LTST-S327TBKSKT 雙色 SMD LED 規格書 - 藍光與黃光 - 20mA/30mA - 76mW/75mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件詳述一款緊湊型表面黏著雙色LED元件的規格。該元件在單一封裝內整合了兩個不同的半導體晶片：一個發射藍光，另一個發射黃光。此配置專為需要多種狀態指示或在小尺寸內實現混色的應用而設計。

1.1 核心優勢與目標市場

此元件的首要優勢在於其節省空間的設計，將兩個光源合而為一。它採用先進的半導體材料製成：藍光發射器使用InGaN，黃光發射器使用AlInGaP，這些材料以高效率和亮度著稱。封裝完全符合RoHS指令，並採用鍍錫處理以提升可焊性。元件以業界標準的8mm載帶包裝，捲裝於7英吋捲盤上，完全相容於高速自動貼片組裝系統與紅外線迴焊製程。其典型應用涵蓋通訊設備、辦公室自動化裝置、家電、工業控制面板、鍵盤背光、狀態指示燈及各種信號應用。

2. 技術參數：深入客觀解讀

以下章節根據提供的數據，對元件的電氣、光學及熱特性進行詳細分析。

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。在此條件下操作不予保證。對於藍光晶片：最大功耗為76 mW，峰值順向電流（脈衝條件：1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度）為100 mA，最大連續直流順向電流為20 mA。對於黃光晶片：最大功耗為75 mW，峰值順向電流為80 mA，最大連續直流順向電流為30 mA。元件額定工作溫度範圍為-20°C至+80°C，儲存溫度範圍為-30°C至+100°C。紅外線焊接最高允許溫度為260°C，持續時間不得超過10秒。

2.2 電氣與光學特性

這些參數在環境溫度（Ta）25°C下指定，代表典型工作條件。當以各自建議的直流順向電流驅動時（藍光20mA，黃光測試條件20mA），兩種顏色的發光強度（Iv）範圍從最小值28.0 mcd到最大值180.0 mcd。兩個發射器的視角（2θ1/2）均為130度，表示光束模式非常寬廣。峰值發射波長（λP）藍光約為468 nm，黃光約為592 nm。決定感知顏色的主波長（λd），藍光典型值為470 nm，黃光典型值為590 nm。光譜線半寬度（Δλ）藍光為25 nm，黃光為17 nm，描述了光譜純度。在20mA下，藍光晶片的順向電壓（Vf）典型值為3.4V（範圍3.4V至3.8V），黃光晶片為2.0V（範圍2.0V至2.4V）。在5V反向電壓下的最大反向電流（Ir）兩者均為10 μA。

3. 分級系統說明

為確保亮度一致性，LED會根據其測量的發光強度進行分級。

3.1 發光強度分級

藍光與黃光晶片使用相同的分級結構，由代碼N、P、Q和R定義。每個級別在標準測試電流20mA下，都有指定的最小與最大發光強度值（單位為毫燭光，mcd）。N級涵蓋28.0至45.0 mcd，P級涵蓋45.0至71.0 mcd，Q級涵蓋71.0至112.0 mcd，R級涵蓋112.0至180.0 mcd。每個級別的上下限容差為+/-15%。此系統讓設計師能為其應用選擇具有可預測亮度等級的元件。

4. 性能曲線分析

雖然文件中引用了特定的圖形數據（例如圖1為光譜測量，圖5為視角），但典型的性能趨勢可從參數推斷。順向電壓（Vf）具有負溫度係數，意味著它會隨著接面溫度升高而略微下降。發光強度也會隨著接面溫度升高而降低，這是所有LED共有的特性。在建議的工作範圍內，順向電流（If）與發光強度（Iv）之間的關係大致呈線性。光譜特性（峰值波長、主波長）可能會隨著驅動電流和溫度的變化而產生輕微偏移。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸與接腳定義

此元件符合業界標準的SMD封裝外形。原始文件中提供了以毫米為單位的詳細尺寸圖，所有關鍵尺寸的公差為±0.1 mm。透鏡為水清色。接腳定義明確：接腳A1為InGaN藍光晶片的陽極，接腳A2為AlInGaP黃光晶片的陽極。陰極可能是共用的，但確切的內部連接應在封裝圖中確認。組裝時正確識別極性至關重要。

5.2 建議PCB焊墊佈局與焊接方向

規格書包含建議的印刷電路板（PCB）焊接墊佈局。遵循此設計對於在迴焊過程中實現可靠的焊點、正確對位和有效散熱至關重要。它還標示了元件在載帶上相對於焊接方向的建議擺放方向，以確保穩定的貼裝。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴焊條件

對於無鉛（Pb-free）組裝製程，建議採用特定的紅外線（IR）迴焊溫度曲線。此曲線設計符合JEDEC標準。關鍵參數包括：預熱階段溫度範圍150–200°C，最長預熱時間120秒，本體最高溫度不超過260°C，且高於此峰值溫度的時間限制在最多10秒。在此條件下，元件不應經歷超過兩次的迴焊循環。必須強調，最佳曲線取決於具體的PCB設計、錫膏和使用的迴焊爐，因此建議進行製程特性分析。

6.2 儲存與處理

此LED具有濕度敏感性（MSL3）。當儲存在原始密封的防潮袋（內含乾燥劑）中時，應保持在≤30°C和≤90% RH的環境下，並在一年內使用。一旦開封，儲存環境不得超過30°C和60% RH。從原始包裝取出的元件應在一週內進行紅外線迴焊。若需在原始防潮袋外儲存超過一週，必須將其儲存在帶有乾燥劑的密封容器或氮氣環境中。若開封儲存超過一週，在焊接前需要進行烘烤，約60°C烘烤至少20小時。由於元件可能因靜電而損壞，必須採取適當的靜電放電（ESD）防護措施，例如使用接地手環和設備。

6.3 清潔

若焊接後需要清潔，僅應使用指定的溶劑。未指定的化學品可能會損壞封裝材料。建議的方法是將LED在室溫下浸入乙醇或異丙醇中，時間少於一分鐘。

7. 包裝與訂購資訊

元件以帶有保護蓋帶的凸版載帶供應。載帶寬度為8 mm。載帶捲繞在標準7英吋（178 mm）直徑的捲盤上。每整捲包含3000個元件。對於少於整捲的數量，剩餘批次的最小包裝數量為500個。包裝符合ANSI/EIA-481規範。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

此雙色LED非常適合電路板空間有限但需要多種視覺狀態的應用。例如：雙狀態指示燈（如電源開啟/待機、網路連線/活動中、充電狀態）、具有顏色編碼功能的鍵盤背光，以及消費性電子產品、通訊設備和工業人機介面（HMI）中的小型資訊顯示。

8.2 設計考量

設計師必須考慮兩個晶片不同的順向電壓（Vf）和電流額定值。每個陽極（A1和A2）都需要獨立的限流電阻，以確保正常運作並防止過電流損壞。130度的寬廣視角使其適合需要從廣泛角度都能看到指示燈的應用。應考慮熱管理，特別是在接近最大額定電流或在較高環境溫度下操作時，因為熱量會降低光輸出和使用壽命。

9. 技術比較與差異化

此元件的關鍵差異化因素在於將兩個高性能、化學性質不同的LED晶片（InGaN藍光和AlInGaP黃光）整合在一個微型SMD封裝中。與使用兩個獨立的單色LED相比，這提供了更緊湊且可能更可靠的解決方案。使用AlInGaP製造黃光LED，相較於其他一些黃光發射技術（如螢光粉轉換LED），通常能提供更高的效率和更好的溫度穩定性。

10. 基於技術參數的常見問題

問：我可以同時以最大直流電流驅動藍光和黃光LED嗎？

答：不建議在未進行仔細熱分析的情況下，持續以絕對最大直流電流（藍光20mA + 黃光30mA = 總計50mA）同時驅動兩者，因為合計的功耗可能超過封裝的散熱能力，導致加速劣化。

問：為什麼兩種顏色的順向電壓不同？

答：順向電壓是半導體材料能隙的基本特性。InGaN（藍光）的能隙比AlInGaP（黃光）寬，這導致其需要更高的順向電壓。

問：峰值發射波長與主波長有何區別？

答：峰值波長是光譜功率輸出最高的波長。主波長是人眼感知顏色相同的單色光波長。兩者通常接近但不完全相同，特別是對於光譜較寬的LED。

11. 實務設計與使用案例

考慮一個具有單一指示燈開孔的攜帶式裝置。透過使用此雙色LED，設計可以顯示三種不同的狀態：關閉（兩個晶片均關閉）、狀態A（藍光亮，例如藍牙已啟用）、狀態B（黃光亮，例如電池充電中），以及可能的狀態C（兩者均亮，產生偏綠的色調，例如已充滿電且已連線）。與安裝兩個獨立的LED相比，這最大限度地提高了每單位電路板面積的功能性，並簡化了機械設計。

12. 工作原理簡介

LED的發光基於電致發光原理。當在半導體晶片的p-n接面上施加順向電壓時，電子和電洞被注入接面區域。當這些電荷載子復合時，會釋放能量。在像InGaN或AlInGaP這樣的直接能隙半導體中，此能量主要以光子（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決定。InGaN晶片發射藍光譜，而AlInGaP晶片發射黃光/琥珀光譜。

13. 技術趨勢

指示燈LED的趨勢持續朝向更高效率（每電瓦產生更多光輸出）、更小封裝尺寸和更高整合度發展。超微型尺寸的雙色及多色封裝正變得越來越普遍，以支援日益密集的電子組裝。同時也著重於改善顏色一致性以及在溫度和使用壽命期間的穩定性。基礎材料如InGaN，其性能和成本效益持續提升，將其應用範圍從藍/綠光擴展到更廣泛的光譜範圍。