雙色SMD LED LTST-C235TBKFWT 規格書 - 封裝尺寸 - 藍色/橙色 - 3.3V/2.0V - 76mW/75mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTST-C235TBKFWT 是一款專為現代電子應用設計的雙色表面黏著元件（SMD）LED，適用於需要緊湊、可靠且高亮度指示解決方案的場合。它在單一EIA標準封裝內整合了兩種不同的半導體晶片：一個用於發射藍光的InGaN（氮化銦鎵）晶片，以及一個用於發射橙光的AlInGaP（磷化鋁銦鎵）晶片。此配置允許在單一元件佔位面積上實現多功能的信號指示與狀態顯示。

本產品被歸類為綠色產品，符合ROHS（有害物質限制）規範標準，使其適用於具有嚴格環保法規的市場。它採用8mm載帶包裝於7英吋直徑的捲盤上，便於大批量電子製造中常見的高速自動化取放組裝製程。

1.1 核心特色與優勢

• 雙色光源：結合來自獨立晶片的藍光（InGaN）與橙光（AlInGaP）發射。
• 高亮度：採用超高亮度晶片技術，提供強大的發光強度。
• 製造相容性：完全相容於自動貼裝設備與標準紅外線（IR）迴焊製程。
• IC相容性：可由大多數邏輯位準輸出直接驅動。
• 標準化封裝：EIA標準封裝確保與業界設計及組裝線的廣泛相容性。

2. 技術參數分析

本節針對LTST-C235TBKFWT LED所指定的關鍵電氣與光學參數，提供詳細且客觀的詮釋。所有數值均在環境溫度（Ta）25°C下指定。

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。不保證在此條件下操作。

• 功率耗散（Pd）：藍光：76 mW，橙光：75 mW。這是LED在直流操作下可作為熱量散發的最大功率。
• 峰值順向電流（I_FP）：藍光：100 mA，橙光：80 mA。這是在脈衝條件下（1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度）允許的最大瞬時電流。超過此值可能導致災難性故障。
• 直流順向電流（I_F）：藍光：20 mA，橙光：30 mA。這是建議用於可靠長期運作的最大連續順向電流。
• 溫度範圍：操作：-20°C 至 +80°C；儲存：-30°C 至 +100°C。
• 焊接條件：可承受峰值溫度260°C、持續10秒的紅外線迴焊。

2.2 電氣與光學特性

這些是在指定測試條件下的典型性能參數。

• 發光強度（I_V）：在 I_F= 20 mA 下以毫燭光（mcd）測量。藍光：最小值 18.0，典型值 45.0，最大值 280.0。橙光：最小值 28.0，典型值未說明，最大值從表中不適用。這表示LED對人眼的感知亮度。
• 視角（2θ_1/2）：兩種顏色通常均為130度。這是發光強度降至軸上值一半時的全角，定義了光束的擴散範圍。
• 峰值波長（λ_P）：藍光：468 nm（典型值），橙光：611 nm（典型值）。這是光譜輸出最強時的波長。
• 主波長（λ_d）：藍光：470 nm（典型值），橙光：605 nm（典型值）。這是基於CIE色度圖計算得出、最能代表LED感知顏色的單一波長。
• 光譜線半寬度（Δλ）：藍光：25 nm（典型值），橙光：17 nm（典型值）。這衡量了發射光的光譜純度或頻寬。
• 順向電壓（V_F）：在 I_F= 20 mA 下。藍光：典型值 3.30V，最大值 3.80V。橙光：典型值 2.00V，最大值 2.40V。這是LED操作時兩端的電壓降。
• 逆向電流（I_R）：兩者在 V_R= 5V 下最大值為 10 μA。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的發光強度可能因批次而異。分級系統用於根據測量性能將LED分類成組（級別），以確保最終使用者的一致性。

3.1 發光強度分級

LTST-C235TBKFWT 使用字母代碼表示強度範圍。每個級別內的公差為 +/-15%。

藍光晶片級別：

- M：18.0 - 28.0 mcd

- N：28.0 - 45.0 mcd

- P：45.0 - 71.0 mcd

- Q：71.0 - 112.0 mcd

- R：112.0 - 180.0 mcd

橙光晶片級別：

- N：28.0 - 45.0 mcd

- P：45.0 - 71.0 mcd

- Q：71.0 - 112.0 mcd

- R：112.0 - 180.0 mcd

- S：180.0 - 280.0 mcd

此系統允許設計師根據應用需求選擇合適的亮度等級，無論是用於高環境光下的可見度還是低功耗指示。

4. 性能曲線分析

雖然規格書中引用了特定圖表（例如圖1、圖5），但此類LED的典型性能曲線提供了關鍵的設計見解。

4.1 順向電流 vs. 順向電壓（I-V曲線）

I-V關係呈指數性。對於藍光晶片（InGaN，V_F約3.3V），其曲線的膝點會比橙光晶片（AlInGaP，V_F約2.0V）更陡峭。這意味著當從同一電壓源驅動以達到相同目標電流（例如20mA）時，需要不同的限流電阻值。

4.2 發光強度 vs. 順向電流

在建議的操作範圍內，發光強度大致與順向電流成正比。然而，由於熱量產生增加，效率（每單位電輸入的光輸出）通常在極高電流下會降低。在建議的直流順向電流或以下操作可確保最佳效率與使用壽命。

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。

- 對於給定電流，順向電壓通常會略微降低。

- 主波長可能偏移（通常朝向較長波長）。

在PCB設計中進行適當的熱管理，對於在整個操作溫度範圍內維持一致的光學性能至關重要。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸與接腳定義

本元件符合EIA標準SMD LED佔位面積。具體尺寸在規格書圖紙中提供。接腳定義對於正確操作至關重要：

- 接腳 1 和 2：藍光InGaN晶片的陽極與陰極。

- 接腳 3 和 4：橙光AlInGaP晶片的陽極與陰極。

必須查閱封裝圖紙以識別每種顏色的陽極/陰極極性，避免在PCB佈局時連接錯誤。

5.2 建議焊墊設計

規格書包含建議的焊墊尺寸。遵循這些建議可確保可靠的焊點、迴焊期間的正確對齊，並有助於LED封裝的散熱。大幅偏離這些焊墊佈局可能導致墓碑效應（元件立起）、不良的焊錫圓角或降低熱性能。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴焊溫度曲線

規格書提供了無鉛（Pb-free）焊接製程的建議紅外線迴焊曲線。關鍵參數包括：

- 預熱：150-200°C，用於逐漸加熱電路板並活化助焊劑。

- 預熱時間：最長120秒，以防止熱衝擊。

- 峰值溫度：最高260°C。

- 液相線以上時間：第3頁的曲線顯示了關鍵的迴焊區域；元件應暴露在足以使焊錫熔化的溫度下（對於SnAgCu通常為217°C以上）適當時間（例如60-90秒）。

- 冷卻速率：建議進行受控冷卻，以最小化焊點上的應力。

6.2 手工焊接

若必須進行手工焊接：

- 使用溫度控制的烙鐵，設定最高300°C。

- 每個焊點的焊接時間限制在最長3秒。

- 將熱量施加於PCB焊墊，而非直接施加於LED本體，以防止對塑料透鏡和半導體晶粒造成熱損傷。

6.3 清潔

若需要焊後清潔：

- 僅使用指定的清潔劑。未指定的化學品可能損壞LED的環氧樹脂透鏡，導致霧化或破裂。

- 推薦的溶劑為常溫下的乙醇或異丙醇。

- 浸泡時間應少於一分鐘，以防止溶劑滲入。

6.4 儲存與處理

• 靜電防護：LED對靜電放電（ESD）敏感。處理時請使用靜電手環、防靜電墊和正確接地的設備。
• 濕度敏感性：作為表面黏著塑料封裝，它具有濕度敏感性。如果打開了原始的密封防潮袋，元件應在一週內使用，或在迴焊前進行烘烤（例如在60°C下烘烤20小時），以去除吸收的水分並防止焊接期間發生\"爆米花\"損壞。
• 長期儲存：對於已打開的包裝，請儲存在≤30°C且相對濕度≤60%的環境中。對於長期儲存，請使用帶有乾燥劑的密封容器。

7. 包裝與訂購

7.1 載帶與捲盤規格

標準包裝為8mm凸版載帶，置於7英吋（178mm）直徑的捲盤上。

- 每捲數量：3000顆。

- 最小訂購量（MOQ）：剩餘數量為500顆。

- 上蓋帶：空穴用上蓋帶密封。

- 缺件：根據包裝標準（ANSI/EIA 481-1-A-1994），最多允許連續缺失兩個LED。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

• 狀態指示燈：雙色功能允許顯示多種狀態（例如，藍色表示\"開啟/待機\"，橙色表示\"故障/充電中\"，兩色同時亮表示第三種狀態）。
• 消費性電子產品：筆記型電腦、路由器及周邊設備上的電源按鈕、連線狀態（Wi-Fi/藍牙）、電池電量指示燈。
• 工業控制面板：機器狀態、操作模式指示。
• 汽車內飾照明：低功耗裝飾或指示照明，但需要特定的汽車級認證。

8.2 設計考量

• 電流限制：始終為每個LED晶片使用串聯電阻來設定順向電流。計算電阻值公式為 R = (V_電源- V_F) / I_F。為確保保守設計，即使元件有變異也能確保I_F不被超過，請使用規格書中的最大V_F值進行計算。
• 驅動電路：LED與微控制器GPIO引腳相容。確保GPIO能夠吸收/提供所需電流（20-30mA）。對於更高電流或多工驅動多個LED，請使用電晶體驅動器或專用LED驅動IC。
• 熱管理：雖然功率耗散較低，但請確保PCB佈局在焊墊周圍提供足夠的銅面積作為散熱片，尤其是在高環境溫度或最大電流下操作時。
• 光學設計：130度的視角提供了適合直接觀看的寬廣、擴散光型。對於導光管應用，寬視角有助於有效地將光耦合到導光管中。

9. 技術比較與差異化

LTST-C235TBKFWT在其類別中提供了特定的優勢：

• 雙晶片 vs. 單晶片：與使用兩個獨立的單色LED相比，此元件節省了PCB空間，減少了元件數量，並簡化了組裝。
• 晶片技術：使用InGaN製造藍光、AlInGaP製造橙光，代表了各自顏色領域成熟、高效率的半導體技術，提供了良好的亮度與可靠性。
• 封裝標準化：EIA標準封裝確保了與大量現有PCB佔位面積和設計庫的直接相容性，降低了設計風險。
• 製程相容性：與紅外線迴焊和自動貼裝的完全相容性，使其成為大批量、成本敏感型製造的理想選擇。

10. 常見問題解答（FAQ）

Q1：我可以同時以最大直流電流驅動藍光和橙光LED嗎？

A1：可以，但您必須考慮總功率耗散。同時以20mA（藍光）和30mA（橙光）操作，功率耗散約為（3.3V*0.02A）+（2.0V*0.03A）= 0.126W。這低於個別最大值，但需要檢查在您的特定佈局中，組合熱負載是否未超過封裝的散熱能力。

Q2：峰值波長和主波長有什麼區別？

A2：峰值波長（λ_P）是發射光譜中最高強度點的物理波長。主波長（λ_d）是基於人類顏色感知（CIE圖表）計算得出的值，定義了我們看到的\"顏色\"。對於單色LED，兩者通常很接近。對於光譜較寬的LED，兩者可能不同。

Q3：訂購時如何解讀分級代碼？

A3：分級代碼（例如，藍光\"P\"，橙光\"Q\"）指定了該批次保證的最小和最大發光強度範圍。訂購時必須指定所需的分級，以確保生產運行中的亮度一致性。如果未指定，您可能會收到產品整體範圍內任何可用分級的元件。

Q4：此LED適合戶外使用嗎？

A4：操作溫度範圍（-20°C至+80°C）涵蓋了許多戶外條件。然而，長期戶外暴露需要考慮本規格書未涵蓋的其他因素：透鏡的抗紫外線能力（防止變黃）、抗熱循環能力以及防潮保護。對於關鍵的戶外應用，請諮詢製造商以獲取擴展的可靠性數據，或考慮專門通過戶外使用認證的產品。

11. 設計與使用案例研究

情境：為網路交換器設計雙狀態電源按鈕

設計師需要在單一按鈕上使用一個LED來指示電源狀態（開/關）和網路活動（活動/閒置）。

實作方式：

1. 將LTST-C235TBKFWT放置在半透明按鈕蓋後方。

2. 微控制器驅動LED：

- 恆亮橙色：電源開啟，設備正在啟動/閒置。

- 恆亮藍色：電源開啟，設備完全運作且閒置。

- 閃爍藍色：電源開啟，偵測到網路活動。

- 熄滅：電源關閉。

3. 分別計算每種顏色的限流電阻。對於3.3V MCU電源軌：R_藍光= (3.3V - 3.3V) / 0.02A = 0Ω（理論值）。實際上，會使用一個小電阻（例如10Ω）來限制湧入電流並考慮MCU引腳的電壓降。R_橙光= (3.3V - 2.0V) / 0.02A = 65Ω（使用68Ω標準值）。

4. 寬廣的130度視角確保按鈕從各種觀看角度都能均勻照亮。

成果：一個簡潔、緊湊的使用者介面，僅使用一個元件佔位面積即可提供清晰的多狀態回饋，簡化了PCB佈局與組裝。

12. 技術原理介紹

發光原理：LED是半導體二極體。當施加順向電壓時，電子穿過p-n接面，並在主動區與電洞復合。此復合過程以光子（光）的形式釋放能量。光的特定波長（顏色）由所用半導體材料的能隙能量決定。

材料科學：

- InGaN（氮化銦鎵）：此材料系統允許調節能隙，以產生從紫外光到綠光和藍光的光。本LED中的藍光晶片即採用此技術。

- AlInGaP（磷化鋁銦鎵）：此材料系統用於黃色、橙色和紅色光譜的高亮度LED。本LED中的橙光晶片即採用此技術。

將這兩種成熟的材料技術結合在一個封裝中，為雙色應用提供了可靠的解決方案。

13. 產業趨勢與發展

SMD LED領域持續演進。與LTST-C235TBKFWT等元件相關的總體趨勢包括：

• 效率提升（lm/W）：磊晶生長和晶片設計的持續改進帶來更高的發光效率，意味著相同的電輸入功率下能產生更多的光輸出。
• 微型化：雖然本產品使用標準封裝，但產業正推動更小的佔位面積（例如0402、0201），以滿足行動裝置等空間受限的應用。
• 色彩一致性改善：更嚴格的分級公差和製造控制的進步，使得批次間的色度和亮度更加一致。
• 更高的可靠性與壽命：封裝材料（環氧樹脂、導線架）和晶片結構的增強，旨在延長操作壽命並改善在高溫高濕條件下的性能。
• 整合化：除了雙色之外，還有整合更多功能的趨勢，例如在單一封裝中整合RGB（紅、綠、藍）LED，甚至將LED與控制IC（如驅動器或序列器晶片）結合到更複雜的模組中。

LTST-C235TBKFWT代表了在這個不斷演進的領域中一個成熟、可靠的解決方案，為主流的雙色指示燈應用提供了性能、成本和可製造性之間的平衡。