SMD RGB LED LTST-S32F1KT-5A 规格书 - 全彩芯片 - 电压1.6-3.1V - 功率75-80mW - 中文技术文档

1. 产品概述

LTST-S32F1KT-5A是一款紧凑型、侧发光、全彩表面贴装器件（SMD）LED灯。它在单一封装内集成了三个独立的半导体芯片：一个用于发红的AlInGaP芯片，以及两个用于发绿和发蓝的InGaN芯片。这种配置使得通过独立或组合控制三个通道能够产生广泛的色彩。该器件专为自动化印刷电路板（PCB）组装工艺设计，采用镀锡端子以增强可焊性，并与无铅回流焊工艺兼容。

其主要设计目标是为空间受限、需要状态指示、背光或符号照明的应用提供可靠、高亮度的RGB光源。其微型封装尺寸和侧发光透镜轮廓使其特别适合集成到纤薄的消费电子产品、通信设备和工业控制面板中，这些应用正面空间有限，但侧面可见性至关重要。

1.1 特性

• 符合RoHS（有害物质限制）指令。
• 采用水清透镜的侧视光学设计。
• 采用超高亮度的InGaN（用于绿/蓝）和AlInGaP（用于红）半导体技术。
• 封装在8mm载带上，并卷绕在标准7英寸直径卷盘上，适用于自动化贴片设备。
• 符合EIA（电子工业联盟）标准封装外形。
• 输入逻辑兼容（I.C.兼容），便于与微控制器和驱动电路接口。
• 完全兼容大批量红外（IR）回流焊工艺。

1.2 应用领域

• 电信设备（例如，蜂窝基站、路由器）。
• 办公自动化设备（例如，打印机、扫描仪、多功能一体机）。
• 家用电器指示面板和控制界面。
• 工业设备状态和故障指示器。
• 便携设备中的键盘和按键背光。
• 通用状态和电源指示器。
• 微型显示器和图标照明。
• 控制面板中的信号和符号照明。

2. 技术参数：深入客观解读

本节详细分析了器件在规定测试条件下的工作极限和性能特征。除非另有说明，所有数据均在环境温度（Ta）为25°C时指定。

2.1 绝对最大额定值

这些额定值定义了应力极限，超过此极限可能导致器件永久性损坏。不建议在接近或达到这些极限的条件下连续工作。

• 功耗（Pd）：红：75 mW，绿/蓝：80 mW。这是封装内允许的最大热功率损耗。
• 峰值正向电流（I_F(PEAK)）：红：80 mA，绿/蓝：100 mA。仅适用于脉冲条件（1/10占空比，0.1ms脉冲宽度），以防止热过载。
• 直流正向电流（I_F）：红：30 mA，绿/蓝：20 mA。为保障长期可靠运行而推荐的最大连续正向电流。
• 工作温度范围：-20°C 至 +80°C。器件设计工作的环境温度范围。
• 储存温度范围：-30°C 至 +100°C。器件未通电时允许的温度范围。
• 红外焊接条件：可承受260°C峰值温度10秒，这定义了其湿度敏感等级（MSL）和回流焊能力。

2.2 电气与光学特性

这些是在标准测试条件（I_F= 5mA，Ta=25°C）下测得的典型性能参数。

• 发光强度（I_V）：以毫坎德拉（mcd）为单位测量。最小值：红：18.0 mcd，绿：45.0 mcd，蓝：11.2 mcd。最大值：红：45.0 mcd，绿：180.0 mcd，蓝：45.0 mcd。此宽范围通过分档系统进行管理。
• 视角（2θ_1/2）：典型值为130度。这是发光强度降至峰值强度一半时的全角，定义了光束宽度。
• 峰值发射波长（λ_p）：典型值：红：632 nm，绿：520 nm，蓝：468 nm。光谱功率分布达到最大值时的波长。
• 主波长（λ_d）：人眼感知到的、与LED颜色相匹配的单一波长。范围：红：617-631 nm（典型值 624 nm），绿：520-540 nm（典型值 527 nm），蓝：463-477 nm（典型值 470 nm）。
• 光谱线半宽（Δλ）：典型值：红：17 nm，绿：35 nm，蓝：26 nm。在最大强度一半处测得的光谱带宽，指示颜色纯度。
• 正向电压（V_F）：在 I_F=5mA 条件下。范围：红：1.6 - 2.3 V，绿：2.7 - 3.1 V，蓝：2.7 - 3.1 V。此参数也进行分档。
• 反向电流（I_R）：在 V_R= 5V 时最大为 10 µA。LED并非设计用于反向偏压工作；此测试仅用于质量保证。

3. 分档系统说明

为确保生产中的颜色和亮度一致性，LED会根据性能进行分档。LTST-S32F1KT-5A对正向电压（V_F）和发光强度（I_V）分别进行分档。

3.1 正向电压（V_F）分档

对于绿和蓝芯片（在 I_F=5mA 下测试）：

- 分档代码 E7：V_F= 2.70V 至 2.90V。

- 分档代码 E8：V_F= 2.90V 至 3.10V。

每个分档的公差为 ±0.1V。红芯片的 V_F有指定，但本文档中未进行分档。

3.2 发光强度（I_V）分档

在 I_F=5mA 下测量。每个分档的公差为 ±15%。

蓝：L (11.2-18.0 mcd)，M (18.0-28.0 mcd)，N (28.0-45.0 mcd)。

绿：P (45.0-71.0 mcd)，Q (71.0-112.0 mcd)，R (112.0-180.0 mcd)。

红：M (18.0-28.0 mcd)，N (28.0-45.0 mcd)。

分档代码标记在包装上，允许设计者为多LED阵列选择亮度匹配的LED。

4. 性能曲线分析

典型性能曲线说明了关键参数之间的关系。这些对于电路设计和热管理至关重要。

• 相对发光强度 vs. 正向电流：显示了每种颜色的驱动电流与光输出之间的非线性关系。在高于推荐的直流电流下工作会导致收益递减并增加热量。
• 相对发光强度 vs. 环境温度：展示了热淬灭效应，即光输出随着结温升高而降低。在高温环境下，需要适当的散热或电流降额。
• 正向电压 vs. 正向电流：显示了二极管的I-V特性。动态电阻可以从开启电压以上曲线的斜率推断出来。
• 光谱分布：显示每个芯片的相对辐射功率与波长的关系图，突出峰值（λ_p）和光谱宽度（Δλ）。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

该器件符合标准SMD外形。关键尺寸包括主体长度、宽度和高度，以及PCB设计的焊盘图案（封装尺寸）建议。除非另有规定，所有尺寸均以毫米为单位，标准公差为±0.1mm。详细图示指定了引脚分配：引脚1为红色阳极，引脚2为绿色阳极，引脚3为蓝色阳极。所有三个芯片的阴极在内部连接到引脚4。

5.2 推荐的PCB焊盘设计与极性

提供了焊盘图案图，以确保回流焊期间形成正确的焊点。该设计考虑了焊料圆角并防止立碑现象。器件本体上的标记（通常是一个点或一个切角）清楚地指示了极性，对应引脚1（红色）。

6. 焊接与组装指南

6.1 推荐的红外回流焊曲线（无铅工艺）

时间-温度图定义了建议的回流焊曲线：

- 预热：150-200°C，最长120秒。

- 回流：峰值温度不超过260°C。

- 高于260°C的时间：最长10秒。

- 焊接次数：最多两次回流焊循环。

对于使用烙铁的手工焊接：温度≤300°C，时间≤3秒，仅限一次。

6.2 清洗

如果焊后需要清洗，只能使用指定的醇基溶剂，如乙醇或异丙醇。应在常温下浸泡少于一分钟。未指定的化学品可能会损坏环氧树脂透镜或封装。

6.3 储存与操作

• ESD预防措施：该器件对静电放电（ESD）敏感。操作时必须使用接地腕带、防静电垫和正确接地的设备。
• 湿度敏感性：包装为MSL 3级。一旦打开原装的防潮袋，应在工厂车间条件（≤30°C/60% RH）下一周（168小时）内进行回流焊接。对于袋外更长时间的储存，应使用干燥柜或干燥容器。暴露超过一周的元件在回流焊前需要烘烤（例如，60°C烘烤20小时），以防止爆米花现象。

7. 包装与订购信息

7.1 载带与卷盘规格

该器件以带有保护盖带的压纹载带形式提供，卷绕在7英寸（178mm）直径的卷盘上。

- 每卷数量：3000片。

- 剩余数量最小订购量：500片。

- 载带宽度：8mm。

- 口袋间距和卷盘尺寸符合ANSI/EIA-481标准。

- 载带中允许的最大连续缺失元件数为两个。

8. 应用建议

8.1 典型应用电路

每个颜色通道（红、绿、蓝）必须通过一个限流电阻或（更优选）一个恒流驱动器独立驱动。每种颜色的正向电压不同（红约2.0V，绿/蓝约3.0V），因此如果使用带串联电阻的公共电压源，则需要单独进行电流设定计算。对于PWM（脉宽调制）调光或混色，确保驱动器能够处理所需的频率和电流。

8.2 设计注意事项

• 热管理：尽管功耗较低，但应确保器件散热焊盘（如果适用）下方有足够的PCB铜箔面积或散热过孔以传导热量，尤其是在接近或达到最大电流驱动时。
• 电流降额：对于在温度范围上限（+80°C）附近工作的情况，应降低正向电流以保持可靠性并防止光通量加速衰减。
• 光学设计：侧发光轮廓非常适合导光管或波导应用。设计导光结构时需考虑130度的视角，以确保均匀照明。

9. 技术对比与差异化

LTST-S32F1KT-5A的关键差异化在于其特性的特定组合：

- 侧发光 vs. 顶发光：与常见的顶发光LED不同，该器件从侧面发光，使得在PCB垂直表面上实现侧光面板或状态指示器的独特机械集成成为可能。

- 单封装全彩：集成了三基色芯片，与使用三个分立单色LED相比，节省了电路板空间。

- 技术混合：为每种颜色使用最优的半导体材料：用于红色的高效率AlInGaP和用于绿/蓝的高亮度InGaN，从而获得良好的整体发光效率。

- 坚固结构：镀锡引脚和与严苛红外回流焊曲线的兼容性，使其适用于现代大批量制造。

10. 常见问题解答（基于技术参数）

Q1：我可以用单个5V电源驱动所有三种颜色吗？

A：可以，但您必须为每个通道使用独立的限流电阻。电阻值计算公式为 R = (V_电源- V_F) / I_F。为安全设计，请使用规格书中的最大 V_F值。例如，对于20mA的蓝色通道：R = (5V - 3.1V) / 0.02A = 95 欧姆（使用100欧姆）。

Q2：为什么红色（30mA）与绿/蓝（20mA）的最大直流电流不同？

A：这主要是由于AlInGaP（红）和InGaN（绿/蓝）半导体材料的内部量子效率和热特性不同。在相同的封装热约束条件下，红色芯片通常可以承受更高的电流密度。

Q3：如何使用这款RGB LED实现白光？

A：白光是通过以特定的电流比同时驱动红、绿、蓝芯片产生的。确切的比值取决于所需的白点（例如，冷白、暖白）以及所用LED的具体分档。这需要校准或使用颜色传感器反馈回路以获得精确结果。

Q4：分档代码的意义是什么？

A：分档代码确保颜色和亮度的一致性。对于使用多个LED的应用（如灯条），指定并使用来自相同 V_F和 I_V分档的LED对于避免相邻器件之间出现可见的色调或亮度差异至关重要。

11. 实际用例

场景：网络路由器状态指示器

设计师需要一个用于路由器的多色状态指示器，显示电源（常绿）、活动（闪烁绿）、错误（红）和设置模式（蓝）。与使用三个独立的LED相比，使用LTST-S32F1KT-5A节省了空间。侧发光设计允许光线耦合到导光管中，导光管延伸到纤薄路由器外壳的前面板。微控制器的GPIO引脚（每个都串联一个为5-10mA驱动计算的电阻）控制各个颜色。宽广的视角确保指示器可以从房间内的各个角度看到。

12. 工作原理简介

发光二极管（LED）是半导体p-n结器件。当施加正向电压时，来自n型区域的电子与来自p型区域的空穴在有源层内复合，以光子（光）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-S32F1KT-5A使用：

- AlInGaP（铝铟镓磷）：一种能带隙对应于红色和琥珀色光的材料体系。它在红橙色光谱范围内提供高效率。

- InGaN（铟镓氮）：一种具有可调能带隙的材料体系，根据铟含量，能够发射从紫外到蓝色再到绿色的光。它是高亮度蓝色和绿色LED的标准材料。

13. 技术趋势

像这样的SMD LED的总体发展趋势包括：

- 效率提升：外延生长和芯片设计的持续改进带来了更高的每瓦流明数（lm/W），在相同光输出下降低了功耗。

- 小型化：在保持或增加光功率的同时，封装尺寸持续减小。

- 显色性与一致性改善：更严格的分档公差和新的荧光粉技术（用于白光LED）产生了更一致的色点和更高的显色指数（CRI）。

- 集成智能化：带有内置驱动器、控制器和通信接口（如I2C、SPI）的“智能LED”模块的增长，简化了系统设计。虽然LTST-S32F1KT-5A是一个分立元件，但行业正朝着为复杂照明任务提供更集成化的解决方案发展。