LTST-C28NBEGK-2A 全彩SMD LED 規格書 - 2.8x3.5x0.25mm - 紅/藍/綠 - 10-20mA - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTST-C28NBEGK-2A 是一款專為現代空間受限電子應用設計的全彩、超薄表面黏著元件（SMD）LED。此元件將三個獨立的LED晶片整合於單一緊湊封裝內，能在相同佔位面積下產生紅、藍、綠三色光。其主要設計目標是便於自動化組裝製程，同時提供適用於各種指示燈與背光功能的高亮度輸出。

1.1 核心優勢

此元件為設計師與製造商提供了多項關鍵優勢。其0.25mm的超薄厚度，使其非常適合垂直空間極為寶貴的應用，例如超薄行動裝置或顯示器。封裝符合EIA標準，確保與廣泛的自動化取放設備及紅外線迴焊設備相容，從而簡化大量生產流程。此外，採用先進的InGaN（藍/綠光）與AlInGaP（紅光）半導體材料，提供了高發光效率與出色的色彩純度。

1.2 目標市場與應用

此LED主要針對消費性電子、通訊及工業設備市場。其典型應用包括但不限於：智慧型手機、平板電腦及筆記型電腦中按鍵與鍵盤的狀態指示燈與背光；網路設備與家電中的訊號與符號照明；以及需要單點光源產生多種色彩的微型顯示器或裝飾照明。其可靠性與相容性使其成為便攜式與固定式電子產品的多功能選擇。

2. 深入技術參數分析

透徹理解電氣與光學參數對於成功的電路設計與效能預測至關重要。

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（T_F）為25°C時，藍光與綠光晶片的最大直流順向電流（I_a）規定為10 mA，紅光晶片則為20 mA。藍/綠光最大功耗為38 mW，紅光為50 mW。在脈衝條件下（1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度），元件可承受40 mA的峰值順向電流。操作溫度範圍為-20°C至+80°C，儲存條件範圍為-30°C至+85°C。此元件額定可承受峰值溫度260°C、最長10秒的紅外線迴焊製程。

2.2 電氣與光學特性

這些參數是在標準測試條件下（T_a=25°C，I_F=2mA）測量的。發光強度（I_V）依顏色而異：藍光範圍為18.0-45.0 mcd，紅光為28.0-71.0 mcd，綠光為112.0-280.0 mcd。典型視角（2θ_1/2）為120度，提供寬廣的漫射光型。順向電壓（V_F）是電源設計的另一關鍵參數：藍光與綠光LED在2mA時的V_F範圍為2.2V至3.0V，而紅光LED則在1.2V至2.2V之間運作。所有顏色在反向電壓（V_R）為5V時，保證反向漏電流（I_R）小於10 μA。

2.3 光譜特性

發射光的顏色由其波長定義。典型的峰值發射波長（λ_P）為藍光465 nm、紅光632 nm、綠光518 nm。主波長（λ_d）與人眼感知的顏色更為相關，並有指定的分級：藍光範圍為465-475 nm，綠光為525-535 nm。譜線半寬（Δλ）是色彩純度的指標，藍光典型值為25 nm，紅光為20 nm，綠光為35 nm。這些數值源自1931 CIE色度圖。

3. 分級系統說明

為確保生產中的色彩與亮度一致性，LED會根據關鍵效能指標進行分級。

3.1 發光強度分級

LED根據其在標準測試電流2mA下的光輸出進行分類。每種顏色都有特定的分級代碼及最小與最大發光強度值。例如，藍光LED分為M級（18.0-28.0 mcd）和N級（28.0-45.0 mcd）。紅光LED使用N級（28.0-45.0 mcd）和P級（45.0-71.0 mcd）。通常較亮的綠光LED則分為R級（112.0-180.0 mcd）和S級（180.0-280.0 mcd）。每個強度分級內允許±15%的公差。

3.2 色調（主波長）分級

對於需要精確色彩匹配的應用（例如全彩顯示器），LED也會根據其主波長進行分級。藍光LED提供B級（465.0-470.0 nm）和C級（470.0-475.0 nm）。綠光LED提供C級（525.0-530.0 nm）和D級（530.0-535.0 nm）。每個主波長分級的公差為嚴格的±1 nm。強度與波長的特定分級代碼標示於產品包裝上，讓設計師能選擇符合其精確色彩與亮度要求的元件。

4. 效能曲線分析

圖形數據提供了在不同條件下元件行為的深入見解，這對於穩健的設計至關重要。

4.1 電流 vs. 電壓（I-V）與發光強度

LED的順向電壓（V_F）並非恆定；它會隨著順向電流（I_F）增加而增加。典型曲線顯示了每種顏色晶片的關係。與藍光和綠光LED相比，紅光LED在給定電流下通常具有較低的順向電壓，這與其不同的半導體材料（AlInGaP vs. InGaN）一致。同樣地，發光強度隨電流呈超線性增加，然後可能在較高電流下趨於飽和。設計師必須使用這些曲線來選擇適當的限流電阻或恆流驅動器，以在元件熱與電氣限制內達到所需的亮度。

4.2 溫度相依性

LED效能受接面溫度影響顯著。隨著溫度升高，在給定電流下，順向電壓通常會略微下降，而光輸出則會減少。規格書提供了典型的降額曲線，顯示相對發光強度隨環境溫度的變化。理解此關係對於在寬廣溫度範圍內運作或熱管理不佳環境中的應用至關重要，因為它會影響長期的亮度穩定性與色點。

4.3 光譜分佈

光譜功率分佈曲線說明了每種顏色在不同波長下發射光的相對強度。藍光和綠光InGaN晶片通常顯示出較窄、更接近高斯分佈的曲線，中心位於其峰值波長。紅光AlInGaP晶片的光譜形狀可能略有不同。這些曲線對於涉及色彩感測器、濾光片或需要特定光譜內容的應用非常重要，因為它們不僅顯示主色，還顯示了相鄰波長的光量。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸與接腳定義

LTST-C28NBEGK-2A 符合標準SMD佔位面積。封裝尺寸以詳細圖面提供，所有關鍵尺寸單位為毫米。大多數尺寸的公差為±0.1 mm。元件有四個接腳。接腳1是所有三個LED晶片的共陽極。接腳2是紅光晶片的陰極，接腳3是藍光晶片的陰極，接腳4是綠光晶片的陰極。透鏡為水白色，使原生晶片顏色可見。

5.2 建議PCB焊墊設計

為了可靠的焊接與最佳的熱效能，建議PCB採用特定的焊墊圖案。此圖案包括焊墊尺寸與間距，旨在促進迴焊過程中形成良好的焊錫圓角，而不會造成橋接或墓碑效應。遵循此建議佈局有助於確保牢固的機械附著力，並能有效地將熱量從LED接面導出。

6. 焊接與組裝指南

6.1 紅外線迴焊溫度曲線

此元件與無鉛紅外線迴焊製程相容。提供建議的溫度曲線，通常包括預熱階段（例如150-200°C）、受控的升溫、液相線以上時間（TAL）、不超過260°C的峰值溫度，以及受控的冷卻階段。關鍵參數是元件本體暴露於260°C以上溫度的時間不得超過10秒。需強調的是，最佳曲線可能因特定的PCB組裝、錫膏及使用的迴焊爐而異，建議進行板級特性分析。

6.2 儲存與操作注意事項

正確的操作對於防止靜電放電（ESD）損壞至關重要。建議使用靜電手環或防靜電手套，並確保所有設備接地。對於儲存，未拆封的濕度敏感元件（MSL 3）應保存在≤30°C且≤90%相對濕度（RH）的環境中，並在一年內使用。一旦拆開原始密封包裝，LED應儲存在≤30°C且≤60% RH的環境中。從乾燥包裝中取出超過一週的元件，在焊接前應以約60°C烘烤至少20小時，以去除吸收的水分並防止迴焊過程中發生爆米花效應。

6.3 清潔

若焊接後需要清潔，僅應使用指定的溶劑。將LED在室溫下浸入乙醇或異丙醇中少於一分鐘是可接受的。使用未指定或侵蝕性化學清潔劑可能會損壞塑膠封裝或透鏡，導致光輸出降低或可靠性問題。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 載帶與捲盤規格

LED以8mm寬的壓紋載帶包裝，捲繞在7英吋（178mm）直徑的捲盤上供應，符合ANSI/EIA-481規範。每捲包含3000個元件。載帶的凹槽間距與尺寸設計為與標準自動送料器相容。頂部覆蓋帶密封元件凹槽。包裝規格亦註明，最多允許連續兩個缺失元件（空凹槽），剩餘批次的最小訂購量為500個。

8. 應用說明與設計考量

8.1 電路設計

每個顏色通道（紅、綠、藍）必須透過其獨立的限流電路驅動，該電路連接到共陽極（接腳1）和各自的陰極接腳。由於順向電壓特性不同，需要為每種顏色進行單獨的電流設定計算，以實現均勻的感知亮度或特定的色彩混合。相較於簡單的串聯電阻，恆流驅動器通常是首選，因為它在溫度與電源電壓變化下能提供更好的穩定性，特別是在電池供電的裝置中。

8.2 熱管理

儘管功耗相對較低（每晶片38-50 mW），有效的熱管理對於維持效能與壽命仍然重要，特別是在以額定最大電流或接近該電流驅動LED時。PCB是主要的散熱器。透過建議的焊墊設計確保良好的熱連接，並在必要時於封裝下方使用散熱孔或銅箔鋪設，有助於將熱量從LED接面導出。

8.3 光學整合

寬廣的120度視角使此LED適合需要寬廣、均勻照明而非聚焦光束的應用。對於背光面板或導光板，必須選擇能與LED發光模式及色點有效配合的光學耦合與擴散材料。設計師還應考慮當多個LED緊密放置時可能產生的混色效果，這可用於產生青色、洋紅色、黃色或白色等二次色。

9. 技術比較與差異化

LTST-C28NBEGK-2A 透過其功能組合在市場中脫穎而出。其主要優勢是將三個高亮度、不同顏色的晶片整合到一個符合產業標準的超薄（0.25mm）封裝中。這與其他替代方案形成對比，例如使用三個獨立的單色LED（佔用更多電路板空間），或使用帶有濾色片的單顆白光LED（效率較低且色彩飽和度較差）。紅光使用AlInGaP，與GaAsP等舊技術相比，提供了更高的效率與更好的熱穩定性，從而產生更亮、更一致的紅光輸出。其符合自動化組裝與迴焊標準，使其相較於需要手動焊接的LED，成為大量生產中更具成本效益的選擇。

10. 常見問題（基於技術參數）

10.1 我可以同時以最大電流驅動所有三種顏色嗎？

不行，這樣做很可能會超出封裝的總功耗限制。如果所有三個晶片都以最大直流電流（紅：20mA，藍：10mA，綠：10mA）和典型順向電壓驅動，總功率可能接近或超過小型封裝的綜合熱容量，導致過熱並縮短使用壽命。設計必須考慮工作週期與熱環境。對於全白光（三色全亮），通常會以較低的電流驅動每個通道來管理總熱量。

10.2 為什麼每種顏色的順向電壓不同？

順向電壓是半導體材料能隙能量的基本特性。藍光和綠光LED使用氮化銦鎵（InGaN），其能隙較大，需要較高的電壓（典型約2.8V）來推動電子跨越能隙並產生光發射。紅光LED使用磷化鋁銦鎵（AlInGaP），其能隙較小，因此順向電壓較低（典型約1.8V）。

10.3 訂購時應如何解讀分級代碼？

下訂單時，您可以為每種顏色指定所需的發光強度與主波長分級代碼。例如，訂購藍光：N級，B級即要求藍光LED的發光強度在28.0-45.0 mcd之間，且主波長在465.0-470.0 nm之間。指定分級代碼可以更嚴格地控制產品中多個單元之間色彩一致性與亮度匹配，這對於顯示器與指示燈應用至關重要。

11. 實務設計與使用案例研究

考慮一款使用LTST-C28NBEGK-2A在其控制按鈕周圍進行多色狀態指示的便攜式遊戲裝置。設計挑戰在於提供鮮豔、使用者可選的色彩（紅、綠、藍、青、洋紅、黃、白），同時最小化裝置電池的功耗。工程師選擇了一款低靜態電流、三通道輸出的恆流LED驅動器IC。利用規格書中的V_F與I_V曲線，他們將驅動器設定為向紅光通道提供5mA，向藍光和綠光通道提供3mA，以在最低總電流下產生平衡的白光。他們選擇紅光P級和綠光S級的LED以確保高亮度，並指定嚴格的波長分級（藍光B級，綠光C級）以保證所有單元色彩一致。PCB佈局遵循建議的焊墊設計，並包含一個連接到接地層的小型散熱連接以利散熱。最終組裝使用指定的IR迴焊曲線，產生了可靠、明亮且一致的指示燈，提升了使用者體驗。

12. 運作原理介紹

發光二極體（LED）是一種透過稱為電致發光的過程發光的半導體元件。當順向電壓施加在半導體材料的p-n接面上時，來自n型區域的電子獲得足夠能量跨越接面，並與p型區域的電洞復合。此復合事件會釋放能量。在LED中，選擇的半導體材料使此能量主要以光子（光粒子）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：較大的能隙產生較短波長（更藍）的光，較小的能隙產生較長波長（更紅）的光。InGaN材料系統用於藍光和綠光LED，而AlInGaP用於高效率紅光和琥珀光LED。SMD封裝封裝了微小的半導體晶片，透過金屬引腳提供電氣連接，並包含一個模製塑膠透鏡來塑造光輸出。

13. 技術趨勢與發展

SMD LED領域在對更高效率、更小尺寸、更好顯色性及更低成本的需求推動下持續發展。從像LTST-C28NBEGK-2A這樣的元件中可觀察到的趨勢包括：在維持或增加光輸出的同時持續微型化封裝（更高的每瓦流明效率）；InGaN和AlInGaP晶片背後的材料科學不斷改進，導致在高電流下效率下降減少，並在高溫下效能更好；另一個重要趨勢是整合更多功能，例如將RGB LED與專用驅動器IC或控制邏輯整合到單一封裝中（智慧型LED）。此外，白光LED螢光粉技術的進步，以及為下一代顯示器開發的微型LED，代表了影響多色SMD LED所運作的更廣泛光電生態系統的平行發展路徑。