LTST-C295TBKFKT-5A 雙色SMD LED 規格書 - 封裝尺寸 - 藍光 3.2V / 橙光 2.3V - 0.55mm 高度 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件提供 LTST-C295TBKFKT-5A 的完整技術規格，這是一款雙色表面黏著 LED 元件。該元件在單一超薄封裝內整合了兩個不同的 LED 晶片：一個發藍光的 InGaN 晶片和一個發橙光的 AlInGaP 晶片。此設計為空間受限的狀態指示、背光和多信號應用提供了緊湊的解決方案。本產品設計用於與自動化組裝製程和標準紅外線迴焊相容，適合大量生產環境。

1.1 核心優勢與目標市場

此元件的首要優勢在於其雙色功能封裝於僅 0.55mm 的超薄外形中。這使得無需額外佔用 PCB 面積即可實現複雜的視覺信號指示（例如，以不同顏色表示不同狀態）。採用超高亮度的 InGaN 和 AlInGaP 半導體材料確保了高發光強度。本元件符合 RoHS 規範並歸類為綠色產品。其主要目標市場包括需要可靠多狀態指示的消費性電子產品、辦公室自動化設備、通訊裝置和工業控制面板。

2. 技術參數深度解析

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應力極限。不建議在超過這些數值的條件下操作 LED。

• 功率消耗 (Pd)：藍光：76 mW，橙光：75 mW。這是在 25°C 環境溫度、直流條件下，LED 可作為熱量消散的最大允許功率。
• 峰值順向電流 (I_FP)：藍光：100 mA，橙光：80 mA。這是最大允許的瞬時順向電流，通常在脈衝條件下指定（1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度）以防止過熱。
• 直流順向電流 (I_F)：藍光：20 mA，橙光：30 mA。這是為確保長期可靠運作所建議的最大連續順向電流。
• 靜電放電 (ESD) 閾值 (HBM)：藍光：300V，橙光：1000V。人體放電模型評級表示 LED 對靜電的敏感度。藍光晶片較為敏感，需要更嚴格的 ESD 處理預防措施。
• 溫度範圍：操作：-20°C 至 +80°C；儲存：-30°C 至 +100°C。
• 紅外線焊接條件：可承受 260°C 峰值溫度達 10 秒，此為無鉛迴焊製程的標準。

2.2 電氣與光學特性

這些是在標準測試條件下（Ta=25°C，I_F=5mA，除非另有說明）測量的典型及最大/最小性能參數。

• 發光強度 (I_V)：兩種顏色在 5mA 下的最小強度均為 18.0 mcd，最大強度為 45.0 mcd。典型值未指定，落在最小/最大範圍內。
• 視角 (2θ_1/2)：兩種顏色均具有典型的 130 度寬視角，提供適合多種指示應用的寬廣發光模式。
• 峰值發射波長 (λ_P)：藍光：468 nm（典型），橙光：611 nm（典型）。這是光譜功率分佈最高的波長。
• 主波長 (λ_d)：藍光：470 nm（典型），橙光：605 nm（典型）。這是人眼感知的單一波長，定義了 CIE 色度圖上的色點。
• 光譜線半寬度 (Δλ)：藍光：20 nm（典型），橙光：17 nm（典型）。這表示發射光的光譜純度或頻寬。
• 順向電壓 (V_F)：藍光：3.2V（5mA 時最大），橙光：2.3V（5mA 時最大）。這是電路設計的關鍵參數，決定了所需的驅動電壓和串聯電阻值。
• 逆向電流 (I_R)：兩種顏色在 V_R= 5V 時均為 10 µA（最大）。本元件並非設計用於逆向偏壓操作；此參數僅用於漏電流特性描述。

3. 分級系統說明

LED 的發光強度被分級，以確保同一生產批次內的一致性。藍光和橙光晶片的分級方式相同。

• 分級代碼 M：在 5mA 下，發光強度範圍為 18.0 mcd 至 28.0 mcd。
• 分級代碼 N：在 5mA 下，發光強度範圍為 28.0 mcd 至 45.0 mcd。
• 容差：每個強度分級的容差為 +/-15%。這意味著標示為 M 級的 LED，其測量值可能低至 15.3 mcd 或高至 32.2 mcd，仍符合 M 級規格，儘管通常會集中在 18-28 mcd 範圍內。

此系統允許設計師選擇具有可預測亮度等級的 LED。對於要求外觀均勻的應用，指定單一分級代碼至關重要。

4. 性能曲線分析

雖然規格書中引用了具體的圖形數據（第 6-7 頁），但典型的關係可以根據標準 LED 物理特性和提供的參數進行描述。

4.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)

I-V 特性是指數型的。對於藍光 LED，由於 InGaN 材料系統的能隙較寬，其順向電壓較高（約 3.2V 最大）。橙光 AlInGaP LED 的順向電壓較低（約 2.3V 最大）。對於給定的電流，電壓會隨著接面溫度升高而略微增加。

4.2 發光強度 vs. 順向電流

在建議的操作範圍內（最高至 I_F=20/30mA），發光強度大致與順向電流成正比。以超過其絕對最大直流電流的驅動方式操作 LED 將導致非線性飽和，並因過熱而加速性能衰減。

4.3 溫度依賴性

LED 性能對溫度敏感。隨著接面溫度升高，發光強度通常會降低。對於大多數 LED 材料，給定電流下的順向電壓也會略微下降。在指定的溫度範圍內（-20°C 至 +80°C）操作對於維持指定的性能和可靠性至關重要。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸與接腳配置

LED 封裝於業界標準的 SMD 封裝中。確切的尺寸圖在規格書中提供。主要特點包括總高度僅 0.55mm，使其適用於非常薄的應用。接腳配置如下：接腳 1 和 3 用於藍光（InGaN）晶片的陽極/陰極，接腳 2 和 4 用於橙光（AlInGaP）晶片的陽極/陰極。每對接腳的具體陽極/陰極指定必須從封裝標記或焊墊圖中確定。

5.2 建議焊墊佈局

提供了建議的焊墊圖案（焊墊尺寸），以確保在迴焊過程中形成適當的焊點、機械穩定性和散熱。遵循此指南有助於防止墓碑效應（元件一端翹起）並確保可靠的電氣連接。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴焊溫度曲線

包含了針對無鉛製程的建議紅外線迴焊溫度曲線。關鍵參數包括預熱階段（150-200°C，最長 120 秒）、峰值溫度不超過 260°C，以及溫度高於 260°C 的時間限制在最多 10 秒。此曲線基於 JEDEC 標準，以確保封裝完整性。LED 最多可承受此迴焊製程兩次。

6.2 手工焊接

若必須進行手工焊接，烙鐵溫度不得超過 300°C，且每個接腳的焊接時間應限制在最多 3 秒。手工焊接應僅進行一次。

6.3 儲存與處理

ESD 預防措施：藍光晶片對 ESD 敏感（300V HBM）。在處理過程中必須採取適當的防靜電措施（靜電手環、接地工作站）。
濕度敏感度：裝在帶有乾燥劑的密封防潮袋中的 LED，在儲存於 ≤30°C 且 ≤90% RH 條件下時，保存期限為一年。一旦袋子打開，元件應儲存在 ≤30°C 且 ≤60% RH 的環境中，並在一週內使用。若在原始包裝袋外儲存更長時間，建議在焊接前進行至少 20 小時的 60°C 烘烤，以去除吸收的水分並防止迴焊過程中的 "爆米花" 效應。

6.4 清潔

若焊接後需要清潔，僅應使用指定的溶劑。將 LED 在室溫下浸入乙醇或異丙醇中少於一分鐘是可接受的。未指定的化學品可能會損壞塑膠封裝或透鏡。

7. 包裝與訂購資訊

LED 以捲帶包裝供應，與自動貼片機相容。

• 捲盤尺寸：7 英吋直徑捲盤。
• 每捲數量：4000 顆。
• 最小訂購量 (MOQ)：剩餘數量為 500 顆。
• 捲帶規格：載帶寬度為 8mm。空穴用蓋帶密封。包裝符合 ANSI/EIA-481 規範。
• 品質：捲帶中允許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

• 狀態指示器：雙色功能允許表示多種狀態（例如，藍光=待機，橙光=運作中，雙色=警告/故障）。
• 鍵盤或圖示背光：可提供顏色編碼的背光。
• 消費性電子產品：智慧型手機、平板電腦、路由器及音訊設備中的電源、連線或電池狀態指示器。
• 工業控制面板：機器狀態、操作模式或警報指示器。

8.2 設計考量

• 電流限制：始終為每個 LED 晶片使用串聯電阻，以將順向電流限制在安全值（直流操作下，藍光 ≤20mA，橙光 ≤30mA）。電阻值計算公式為 R = (V_電源- V_F) / I_F.
• 熱管理：確保足夠的 PCB 銅箔面積或散熱孔，特別是在接近最大電流驅動時，以散熱並將接面溫度維持在限制範圍內。
• ESD 保護：如果組裝環境或最終使用場景存在 ESD 風險，請在連接至 LED 接腳的信號線上加入 ESD 保護二極體。
• 光學設計：130 度的寬視角提供了良好的離軸可見性。對於定向光，可能需要外部透鏡或導光板。

9. 技術比較與差異化

此元件的關鍵差異化因素是其在超薄 0.55mm 封裝中的雙色功能。與使用兩個獨立的單色 LED 相比，這節省了大量 PCB 面積並簡化了組裝。InGaN（藍光）和 AlInGaP（橙光）技術的結合為兩種顏色提供了高效率和亮度。本產品與標準 SMT 製程和無鉛迴焊的相容性使其成為現代電子製造的即用型解決方案。

10. 常見問題解答（基於技術參數）

Q1：我可以同時以最大直流電流驅動藍光和橙光 LED 嗎？
A1：不建議。必須考慮功率消耗額定值（藍光 76mW，橙光 75mW）和封裝的熱設計。除非提供特殊的冷卻措施，否則同時以全直流電流驅動兩個晶片可能會超過封裝的總熱容量。建議參考熱降額曲線或在同時使用時以較低電流操作。

Q2：為什麼藍光晶片的 ESD 評級（300V）低於橙光晶片（1000V）？
A2：這是由於用於藍光發射的 InGaN 半導體的固有材料特性和接面結構所致。它通常比用於橙光/紅光發射的 AlInGaP 材料更容易受到靜電放電損壞。這要求在處理藍光通道時需要格外小心。

Q3：訂購時應如何理解分級代碼？
A3：如果供應商提供分級選擇，請指定 "LTST-C295TBKFKT-5A" 以及每種顏色所需的光強度分級代碼（例如，"N" 代表較高亮度）。為了在整個生產過程中保持亮度一致，指定單一分級代碼至關重要。

11. 實務設計與使用案例

案例：為路由器設計雙狀態電源指示器
**目標：** 使用一個 LED 來指示電源（橙光）和網路連線（藍光）。
**設計：** LED 放置在路由器的前面板上。微控制器（MCU）有兩個 GPIO 接腳，每個接腳透過一個限流電阻連接到一個 LED 通道。
**計算：** 對於 5V 電源：
- 橙光電阻：R_橙光= (5V - 2.3V) / 0.020A = 135 Ω（使用 130 Ω 或 150 Ω 標準值）。功率：P = I²R = (0.02)²*150 = 0.06W。
- 藍光電阻：R_藍光= (5V - 3.2V) / 0.020A = 90 Ω（使用 91 Ω 標準值）。功率：P = (0.02)²*91 = 0.0364W。
**操作：** 當電源開啟時，MCU 驅動橙光接腳使其恆亮。當網路連線活動時，MCU 驅動藍光接腳使其閃爍。兩者絕不會長時間同時以全電流連續驅動，以管理熱負載。

12. 技術原理介紹

此 LED 採用兩種不同的半導體材料系統：
InGaN（氮化銦鎵）：用於藍光發射器。透過調整合金中銦與鎵的比例，可以調節能隙能量，這直接決定了發射光的波長。InGaN 以在藍光到綠光光譜中的高效率和亮度而聞名。
AlInGaP（磷化鋁銦鎵）：用於橙光發射器。此材料系統在產生琥珀色、橙色、紅色和黃色波長的光方面非常高效。具體的成分決定了主波長。
在這兩種情況下，光都是透過電致發光過程產生的。當順向電壓施加於 p-n 接面時，電子和電洞復合，以光子（光）的形式釋放能量。光的顏色由半導體材料的能隙能量決定。

13. 技術發展趨勢

像此類 SMD LED 的發展趨勢持續朝向：
更高效率 (lm/W)：磊晶生長、晶片設計和封裝取光效率的持續改進，使得在相同的電輸入功率下能輸出更多的光。
微型化：封裝的佔位面積和高度持續縮小（如此處的 0.55mm 高度），以實現更薄的終端產品。
多晶片與 RGB 整合：除了雙色之外，整合紅、綠、藍（RGB）晶片甚至白光 + 彩色晶片的封裝正變得普遍，以實現全彩可編程性。
更高的可靠性和熱性能：材料方面的進步（例如，高溫塑膠、先進的晶片黏著技術）增強了承受更高迴焊溫度和操作條件的能力。
智慧型封裝：一些 LED 現在整合了積體電路（IC）用於驅動控制或通訊（例如，可定址 RGB LED），儘管此特定元件是標準的、無驅動器的 LED。