于选择限流电阻或设计恒流驱动器。
• 发光强度 vs. 正向电流：说明光输出如何随电流增加，通常在推荐工作范围内呈近似线性关系，在极高电流下效率会下降。
• 发光强度 vs. 环境温度：显示随着结温升高，光输出会降额，这对于高功率或高环境温度应用中的热管理至关重要。
• 光谱分布：绘制每种LED的相对辐射功率与波长的关系图，直观地表示峰值波长、主波长和光谱半宽。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

该器件符合EIA标准的SMD封装外形。所有尺寸均以毫米为单位，除非另有规定，一般公差为±0.2 mm。具体的尺寸图将显示长度、宽度、高度、引脚间距和透镜几何形状。

5.2 引脚定义

该三色LED采用共阴极或共阳极配置（由单封装暗示）。引脚排列为：引脚1：橙色阳极，引脚3：蓝色阳极，引脚4：绿色阳极（共阴极可能在引脚2和/或5上，符合标准的4引脚RGB LED封装）。必须对照详细的封装图纸进行验证，以确保PCB布局正确。

5.3 编带与卷盘包装

组件以行业标准的压纹载带形式提供，卷绕在7英寸（178毫米）直径的卷盘上，便于自动化贴片组装。

• 载带尺寸：载带宽度、口袋间距和口袋尺寸均有规定，以确保与标准送料器设备兼容。
• 卷盘规格：标准7英寸卷盘包含2000件。剩余卷盘的最小订购量为500件。
• 盖带：空口袋用顶部盖带密封。
• 质量：符合 ANSI/EIA-481 规范。载带中允许连续缺失组件的最大数量为两个。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊温度曲线

该器件兼容红外（IR）回流焊接工艺。建议采用符合 J-STD-020B 标准的无铅焊接温度曲线。

• 预热：150-200°C，最长120秒，以逐渐加热电路板并激活助焊剂。
• 峰值温度：不应超过260°C。液相线以上（例如217°C）的时间应根据焊膏制造商的建议进行控制。
• 焊接时间：峰值温度下的总时间应限制在最长10秒。回流焊接最多可进行两次。

注意：最佳温度曲线取决于具体的PCB设计、焊膏和回流炉。基于JEDEC的曲线可作为通用目标。

6.2 手工焊接

如果必须进行手工焊接，必须格外小心：

• 烙铁温度：最高300°C。
• 焊接时间：每个焊点最长3秒。
• 限制：手工焊接应仅进行一次，以避免对LED封装或键合线造成热应力损伤。

6.3 清洗

应避免使用未指定的化学清洁剂，因为它们可能损坏LED环氧树脂透镜或封装。如果焊接后需要清洗：

• 使用酒精类溶剂，如乙醇或异丙醇。
• 在常温下浸泡LED。
• 浸泡时间限制在1分钟以内。

6.4 存储与操作

• 密封包装：存储在≤30°C且相对湿度（RH）≤70%的环境中。当存放在带有干燥剂的原始防潮袋中时，保质期为一年。
• 已开封包装：暴露在环境空气中的组件应存储在≤30°C且相对湿度≤60%的环境中。强烈建议在打开包装袋后的168小时（7天）内完成红外回流焊接工艺，以防止吸湿，吸湿可能导致回流焊接时发生“爆米花”现象。
• 延长存储（已开封）：对于超过168小时的存储，请将组件放入带有干燥剂的密封容器或氮气吹扫的干燥器中。
• 烘烤：在原始包装外存储超过168小时的组件，在焊接前必须在约60°C下烘烤至少48小时，以去除吸收的水分。

7. 应用建议

7.1 典型应用场景

这款三色SMD LED专为消费类和工业电子产品中需要从单个紧凑组件获得多种状态颜色的通用指示灯和背光应用而设计。示例包括：

• 网络设备、路由器或服务器上的多状态指示灯（例如，电源/活动/错误）。
• 控制面板、遥控器或电器上按钮或图标的背光。
• 汽车内饰中的装饰照明或状态显示（非关键功能）。
• 便携式电子设备状态指示灯。

重要应用限制：规格书明确指出这些LED适用于“普通电子设备”。它们未通过安全关键应用的认证，在这些应用中，故障可能危及生命或健康，例如航空、医疗生命支持或交通安全系统。对于此类应用，必须采购具有相应可靠性认证的组件。

7.2 设计注意事项

• 限流：始终为每个颜色通道使用外部限流电阻或恒流驱动器。根据电源电压、LED的正向电压（VF，为安全起见使用最大值）和所需的正向电流（IF，不得超过直流额定值）计算电阻值。
• 热管理：虽然功耗较低，但如果工作在高环境温度或最大电流下，应确保足够的PCB铜面积或散热过孔，以将结温保持在限值内，并确保长期可靠性和稳定的光输出。
• PCB焊盘设计：遵循规格书封装图纸中推荐的焊盘布局，以确保在回流焊接过程中形成正确的焊点并保持机械稳定性。
• ESD防护：尽管未明确说明，但建议在组装过程中遵循半导体器件的标准ESD操作预防措施。

8. 技术对比与差异化

虽然这份单一规格书未提供与其他型号的直接比较，但可以推断出该组件的关键差异化特征：

• 单封装三色：集成三种独立颜色，与使用三个独立的单色LED相比，节省了PCB空间和组装成本。
• 宽视角（120°）：漫射透镜提供全向可见性，优于用于聚焦光束的窄角LED。
• 高亮度绿色：与橙色和蓝色相比，绿色芯片提供显著更高的发光强度（高达900 mcd），这可能是为了平衡由于人眼灵敏度不同而感知到的各颜色亮度。
• 坚固的封装：与红外回流焊接和自动贴装的兼容性表明，该封装专为现代、可靠的SMT组装工艺而设计。
• 标准化分档：定义明确的分档结构使得在生产批次中可以获得可预测且一致的光学性能。

9. 常见问题解答（基于技术参数）

Q1：我可以同时以最大直流电流（橙色30mA，绿色/蓝色20mA）驱动所有三种颜色吗？

A：不可以。绝对最大额定值中的总功耗（Pd）不得超过。同时以最大电流工作将导致总功耗超过封装的80mW限制（计算为每个芯片的VF*IF然后求和）。您必须降低工作电流或使用脉冲操作，以保持在总Pd限制内。

Q2：峰值波长和主波长有什么区别？

A：峰值波长（λP）是LED发射光谱的物理峰值。主波长（λd）是一个计算值，代表在CIE图表上感知到的颜色色调，表现为单一波长。对于单色LED，它们通常很接近；对于更宽的光谱（如绿色），它们可能差异更大。λd对于颜色匹配更为相关。

Q3：如果LED不用于反向操作，为什么反向电流额定值很重要？

A：IR额定值（5V下最大10 μA）是一个漏电流规格。它确保如果意外施加小的反向电压（例如，在电路瞬变期间或在多路复用设计中），器件不会吸收过大电流。这是一个可靠性参数，而非操作条件。

Q4：打开包装袋后的168小时车间寿命有多关键？

A：对于回流焊接非常关键。吸收到塑料封装中的水分在高温回流循环期间会迅速汽化，导致内部分层、裂纹或“爆米花”现象，从而导致失效。遵守168小时的窗口期或遵循烘烤程序对于良品率和可靠性至关重要。

10. 实际设计案例

场景：为使用5V电源轨的设备设计一个状态指示灯。指示灯必须显示橙色表示“待机”，绿色表示“正常运行”，蓝色表示“错误”。一次只亮一种颜色。

设计步骤：

1. 选择工作电流：为所有颜色选择一个安全的标准值，例如15mA，远低于直流最大值，以确保寿命并减少热负荷。
2. 计算限流电阻：
   • 为留出安全裕量，使用规格书中的最大VF值：橙色：2.4V，绿色：3.8V，蓝色：3.8V。
   • 电源电压（Vs）= 5V。公式：R = (Vs - VF) / IF。
     • R_橙色 = (5V - 2.4V) / 0.015A ≈ 173 Ω（使用180 Ω标准值）。
     • R_绿色 = (5V - 3.8V) / 0.015A ≈ 80 Ω（使用82 Ω标准值）。
     • R_蓝色 = (5V - 3.8V) / 0.015A ≈ 80 Ω（使用82 Ω标准值）。
   • 使用标准电阻重新计算实际电流：I_橙色 = (5-2.4)/180 ≈ 14.4mA（安全）。
3. 检查功耗：
   • 最坏情况单LED功耗：P = VF * IF。使用典型VF进行估算：P_绿色 ≈ 3.3V * 0.0144A ≈ 47.5 mW，低于绿色/蓝色芯片的80 mW限制。橙色芯片功耗更低。由于一次只亮一个，因此未超过封装总Pd。
4. PCB布局：将LED及其三个电阻靠近放置。使用机械图纸中推荐的焊盘布局。确保正确的引脚定义（1=橙色，3=蓝色，4=绿色）映射到驱动电路（例如，带有串联电阻的微控制器GPIO引脚）。
5. 驱动电路：使用配置为开漏或带有串联电阻的微控制器引脚，将电流灌入地（如果是共阴极）或从电源拉出电流（如果是共阳极）。

11. 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型材料的空穴在有源区复合。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）由有源区所用半导体材料的带隙能量决定。

• 橙色LED：使用铝铟镓磷（AlInGaP）半导体，其带隙对应于红/橙/琥珀色光。
• 绿色和蓝色LED：使用铟镓氮（InGaN）半导体。通过改变铟/镓的比例，可以调节带隙以发射蓝色、绿色和青色光谱。用InGaN实现高效的绿色发射比蓝色更具挑战性，这反映在不同的性能特征（例如，正向电压、效率）上。

三个芯片安装在塑料封装内的反射腔中。漫射环氧树脂透镜封装芯片，提供环境保护，塑造光输出光束（120°视角），并在多个芯片同时点亮时混合来自各个芯片的光以产生其他颜色（例如白色，如果存在荧光粉，但在此RGB器件中没有）。

12. 技术发展趋势

该组件所代表的技术处于光电子学的更广泛趋势中：

• 效率提升：持续的材料科学和芯片设计改进不断提高LED的发光效率（流明每瓦），允许在更低电流下获得更亮的输出或降低功耗。
• 小型化：虽然这是一个标准封装，但行业正朝着更小的芯片级封装（CSP）LED发展，以实现超紧凑设计，尽管通常以牺牲热性能和易操作性为代价。
• 颜色一致性改善：外延生长和分档工艺的进步使得波长和强度的分布更加集中，这对于需要多个单元间颜色外观一致的应用至关重要。
• 集成化：除了单封装多芯片外，趋势是将LED驱动IC（恒流源、PWM控制器）集成到LED封装本身，从而简化电路设计。
• 可靠性与鲁棒性：增强的封装材料和构造技术提高了对热循环、湿度和机械应力的抵抗力，将工作寿命延长到远超传统限制，使LED适用于更苛刻的环境。

这款特定组件体现了LED技术在标准指示灯用途上的成熟、高性价比应用，平衡了性能、可靠性和可制造性。