SMD RGB LED LTST-S32F1KT-5A 規格書 - 全彩晶片 - 電壓1.6-3.1V - 功率75-80mW - 粵語技術文件

1. 產品概覽

LTST-S32F1KT-5A 係一款細小、側視、全彩嘅表面貼裝器件（SMD）LED燈。佢將三粒唔同嘅半導體晶片集成喺單一封裝入面：一粒用於發紅光嘅AlInGaP晶片，同兩粒用於發綠光同藍光嘅InGaN晶片。呢種配置可以透過獨立或組合控制三個通道，產生出廣闊嘅色彩光譜。呢款器件專為自動化印刷電路板（PCB）組裝工序而設計，採用鍍錫端子以增強可焊性，並且兼容無鉛（Pb-free）回流焊接工藝。

主要設計目標係為空間有限嘅應用提供一個可靠、高亮度嘅RGB光源，適用於需要狀態指示、背光或符號照明嘅場合。佢微型嘅佔位面積同側發光透鏡輪廓，令佢特別適合集成到纖薄嘅消費電子產品、通訊設備同工業控制面板入面，呢啲場合正面空間有限，但側面可見性至關重要。

1.1 特點

• 符合RoHS（有害物質限制）指令。
• 側視光學設計，配備水清透鏡。
• 採用超高亮度InGaN（用於綠/藍光）同AlInGaP（用於紅光）半導體技術。
• 以8mm載帶包裝，收納於標準7吋直徑捲盤上，適用於自動化貼片設備。
• 符合EIA（電子工業聯盟）標準封裝外形。
• 輸入邏輯兼容（I.C.兼容），易於同微控制器同驅動電路連接。
• 完全兼容大批量紅外線（IR）回流焊接工序。

1.2 應用

• 電訊設備（例如：蜂窩基站、路由器）。
• 辦公室自動化設備（例如：打印機、掃描器、多功能設備）。
• 家用電器指示面板同控制介面。
• 工業設備狀態同故障指示器。
• 便攜式設備嘅鍵盤同按鍵背光。
• 通用狀態同電源指示器。
• 微型顯示器同圖標照明。
• 控制面板中嘅信號同符號照明器。

2. 技術參數：深入客觀解讀

本節詳細分析器件喺指定測試條件下嘅操作極限同性能特徵。除非另有說明，所有數據均喺環境溫度（Ta）為25°C時指定。

2.1 絕對最大額定值

呢啲額定值定義咗應力極限，超過呢啲極限可能會對器件造成永久損壞。唔建議喺呢啲極限或接近極限下連續操作。

• 功耗（Pd）：紅光：75 mW，綠/藍光：80 mW。呢個係封裝內允許以熱量形式散失嘅最大功率。
• 峰值正向電流（I_F(PEAK)）：紅光：80 mA，綠/藍光：100 mA。僅適用於脈衝條件下（1/10佔空比，0.1ms脈衝寬度），以防止熱過載。
• 直流正向電流（I_F）：紅光：30 mA，綠/藍光：20 mA。為確保長期可靠運作而建議嘅最大連續正向電流。
• 操作溫度範圍：-20°C 至 +80°C。器件設計用於運作嘅環境溫度範圍。
• 儲存溫度範圍：-30°C 至 +100°C。器件未通電時允許嘅溫度範圍。
• 紅外線焊接條件：可承受260°C峰值溫度達10秒，定義咗其濕度敏感等級（MSL）同回流能力。

2.2 電氣及光學特性

呢啲係喺標準測試條件下（I_F= 5mA，Ta=25°C）測量嘅典型性能參數。

• 發光強度（I_V）：以毫坎德拉（mcd）為單位測量。最小值：紅光：18.0 mcd，綠光：45.0 mcd，藍光：11.2 mcd。最大值：紅光：45.0 mcd，綠光：180.0 mcd，藍光：45.0 mcd。呢個寬廣範圍透過分級系統進行管理。
• 視角（2θ_1/2）：通常為130度。呢個係發光強度為峰值強度一半時嘅全角，定義咗光束寬度。
• 峰值發射波長（λ_p）：典型值：紅光：632 nm，綠光：520 nm，藍光：468 nm。光譜功率分佈達到最大值時嘅波長。
• 主波長（λ_d）：人眼感知到嘅、與LED顏色相匹配嘅單一波長。範圍：紅光：617-631 nm（典型值 624 nm），綠光：520-540 nm（典型值 527 nm），藍光：463-477 nm（典型值 470 nm）。
• 譜線半寬度（Δλ）：典型值：紅光：17 nm，綠光：35 nm，藍光：26 nm。喺最大強度一半處測量嘅光譜帶寬，表示顏色純度。
• 正向電壓（V_F）：於 I_F=5mA 時。範圍：紅光：1.6 - 2.3 V，綠光：2.7 - 3.1 V，藍光：2.7 - 3.1 V。呢個參數亦會進行分級。
• 反向電流（I_R）：於 V_R= 5V 時，最大為 10 µA。LED並非設計用於反向偏壓操作；此測試僅用於質量保證。

3. 分級系統說明

為確保生產中顏色同亮度嘅一致性，LED會根據性能進行分級。LTST-S32F1KT-5A 對正向電壓（V_F）同發光強度（I_V）進行獨立分級。

3.1 正向電壓（V_F）分級

對於綠光同藍光晶片（於 I_F=5mA 測試）：

- 分級代碼 E7：V_F= 2.70V 至 2.90V。

- 分級代碼 E8：V_F= 2.90V 至 3.10V。

每個分級嘅容差為 ±0.1V。紅光晶片嘅 V_F有指定，但本文檔中未進行分級。

3.2 發光強度（I_V）分級

於 I_F=5mA 時測量。每個分級嘅容差為 ±15%。

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

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

紅光：M（18.0-28.0 mcd），N（28.0-45.0 mcd）。

分級代碼標示喺包裝上，讓設計師可以為多LED陣列選擇亮度匹配嘅LED。

4. 性能曲線分析

典型性能曲線說明咗關鍵參數之間嘅關係。呢啲對於電路設計同熱管理至關重要。

• 相對發光強度 vs. 正向電流：顯示每種顏色嘅驅動電流同光輸出之間嘅非線性關係。喺建議嘅直流電流以上操作會導致收益遞減同熱量增加。
• 相對發光強度 vs. 環境溫度：展示熱淬滅效應，即光輸出隨接面溫度升高而下降。對於高溫環境，需要適當嘅散熱或電流降額。
• 正向電壓 vs. 正向電流：顯示二極管嘅I-V特性。動態電阻可以從導通電壓以上曲線嘅斜率推斷出來。
• 光譜分佈：顯示每粒晶片相對輻射功率與波長關係嘅圖表，突出峰值（λ_p）同光譜寬度（Δλ）。

5. 機械及封裝資料

5.1 封裝尺寸

器件符合標準SMD外形。關鍵尺寸包括本體長度、寬度同高度，以及PCB設計嘅焊盤圖案（佔位面積）建議。除非另有規定，所有尺寸均以毫米為單位，標準容差為±0.1mm。詳細圖表指定了引腳分配：引腳1為紅光陽極，引腳2為綠光陽極，引腳3為藍光陽極。所有三粒晶片嘅陰極內部連接至引腳4。

5.2 推薦PCB焊盤設計及極性

提供焊盤圖案圖，以確保回流焊接期間形成適當嘅焊點。設計考慮到焊角並防止立碑現象。極性由器件本體上嘅標記（通常係一點或一個切角）清楚指示，對應引腳1（紅光）。

6. 焊接及組裝指引

6.1 推薦紅外線回流曲線（無鉛工序）

時間-溫度圖定義咗建議嘅回流焊接曲線：

- 預熱：150-200°C，最多120秒。

- 回流：峰值溫度不超過260°C。

- 高於260°C嘅時間：最多10秒。

- 通過次數：最多兩次回流循環。

對於使用烙鐵進行手工焊接：溫度≤300°C，時間≤3秒，僅限一次。

6.2 清潔

如果焊接後需要清潔，只應使用指定嘅酒精類溶劑，例如乙醇或異丙醇。應喺常溫下浸泡少於一分鐘。未指定嘅化學品可能會損壞環氧樹脂透鏡或封裝。

6.3 儲存及處理

• 靜電放電（ESD）預防措施：器件對靜電放電（ESD）敏感。處理時必須使用接地手腕帶、防靜電墊同正確接地嘅設備。
• 濕度敏感性：包裝為MSL 3級。一旦打開原裝防潮袋，組件應在工廠車間條件下（≤30°C/60% RH）於一星期（168小時）內進行回流焊接。如需長時間儲存於袋外，請使用乾燥櫃或乾燥容器。暴露超過一星期嘅組件需要喺回流前進行烘烤（例如，60°C烘烤20小時），以防止爆米花現象。

7. 包裝及訂購資料

7.1 載帶及捲盤規格

器件以帶有保護蓋帶嘅凸紋載帶供應，捲繞喺7吋（178mm）直徑嘅捲盤上。

- 每捲數量：3000件。

- 剩餘數量最低訂購量：500件。

- 載帶寬度：8mm。

- 口袋間距同捲盤尺寸符合ANSI/EIA-481標準。

- 載帶中允許嘅連續缺失組件最大數量為兩個。

8. 應用建議

8.1 典型應用電路

每個顏色通道（紅、綠、藍）必須透過限流電阻，或者更好嘅係恆流驅動器獨立驅動。每種顏色嘅正向電壓不同（紅光約2.0V，綠/藍光約3.0V），因此如果使用帶串聯電阻嘅公共電壓源，則需要單獨進行電流設定計算。對於PWM（脈衝寬度調製）調光或混色，請確保驅動器能夠處理所需嘅頻率同電流。

8.2 設計考慮因素

• 熱管理：雖然功耗較低，但應確保器件散熱墊（如適用）下方有足夠嘅PCB銅面積或散熱通孔以導走熱量，特別係喺以最大電流或接近最大電流驅動時。
• 電流降額：對於喺溫度範圍上限（+80°C）附近操作，應降低正向電流以保持可靠性並防止光通量加速衰減。
• 光學設計：側發光輪廓非常適合導光管或波導應用。設計導光件時，請考慮130度視角，以確保照明均勻。

9. 技術比較及差異化

LTST-S32F1KT-5A嘅關鍵差異化特點在於其特定嘅功能組合：

- 側視 vs. 頂視：與常見嘅頂發光LED不同，此器件從側面發光，能夠實現獨特嘅機械集成，適用於PCB垂直表面上嘅側光式面板或狀態指示器。

- 單一封裝全彩：集成三原色晶片，相比使用三粒獨立單色LED，節省電路板空間。

- 技術混合：為每種顏色使用最佳嘅半導體材料：高效率AlInGaP用於紅光，高亮度InGaN用於綠/藍光，從而實現良好嘅整體發光效率。

- 堅固結構：鍍錫引腳同兼容嚴苛嘅紅外線回流曲線，使其適合現代化、大批量製造。

10. 常見問題（基於技術參數）

Q1：我可以從單一5V電源驅動所有三種顏色嗎？

A：可以，但你必須為每個通道使用獨立嘅限流電阻。計算電阻值為 R = (V_電源- V_F) / I_F。為安全設計，請使用規格書中嘅最大 V_F。例如，對於藍光通道於20mA時：R = (5V - 3.1V) / 0.02A = 95 歐姆（使用100歐姆）。

Q2：點解紅光（30mA）同綠/藍光（20mA）嘅最大直流電流唔同？

A：呢個主要係由於AlInGaP（紅光）同InGaN（綠/藍光）半導體材料嘅內部量子效率同熱特性差異所致。喺相同封裝熱限制下，紅光晶片通常可以承受更高嘅電流密度。

Q3：我點樣用呢粒RGB LED實現白光？

A：白光係透過以特定電流比例同時驅動紅、綠、藍光晶片而產生。確切比例取決於所需嘅白點（例如，冷白、暖白）同所用LED嘅具體分級。呢個需要校準或使用顏色傳感器反饋迴路以獲得精確結果。

Q4：分級代碼有咩意義？

A：分級代碼確保顏色同亮度嘅一致性。對於使用多粒LED嘅應用（例如燈條），指定並使用來自相同 V_F同 I_V分級嘅LED對於避免相鄰器件之間出現可見嘅色調或亮度差異至關重要。

11. 實際使用案例

場景：網絡路由器狀態指示器

設計師需要一個用於路由器嘅多色狀態指示器，顯示電源（恆亮綠光）、活動（閃爍綠光）、錯誤（紅光）同設定模式（藍光）。使用LTST-S32F1KT-5A相比使用三粒獨立LED節省空間。側發光設計允許光線耦合到導光管中，導光管延伸到纖薄路由器外殼嘅前面板。微控制器嘅GPIO引腳，每個都帶有一個串聯電阻（按5-10mA驅動計算），控制各個顏色。寬廣視角確保指示器可以從房間內唔同角度睇到。

12. 工作原理簡介

發光二極管（LED）係半導體p-n結器件。當施加正向電壓時，來自n型區域嘅電子同來自p型區域嘅電洞喺有源層內複合，以光子（光）嘅形式釋放能量。發射光嘅波長（顏色）由半導體材料嘅能帶隙決定。LTST-S32F1KT-5A使用：

- AlInGaP（磷化鋁銦鎵）：一種能帶隙對應紅光同琥珀光嘅材料體系。佢喺紅橙色光譜中提供高效率。

- InGaN（氮化銦鎵）：一種具有可調能帶隙嘅材料體系，能夠發射從紫外光到藍光再到綠光嘅光，具體取決於銦含量。佢係高亮度藍光同綠光LED嘅標準材料。

13. 技術趨勢

類似呢款嘅SMD LED嘅總體發展趨勢包括：

- 效率提升：外延生長同晶片設計嘅持續改進帶來更高嘅每瓦流明（lm/W），喺相同光輸出下降低功耗。

- 微型化：封裝尺寸持續縮小，同時保持或增加光功率。

- 改進顯色性及一致性：更嚴格嘅分級容差同新嘅熒光粉技術（用於白光LED）產生更一致嘅色點同更高嘅顯色指數（CRI）。

- 集成智能化：智能LED模組嘅增長，內置驅動器、控制器同通訊介面（例如I2C、SPI），以簡化系統設計。雖然LTST-S32F1KT-5A係離散組件，但行業正朝著更集成嘅解決方案發展，以應對複雜嘅照明任務。