雙色SMD LED LTST-C155TBJSKT-5A 規格書 - 封裝尺寸3.2x1.6x1.9mm - 藍色/黃色 - 電壓3.6V/2.4V - 功率76mW/75mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件提供一款雙色表面黏著LED元件的完整技術規格。該元件在單一封裝內整合了兩種不同的半導體晶片：採用InGaN（氮化銦鎵）晶片發射藍光，以及採用AlInGaP（磷化鋁銦鎵）晶片發射黃光。此配置允許從一個緊湊的佔位面積產生兩種獨立顏色，使其非常適合在空間受限的設計中，用於狀態指示、背光或裝飾照明等應用。此元件設計相容於自動貼片組裝系統與標準迴焊製程，並遵循常見的產業封裝標準。

2. 深入技術參數分析

2.1 絕對最大額定值

絕對最大額定值定義了可能導致元件永久損壞的極限條件。對於藍光晶片，最大連續直流順向電流為20 mA，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為100 mA。其最大功率消耗為76 mW。黃光晶片的連續電流額定值稍高，為30 mA，但峰值電流額定值較低，為80 mA，功率消耗為75 mW。兩個晶片的最大逆向電壓均為5V，但不建議在此電壓下連續工作。工作溫度範圍指定為-20°C至+80°C，儲存溫度範圍更寬，為-30°C至+100°C。此元件可承受260°C波峰焊或紅外線迴焊5秒，或215°C氣相迴焊3分鐘。

2.2 電氣與光學特性

關鍵性能參數是在標準測試電流5 mA與環境溫度25°C下測量的。藍光與黃光晶片的發光強度最小值均為4.50毫燭光（mcd），最高可達45.0 mcd，典型值取決於特定的分級代碼。兩種顏色的視角（2θ1/2）均為寬廣的130度，表示其為漫射發光模式。藍光晶片的典型主波長為470 nm（峰值波長468 nm），光譜半高寬為25 nm，這是InGaN技術的特徵。黃光晶片的典型主波長為589 nm（峰值波長591 nm），半高寬較窄，為15 nm，這是AlInGaP的典型特徵。順向電壓（VF）的典型值，藍光為3.10V（最大3.60V），黃光為2.00V（最大2.40V）。在5V逆向偏壓下，逆向電流限制在最大10 µA。

3. 分級系統說明

本產品採用分級系統，根據元件在標準5 mA測試電流下的發光強度進行分類。藍光與黃光晶片共用相同的分級代碼結構。分級代碼標示為J、K、L、M和N。J級涵蓋的強度範圍為4.50 mcd至7.10 mcd。K級範圍為7.10 mcd至11.20 mcd。L級涵蓋11.20 mcd至18.00 mcd。M級範圍為18.00 mcd至28.00 mcd。最高輸出等級N，包含從28.00 mcd到最大值45.00 mcd的元件。每個強度等級的上下限容差為+/-15%。此系統讓設計師能為其應用選擇亮度一致的元件，確保在多LED陣列中的視覺均勻性。

4. 性能曲線分析

雖然原始文件中引用了特定的圖形數據（例如，圖1為峰值發射，圖6為視角），但此類元件的典型性能曲線將說明幾個關鍵關係。電流對電壓（I-V）曲線將顯示二極體的指數關係特性，藍光InGaN晶片的導通電壓（約3.1V）高於黃光AlInGaP晶片（約2.0V）。發光強度對順向電流（I-L）曲線將顯示，在正常工作範圍內，光輸出隨電流呈近乎線性的增加，最終在較高電流下因熱效應和效率下降而飽和。強度對溫度曲線通常會顯示，隨著接面溫度升高，輸出會下降，所提供的降額因子（藍光0.25 mA/°C，黃光0.4 mA/°C）可用於計算在高溫下的最大電流。光譜分佈圖將顯示以峰值波長為中心的窄發射帶。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸與極性

本元件符合產業標準的表面黏著封裝外形。關鍵尺寸包括本體長度、寬度和高度。接腳定義明確：對於料號LTST-C155TBJSKT-5A，接腳1和3分配給藍光InGaN晶片，而接腳2和4分配給黃光AlInGaP晶片。這種4接腳配置允許對兩種顏色進行獨立的電氣控制。透鏡為水清色，最適合保持發射顏色的純度，不會引入色調。

5.2 建議焊墊佈局

提供了建議的焊墊圖形（焊墊設計）供PCB佈局使用，以確保在迴焊過程中形成可靠的焊點。遵循這些建議的尺寸有助於防止墓碑效應（元件立起）或焊錫不足等問題，這對於自動化組裝中的機械強度和電氣連接至關重要。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴焊溫度曲線

詳細說明了兩種建議的紅外線（IR）迴焊溫度曲線：一種用於標準錫鉛（SnPb）焊錫製程，另一種用於無鉛（Pb-free）焊錫製程，通常使用SAC（錫-銀-銅）合金。無鉛製程需要更高的峰值溫度，如圖所示。兩種曲線都包含關鍵參數：預熱溫度和時間、液相線以上時間（TAL）、峰值溫度，以及臨界溫度區間內的停留時間。遵循這些溫度曲線對於防止LED封裝受到熱衝擊（可能導致內部剝離或晶片損壞）至關重要，同時確保焊錫正確迴流。

6.2 儲存與處理

LED對濕氣吸收很敏感。如果從原始的防潮包裝中取出，應在一週內進行迴焊。若需在原始包裝袋外長時間儲存，必須存放在乾燥環境中，例如帶有乾燥劑的密封容器或氮氣乾燥櫃。如果未包裝儲存超過一週，建議在焊接前進行烘烤程序（例如，60°C烘烤24小時），以驅除吸收的濕氣，防止在迴焊過程中發生"爆米花"現象。

6.3 清潔

如果需要在焊接後進行清潔，僅應使用指定的溶劑。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會損壞環氧樹脂透鏡或封裝材料，導致變色、開裂或光輸出降低。

7. 包裝與訂購資訊

元件以8mm寬的壓紋載帶包裝，捲繞在7英吋（178mm）直徑的捲盤上。每捲包含3000個元件。載帶凹槽由保護性頂部蓋帶密封。為了生產效率，包裝遵循產業標準（ANSI/EIA 481-1-A），確保與標準自動送料器相容。剩餘訂單的最小包裝數量為500個。品質控制允許載帶中最多連續缺失兩個元件。

8. 應用建議

8.1 典型應用電路

LED是電流驅動元件。為了確保亮度均勻，特別是當多個LED並聯使用時，強烈建議為每個LED或雙色LED內的每個顏色通道使用一個串聯的限流電阻。提供的電路圖（電路A）顯示了此配置：一個電阻與LED串聯。不建議將LED直接並聯而不使用各自的電阻（電路B），因為各個LED之間順向電壓（Vf）特性的微小差異將導致顯著的電流不平衡，從而導致亮度不均，並可能使某些元件過電流。

8.2 靜電放電（ESD）防護

LED內部的半導體晶片容易受到靜電放電的損壞。在處理和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、防靜電墊，並確保所有設備正確接地。應在ESD防護區域內處理此元件。

8.3 應用範圍與限制

此LED設計用於普通電子設備，如消費性電子產品、辦公設備和通訊裝置。它並非專門設計或認證用於對安全性至關重要的高可靠性應用，例如航空、交通控制、醫療生命維持系統或安全裝置。對於此類應用，必須選擇具有適當可靠性認證的元件。

9. 技術比較與差異化

此元件的關鍵差異化特點是在一個標準SMD封裝中整合了兩種不同顏色的晶片（藍色和黃色）。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，並簡化了貼片組裝。使用InGaN發藍光和AlInGaP發黃光，代表了這兩種顏色各自標準、高效率的半導體技術，提供了良好的亮度和穩定性。寬廣的130度視角提供了漫射光模式，適合需要從斜角觀看的面板指示應用。

10. 常見問題（FAQ）

問：我可以同時以最大電流驅動藍光和黃光晶片嗎？

答：不行。必須考慮功率消耗額定值（藍光76 mW，黃光75 mW）和熱降額。同時以最大直流電流（藍光20mA，黃光30mA）驅動兩個晶片會產生大量熱量。實際允許的電流取決於PCB的散熱能力（熱管理）和環境溫度。需要使用降額因子進行計算。

問：峰值波長和主波長有什麼區別？

答：峰值波長（λP）是光譜功率分佈達到最大值時的波長。主波長（λd）是從CIE色度圖推導出來的，代表與LED感知顏色相匹配的純單色光的單一波長。它是與人類顏色感知最密切相關的參數。

問：即使我的電源是穩壓的，為什麼還需要限流電阻？

答：LED的順向電壓具有容差，並且隨溫度變化。直接連接的電壓源會試圖提供任何所需的電流以在二極體兩端達到該電壓，這可能過高並損壞LED。串聯電阻在電源電壓和LED電流之間提供了線性、可預測的關係，從而穩定工作狀態。

11. 實務設計案例分析

考慮一個網路路由器上的雙狀態指示燈設計。單一顆LTST-C155TBJSKT-5A LED可以顯示藍色表示"電源開啟/網路活動"，顯示黃色表示"資料傳輸活動"。微控制器GPIO接腳將控制兩個獨立的驅動電路。對於藍色通道，使用5V電源（Vcc）和目標電流10 mA（遠低於20mA最大值以保留餘量），串聯電阻值計算為 R = (Vcc - Vf_blue) / I = (5V - 3.1V) / 0.01A = 190 歐姆。將選擇標準的200歐姆電阻。對黃色通道在15 mA下進行類似計算：R = (5V - 2.0V) / 0.015A = 200 歐姆。此設計使用最少的電路板空間，提供清晰、明亮的指示，並且易於組裝。

12. 工作原理介紹

發光二極體（LED）是一種半導體p-n接面元件，通過稱為電致發光的過程發光。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到主動區域。當這些電荷載子復合時，它們會釋放能量。在標準二極體中，此能量以熱的形式釋放。在LED中，半導體材料（如InGaN或AlInGaP）具有直接能隙，意味著此能量主要以光子（光）的形式釋放。發射光的波長（顏色）由半導體材料的能隙能量決定，如方程式 E = hc/λ 所描述，其中E是能隙能量，h是普朗克常數，c是光速，λ是波長。

13. 技術趨勢

光電領域持續進步，趨勢集中在幾個關鍵領域。效率提升持續進行，研究新的材料結構（如量子阱和奈米線）和基板，以減少內部損耗並提高光提取效率。小型化仍然是驅動力，推動封裝朝向更小的佔位面積和更低的剖面高度，同時保持或改善光學性能。對於更高可靠性和更長工作壽命的趨勢也很強勁，特別是在汽車照明和一般照明應用中。此外，整合多種功能，例如在單一封裝中將LED與感測器或驅動IC結合（系統級封裝或SiP），是一個積極發展的領域，旨在提供更多價值並簡化終端系統設計。