LTST-C195TBKFKT-5A 雙色SMD LED 規格書 - 藍光與橙光 - 0.55mm 超薄高度 - 3.2V/2.3V - 38mW/50mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件提供 LTST-C195TBKFKT-5A 雙色表面黏著元件 (SMD) 發光二極體 (LED) 的完整技術規格。此元件將兩個不同的半導體晶片整合在一個超薄封裝內：一個發射藍光（基於 InGaN 技術），另一個發射橙光（基於 AlInGaP 技術）。其設計適用於自動化組裝製程，以及空間節省與可靠性能至關重要的應用。

1.1 主要特色與目標市場

此LED的主要優勢包括符合RoHS指令、極低的0.55mm剖面高度以及高亮度輸出。它採用符合EIA標準的8mm載帶與7英吋捲盤包裝，使其相容於自動化取放設備與標準紅外線 (IR) 迴焊製程。其設計亦與積體電路相容。

典型的應用領域涵蓋電信、辦公室自動化、家電與工業設備。具體用途包括鍵盤背光、狀態指示、整合至微型顯示器，以及訊號或符號照明。

2. 技術參數：深入客觀解讀

本節提供在標準測試條件下，對LED操作極限與性能特性的詳細客觀分析。

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，並非用於正常操作。

• 功率消耗 (P_d):藍光晶片為38 mW；橙光晶片為50 mW。此參數表示LED在不發生性能劣化的情況下，所能散發的最大熱功率。
• 峰值順向電流 (I_FP):兩種顏色均為40 mA，僅允許在脈衝條件下（1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度）使用。
• 直流順向電流 (I_F):藍光為10 mA；橙光為20 mA。這是建議的最大連續順向電流。
• 操作與儲存溫度:元件在操作期間的環境溫度 (T_a) 範圍為 -20°C 至 +80°C，儲存期間為 -30°C 至 +100°C。
• 紅外線焊接條件:可承受最高260°C的峰值溫度，最長5秒，此為無鉛迴焊製程的標準。

2.2 環境溫度 T_a=25°C 下的電氣與光學特性

這些參數定義了在指定驅動條件下（除非註明，否則 I_F= 5mA），元件的典型性能。

• 發光強度 (I_V):兩種顏色最小均為11.2 mcd。典型最大值藍光為45 mcd，橙光為71 mcd。這是人眼感知亮度的度量。
• 視角 (2θ_1/2):典型值為130度。此寬廣視角表示其為擴散式、非定向的光線發射模式，適用於區域照明。
• 峰值發射波長 (λ_P):典型值為468 nm（藍光）與611 nm（橙光）。這是光譜功率輸出最高的波長。
• 主波長 (λ_d):在5mA下，範圍為465-475 nm（藍光）與600-610 nm（橙光）。這是人眼感知顏色的單一波長，定義了顏色。
• 光譜線半高寬 (Δλ):典型值為25 nm（藍光）與17 nm（橙光）。這表示光譜純度；數值越小，顏色越接近單色光。
• 順向電壓 (V_F):在5mA下，典型值為2.80V（藍光，最大3.20V）與2.00V（橙光，最大2.30V）。這是LED導通電流時的跨壓。
• 反向電流 (I_R):在 V_R= 5V 下，兩者最大均為100 µA。LED並非設計用於反向偏壓操作；此參數僅供測試用途。

3. 分級系統說明

LED會根據其量測到的發光強度進行分類（分級），以確保生產批次內的一致性。

3.1 發光強度分級

每種顏色都有定義的強度範圍，並分配一個分級代碼。每個分級內的容差為 +/-15%。

藍光LED分級 (@5mA):

• 分級 L: 11.2 - 18.0 mcd
• 分級 M: 18.0 - 28.0 mcd
• 分級 N: 28.0 - 45.0 mcd

橙光LED分級 (@5mA):

• 分級 L: 11.2 - 18.0 mcd
• 分級 M: 18.0 - 28.0 mcd
• 分級 N: 28.0 - 45.0 mcd
• 分級 P: 45.0 - 71.0 mcd

此系統允許設計師為其應用選擇具有保證最低亮度的LED，有助於在多個元件間實現一致的視覺性能。

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為光譜分佈，圖6為視角），但其含義對設計至關重要。

4.1 順向電流與發光強度關係曲線 (I_F-I_V曲線)

光輸出大致與順向電流成正比，但此關係並非完全線性，特別是在較高電流下，效率可能因發熱而下降。在建議的直流電流或以下操作，可確保穩定的輸出與使用壽命。

4.2 順向電壓與順向電流關係曲線 (I_F-V_F曲線)

LED呈現類似二極體的指數型 I-V 特性。順向電壓的微小變化會導致電流大幅改變。因此，標準做法是使用恆流源而非恆壓源來驅動LED，以確保穩定且可預測的光輸出，並防止熱失控。

4.3 光譜分佈

光譜曲線顯示了跨波長的相對發射功率。峰值波長 (λ_P) 與半高寬 (Δλ) 即從此曲線中提取。橙光 AlInGaP 晶片的光譜寬度通常比藍光 InGaN 晶片窄，從而產生更飽和的顏色。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸與接腳定義

此元件符合標準SMD封裝尺寸。關鍵尺寸包括本體尺寸與總高度0.55mm。接腳定義如下：接腳1和3用於藍光LED的陽極/陰極，接腳2和4用於橙光LED的陽極/陰極。透鏡為水透明。除非另有說明，所有尺寸公差均為 ±0.1 mm。

5.2 建議PCB焊墊佈局與極性

規格書提供了印刷電路板 (PCB) 的建議焊墊圖案（封裝佔位）。遵循此圖案對於實現可靠的焊點、正確對位以及在迴焊過程中有效散熱至關重要。焊墊設計也有助於防止墓碑效應（元件一端翹起）。在PCB絲印上清楚標示極性，並與LED的陰極標記匹配，對於防止安裝錯誤至關重要。

6. 焊接與組裝指南

6.1 紅外線迴焊參數

針對無鉛焊接製程，提供了建議的迴焊溫度曲線。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:元件承受峰值溫度的時間最長為10秒，且迴焊製程不應執行超過兩次。

這些參數基於JEDEC標準，旨在確保可靠的安裝，同時不損壞LED封裝或內部的半導體晶粒。

6.2 儲存與操作條件

靜電防護 (ESD) 注意事項:LED對靜電放電 (ESD) 敏感。操作時應使用靜電手環、防靜電墊與接地設備。

濕度敏感等級 (MSL):此元件等級為 MSL 3。這意味著一旦打開原始的防潮袋，元件必須在工廠環境條件下（<30°C/60% RH）於一週（168小時）內完成焊接。若超過此時間，則需在焊接前進行約60°C、至少20小時的烘烤，以去除吸收的水氣，防止迴焊時發生"爆米花"現象。

長期儲存:未開封的包裝應儲存在 ≤30°C 且 ≤90% RH 的環境中。對於已開封的包裝或長期儲存，元件應保存在帶有乾燥劑的密封容器或氮氣環境中。

6.3 清潔

若需進行焊後清潔，僅應使用指定的醇類溶劑，如異丙醇 (IPA) 或乙醇。LED應在常溫下浸泡少於一分鐘。未指定的化學清潔劑可能會損壞塑膠透鏡或封裝材料。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 載帶與捲盤規格

LED以帶有保護蓋帶的凸版載帶供應，捲繞在直徑7英吋（178mm）的捲盤上。標準包裝數量為每捲4000顆。對於少於整捲的數量，最小包裝數量為500顆。包裝符合 ANSI/EIA-481 標準。

8. 應用建議與設計考量

8.1 典型應用電路

每個顏色通道（藍光與橙光）必須獨立驅動。串聯限流電阻是最簡單的驅動方法。電阻值 (R) 使用歐姆定律計算：R = (V_電源- V_F) / I_F。為了獲得更穩定的性能，特別是在 V_電源變化或需要精確亮度控制時，建議使用恆流驅動電路（例如，使用專用LED驅動IC或基於電晶體的電流源）。

8.2 熱管理

儘管功率消耗低，但適當的熱設計可延長LED壽命。確保PCB焊墊設計提供足夠的銅箔面積以作為散熱片。避免長時間在絕對最大電流與功率額定值下操作LED，因為這會加速流明衰減（光輸出隨時間下降）。

8.3 光學設計

130度的寬廣視角使此LED適用於需要寬廣、均勻照明而非聚焦光束的應用。對於更定向的光線，可能需要外部透鏡或導光元件。水透明透鏡最適合真實的顏色發射。

9. 技術比較與差異化

此元件的關鍵差異化因素是其在超薄0.55mm封裝中實現雙色功能。這允許在通常由單色LED佔據的佔位面積內，實現兩個獨立的狀態指示或混色。使用InGaN製造藍光、AlInGaP製造橙光，代表了這兩種顏色各自標準且高效率的半導體技術，提供了良好的亮度與可靠性。其與自動化組裝和標準迴焊曲線的相容性，使其成為現代電子製造的即插即用解決方案。

10. 常見問題解答（基於技術參數）

10.1 我可以同時以最大直流電流驅動藍光和橙光LED嗎？

不建議。絕對最大額定值規定了每個晶片的功率消耗極限（藍光38mW，橙光50mW）。同時以 I_F=10mA（藍光）和 I_F=20mA（橙光）驅動兩者，將導致約28mW（藍光：10mA * 2.8V）和40mW（橙光：20mA * 2.0V）的功率消耗，總計68mW。雖然這低於個別最大值的總和，但它將熱量集中在非常小的區域。為了可靠的長期操作，建議在最大額定值以下驅動，並考慮PCB上的熱效應。

10.2 峰值波長與主波長有何不同？

峰值波長 (λ_P)是LED發射最多光功率的物理波長，由光譜儀量測。主波長 (λ_d)是從CIE色度圖計算得出的值，代表人眼感知顏色的單一波長。對於單色LED，兩者通常很接近，但對於光譜較寬的LED（如白光LED），兩者可能差異很大。在本規格書中，兩者均提供以進行精確的顏色規格定義。

10.3 既然LED並非設計用於反向操作，為何會有反向電流 (I_R) 規格？

I_R規格（在5V下最大100 µA）是一個品質與漏電流測試參數。它確保了半導體接面的完整性。在組裝或電路中，LED可能會短暫承受小的反向偏壓。此參數保證在此條件下，漏電流不會超過定義的極限，表明元件製造良好。不應將其解釋為安全操作條件。

11. 實際應用範例

情境：可攜式裝置上的雙狀態指示燈

一台手持醫療裝置使用單一指示燈顯示多種狀態：關閉（無光）、待機（橙光）與運作中（藍光）。LTST-C195TBKFKT-5A 是理想選擇，因為與使用兩個獨立LED相比，它節省了空間。微控制器單元 (MCU) 有兩個GPIO接腳，每個透過一個限流電阻（例如，假設5V電源，藍光使用150Ω，橙光使用100Ω）連接到LED的一個顏色通道。韌體獨立控制這些接腳。超薄高度使其能安裝在薄型前面板後方。寬廣視角確保從各種角度都能看到狀態。設計師為兩種顏色選擇分級 M 或 N，以確保在環境光下有足夠的亮度。

12. 工作原理簡介

發光二極體 (LED) 是一種透過電致發光發射光線的半導體元件。當順向電壓施加於 p-n 接面時，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。在標準矽二極體中，此能量以熱的形式釋放。在LED中，半導體材料（藍/綠光使用 InGaN，紅/橙/黃光使用 AlInGaP）具有直接能隙，導致此能量主要以光子（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決定。水透明環氧樹脂透鏡保護晶片並有助於塑造光輸出模式。

13. 技術趨勢

像此類SMD LED的發展遵循幾項產業趨勢：微型化（更薄更小的封裝）、效率提升（每單位電輸入產生更高的光輸出），以及可靠性增強（適用於嚴苛環境與自動化組裝的穩健性）。將多個晶片（多色或RGB）整合到單一封裝中是節省電路板空間和簡化組裝的常見方法。此外，業界持續致力於改善顏色一致性（更嚴格的分級），並開發能處理更高功率密度以用於通用照明應用的封裝，儘管此特定元件是針對低功率指示用途進行優化的。