雙色SMD LED LTST-C195TBJRKT-2A 規格書 - 封裝尺寸 - 藍光 3.0V / 紅光 2.0V - 20mA/30mA - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件詳述一款高亮度雙色表面黏著元件（SMD）LED 的規格。此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，另一個發射紅光。此設計專為需要緊湊型雙色指示或照明解決方案的應用而優化。本元件符合 RoHS 指令，並歸類為綠色產品。它以業界標準的 8mm 載帶包裝於 7 吋捲盤上供應，便於與自動貼片組裝設備及大量生產製程相容。

1.1 核心功能與目標應用

此 LED 的主要功能包括其採用 InGaN 技術（藍光發射器）與 AlInGaP 技術（紅光發射器）實現的超高亮度輸出。此組合提供了高發光效率。封裝符合 EIA 標準，確保廣泛的相容性。本元件設計為可由積體電路驅動（I.C. 相容），並能承受標準紅外線（IR）與氣相迴焊製程，使其適用於現代 PCB 組裝線。典型應用涵蓋消費性電子產品、工業控制面板、汽車內裝照明、通訊設備的狀態指示器，以及需要雙色功能的開關或顯示器背光。

2. 技術規格深入解析

2.1 絕對最大額定值

超出這些限制操作可能導致永久性損壞。在環境溫度（Ta）為 25°C 時，藍光晶片的最大功耗為 76 mW，紅光晶片為 75 mW。在脈衝條件下（1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度）允許的峰值順向電流，藍光為 100 mA，紅光為 80 mA。最大連續直流順向電流，藍光 LED 為 20 mA，紅光 LED 為 30 mA。指定了線性降額因子：藍光為 0.25 mA/°C，紅光為 0.4 mA/°C，意即當環境溫度超過 25°C 時，最大允許直流電流會隨之降低。兩種顏色的最大逆向電壓均為 5V，但禁止在逆向偏壓下連續操作。本元件可在 -55°C 至 +85°C 的溫度範圍內儲存與操作。

2.2 電氣與光學特性

所有測量值均定義於 Ta=25°C 及標準測試電流（IF）2mA 的條件下。發光強度（Iv）的最小值，兩種顏色均為 4.50 mcd。典型值為藍光 20.0 mcd，紅光 18.0 mcd。視角（2θ1/2，即強度為軸上值一半的角度）對於兩種發射器均為典型的 130 度，提供寬廣的光束模式。藍光 LED 的典型峰值發射波長（λP）為 468 nm，主波長（λd）為 470 nm。紅光 LED 的典型 λP 為 639 nm，λd 為 631 nm。光譜線半高寬（Δλ）藍光為 25 nm，紅光為 20 nm。順向電壓（VF）在 2mA 下，藍光典型值為 3.00V（最大 3.15V），紅光典型值為 2.00V（最大 2.20V）。在 VR=5V 時的最大逆向電流（IR），兩者均為 10 µA。

3. 分級系統說明

為確保生產一致性，LED 會根據性能進行分級。這讓設計師能選擇符合特定電路需求的元件。

3.1 順向電壓分級（藍光 LED）

藍光 LED 晶片根據其在 2mA 下的順向電壓進行分級。分級代碼 E6 涵蓋 2.55V 至 2.75V，E7 涵蓋 2.75V 至 2.95V，E8 涵蓋 2.95V 至 3.15V。每個分級適用 ±0.1V 的公差。

3.2 發光強度分級

藍光與紅光 LED 在 2mA 下共用相同的發光強度分級結構。分級代碼 J 涵蓋 4.50 至 7.10 mcd，K 涵蓋 7.10 至 11.2 mcd，L 涵蓋 11.2 至 18.0 mcd，M 涵蓋 18.0 至 28.0 mcd。每個強度分級適用 ±15% 的公差。

4. 性能曲線分析

規格書中引用了典型的特性曲線，這些對於理解元件在不同條件下的行為至關重要。其中包括順向電流（IF）與順向電壓（VF）之間的關係，此關係呈指數型，且因藍光與紅光晶片使用不同的半導體材料而有所差異。顯示發光強度與順向電流關係的曲線，對於決定達到所需亮度等級所需的驅動電流至關重要。雖然提供的文字中未圖形化詳述，但這些曲線通常顯示強度隨電流增加而增加，但在較高電流下可能飽和，並且也會受到接面溫度上升的負面影響。

5. 機械與包裝資訊

5.1 封裝尺寸與接腳定義

本元件採用標準 SMD 封裝。接腳定義對於正確操作至關重要：接腳 1 和 3 分配給藍光 LED 晶片的陽極與陰極。接腳 2 和 4 分配給紅光 LED 晶片的陽極與陰極。此配置允許獨立控制每種顏色。除非另有說明，所有尺寸公差均為 ±0.10 mm。

5.2 建議焊接墊佈局與載帶捲盤

提供了建議的焊墊圖形（焊接墊尺寸），以確保在迴焊過程中形成可靠的焊點與正確對位。元件以 8mm 寬的凸版載帶包裝，捲繞於直徑 7 吋（178mm）的捲盤上供應。每捲包含 4000 個元件。載帶與捲盤規格符合 ANSI/EIA 481-1-A-1994。重要的捲盤注意事項包括：空位以覆蓋膠帶密封、剩餘料的最小訂購量為 500 個、每捲最多允許連續缺失兩個元件。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴焊溫度曲線

提供了兩個建議的紅外線（IR）迴焊溫度曲線：一個用於標準（錫鉛）焊料製程，另一個用於無鉛（例如 SnAgCu）焊料製程。無鉛製程需要更高的峰值溫度。針對紅外線與波峰焊指定的通用條件是峰值溫度 260°C，最長 5 秒。對於氣相焊接，條件是 215°C 持續 3 分鐘。文中引用了詳細的圖形化溫度曲線，概述了預熱、均熱、迴焊與冷卻階段，並有特定的時間與溫度限制，以防止熱衝擊。

6.2 儲存與操作注意事項

LED 應儲存在不超過 30°C 且相對濕度 70% 的環境中。從原始防潮袋中取出的元件應在一週內進行紅外線迴焊。若需在原始包裝外長時間儲存，必須將其置於帶有乾燥劑的密封容器或氮氣乾燥櫃中。若在袋外儲存超過一週，則在焊接前需要以 60°C 烘烤至少 24 小時，以去除吸收的水氣並防止迴焊過程中發生爆米花現象。

7. 應用備註與設計考量

7.1 驅動電路設計

LED 是電流驅動元件。為了確保多個 LED 並聯連接時的亮度均勻，強烈建議為每個 LED 串聯一個獨立的限流電阻（電路模型 A）。不建議為並聯陣列使用單一電阻（電路模型 B），因為個別 LED 之間順向電壓（Vf）特性的微小差異，將導致電流分配出現顯著差異，進而影響發光強度。電阻值使用歐姆定律計算：R = (Vcc - Vf) / If，其中 Vcc 是電源電壓，Vf 是 LED 在目標電流下的順向電壓，If 是目標順向電流。

7.2 靜電放電（ESD）防護

LED 晶片對靜電放電與電壓突波敏感。為防止損壞，在操作與組裝過程中必須實施適當的 ESD 控制措施。這包括使用接地腕帶、防靜電手套，並確保所有工作站、工具與機械設備妥善接地。應在 ESD 防護區域內操作這些元件。

7.3 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環氧樹脂透鏡或封裝。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。除非經過特別驗證，否則不建議進行強力或超音波清潔。

8. 技術比較與差異化

此雙色 LED 的主要差異化特點在於將高效率的 InGaN（藍光）與 AlInGaP（紅光）晶片共同封裝。InGaN 技術以在藍/綠光譜中提供高亮度而聞名，而 AlInGaP 相較於 GaAsP 等舊技術，在紅/琥珀光譜中提供了更優異的效率與熱穩定性。將兩者整合到一個 EIA 標準的 SMD 封裝中，相較於使用兩個獨立的單色 LED，節省了 PCB 空間。寬廣的 130 度視角適合需要廣泛可見性的應用。指定的無鉛迴焊溫度曲線相容性，符合現代環保法規與製造趨勢。

9. 常見問題（FAQ）

問：我可以同時以最大直流電流驅動藍光和紅光 LED 嗎？

答：不行。必須遵守共享封裝的功耗限制（藍光 76mW，紅光 75mW）與熱考量。同時以 20mA（藍光）和 30mA（紅光）操作，根據順向電壓的不同，可能會超過封裝的總功耗能力。在升高的環境溫度下也需要進行降額。

問：峰值波長與主波長有何不同？

答：峰值波長（λP）是發射光譜強度達到最大值時的波長。主波長（λd）是從 CIE 色度圖推導出來的，代表光線的感知顏色——即與人眼所見 LED 顏色相匹配的單一波長。λd 通常對於基於顏色的應用更為相關。

問：訂購時應如何解讀分級代碼？

答：您必須指定所需的電壓分級代碼（針對藍光，例如 E7）與發光強度分級代碼（針對兩種顏色，例如 K）。這確保您收到的 LED 其電氣與光學特性在您期望的範圍內，從而在您的產品中實現一致的性能。

10. 設計導入案例研究

考慮一個網路路由器的雙狀態指示器：恆亮藍光表示運作中，閃爍紅光表示錯誤。使用此 LED，僅需一個 PCB 佔位面積。微控制器透過一個 150Ω 電阻（針對約 3V 電源與 20mA 目標電流）驅動接腳 1（藍光陽極）以實現穩態。紅光 LED（接腳 2 陽極）則透過一個 100Ω 電阻（針對約 3V 電源與 30mA 目標電流）驅動，並由另一個 GPIO 接腳控制，在錯誤狀態下閃爍。共用的陰極接腳（3 和 4）連接到接地。此設計最小化了元件數量，節省了電路板空間，並使用標準 SMT 組裝。

11. 運作原理

LED 中的光發射基於半導體 p-n 接面的電致發光。當施加順向電壓時，來自 n 型區域的電子和來自 p 型區域的電洞被注入接面區域。當這些電荷載子復合時，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決定。藍光 LED 使用氮化銦鎵（InGaN）化合物，其具有較寬的能隙，適合較短的波長（藍光）。紅光 LED 使用磷化鋁銦鎵（AlInGaP）化合物，其具有為較長波長（紅光）設計的較窄能隙。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。

12. 技術趨勢

SMD LED 市場持續朝著更高效率（每瓦更多流明）、更小封裝內更高的功率密度以及改善的顯色性發展。微型化趨勢強勁，晶片級封裝（CSP）LED 變得越來越普遍。對於多色元件，技術進步包括更嚴格的分級公差以實現更好的顏色一致性，以及將兩個以上的晶片（例如 RGB 或 RGBW）整合到單一封裝中，以實現全彩可調光照明。此外，物聯網與智慧設備的發展趨勢，增加了對可靠、長壽命的指示燈 LED 的需求，這些 LED 需與自動化、高速組裝製程相容，而此類元件正處於此一市場區隔的有利位置。