LTST-S327TBKFKT 雙色SMD LED 規格書 - 藍光與橙光 - 20mA/25mA - 76mW/62.5mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTST-S327TBKFKT 是一款緊湊型表面黏著雙色發光二極體，專為需要節省空間與自動化組裝的現代電子應用而設計。此元件在單一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雙色指示，簡化了印刷電路板設計並減少了零件數量。

此 LED 的主要市場包括便攜式與手持裝置、通訊設備、電腦周邊設備以及各種需要狀態指示、背光或符號照明的消費性電子產品。其與大批量自動化取放機器和標準紅外線迴焊製程的相容性，使其成為符合成本效益製造的理想選擇。

1.1 核心特色與優勢

• 雙色整合：在一個 EIA 標準封裝中結合藍光與橙光光源，實現多功能信號與顯示功能。
• 高亮度晶片：採用先進的 InGaN 與 AlInGaP 半導體技術，在 20mA 電流下提供典型值為 45 mcd（藍光）與 90 mcd（橙光）的高發光強度。
• 製造就緒性：以 8mm 載帶包裝於 7 吋捲盤上供應，便於自動化組裝。封裝設計與紅外線迴焊製程曲線相容，包括無鉛製程。
• 環保合規：本產品符合有害物質限制指令。
• 寬廣視角：兩種顏色均具備典型的 130 度視角，提供廣泛的可視範圍。

1.2 目標應用

此 LED 適用於需要可靠、緊湊指示照明的廣泛應用領域。主要應用領域包括：

• 狀態指示器：手機、路由器及網路設備中的電源、連線、電池或模式指示燈。
• 鍵盤/按鍵背光：在低光源條件下為按鍵提供照明。
• 消費性與辦公室電子產品：家電、印表機及視聽設備中的指示燈。
• 工業控制面板：機械狀態或警報的信號燈。

2. 深入技術參數分析

詳細檢視電氣與光學規格對於正確的電路設計與性能預測至關重要。

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。不建議在達到或超過這些極限的條件下操作。

• 功率消耗：藍光：76 mW，橙光：62.5 mW。此為 LED 在環境溫度 25°C 下可作為熱量消散的最大功率。
• 順向電流：藍光晶片的連續直流順向電流額定值為 20 mA，橙光晶片為 25 mA。在脈衝條件下，允許更高的峰值順向電流：藍光 100 mA，橙光 60 mA。
• 溫度範圍：操作：-20°C 至 +80°C。儲存：-30°C 至 +100°C。
• 焊接限制：此元件可承受峰值溫度為 260°C、最長 10 秒的紅外線迴焊。

2.2 電氣與光學特性

這些是標準測試條件下的典型性能參數。

• 發光強度：在 IF=20mA 下以毫燭光測量。藍光晶片範圍從 28.0 mcd 到 180.0 mcd，典型值為 45.0 mcd。橙光晶片範圍從 45.0 mcd 到 180.0 mcd，典型值為 90.0 mcd。
• 順向電壓：在 IF=20mA 下，藍光 Vf 介於 2.8V 與 3.8V 之間。橙光則介於 1.6V 與 2.4V 之間。設計師必須確保驅動電路能提供足夠的電壓。
• 波長：峰值發射波長，藍光典型值為 468 nm，橙光為 611 nm。主波長定義了人眼感知的顏色，藍光典型值為 470 nm，橙光為 605 nm。
• 頻譜寬度：頻譜線半高寬，藍光典型值為 25 nm，橙光為 17 nm，表示發射光的光譜純度。
• 逆向電流：在逆向電壓 5V 下最大為 10 µA。此元件並非設計用於逆向偏壓操作。

3. 分級系統說明

為確保亮度一致性，LED 會根據測量的發光強度進行分級。這讓設計師能為其應用選擇符合特定亮度要求的零件。

3.1 發光強度分級

分級代碼定義了最小與最大發光強度範圍。每個分級內適用 +/-15% 的容差。

藍光晶片：

• 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

橙光晶片：

• 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

在指定或訂購時，分級代碼可確保您收到的 LED 亮度在所需範圍內。對於需要多個 LED 外觀均勻的應用，建議指定較窄的分級。

4. 性能曲線分析

雖然規格書中引用了特定的圖形數據，但所描述的典型關係對於理解元件在不同條件下的行為至關重要。

4.1 順向電流 vs. 順向電壓

I-V 關係是非線性的。對於藍光與橙光晶片，順向電壓隨電流增加而增加。與橙光晶片相比，藍光晶片表現出更高的導通與工作電壓。此差異必須在串聯或並聯驅動配置中考慮。

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，在極高電流下，效率可能因熱量產生增加而下降。在建議的直流電流或以下操作可確保最佳亮度與壽命。

4.3 溫度相依性

LED 性能對溫度敏感。隨著接面溫度升高：

• 發光強度降低：輸出光減少。在較高的環境溫度或電流下，降額更為明顯。
• 順向電壓降低：Vf 通常具有負溫度係數。
• 波長偏移：峰值波長可能隨溫度輕微偏移，在關鍵應用中可能影響顏色感知。

5. 機械與封裝資訊

物理尺寸與結構細節對於印刷電路板佈局與組裝至關重要。

5.1 封裝尺寸與接腳定義

此元件符合業界標準 SMD 封裝外型。關鍵尺寸包括本體尺寸與接腳間距。所有尺寸公差均為 ±0.1 mm。接腳定義明確：接腳 A1 為藍光晶片陽極，接腳 A2 為橙光晶片陽極。陰極為共接或根據內部封裝設計配置。

5.2 建議印刷電路板焊墊圖案與極性

提供建議的焊墊佈局，以確保迴焊期間形成可靠的焊點。焊墊設計考慮了適當的焊錫圓角形成與元件對準。元件上的極性標記必須與印刷電路板絲印上的相應標記對齊，以確保正確的電氣連接。

6. 焊接與組裝指南

遵循建議的焊接程序對於防止損壞至關重要。

6.1 紅外線迴焊製程曲線

針對無鉛組裝製程，提供了建議的迴焊曲線。關鍵參數包括：

• 預熱：150-200°C，最長 120 秒，以逐漸加熱電路板並活化助焊劑。
• 峰值溫度：最高 260°C。
• 液相線以上時間：元件接腳暴露於焊錫熔點以上溫度的時間應受控制，峰值溫度下最長 10 秒。元件不應承受超過兩次迴焊循環。

6.2 手動焊接

若需手動維修，請使用溫度控制烙鐵，設定最高 300°C。每個焊點的焊接時間不應超過 3 秒。對印刷電路板焊墊加熱，而非直接對 LED 本體加熱，以最小化熱應力。

6.3 清潔

若需焊後清潔，僅使用經核准的溶劑。在室溫下將 LED 浸入乙醇或異丙醇中少於一分鐘是可接受的。使用刺激性或未指定的化學品可能損壞環氧樹脂透鏡或封裝。

6.4 儲存與處理

• 靜電防護：LED 對靜電放電敏感。請使用適當的靜電防護措施處理：使用接地腕帶、防靜電墊及正確接地的設備。
• 濕度敏感性：此封裝具有濕度敏感等級。若開啟原始防潮袋，元件應在一週內使用。若需在原始袋外長時間儲存，請在焊接前以約 60°C 烘烤至少 20 小時，以去除吸收的濕氣並防止迴焊時發生爆米花效應。
• 儲存條件：儲存於陰涼乾燥處。對於已開啟的包裝，環境不應超過 30°C 與 60% 相對濕度。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 載帶與捲盤規格

本產品供應用於自動化組裝。關鍵包裝細節包括：

• 載帶寬度：8 mm。
• 捲盤尺寸：直徑 7 吋。
• 每捲數量：3000 顆。
• 最小訂購量：對於少於一整捲的數量，可提供最少 500 顆的零散包裝。
• 包裝標準：符合 ANSI/EIA-481 規範。載帶上的空穴由保護性上蓋覆蓋。

8. 應用設計考量

8.1 驅動電路設計

務必使用恆流源驅動 LED，而非恆壓源，以確保穩定的光輸出並防止熱失控。對於基本應用，可使用簡單的串聯電阻計算。對於藍光 LED，在 20mA、5V 電源及典型 Vf 3.2V 下：R = 90 歐姆。對於橙光 LED，在 20mA 及典型 Vf 2.0V 下：R = 150 歐姆。專用的 LED 驅動器 IC 為多 LED 或亮度控制應用提供更好的效率與控制。

8.2 熱管理

儘管功率消耗低，但透過印刷電路板銅墊確保足夠的散熱是良好的做法，特別是在高環境溫度環境中或驅動接近最大電流時。這有助於維持發光強度並延長操作壽命。

8.3 光學設計

寬廣的 130 度視角使此 LED 適用於需要寬廣區域可見度的應用。對於聚焦光束，可能需要二次光學元件。水清透鏡提供真實的晶片顏色。

9. 技術比較與差異化

LTST-S327TBKFKT 在其類別中提供特定優勢：

• 雙晶片 vs. 兩個單色 LED：與使用兩個獨立的單色 LED 相比，節省印刷電路板空間與組裝成本。
• 晶片技術：使用高效率的 InGaN 與 AlInGaP 材料，在電流消耗下提供良好的亮度。
• 製程相容性：與標準 SMT 組裝線完全相容，包括嚴格的無鉛迴焊曲線，降低了製造障礙。

10. 常見問題

10.1 我可以同時以全電流驅動兩種顏色嗎？

不可以。必須考慮功率消耗的絕對最大額定值以及封裝的熱設計。同時以最大直流電流驅動兩個晶片會產生顯著的熱量。若兩個 LED 需持續點亮，建議參考降額曲線或在較低電流下操作。

10.2 峰值波長與主波長有何不同？

峰值波長是發射頻譜強度達到最大值時的波長。主波長是單色光的波長，在人眼看來與 LED 的輸出顏色相同，是從 CIE 色度圖計算得出的。主波長通常與顏色規格更相關。

10.3 訂購時應如何解讀分級代碼？

為每種顏色指定所需的分級代碼，以確保您收到的 LED 發光強度在相應範圍內。這對於在 LED 陣列中實現均勻亮度至關重要。

11. 設計與使用案例研究

情境：無線裝置的雙狀態指示器

設計師需要在一個緊湊的可穿戴裝置上，使用單一元件來指示藍牙連線中與電池電量低兩種狀態。

實作方式：將 LTST-S327TBKFKT 置於主印刷電路板上。微控制器 GPIO 接腳透過一個 100Ω 限流電阻驅動藍光 LED 陽極。另一個 GPIO 接腳透過一個 150Ω 電阻驅動橙光 LED 陽極。共陰極接地。微控制器韌體控制藍光 LED 的閃爍模式，並在電池電壓低於閾值時點亮橙光 LED。此解決方案使用最少的電路板空間，僅需兩個微控制器接腳，並簡化了物料清單。

12. 工作原理

發光二極體是一種當電流通過時會發光的半導體元件。這種稱為電致發光的現象發生在電子與電洞在元件內復合時，以光子的形式釋放能量。光的特定顏色由所用半導體材料的能隙決定。InGaN 晶片具有較寬的能隙，發射較高能量的光子，被感知為藍光。AlInGaP 晶片具有較窄的能隙，發射較低能量的光子，被感知為橙光/紅光。兩個晶片被封裝在單一的環氧樹脂封裝內，配備水清透鏡，不會改變發射的顏色。

13. 技術趨勢

像 LTST-S327TBKFKT 這樣的 SMD LED 的發展，受到電子領域幾個持續趨勢的推動：

• 微型化：對更小封裝尺寸的持續需求，以實現更緊湊的終端產品。
• 效率提升：半導體磊晶與晶片設計的進步，帶來更高的發光效率。
• 多晶片整合：在單一封裝內結合兩種以上顏色或整合控制電路正變得越來越普遍。
• 可靠性增強：封裝材料與製程的改進，帶來更長的操作壽命與在惡劣環境條件下更好的性能。
• 更寬廣的頻譜：對鈣鈦礦與量子點等新材料的研究，旨在擴展 LED 的可用顏色範圍與顯色品質。