SMD LED LTST-E683FGBW 規格書 - 橙/綠/藍 - 20mA - 80mW - 粵語技術文件

1. 產品概覽

呢份文件詳細說明咗一款表面貼裝器件（SMD）LED 元件，型號為 LTST-E683FGBW。呢個係一個多色 LED 元件，將三個唔同嘅發光晶片集成喺單一封裝入面：一個橙色 AlInGaP 晶片、一個綠色 InGaN 晶片同一個藍色 InGaN 晶片。呢個器件專為自動化組裝流程而設計，兼容紅外線回流焊接，適合大批量電子產品製造。擴散透鏡提供咗寬廣嘅視角，增強咗從唔同角度嘅可見度。

2. 技術參數詳解

2.1 絕對最大額定值

器件嘅操作極限定義喺環境溫度（Ta）為 25°C。超過呢啲額定值可能會導致永久損壞。

• 功耗（Pd）：橙色：72 mW；綠/藍色：80 mW。呢個參數表示 LED 喺連續直流操作下可以安全散發嘅最大熱功率。
• 峰值正向電流（IFP）：橙色：80 mA；綠/藍色：100 mA。呢個係最大允許脈衝電流，喺 1/10 佔空比同 0.1ms 脈衝寬度下指定，適用於短暫、高強度嘅閃光。
• 直流正向電流（IF）：橙色：30 mA；綠/藍色：20 mA。呢個係建議嘅最大連續正向電流，以確保長期可靠運作。
• 溫度範圍：操作：-40°C 至 +85°C；儲存：-40°C 至 +100°C。呢啲範圍定義咗器件喺使用期間同閒置時可以承受嘅環境條件。

2.2 電氣及光學特性

關鍵性能指標喺 Ta=25°C 同標準測試電流（IF）為 20mA 下測量，除非另有說明。

• 發光強度（Iv）：以毫坎德拉（mcd）為單位，代表光源嘅感知亮度。橙色同藍色 LED 嘅典型範圍係 140-355 mcd，而綠色 LED 就更光，範圍係 355-900 mcd。測量跟隨 CIE 明視覺響應曲線。
• 視角（2θ1/2）：典型為 120 度。呢個係發光強度下降到其峰值軸向值一半時嘅全角，表示一個非常寬嘅發射模式。
• 波長參數：
  • 峰值波長（λP）：光譜功率分佈達到最大值時嘅波長。典型值：橙色：611 nm，綠色：518 nm，藍色：468 nm。
  • 主波長（λd）：感知上匹配 LED 顏色嘅單一波長。典型值：橙色：605 nm，綠色：525 nm，藍色：470 nm。呢個係從 CIE 色度圖得出嘅。
  • 光譜半寬度（Δλ）：發射光譜喺其最大強度一半時嘅頻寬。典型值：橙色：17 nm（窄），綠色：35 nm，藍色：25 nm。
• 正向電壓（VF）：當 LED 導通指定電流時，兩端嘅電壓降。範圍：橙色：1.8-2.4V；綠/藍色：2.8-3.8V。容差為 +/- 0.1V。呢個對於驅動電路設計至關重要。
• 反向電流（IR）：喺反向電壓（VR）為 5V 時，最大 10 μA。呢個器件唔係為反向偏壓操作而設計；呢個參數僅用於漏電流特性描述。

3. 分級系統說明

LED 會根據佢哋喺 20mA 下測量到嘅發光強度進行分級，以確保同一生產批次內顏色同亮度嘅一致性。

• 橙色及藍色分級：使用代碼 R2、S1、S2、T1，強度範圍從 140.0 mcd（R2 最小值）到 355.0 mcd（T1 最大值）。
• 綠色分級：使用代碼 T2、U1、U2、V1，具有更高嘅強度範圍，從 355.0 mcd（T2 最小值）到 900.0 mcd（V1 最大值）。
• 容差：每個強度分級對標稱值有 +/-11% 嘅容差，以考慮輕微變化。

設計師喺訂購時應指定所需嘅分級代碼，以確保其應用所需嘅亮度水平，特別係喺多個 LED 陣列中，均勻性非常重要。

4. 性能曲線分析

規格書參考咗典型特性曲線（提供嘅摘錄中未完全詳細說明）。呢啲通常繪製嘅曲線會包括：

• I-V（電流-電壓）曲線：顯示每個顏色晶片嘅正向電流同正向電壓之間嘅關係。佢展示咗二極管嘅指數式開啟特性，有助於選擇限流電阻或設計恆流驅動器。
• 發光強度 vs. 正向電流：說明光輸出如何隨電流增加，通常喺建議操作範圍內呈近線性關係，然後喺極高電流時效率下降。
• 發光強度 vs. 環境溫度：顯示光輸出隨結溫升高而降低，呢個對於高功率或高環境溫度應用中嘅熱管理至關重要。
• 光譜分佈：繪製每個 LED 嘅相對輻射功率與波長嘅關係圖，視覺化表示峰值波長、主波長同光譜半寬度。

5. 機械及封裝資料

5.1 封裝尺寸

器件符合 EIA 標準 SMD 封裝外形。所有尺寸均以毫米為單位，一般公差為 ±0.2 mm，除非另有規定。具體尺寸圖會顯示長度、寬度、高度、引腳間距同透鏡幾何形狀。

5.2 腳位分配

呢個三色 LED 採用共陰極或共陽極配置（由單一封裝暗示）。腳位定義為：腳位 1：橙色陽極，腳位 3：藍色陽極，腳位 4：綠色陽極（共陰極可能喺腳位 2 同/或 5，根據標準 4 腳 RGB LED 封裝）。必須對照詳細封裝圖以確保 PCB 佈局正確。

5.3 帶裝及捲盤包裝

元件以行業標準嘅凸起載帶供應，安裝喺直徑 7 英寸（178 毫米）嘅捲盤上，以便自動化貼片組裝。

• 載帶尺寸：載帶寬度、口袋間距同口袋尺寸均有規定，以兼容標準送料器設備。
• 捲盤規格：標準 7 英寸捲盤包含 2000 件。剩餘捲盤嘅最小訂購量為 500 件。
• 蓋帶：空嘅口袋用頂部蓋帶密封。
• 質量：符合 ANSI/EIA-481 規範。載帶中允許連續缺失元件嘅最大數量為兩個。

6. 焊接及組裝指引

6.1 回流焊接溫度曲線

器件兼容紅外線（IR）回流焊接製程。建議使用符合 J-STD-020B 嘅無鉛焊接溫度曲線。

• 預熱：150-200°C，最長 120 秒，以逐漸加熱電路板並激活助焊劑。
• 峰值溫度：不應超過 260°C。高於液相線（例如 217°C）嘅時間應根據焊膏製造商嘅建議進行控制。
• 焊接時間：峰值溫度下嘅總時間應限制喺最長 10 秒。回流焊接最多應進行兩次。

注意：最佳溫度曲線取決於特定嘅 PCB 設計、焊膏同爐具。基於 JEDEC 嘅曲線可作為通用目標。

6.2 手動焊接

如果需要手動焊接，必須極度小心：

• 烙鐵溫度：最高 300°C。
• 焊接時間：每個焊點最長 3 秒。
• 限制：手動焊接只應進行一次，以避免熱應力損壞 LED 封裝或鍵合線。

6.3 清潔

應避免使用未指定嘅化學清潔劑，因為佢哋可能會損壞 LED 環氧樹脂透鏡或封裝。如果焊接後需要清潔：

• 使用酒精類溶劑，例如乙醇或異丙醇。
• 喺正常室溫下浸泡 LED。
• 限制浸泡時間少於一分鐘。

6.4 儲存及處理

• 密封包裝：儲存於 ≤30°C 同 ≤70% 相對濕度（RH）。當儲存喺帶有乾燥劑嘅原裝防潮袋中時，保質期為一年。
• 已開封包裝：暴露喺環境空氣中嘅元件應儲存於 ≤30°C 同 ≤60% RH。強烈建議喺打開包裝袋後 168 小時（7 日）內完成 IR 回流焊接製程，以防止吸濕，吸濕會導致回流期間出現 "爆米花" 現象。
• 延長儲存（已開封）：對於超過 168 小時嘅儲存，請將元件放入帶有乾燥劑嘅密封容器或氮氣吹掃嘅乾燥器中。
• 烘烤：儲存喺原包裝外超過 168 小時嘅元件，必須喺焊接前以約 60°C 烘烤至少 48 小時，以去除吸收嘅水分。

7. 應用建議

7.1 典型應用場景

呢款三色 SMD LED 專為消費及工業電子產品中需要從單一緊湊元件獲得多種狀態顏色嘅通用指示燈同背光應用而設計。例子包括：

• 網絡設備、路由器或伺服器上嘅多狀態指示燈（例如，電源/活動/錯誤）。
• 控制面板、遙控器或電器上按鈕或圖標嘅背光。
• 汽車內飾中嘅裝飾照明或狀態顯示（非關鍵功能）。
• 便攜式電子設備狀態指示燈。

重要應用限制：規格書明確指出呢啲 LED 用於 "普通電子設備"。佢哋唔符合用於安全關鍵應用嘅資格，喺呢啲應用中，故障可能會危及生命或健康，例如航空、醫療生命支持或運輸安全系統。對於呢類應用，必須採購具有適當可靠性認證嘅元件。

7.2 設計考慮因素

• 限流：始終為每個顏色通道使用外部限流電阻或恆流驅動器。根據電源電壓、LED 嘅正向電壓（VF，為安全起見使用最大值）同所需正向電流（IF，勿超過直流額定值）計算電阻值。
• 熱管理：雖然功耗低，但如果喺高環境溫度或最大電流下操作，應確保足夠嘅 PCB 銅面積或散熱通孔，以將結溫維持喺限制內，並確保長期可靠性同穩定嘅光輸出。
• PCB 焊盤設計：遵循規格書封裝圖中推薦嘅焊盤佈局，以確保回流期間形成正確嘅焊點同機械穩定性。
• ESD 防護：雖然無明確說明，但建議喺組裝期間對半導體器件採取標準嘅 ESD 處理預防措施。

8. 技術比較及差異

雖然呢份單一規格書無提供與其他型號嘅直接比較，但可以推斷出呢個元件嘅關鍵區別特徵：

• 三色一體封裝：集成三個獨立顏色，相比使用三個獨立單色 LED，節省 PCB 空間同組裝成本。
• 寬視角（120°）：擴散透鏡提供全方位可見度，優於用於聚焦光束嘅窄角 LED。
• 高亮度綠色：綠色晶片提供顯著更高嘅發光強度（高達 900 mcd），相比橙色同藍色，呢個可能係為咗平衡由於人眼敏感度而導致嘅跨顏色感知亮度。
• 堅固封裝：兼容 IR 回流同自動貼裝，表明封裝專為現代、可靠嘅 SMT 組裝製程而設計。
• 標準化分級：定義好嘅分級結構允許喺生產運行中具有可預測同一致嘅光學性能。

9. 常見問題（基於技術參數）

Q1：我可以同時以佢哋嘅最大直流電流（橙色 30mA，綠/藍色 20mA）驅動所有三種顏色嗎？

A：唔可以。總功耗（Pd）嘅絕對最大額定值唔可以被超過。同時以最大電流操作會導致總功耗超過封裝嘅 80mW 限制（計算為每個晶片嘅 VF*IF 然後相加）。你必須降低操作電流或使用脈衝操作，以保持喺總 Pd 限制內。

Q2：峰值波長同主波長有咩區別？

A：峰值波長（λP）係 LED 發射光譜嘅物理峰值。主波長（λd）係一個計算值，代表感知嘅色調，作為 CIE 圖上嘅單一波長。對於單色 LED，佢哋通常接近；對於更寬嘅光譜（如綠色），佢哋可以相差更大。λd 對於顏色匹配更相關。

Q3：如果 LED 唔係用於反向操作，點解反向電流額定值重要？

A：IR 額定值（5V 時最大 10 μA）係一個漏電流規格。佢確保如果意外施加小反向電壓（例如，喺電路瞬變期間或喺多路復用設計中），器件唔會汲取過多電流。佢係一個可靠性參數，唔係操作條件。

Q4：打開包裝袋後嘅 168 小時車間壽命有幾關鍵？

A：對於回流焊接非常關鍵。吸收到塑料封裝中嘅水分會喺高溫回流週期期間迅速蒸發，導致內部分層、裂紋或 "爆米花" 現象，從而導致故障。遵守 168 小時窗口或遵循烘烤程序對於良率同可靠性至關重要。

10. 實用設計案例

場景：為一個由 5V 電源軌供電嘅設備設計一個狀態指示燈。指示燈必須顯示橙色代表 "待機"，綠色代表 "正常操作"，藍色代表 "錯誤"。每次只亮一種顏色。

設計步驟：

1. 選擇操作電流：為所有顏色選擇一個安全、標準嘅值，例如 15mA，遠低於直流最大值，確保長壽命並減少熱負載。
2. 計算限流電阻：
   • 為安全起見，使用規格書中嘅最大 VF：橙色：2.4V，綠色：3.8V，藍色：3.8V。
   • 電源電壓（Vs）= 5V。公式：R = (Vs - VF) / IF。
     • R_橙色 = (5V - 2.4V) / 0.015A ≈ 173 Ω（使用 180 Ω 標準值）。
     • R_綠色 = (5V - 3.8V) / 0.015A ≈ 80 Ω（使用 82 Ω 標準值）。
     • R_藍色 = (5V - 3.8V) / 0.015A ≈ 80 Ω（使用 82 Ω 標準值）。
   • 用標準電阻重新計算實際電流：I_橙色 = (5-2.4)/180 ≈ 14.4mA（安全）。
3. 檢查功耗：
   • 最壞情況單個 LED 功率：P = VF * IF。使用典型 VF 進行估算：P_綠色 ≈ 3.3V * 0.0144A ≈ 47.5 mW，低於綠/藍色晶片嘅 80 mW 限制。橙色晶片功耗更低。由於每次只亮一個，總封裝 Pd 未被超過。
4. PCB 佈局：將 LED 同佢嘅三個電阻放喺一齊。使用機械圖中推薦嘅焊盤佈局。確保正確嘅腳位分配（1=橙色，3=藍色，4=綠色）映射到驅動電路（例如，帶串聯電阻嘅微控制器 GPIO 腳位）。
5. 驅動電路：使用配置為開漏或帶串聯電阻嘅微控制器腳位，將電流灌入地（如果係共陰極）或從中拉出電流（如果係共陽極）。

11. 工作原理簡介

發光二極管（LED）係通過電致發光發光嘅半導體器件。當正向電壓施加喺 p-n 結兩端時，來自 n 型材料嘅電子喺有源區與來自 p 型材料嘅電洞復合。呢種復合以光子（光）嘅形式釋放能量。發射光嘅特定波長（顏色）由有源區中使用嘅半導體材料嘅帶隙能量決定。

• 橙色 LED：使用磷化鋁銦鎵（AlInGaP）半導體，其帶隙對應於紅/橙/琥珀色光。
• 綠色及藍色 LED：使用氮化銦鎵（InGaN）半導體。通過改變銦/鎵比例，可以調節帶隙以發射藍色、綠色同青色光譜。用 InGaN 實現高效綠色發光比藍色更具挑戰性，呢個反映喺唔同嘅性能特徵中（例如，正向電壓、效率）。

三個晶片安裝喺塑料封裝內嘅反射腔內。一個擴散環氧樹脂透鏡封裝住晶片，提供環境保護，塑造光輸出光束（120° 視角），如果多個晶片同時點亮，則混合來自各個晶片嘅光以產生其他顏色（例如白色，如果有螢光粉，但呢個 RGB 器件中無）。

12. 技術趨勢

呢個元件所代表嘅技術處於光電子學更廣泛嘅趨勢中：

• 效率提升：持續嘅材料科學同晶片設計改進繼續提高 LED 嘅發光效率（流明每瓦），允許喺更低電流下實現更光嘅輸出或降低功耗。
• 微型化：雖然呢個係標準封裝，但行業正推動向更細小嘅晶片級封裝（CSP）LED 發展，以實現超緊湊設計，儘管通常以熱性能同易於處理為代價。
• 顏色一致性改善：外延生長同分級製程嘅進步產生更緊密嘅波長同強度分佈，對於需要跨多個單元具有均勻顏色外觀嘅應用至關重要。
• 集成化：除咗單一封裝中嘅多晶片，仲有將 LED 驅動器 IC（恆流源、PWM 控制器）集成到 LED 封裝本身嘅趨勢，簡化電路設計。
• 可靠性及穩健性：增強嘅封裝材料同構造技術提高咗對熱循環、濕度同機械應力嘅抵抗力，將操作壽命延長到遠超傳統限制，使 LED 適合更苛刻嘅環境。

呢個特定元件體現咗 LED 技術喺標準指示用途上嘅成熟、具成本效益嘅應用，平衡咗性能、可靠性同可製造性。