LTST-B32JEGBK-AT SMD LED 規格書 - 全彩 RGB - 0.65mm 超薄高度 - 25mA/20mA 順向電流 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTST-B32JEGBK-AT 是一款緊湊型全彩表面黏著 LED，專為需要鮮豔色彩指示或背光，且空間極其有限的現代電子應用而設計。此元件在單一封裝內整合了三種不同的半導體晶片：一個用於發射紅光的 AlInGaP 晶片，以及兩個用於發射綠光和藍光的 InGaN 晶片。這種組合可透過獨立或組合控制這三種原色光源，產生廣泛的光譜色彩。其定義性特徵是僅 0.65mm 的超薄高度，使其非常適合垂直空間嚴重受限的應用，例如超薄消費性電子產品、穿戴式裝置或精密的控制面板。

此 LED 以 8mm 載帶包裝，並供應於 7 英吋直徑的捲盤上，符合 EIA 標準，確保與大量生產中常用的高速自動化取放組裝設備相容。此外，它符合無鉛紅外線（IR）迴焊製程的資格，符合當代環保法規與製造實務。

1.1 產品特色

• 符合 RoHS（有害物質限制）指令。
• 超薄封裝輪廓，高度僅 0.65mm。
• 採用高效率 AlInGaP 技術用於紅光，以及 InGaN 技術用於綠光和藍光，實現高發光強度。
• 以 8mm 載帶包裝於 7 英吋捲盤上，便於自動化處理。
• 標準 EIA 相容封裝外型。
• 設計與積體電路（IC）驅動位準相容。
• 適用於自動化放置設備。
• 可承受標準紅外線迴焊溫度曲線。

1.2 應用領域

• 通訊設備、辦公室自動化設備、家電及工業控制系統中的狀態與電源指示燈。
• 鍵盤、按鍵及控制按鈕的背光照明。
• 微型顯示器與符號指示燈的照明。
• 需要多色能力的通用訊號照明。

2. 技術參數：深入客觀解讀

LTST-B32JEGBK-AT 的性能由一套全面的電氣、光學與熱參數所定義。理解這些規格對於可靠的電路設計及實現預期的視覺效果至關重要。

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了元件的應力極限，超過此極限可能導致永久性損壞。不保證在此極限下或超過此極限的操作。

• 功率消耗（Pd）：紅光：62.5 mW，綠光/藍光：76 mW。此參數結合熱阻，決定了防止過熱的最大允許功率。
• 峰值順向電流（I_F(PEAK)）：紅光：60 mA，綠光/藍光：100 mA。這是最大允許的脈衝電流，通常指定在低工作週期（1/10）與短脈衝寬度（0.1ms）下，適用於多工或短暫的高亮度脈衝。
• 直流順向電流（I_F）：紅光：25 mA，綠光/藍光：20 mA。這是建議用於可靠長期運作的最大連續電流。
• 靜電放電（ESD）耐受度：紅光：2000V（HBM），綠光/藍光：1000V（HBM）。綠光和藍光的 InGaN 晶片通常比 AlInGaP 紅光晶片對 ESD 更敏感，因此需要更嚴格的防護措施。
• 工作與儲存溫度：-40°C 至 +85°C（工作），-40°C 至 +90°C（儲存）。這定義了元件可承受的環境條件。
• 紅外線焊接條件：可承受 260°C 峰值溫度達 10 秒，這是無鉛迴焊製程的標準條件。

2.2 電氣與光學特性

這些是在標準測試條件下（Ta=25°C，I_F=5mA，除非另有說明）測量的典型與保證性能參數。

• 發光強度（I_V）：以毫燭光（mcd）為單位測量。最小值為：紅光：26.0 mcd，綠光：122.0 mcd，藍光：22.0 mcd。綠光晶片由於 InGaN 材料在此波長的高效率以及人眼對綠光區域的峰值敏感度，展現出顯著更高的輸出。
• 視角（2θ_1/2）：典型值為 120 度。此寬視角表示其為朗伯或近朗伯發光模式，能在廣闊區域提供均勻亮度。
• 峰值發射波長（λ_P）：典型值：紅光：632 nm，綠光：518 nm，藍光：468 nm。這是光譜功率分佈達到最大值的波長。
• 主波長（λ_d）：人眼感知到的單一波長，定義了顏色。指定範圍為：紅光：616-628 nm，綠光：519-537 nm，藍光：464-479 nm。
• 光譜線半寬度（Δλ）：典型值：紅光：12 nm，綠光：27 nm，藍光：20 nm。這表示光譜純度；數值越小表示光越接近單色光。來自 AlInGaP 的紅光通常比來自 InGaN 的綠光/藍光具有更窄的光譜。
• 順向電壓（V_F）：在 5mA 時：紅光：1.50-2.15V，綠光：2.00-3.20V，藍光：2.00-3.20V。紅光晶片較低的 V_F是 AlInGaP 技術相較於 InGaN 的特性。
• 逆向電流（I_R）：在 V_R=5V 時最大為 10 μA。LED 並非設計用於逆向偏壓操作；此參數僅用於品質測試目的。

3. 分級系統說明

為確保生產中的色彩一致性與亮度匹配，LED 會根據關鍵光學參數進行分級。

3.1 發光強度（亮度）分級

每種顏色被分為數個等級（例如 A、B、C...）。發光強度是在 5mA 的標準驅動電流下測量的。例如，紅光等級 'A' 涵蓋 26.0-31.0 mcd，而等級 'E' 涵蓋 54.0-65.0 mcd。綠光和藍光有各自獨立的分級表。每個等級內有 +/-10% 的公差。設計師必須指定所需的分級代碼，以確保組裝中多個元件間的亮度一致性。

3.2 色調（主波長）分級

此分級確保色彩一致性。LED 根據其主波長進行分類。例如，紅光以 1 nm 為間隔從 616-628 nm 分級（等級 1-4）。綠光從 519-537 nm 分級（等級 1-6），藍光從 464-479 nm 分級（等級 1-5）。每個等級有 +/-1 nm 的公差。對於需要精確色彩匹配的應用（例如多 LED 顯示器或所有紅光 LED 必須看起來相同的狀態指示燈），指定色調等級至關重要。

4. 性能曲線分析

雖然規格書中引用了特定圖表（圖 1、圖 5），但其含義是標準的。

• I-V 曲線：順向電壓（V_F）隨電流（I_F）以典型的二極體非線性指數方式增加。由於不同的半導體材料與能隙，每種顏色晶片的曲線會有所不同。
• 發光強度 vs. 電流：在正常工作範圍內，光輸出通常與順向電流成正比，但在極高電流下，由於熱效應與效率下降，效率可能會降低。
• 光譜分佈：保證紅光晶片的輸出光譜為單峰。圖表將顯示相對輻射功率與波長的關係，說明峰值波長（λ_P）與光譜半寬度（Δλ）。
• 視角圖案：極座標圖（圖 5）說明了光強度的角度分佈，確認了 120 度視角，即強度降至軸上值一半的角度。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸與接腳定義

此元件遵循標準 SMD 佔位面積。接腳定義明確：接腳 2 為紅光晶片的陰極，接腳 3 為綠光晶片，接腳 4 為藍光晶片。共陽極很可能是接腳 1（由標準 RGB LED 配置推斷）。所有尺寸均以毫米為單位提供，標準公差為 ±0.1mm。超薄的 0.65mm 高度是關鍵的機械特徵。

5.2 建議 PCB 焊接墊佈局

提供了焊墊圖案設計，以確保正確的焊接與機械穩定性。遵循此建議的佔位面積對於實現可靠的焊點、防止墓碑效應，並確保迴焊過程中的正確對位至關重要。

6. 焊接與組裝指南

6.1 紅外線迴焊條件（無鉛製程）

建議使用詳細的迴焊溫度曲線。關鍵參數包括預熱階段、定義的液相線以上時間，以及峰值溫度不超過 260°C 最多 10 秒。此元件額定最多可承受此溫度曲線兩次。對於使用烙鐵的手動返修，烙鐵頭溫度不應超過 300°C，且每個焊點的接觸時間應限制在 3 秒以內，且僅限一次。

6.2 儲存與操作

• ESD 防護措施：必須使用防靜電手環、防靜電墊及正確接地的設備，特別是對於 ESD 敏感的綠光和藍光晶片。
• 濕度敏感等級（MSL）：此元件等級為 MSL 3。當打開原始防潮袋後，若儲存在 ≤ 30°C/60% RH 的條件下，元件必須在一週內進行迴焊。若需在原始袋外儲存更長時間，在焊接前需要以約 60°C 烘烤至少 20 小時，以防止迴焊過程中發生爆米花效應。
• 清潔：若需進行焊後清潔，僅應使用酒精類溶劑，如異丙醇或乙醇。浸泡應在常溫下進行，時間少於一分鐘。未指定的化學品可能會損壞 LED 封裝或透鏡。

7. 包裝與訂購資訊

LED 以 8mm 寬的凸版載帶供應，捲繞在標準 7 英吋（178mm）直徑的捲盤上。每捲包含 4,000 個元件。載帶有覆蓋帶以保護元件。捲盤通常以每內箱三捲包裝。包裝符合 ANSI/EIA-481 規範。料號 LTST-B32JEGBK-AT 唯一識別此特定全彩、水清透鏡的型號。

8. 應用建議與設計考量

8.1 典型應用電路

每個顏色通道（紅、綠、藍）必須獨立驅動。每個陽極接腳必須串聯一個限流電阻，以設定所需的順向電流並保護 LED。電阻值使用歐姆定律計算：R = (V_電源- V_F) / I_F。由於每種顏色的 V_F不同，即使從相同的電源電壓並以相同電流驅動，通常也需要三個不同的電阻值。對於精確的電流控制或多工驅動多個 LED，建議使用專用的 LED 驅動器 IC 或恆流源。

8.2 熱管理

儘管功率消耗低，但 PCB 上適當的熱設計對於使用壽命和維持穩定的光輸出非常重要。確保有足夠的銅面積連接到散熱墊（如有）或 LED 的焊墊以作為散熱片，特別是在接近最大額定值或高環境溫度下操作時。

8.3 光學設計

水清透鏡提供寬廣、擴散的光型。對於需要聚焦光線或特定光束圖案的應用，必須考慮 LED 的 120 度視角以及封裝內三個顏色晶片的空間分離（這會影響近距離的混色效果）來設計二次光學元件（例如導光管、透鏡或擴散片）。

9. 技術比較與差異化

LTST-B32JEGBK-AT 的主要差異化因素在於其在超薄 0.65mm 封裝高度內結合了完整的 RGB 色域。相較於使用分立單色 LED 或較大 RGB 封裝的舊技術，此元件能實現更時尚的產品設計。使用 AlInGaP 作為紅光，相較於其他一些紅光 LED 技術，提供了更高的效率與更好的溫度穩定性。其與自動化組裝和標準迴焊製程的相容性，相較於需要手動焊接或特殊處理的元件，降低了製造複雜性與成本。

10. 常見問題（基於技術參數）

10.1 為何紅光（25mA）與綠光/藍光（20mA）的最大直流電流不同？

此差異源於固有的材料特性與晶片設計。在相同的封裝熱限制下，AlInGaP 紅光晶片通常可以承受比 InGaN 綠光和藍光晶片稍高的電流密度，從而導致較高的額定連續電流。

10.2 我可以在共陽極上使用單一電阻驅動所有三種顏色嗎？

不行。由於紅、綠、藍晶片的順向電壓（V_F）顯著不同，將它們並聯並使用單一限流電阻會導致電流嚴重不平衡。具有最低 V_F的顏色（紅光）將汲取大部分電流，可能超過其額定值，而其他顏色可能很暗或根本不亮。每個顏色通道必須有其獨立的限流機制。

10.3 "分級代碼"是什麼意思？為何指定它很重要？

由於製造變異，LED 並非完全相同。它們在生產後根據測量的發光強度與主波長進行分類（分級）。訂購時指定分級代碼可確保您收到具有幾乎相同亮度與色彩的 LED。這對於使用多個 LED 且需要視覺一致性的應用（例如背光面板或多段顯示器）至關重要。使用來自不同分級的 LED 可能導致明顯的亮度或色彩差異。

11. 實務設計與使用案例

案例：為網路路由器設計多色狀態指示燈

設計師需要三個狀態 LED（電源、網路、Wi-Fi），但 PCB 上只有一個 LED 佔位面積的空間。因此選擇了 LTST-B32JEGBK-AT。微控制器獨立驅動每種顏色：紅光表示"電源關閉/錯誤"，綠光表示"正常運作"，藍光表示"Wi-Fi 啟用"，以及組合色如青色（綠+藍）表示其他狀態。0.65mm 的高度適合於纖薄的路由器外殼。設計師指定了嚴格的色調等級（例如綠光等級 2：522-525nm）和中等的強度等級，以確保所有生產單位的色彩與亮度一致。組裝時使用了建議的迴焊溫度曲線，且元件通過了所有可靠性測試。

12. 原理介紹

LED 中的發光基於半導體材料中的電致發光。當順向電壓施加於 p-n 接面時，電子和電洞被注入到主動區域，在那裡它們重新結合。這種重新結合以光子（光）的形式釋放能量。發射光的顏色（波長）由半導體材料的能隙能量決定。AlInGaP（磷化鋁銦鎵）的能隙對應於紅光和琥珀-橙光。InGaN（氮化銦鎵）具有更寬、可調的能隙，能夠發射從紫外光到藍光和綠光譜的光。透過將這些不同材料的晶片整合到一個封裝中，實現了全彩功能。

13. 發展趨勢

用於指示燈和背光的 SMD LED 趨勢持續朝向更高效率（每瓦更多光輸出）、更小的封裝尺寸和更低的輪廓發展，以實現更薄的終端產品。同時也致力於改善顯色性與一致性。此外，將控制電子元件（如驅動器或脈衝寬度調變電路）整合到 LED 封裝本身，是一項持續的發展，旨在簡化系統設計。使用先進材料和晶片級封裝（CSP）技術可能會進一步推動微型化與性能的極限。