LTST-C195TBTGKT 雙色SMD LED 規格書 - 尺寸 1.6x0.8x0.55mm - 藍光 3.8V / 綠光 2.4V - 76mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTST-C195TBTGKT 是一款專為現代空間受限電子應用設計的雙色表面黏著元件（SMD）發光二極體（LED）。它在一個超緊湊的封裝內整合了兩個不同的半導體晶片：一個用於發射藍光的InGaN（氮化銦鎵）晶片，以及一個用於發射綠光的InGaN晶片。此配置允許單一元件產生兩種主要顏色，能在極小的佔用空間內實現狀態指示、背光照明和裝飾性照明。

本產品的核心優勢包括其僅0.55mm的極薄厚度，這對於超薄顯示器、行動裝置和穿戴式技術等應用至關重要。它作為綠色產品製造，符合ROHS（有害物質限制）規範標準，確保不含鉛、汞、鎘等物質。元件以8mm間距的載帶包裝，捲繞在直徑7英吋的捲盤上，使其完全相容於大量生產中使用的高速自動化取放組裝設備。其設計亦相容於紅外線（IR）迴焊製程，這是表面黏著技術（SMT）組裝線的標準。

1.1 接腳配置與透鏡

本元件採用水清透鏡，不會擴散或改變光色，允許純粹的晶片顏色（藍色或綠色）發射出來。接腳配置對於正確的電路設計至關重要。對於LTST-C195TBTGKT，藍色LED晶片連接到接腳1和3，而綠色LED晶片連接到接腳2和4。這種獨立的陽極/陰極配置允許驅動電路分別控制每種顏色。

2. 技術參數深入解析

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。不保證在或超過這些極限下操作。對於藍色和綠色晶片：

• 功率消耗（Pd）：76 mW。這是允許的最大熱功率損耗。超過此值可能導致過熱並加速性能衰退。
• 峰值順向電流（I_FP）：100 mA。此電流僅在脈衝條件下允許，佔空比為1/10，脈衝寬度為0.1ms。用於短暫的高強度閃爍。
• 直流順向電流（I_F）：20 mA。這是正常操作時建議的連續順向電流，能在亮度和壽命之間取得平衡。
• 操作溫度範圍（T_opr）：-20°C 至 +80°C。保證元件在此環境溫度範圍內正常運作。
• 儲存溫度範圍（T_stg）：-30°C 至 +100°C。
• 紅外線焊接條件：可承受260°C峰值溫度達10秒，符合典型的無鉛（Pb-free）迴焊溫度曲線。

2.2 電氣與光學特性

這些是在環境溫度（T_a）為25°C、順向電流（I_F）為20 mA下測量的典型性能參數，除非另有說明。

• 發光強度（I_V）：感知光功率的度量。藍光：最小值28.0 mcd，典型值未指定，最大值180 mcd。綠光：最小值45.0 mcd，典型值未指定，最大值280 mcd。就人眼靈敏度而言，綠色晶片本質上效率更高。
• 視角（2θ_1/2）：130度（兩種顏色皆為典型值）。此寬視角表示類似朗伯分佈的發光模式，適用於需要廣域照明而非聚焦光束的應用。
• 峰值發射波長（λ_P）：光譜功率分佈達到最大值時的波長。藍光：468 nm（典型值）。綠光：525 nm（典型值）。
• 主波長（λ_d）：在CIE色度圖上定義感知顏色的單一波長。藍光：470 nm（典型值）。綠光：530 nm（典型值）。此值對於顏色規格比峰值波長更為相關。
• 光譜線半寬度（Δλ）：發射光譜在其最大強度一半處的頻寬。藍光：25 nm（典型值）。綠光：17 nm（典型值）。較窄的半寬度表示光譜顏色更純淨。
• 順向電壓（V_F）：在指定電流下操作時，LED兩端的電壓降。藍光：典型值3.30V，最大值3.80V。綠光：典型值2.00V，最大值2.40V。此差異是由於半導體材料的不同能隙能量所致。這對於驅動器設計至關重要，特別是當從同一電壓軌供電給兩種顏色時。
• 逆向電流（I_R）：在逆向電壓（V_R）為5V時，最大值為10 μA。LED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

為確保大量生產的一致性，LED會根據發光強度分級。這允許設計師選擇適合其應用的亮度等級。

3.1 發光強度分級

分級代碼是一個定義最小/最大強度範圍的單一字母。每個分級內的公差為 +/-15%。

對於藍色晶片（在20mA下測量，單位為mcd）：

• 分級 N：28.0 – 45.0 mcd
• 分級 P：45.0 – 71.0 mcd
• 分級 Q：71.0 – 112.0 mcd
• 分級 R：112.0 – 180.0 mcd

對於綠色晶片（在20mA下測量，單位為mcd）：

• 分級 P：45.0 – 71.0 mcd
• 分級 Q：71.0 – 112.0 mcd
• 分級 R：112.0 – 180.0 mcd
• 分級 S：180.0 – 280.0 mcd

特定生產批次的具體分級將在包裝或訂單文件中標示。

4. 性能曲線分析

規格書參考了典型的性能曲線，這些曲線對於理解元件在非標準條件下的行為至關重要。雖然具體圖表未在文本中重現，但其含義是標準的。

• I-V（電流-電壓）曲線：將顯示順向電壓與電流之間的指數關係。膝點電壓約在典型V_F值附近。此曲線對於設計限流電路至關重要。
• 發光強度 vs. 順向電流：將顯示強度隨電流近似線性增加，直到某一點，之後由於加熱和其他效應導致效率下降。在建議的20mA下操作可確保最佳效率和壽命。
• 發光強度 vs. 環境溫度：將展示熱淬滅現象，即光輸出隨著接面溫度升高而減少。這是高功率或高環境溫度應用中的關鍵考量。
• 光譜分佈：將繪製相對強度與波長的關係圖，顯示峰值和主波長以及光譜半寬度。

5. 機械與包裝資訊

5.1 封裝尺寸

本元件符合EIA標準封裝外形。關鍵尺寸（單位均為mm，公差±0.10mm，除非另有註明）包括總長度（1.6mm）、寬度（0.8mm）以及關鍵高度0.55mm。詳細的尺寸圖將顯示焊墊位置、透鏡形狀和標記方向。

5.2 建議焊接焊墊佈局

提供了建議的PCB焊墊圖案（佔位面積），以確保在迴焊過程中形成可靠的焊點。遵循此圖案可防止墓碑效應（元件立起）並確保正確對齊和散熱。

5.3 載帶與捲盤包裝

LED以壓紋載帶附保護蓋帶供應，捲繞在直徑7英吋（178mm）的捲盤上。這是自動化組裝的標準。

• 料袋間距：8mm。
• 每捲數量：4000顆。
• 零散訂單最小數量：500顆。
• 包裝符合ANSI/EIA-481規範。

6. 焊接與組裝指南

6.1 紅外線迴焊溫度曲線

提供了無鉛（Pb-free）焊接製程的建議溫度曲線。關鍵參數包括：

• 預熱：150-200°C。
• 預熱時間：最長120秒，以確保均勻加熱和助焊劑活化。
• 峰值溫度：最高260°C。
• 液相線以上時間：最長10秒（且最多兩次迴焊循環）。

此曲線基於JEDEC標準，確保元件可靠性。確切的曲線必須針對特定的PCB設計、錫膏和使用的迴焊爐進行特性分析。

6.2 手工焊接

如需手動維修：

• 烙鐵溫度：最高300°C。
• 焊接時間：每個焊點最長3秒。
• 限制：手工焊接僅限一次，以防止熱損壞。

6.3 清潔

如果焊接後需要清潔，應僅使用指定的溶劑以避免損壞塑膠封裝。推薦的溶劑是乙醇或異丙醇（IPA）。LED應在常溫下浸泡少於一分鐘。

6.4 靜電放電（ESD）預防措施

LED對靜電和電壓突波敏感。必須採取處理預防措施：

• 使用接地腕帶或防靜電手套。
• 確保所有設備、工作站和工具正確接地。

7. 儲存與處理

• 密封包裝（防潮袋）：儲存於≤30°C且≤90%相對濕度（RH）的環境。當儲存在帶有乾燥劑的原裝袋中時，保存期限為一年。
• 已開封包裝：儲存環境不應超過30°C / 60% RH。從密封袋中取出的元件應在一週內進行迴焊。
• 長期儲存（袋外）：儲存在帶有乾燥劑的密封容器或氮氣乾燥櫃中。
• 烘烤：如果元件暴露在環境條件下超過一週，必須在焊接前以約60°C烘烤至少20小時，以去除吸收的水分並防止迴焊過程中發生\"爆米花\"效應。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

• 狀態指示燈：雙色功能允許多種狀態（例如，藍色表示\"開啟/活動中\"，綠色表示\"待機/完成\"，兩者同時亮起表示第三種狀態）。
• 鍵盤與圖示背光：用於手機、遙控器和消費性電子產品等空間極度有限的場合。
• 裝飾性照明：用於穿戴式裝置，其超薄厚度至關重要。
• 面板指示燈：用於工業控制設備、網路硬體和汽車內裝。

8.2 設計考量

• 電流驅動：始終使用串聯限流電阻或恆流驅動器。由於其順向電壓不同（3.3V vs. 2.0V），需分別計算每種顏色的電阻值（例如，R_limit= (V_supply- V_F) / I_F）。
• 熱管理：儘管功率消耗低，但在高環境溫度或最大電流下操作時，應確保足夠的PCB銅箔面積或散熱孔，以將接面溫度維持在限制範圍內。
• PCB佈局：遵循建議的焊接焊墊尺寸，以確保機械穩定性和正確的焊點形成。
• 逆向電壓保護：由於元件並非設計用於逆向偏壓，請確保電路設計防止施加逆向電壓，該電壓可能超過5V測試條件並導致立即故障。

9. 技術比較與差異化

LTST-C195TBTGKT 與通用單色或較厚的雙色LED相比，主要差異化因素包括：

• 超薄厚度（0.55mm）：適用於垂直空間極為寶貴的次世代超薄裝置設計。
• 雙InGaN晶片：採用高效、現代的半導體材料提供藍光和綠光，提供良好的亮度和色純度。
• 完全SMT相容性：設計相容於自動化放置和標準無鉛迴焊曲線，降低組裝成本和複雜度。
• 標準化分級：提供可預測的發光性能，有助於在生產批次中設計出一致的視覺輸出。

10. 常見問題解答（基於技術參數）

Q1：我可以從同一電源同時驅動藍色和綠色LED嗎？

A：可以，但它們必須透過獨立的限流路徑（例如，兩個電阻）分別驅動，因為它們的順向電壓差異很大（3.3V vs. 2.0V）。直接將它們並聯會導致大部分電流流經順向電壓較低的綠色LED。_F.

Q2：峰值波長和主波長有什麼區別？

A：峰值波長（λ_P）是光譜發射最高的物理波長。主波長（λ_d）是從CIE色度圖計算出的值，代表感知的顏色。λ_d在設計中對於顏色規格更為相關。

Q3：為什麼已開封包裝的儲存條件比密封包裝更嚴格？

A：塑膠LED封裝會從空氣中吸收水分。在高溫迴焊過程中，這些被困住的水分會迅速汽化，產生內部壓力，可能導致封裝破裂（\"爆米花\"效應或分層）。帶有乾燥劑的密封袋可防止水分吸收。

Q4：我可以將此LED用於汽車外部照明嗎？

A：規格書指明此LED用於\"普通電子設備\"。需要極高可靠性的應用，例如汽車外部照明（承受極端溫度、振動和濕度），需要諮詢製造商，以獲取設計和測試符合汽車級標準（例如AEC-Q102）的合格產品。

11. 實用設計與使用案例

案例：為便攜式藍牙喇叭設計雙狀態指示燈

喇叭需要一個單一、微小的指示燈來顯示電源（藍色）和藍牙配對狀態（搜尋時綠色閃爍，連接時綠色恆亮）。LTST-C195TBTGKT因其0.55mm的高度適合安裝在薄塑膠擴散片後面而成為理想選擇。微控制器（MCU）有兩個配置為開汲極輸出的GPIO引腳。每個引腳透過一個限流電阻連接到一種LED顏色的陽極。陰極連接到地。電阻值基於MCU的3.3V電源計算：R_Blue= (3.3V - 3.3V) / 0.02A ≈ 0Ω（為安全起見，可使用小電阻如10Ω）。R_Green= (3.3V - 2.0V) / 0.02A = 65Ω（使用標準68Ω電阻）。MCU韌體控制引腳以產生所需的照明序列。

12. 工作原理簡介

發光二極體（LED）是透過電致發光發射光線的半導體元件。當順向電壓施加於p-n接面時，來自n型材料的電子與來自p型材料的電洞復合。此復合事件釋放能量。在間接能隙半導體中，此能量主要釋放為熱。在直接能隙半導體（如本元件使用的InGaN）中，能量以光子（光）的形式釋放。發射光的特定波長（顏色）由半導體材料的能隙能量（E_g）決定，根據公式 λ = hc/E_g，其中h是普朗克常數，c是光速。InGaN材料系統允許能隙工程，以產生跨越藍色、綠色和紫外光譜的光。水清環氧樹脂透鏡封裝晶片，提供機械保護並塑造光輸出模式。

13. 技術趨勢

像LTST-C195TBTGKT這樣的LED發展遵循幾個關鍵產業趨勢：

• 微型化：持續推動更小的封裝尺寸（例如01005、微型LED），以實現更高密度的電子產品和新的外形因素，如可撓性和可捲曲顯示器。
• 效率提升：內部量子效率（IQE）和光提取技術的持續改進，以在相同或更低的驅動電流下提供更高的發光強度（mcd），改善便攜式裝置的電池壽命。
• 先進封裝：發展LED的堆疊封裝（PoP）和晶片級封裝（CSP），以進一步減少厚度並改善熱性能。
• 混色與智慧照明：將多色晶片（RGB、RGBW）或螢光粉轉換白光LED與整合控制IC整合到單一封裝中，實現可調白光和動態色彩效果，用於先進的人機介面和環境照明。
• 可靠性與標準化：加強對濕度敏感性、熱循環和ESD的測試標準（如JEDEC），以確保在要求嚴苛的應用（包括汽車和工業環境）中的可靠性。