LTST-S326TBKSKT 雙色側發光SMD LED 規格書 - 藍光與黃光 - 20mA/30mA - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件詳述一款雙色、側發光表面黏著裝置（SMD）發光二極體（LED）的技術規格。此元件在單一封裝內整合了兩個不同的半導體晶片：一個發射藍光光譜，另一個發射黃光光譜。此配置專為需要緊湊、多狀態指示燈、背光或裝飾照明的應用而設計，適用於空間受限且需從元件側面觀看的場合。

本產品的核心優勢包括符合RoHS（有害物質限制）指令，適用於現代電子製造。其採用鍍錫引線框架，以提升可焊性與抗腐蝕性。元件以業界標準的8mm載帶捲盤包裝，便於與高速自動貼片設備相容。此外，其設計可承受標準紅外線（IR）迴焊製程，此製程在表面黏著技術（SMT）生產線中相當普遍。

2. 技術參數深度客觀解讀

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能導致元件永久損壞的極限。不保證在此條件下運作，為確保可靠性能應避免。

• 功率消耗（Pd）：在環境溫度（Ta）為25°C時，藍光晶片的最大允許散熱功率為76 mW，黃光晶片為75 mW。超過此限制有熱損壞風險。
• 順向電流：藍光晶片的最大連續直流順向電流（IF）為20 mA，黃光晶片為30 mA。僅在脈衝條件下（1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度），藍光晶片允許較高的峰值順向電流100 mA，黃光晶片為80 mA，以防止過熱。
• 熱降額：超過25°C時，藍光晶片的最大直流順向電流必須以0.25 mA/°C的速率線性降低，黃光晶片則為0.4 mA/°C。這對於高溫環境應用至關重要。
• 逆向電壓（VR）：兩個晶片的最大允許逆向電壓均為5V。施加更高的逆向電壓可能導致接面崩潰。請注意，禁止在此逆向電壓下連續運作。
• 溫度範圍：元件額定工作溫度範圍為-20°C至+80°C。儲存溫度應在-30°C至+100°C之間。
• 焊接熱極限：此元件可承受峰值溫度260°C、最長5秒的波焊或紅外線迴焊，以及215°C、最長3分鐘的氣相焊接。

2.2 電氣與光學特性

這些參數是在標準測試條件下（Ta=25°C，IF=20mA）測量，定義了元件的典型性能。

• 發光強度（Iv）：這是衡量在特定方向發射光線感知功率的指標。兩種顏色的最小強度均為28.0毫燭光（mcd），典型值為45.0 mcd（僅藍光有指定），最大值為180.0 mcd。實際出貨強度由分級系統決定。
• 視角（2θ1/2）：發光強度降至軸向（中心）值一半時的全視角，兩種顏色均為130度，顯示出側發光LED典型的寬廣視角模式。
• 波長：藍光晶片的典型峰值發射波長（λP）為468 nm，主波長（λd）為470 nm。黃光晶片的典型峰值為592 nm，主波長為590 nm。藍光的光譜線半高寬（Δλ）為25 nm，黃光為17 nm，描述了光譜純度。
• 順向電壓（VF）：在20mA電流下運作時，LED的電壓降典型值為藍光3.4V（最大3.8V），黃光2.0V（最大2.4V）。此參數對於驅動電路設計和電源選擇至關重要。
• 逆向電流（IR）：施加5V逆向電壓時的漏電流，兩個晶片的最大值均為10 μA。
• 電容（C）：黃光晶片在0V偏壓和1 MHz測量頻率下的典型接面電容為40 pF。

3. 分級系統說明

為確保生產一致性，LED會根據性能進行分級。此元件採用基於發光強度的分級系統。

藍光和黃光晶片在20mA電流下的發光強度分為四個等級：

• 等級 N：強度範圍從28.0 mcd到45.0 mcd。
• 等級 P：強度範圍從45.0 mcd到71.0 mcd。
• 等級 Q：強度範圍從71.0 mcd到112.0 mcd。
• 等級 R：強度範圍從112.0 mcd到180.0 mcd。

每個強度等級的上下限容差為+/-15%。此系統讓設計師能根據應用選擇符合特定亮度要求的元件，確保使用多顆LED的終端產品在視覺上保持一致。

4. 性能曲線分析

雖然規格書中引用了特定的圖形數據（例如圖1、圖6），但此類元件的典型曲線提供了關鍵見解：

• I-V（電流-電壓）曲線：此曲線顯示順向電壓（VF）與順向電流（IF）之間的關係。它是非線性的，具有一個特徵的膝點電壓（約在典型VF附近），超過此電壓後，電流會隨著電壓的微小增加而迅速上升。這強調了為何LED必須由限流源驅動，而非恆定電壓源。
• 發光強度 vs. 順向電流：強度通常隨電流增加而增加，但關係可能並非完全線性，特別是在較高電流下，效率可能因發熱而下降。
• 發光強度 vs. 環境溫度：LED的光輸出會隨著接面溫度升高而降低。了解此降額特性對於在寬廣溫度範圍內運作的應用至關重要。
• 光譜分佈：參考圖表將顯示相對輻射功率與波長的關係，突顯峰值（λP）和光譜寬度（Δλ）。

5. 機械與包裝資訊

5.1 封裝尺寸與接腳定義

此元件符合EIA標準封裝外形。物理尺寸詳見規格書圖紙，所有單位均為毫米，除非另有說明，一般公差為±0.10 mm。

接腳定義：雙色LED具有特定的接腳排列，可獨立控制每個晶片。對於料號LTST-S326TBKSKT：

• 陰極 1（C1）：連接至黃光AlInGaP晶片。
• 陰極 2（C2）：連接至藍光InGaN晶片。
• 陽極為兩個晶片共用。

在PCB佈局與組裝過程中，正確識別極性對於確保正常功能至關重要。

5.2 建議焊接墊尺寸

規格書包含建議的PCB焊墊設計。遵循這些尺寸可確保在迴焊過程中形成良好的焊點、機械穩定性與散熱。使用過小的焊墊可能導致焊點強度不足，而過大的焊墊則可能造成墓碑效應（元件一端翹起）或錫橋。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴焊溫度曲線

提供了兩條建議的紅外線（IR）迴焊溫度曲線：一條用於標準（錫鉛）焊接製程，另一條用於無鉛焊接製程。無鉛曲線專為使用Sn-Ag-Cu（SAC）錫膏而設計。這些曲線中的關鍵參數包括：

• 預熱/均溫區：逐漸升高溫度以活化助焊劑並減少熱衝擊。
• 迴焊區：溫度超過錫膏熔點以形成焊點。峰值溫度不得超過260°C，且高於液相線（TAL）的時間必須加以控制。
• 冷卻區：控制冷卻使焊點固化。

6.2 清潔

若焊接後需要清潔，僅應使用指定溶劑。規格書建議將LED在常溫下浸入乙醇或異丙醇中不超過一分鐘。使用未指定或侵蝕性化學清潔劑可能損壞LED封裝材料，導致變色、龜裂或分層。

6.3 儲存條件

長期儲存時，LED應保存在其原始的防潮包裝中。若取出，它們對濕氣吸收敏感（MSL - 濕度敏感等級）。規格書建議，離開原始包裝的元件應在一週內進行迴焊。若需在原始包裝袋外長時間儲存，應將其存放在帶有乾燥劑的密封容器中或氮氣環境中。若未包裝儲存超過一週，建議在焊接前進行烘烤（例如60°C烘烤24小時），以驅除吸收的濕氣，防止迴焊過程中發生爆米花損壞。

7. 包裝與訂購資訊

此元件以適合自動化組裝的載帶捲盤形式供應。

• 載帶寬度：8 mm。
• 捲盤直徑：7英吋（178 mm）。
• 每捲數量：3000顆。
• 最小訂購量（MOQ）：剩餘數量為500顆。
• 包裝標準：符合ANSI/EIA 481-1-A-1994規範。載帶上的空穴以蓋帶密封。連續缺失元件的最大數量為兩顆。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

此雙色側發光LED非常適合空間有限且需要從電路板或組件邊緣觀看指示的應用。常見用途包括：

• 狀態指示燈：用於消費性電子產品、網路設備或工業控制裝置，不同顏色可表示電源（黃色）、活動（藍色）或故障狀態。
• 背光：用於側光式面板、鍵盤或小型顯示器，側面發光是一大優勢。
• 裝飾照明：用於需要多色效果的緊湊型裝置中。

8.2 設計考量

• 驅動電路：LED是電流驅動裝置。為確保亮度均勻，特別是當多顆LED並聯時，必須為每顆LED串聯一個限流電阻。不建議將多顆LED直接從電壓源並聯驅動（不使用個別電阻），因為個別LED之間的順向電壓（VF）存在差異，這可能導致亮度顯著不同，並使某些元件可能承受過電流。
• 熱管理：雖然功率消耗低，但具有足夠銅箔面積的適當PCB佈局有助於散熱，特別是在高環境溫度下或以最大電流驅動時。這有助於維持光輸出與使用壽命。
• 靜電放電（ESD）防護：LED對ESD敏感。處理時應採取預防措施，包括在組裝區域使用接地腕帶、防靜電墊和離子風扇。設備和工作站必須妥善接地。

9. 技術比較與差異化

此元件的關鍵差異化特點在於其單個側發光SMD封裝中的雙色能力及其特定的性能額定值。與單色LED相比，它節省了電路板空間，並簡化了雙色指示的組裝。側發光的外形使其有別於頂部發光LED，使其適用於特定的機械設計。其與自動貼片和標準迴焊曲線的相容性，使其符合現代大批量製造流程。詳細的分級系統提供了亮度一致性，可能優於未分級或粗略分級的通用元件。

10. 常見問題解答（基於技術參數）

問：我可以同時以最大直流電流驅動藍光和黃光LED嗎？

答：不一定。絕對最大額定值規定了每個晶片的功率消耗。同時以20mA（藍光）和30mA（黃光）驅動兩者時，總功率消耗必須根據熱極限進行檢查，特別是考慮到共用封裝的情況。必須應用在高環境溫度下的降額。

問：為什麼即使在並聯陣列中，每顆LED也需要串聯電阻？

答：LED的順向電壓（VF）存在製造公差。若沒有個別電阻，VF稍低的LED將不成比例地汲取更多電流，變得更亮並可能過熱，而VF較高的LED則會較暗。電阻為每顆LED充當了簡單有效的電流調節器。

問：側發光對視角意味著什麼？

答：側發光LED主要從封裝的側面發光，垂直於安裝平面。130度的視角是從此主要發光軸測量的。這與頂部發光LED形成對比，後者是從封裝頂部向上發光。

問：訂購時如何解讀分級代碼？

答：分級代碼（N, P, Q, R）指定了該批次LED保證的最小和最大發光強度範圍。設計師應選擇符合其最低亮度要求的分級，同時考慮成本，因為亮度較高的分級（例如R級）可能更昂貴。

11. 實際使用案例

情境：可攜式裝置的雙狀態指示燈

一位設計師正在設計一款緊湊型手持感測器。他們需要一個單一、小巧的指示燈來顯示待機和活動/傳輸兩種狀態。他們選擇了這款雙色LED。

實作方式：將LED放置在主PCB邊緣，其發光面朝向一個小型導光管，將光線導向裝置外部。微控制器的GPIO接腳透過個別的限流電阻（根據電源電壓和所需的20mA電流計算）驅動陰極（C1接黃光，C2接藍光）。共陽極連接到正電源。韌體點亮黃光LED表示待機，點亮藍光LED表示活動模式。LED的側發光特性使其能有效地耦合到側入式導光管中，在非常有限的空間內創造出清晰、專業的指示效果。

12. 原理介紹

發光二極體（LED）是一種當電流通過時會發光的半導體裝置。此現象稱為電致發光。當施加順向電壓時，來自n型半導體材料的電子在晶片的主動區內與來自p型材料的電洞復合。此復合過程以光子（光粒子）的形式釋放能量。發射光的特定波長（顏色）由所用半導體材料的能隙決定。藍光LED晶片通常由氮化銦鎵（InGaN）製成，其具有較寬的能隙，適合較短的波長（藍光）。黃光LED晶片通常由磷化鋁銦鎵（AlInGaP）製成，其能隙對應較長的波長（黃光/紅光）。將兩個晶片與共陽極封裝在一起，允許從單個3焊墊SMD元件獨立控制每種顏色。

13. 發展趨勢

SMD LED領域持續發展。業界可觀察到的一般趨勢為此類元件提供了背景脈絡，包括：

• 效率與發光效能提升：持續的材料科學和晶片設計改進，使得每單位電輸入功率（瓦特）能產生更多的光輸出（流明）。
• 微型化：封裝尺寸持續縮小（例如從0603到0402再到0201公制尺寸），同時保持或提升性能，實現更密集的電子產品。
• 更高可靠性與更長壽命：封裝材料、晶片貼裝方法和螢光粉技術（用於白光LED）的改進，提升了在溫度和時間影響下的壽命與穩定性。
• 先進混色與控制：除了雙色，單一封裝中的RGB（紅、綠、藍）和RGBW（RGB + 白光）LED已很常見，通常整合驅動器以實現複雜的顏色和調光控制。
• 整合化：趨勢包括內建限流電阻、用於ESD保護的齊納二極體，甚至封裝內整合完整IC驅動器的LED，簡化了電路設計。

在此更廣泛的技術背景下，此雙色側發光LED代表了針對特定空間和指示需求的一種成熟、可靠的解決方案。