LTST-C195TBKFKT 雙色SMD LED 規格書 - 藍光與橘光 - 20mA/30mA 順向電流 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTST-C195TBKFKT是一款雙色表面黏著元件（SMD）發光二極體（LED）。它在一個符合EIA標準的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，以及一個用於發射橘光的AlInGaP（磷化鋁銦鎵）晶片。此設計允許從一個緊湊元件產生兩種不同顏色，對於空間有限的狀態指示燈、背光與裝飾照明應用極具價值。元件以8mm載帶包裝，捲繞於直徑7英吋的捲盤上，完全相容於現代電子製造中使用的高速自動化取放組裝設備。

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。對於藍光晶片，最大連續直流順向電流為20 mA，功耗限制為76 mW。橘光晶片的直流電流額定值略高，為30 mA，功耗限制為75 mW。兩個晶片的最大逆向電壓均為5V，但請注意不允許在逆向偏壓下連續操作。元件可承受短暫電流突波；藍光晶片可處理100 mA的峰值順向電流（在1/10工作週期，0.1ms脈衝下），而橘光晶片在相同條件下可處理80 mA。操作溫度範圍指定為-20°C至+80°C，儲存範圍為-30°C至+100°C。

2.2 電氣與光學特性

關鍵性能指標是在標準環境溫度25°C、順向電流（IF）20 mA下測量定義的。藍光晶片的發光強度（Iv）範圍從最小值28.0 mcd到最大值180 mcd，典型值落在這個範圍內。橘光晶片的最小強度較高，為45.0 mcd，最大值同樣為180 mcd。順向電壓（VF）是電路設計的關鍵參數。對於藍光晶片，VF典型值為3.30V，範圍從2.90V（最小）到3.50V（最大）。橘光晶片的工作電壓較低，典型VF為2.00V，範圍從1.80V到2.40V。兩個LED都具有非常寬的視角（2θ1/2）130度，提供寬廣、擴散的光型。藍光晶片的發光中心位於峰值波長（λP）468 nm和主波長（λd）470 nm，光譜頻寬（Δλ）為25 nm。橘光晶片的峰值波長為611 nm，主波長為605 nm，頻寬較窄，為17 nm。

3. 分級系統說明

為確保量產的一致性，LED會根據性能進行分級。本規格書定義了順向電壓和發光強度的分級。

3.1 順向電壓分級（藍光晶片）

藍光晶片在20mA下的順向電壓被分為標記為12至17的等級。每個等級涵蓋0.1V的範圍，從2.90-3.00V（等級12）到3.40-3.50V（等級17）。每個等級內的容差為+/-0.1V。這使得設計師可以為需要並聯配置中亮度均勻的應用，選擇順向電壓匹配度高的LED。

3.2 發光強度分級

藍光和橘光晶片都根據發光輸出進行分級。對於藍光晶片，等級標記為N、P、Q和R，最小強度範圍從28.0 mcd（N）到112.0 mcd（R）。橘光晶片使用P、Q和R等級，最小強度從45.0 mcd（P）開始。最高等級（R）的最大值對兩種顏色均為180 mcd。每個強度等級的容差為+/-15%。此系統可根據不同應用所需的亮度等級進行選擇。

4. 性能曲線分析

雖然規格書中引用了特定的圖形曲線（例如，圖1為光譜輸出，圖6為視角），但其典型特性可以描述如下。順向電流（IF）與順向電壓（VF）的關係是指數性的，符合二極體方程式。在建議的操作範圍內，兩個晶片的發光強度大致與順向電流成正比。然而，在極高電流下，由於熱量增加，效率可能會下降。主波長和峰值波長通常隨電流保持穩定，但可能會因顯著的溫度變化而產生微小偏移。寬廣的130度視角表示其具有朗伯或近朗伯輻射模式，即中心強度最高，並根據視角的餘弦值遞減。

5. 機械與包裝資訊

此LED符合業界標準的SMD封裝外形。規格書中提供了詳細的尺寸圖，標明了焊墊的長、寬、高和位置。元件有四個引腳（1, 2, 3, 4）。對於LTST-C195TBKFKT，引腳1和3分配給藍光晶片的陽極和陰極，而引腳2和4分配給橘光晶片。封裝圖中通常包含極性指示器，例如凹口或標記的陰極引腳，以確保組裝時方向正確。元件以帶有保護蓋帶的凸版載帶供應，捲繞在標準7英吋捲盤上，每盤包含4000個元件。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴焊溫度曲線

規格書提供了針對正常（錫鉛）和無鉛焊接製程的建議紅外線（IR）迴焊溫度曲線。對於使用SAC（錫-銀-銅）焊膏的無鉛組裝，溫度曲線必須確保封裝本體峰值溫度不超過260°C，且高於240°C的時間受到限制。受控的預熱和升溫階段對於防止熱衝擊至關重要。此LED也適用於波峰焊（最高260°C，5秒）和氣相焊（215°C，3分鐘）。

6.2 儲存與處理

LED應儲存在不超過30°C和70%相對濕度的環境中。一旦從其原始的防潮包裝中取出，應在一週內進行迴焊。如果需要儲存超過一週，則必須將元件儲存在乾燥環境中（例如，帶有乾燥劑的密封容器或氮氣乾燥櫃），並在焊接前以約60°C烘烤至少24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"。

6.3 清潔

如果需要焊接後清潔，應僅使用指定的溶劑。規格書建議在常溫下浸入乙醇或異丙醇中少於一分鐘。未指定的化學清潔劑可能會損壞LED的環氧樹脂透鏡或封裝。

7. 包裝與訂購資訊

標準包裝為7英吋捲盤，每盤4000個。剩餘數量接受最少訂購量500個。載帶和捲盤規格遵循ANSI/EIA 481-1-A-1994標準。料號LTST-C195TBKFKT遵循製造商的內部編碼系統，其中元素可能表示系列（C195）、顏色（TB表示雙色藍/橘）、透鏡類型（K表示水清）和包裝（FKT表示載帶和捲盤）。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

此雙色LED非常適合需要雙色狀態指示的應用，例如電源開啟/待機、充電/充滿、網路活動或系統錯誤/警告信號。它可用於消費性電子產品（路由器、充電器、音訊設備）、工業控制面板、汽車內飾照明和標誌。寬廣的視角使其適用於需要從各種角度都能看到的前面板指示燈。

8.2 設計考量

驅動電路：LED是電流驅動元件。為確保亮度均勻，特別是當多個LED並聯連接時，必須在每個LED上串聯一個限流電阻。不建議為多個並聯的LED使用單個電阻（規格書中的電路模型B），因為各個LED的順向電壓（Vf）存在差異，這將導致電流和亮度出現顯著差異。推薦的電路（模型A）為每個LED使用一個電阻。

功耗：必須遵守最大功耗額定值（藍光76 mW，橘光75 mW）。在最大建議直流電流（藍光20mA，橘光30mA）下，消耗的功率為Vf * If。使用典型Vf計算，藍光為66 mW（3.3V*20mA），橘光為60 mW（2.0V*30mA），均在限制範圍內。設計師在高環境溫度下操作時，必須考慮降額因子（藍光從25°C起為0.25 mA/°C，橘光為0.4 mA/°C）。

靜電防護：這些LED對靜電放電（ESD）敏感。所有處理和組裝過程必須在ESD防護區域進行，使用接地腕帶、導電墊和正確接地的設備。元件本身可能不包含整合的ESD保護二極體。

9. 技術比較

此產品的關鍵區別特點是在一個標準SMD封裝中整合了兩個高性能、超高亮度的晶片（藍光用InGaN，橘光用AlInGaP）。與使用兩個獨立的單色LED相比，這節省了PCB空間，減少了元件數量，並簡化了組裝。InGaN技術提供高效率的藍光，而AlInGaP在紅-橘-琥珀光譜中以高效率著稱。兩者的結合在兩種狀態之間提供了良好的色彩對比。寬廣的130度視角對於指示燈應用來說，相對於為聚焦光束設計的窄角LED，是一個一致的優勢。

10. 常見問題（基於技術參數）

問：我可以同時驅動藍光和橘光晶片嗎？

答：規格書分別指定了每個晶片的參數。雖然在物理上可能可行，但同時以全電流驅動兩者可能會超過封裝的總功耗限制，且規格書未對此進行說明。典型用法是在兩種顏色之間交替切換。

問：即使電源電壓與Vf匹配，為什麼每個LED仍需要串聯電阻？

答：順向電壓（Vf）有一個範圍（例如，藍光為2.9V至3.5V）。一個"3.3V"的電源對於典型Vf為3.3V的LED可能很完美，但對於Vf為2.9V的LED會導致過大電流，可能損壞它。電阻可以精確設定電流，而不受Vf或電源電壓微小變化的影響。

問：峰值波長和主波長有什麼區別？

答：峰值波長（λP）是發射光譜強度達到最大值時的單一波長。主波長（λd）是從CIE色度圖上的色座標推導出來的，代表感知到的顏色——即與人眼看到的LED顏色相匹配的單一波長。對於單色LED，它們通常很接近；對於較寬的光譜，它們可能不同。

11. 實際使用案例

情境：USB集線器的雙狀態指示燈

一位設計師正在創建一個緊湊的USB集線器。他們需要一個LED指示電源（恆亮橘光），另一個指示資料活動（閃爍藍光）。使用LTST-C195TBKFKT，他們可以用一個元件佔位實現此功能。PCB佈局包括四個焊墊和兩個限流電阻——一個為橘光LED在30mA下計算（例如，(5V - 2.0V)/0.03A = 100Ω），另一個為藍光LED在20mA下計算（例如，(5V - 3.3V)/0.02A = 85Ω）。微控制器驅動相應的引腳接地以啟動每種顏色。這節省了空間，降低了物料清單成本，並從單一點提供兩種不同顏色，呈現出乾淨、專業的外觀。

12. 原理介紹

LED中的發光基於半導體材料中的電致發光。當順向電壓施加在p-n接面上時，來自n型區域的電子和來自p型區域的電洞被注入到主動區域。當這些電荷載子復合時，它們以光子（光）的形式釋放能量。發射光的波長（顏色）由半導體材料的能隙能量決定。InGaN具有較寬的能隙，產生藍光譜中能量較高的光子。AlInGaP具有較窄的能隙，產生紅/橘光譜中能量較低的光子。環氧樹脂透鏡用於保護晶片、塑造光輸出光束並增強光提取效率。

13. 發展趨勢

SMD指示燈LED的趨勢持續朝向更高效率（每瓦電輸入產生更多光輸出）發展，從而實現更低的功耗和更少的熱量產生。微型化是另一個關鍵趨勢，封裝變得更小，同時保持或改善光學性能。為了滿足需要均勻外觀的應用（如全彩顯示器和建築照明）的需求，對改善色彩一致性和更嚴格的分級容差的關注也在增加。此外，整合度正在提高，更多的多晶片封裝（如此雙色LED）甚至整合控制IC的封裝（如可定址RGB LED）變得普遍，以簡化系統設計。