LTST-C19FD1WT 全彩SMD LED 規格書 - 尺寸 3.2x1.6x0.55mm - 電壓 2.0-3.8V - 功率 0.08W - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTST-C19FD1WT 是一款全彩表面黏著元件（SMD）LED燈，專為現代空間受限的電子應用而設計。它將三個不同的LED晶片整合在一個超薄的封裝內，使單一元件佔位面積即可產生多種顏色。此設計對於需要狀態指示、背光或緊湊顯示元件，且不願犧牲色彩能力的應用特別有利。

其微型尺寸與自動化組裝製程的相容性，使其成為大量生產的通用選擇。本元件符合RoHS（有害物質限制）規範，確保其遵循全球電子元件的環保標準。

1.1 核心優勢與目標市場

此LED的主要優勢在於將藍光（InGaN）、綠光（InGaN）和橘光（AlInGaP）光源整合到一個高度僅0.55mm的EIA標準封裝中。這種多晶片配置省去了使用多個獨立LED來實現類似色彩功能的需求，節省了寶貴的PCB（印刷電路板）空間。

本元件特別針對以下應用領域：

• 通訊設備：路由器、數據機和手持裝置上的狀態指示燈。
• 辦公室自動化：筆記型電腦及周邊設備的鍵盤與按鍵背光。
• 消費性電子產品與家電：電源、模式或功能指示燈。
• 工業設備：面板指示燈與操作員介面元件。
• 微型顯示器與標誌：小型的資訊或符號照明裝置。

其與紅外線（IR）迴焊製程的相容性符合標準表面黏著技術（SMT）組裝線，有助於實現高效且可靠的電路板組裝。

2. 技術參數：深入客觀解讀

本節詳細分析規格書中定義的電氣、光學與熱特性。理解這些參數對於正確的電路設計和確保長期可靠性至關重要。

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。不保證在這些極限下或超過極限的操作，設計時應避免。

• 功率消耗（Pd）：藍/綠光：80 mW，橘光：75 mW。這是LED在環境溫度（Ta）25°C下可作為熱量散發的最大允許功率。超過此限制可能導致熱失控和性能退化。
• 直流順向電流（IF）：藍/綠光：20 mA，橘光：30 mA。這是正常操作時建議的最大連續順向電流。與InGaN相比，橘光晶片採用AlInGaP技術，通常具有較高的額定值。
• 峰值順向電流：藍/綠光：100 mA，橘光：80 mA（在1/10工作週期、0.1ms脈衝寬度下）。此額定值僅適用於短暫的脈衝操作，不應用於直流設計計算。
• 溫度範圍：操作：-20°C 至 +80°C；儲存：-30°C 至 +100°C。元件功能保證在操作範圍內。在指定範圍外長時間儲存可能影響材料特性。
• 紅外線焊接條件：峰值溫度260°C，最長10秒。這定義了無鉛（Pb-free）焊料迴焊製程的熱曲線耐受度。

2.2 電氣與光學特性

這些參數是在標準測試條件下（Ta=25°C，IF=20mA）測量，定義了元件的性能。

• 發光強度（Iv）：以毫燭光（mcd）為單位。規格書提供了每種顏色的最小和最大值，並進一步細分為等級（見第3節）。典型值為：藍光：28-180 mcd，綠光：71-450 mcd，橘光：45-180 mcd。綠光晶片通常表現出較高的效率。
• 視角（2θ1/2）：通常為130度。此寬視角表示採用擴散透鏡，將光線分佈在廣闊區域而非聚焦光束，這對於需要從各種角度觀看的狀態指示燈來說是理想的。
• 順向電壓（VF）：LED在導通20mA時的電壓降。典型/最大值：藍/綠光：3.5V/3.8V；橘光：2.0V/2.4V。這是驅動器設計的關鍵參數。若獨立驅動各顏色，橘光晶片較低的VF需要不同的限流考量。
• 峰值發射波長（λp）與主波長（λd）：λp是發射光譜最高點的波長。λd是人眼感知的單一波長。典型值：藍光：λp=468nm，λd=470nm；綠光：λp=520nm，λd=525nm；橘光：λp=611nm，λd=605nm。λp與λd之間的差異是由於發射光譜的形狀和人眼的明視覺反應所致。
• 光譜線半高寬（Δλ）：發射光譜在其最大強度一半處的寬度。典型值：藍光：26nm，綠光：35nm，橘光：17nm。如橘光所示，較窄的Δλ表示光譜顏色更純淨。
• 逆向電流（IR）：在VR=5V時最大為10 µA。LED並非設計用於逆向偏壓操作。此測試參數表示極微小的漏電流。施加顯著的逆向電壓將損壞元件。

3. 分級系統說明

為了管理半導體製造中的自然變異，LED會根據性能進行分級。這讓設計師可以選擇符合特定亮度要求的元件。

3.1 發光強度分級

LTST-C19FD1WT 使用基於字母的發光強度分級系統，每個等級內有 +/-15% 的容差。由於固有的材料效率，每種顏色的可用等級不同。

• 藍光（InGaN）：等級 N（28-45 mcd）、P（45-71 mcd）、Q（71-112 mcd）、R（112-180 mcd）。
• 綠光（InGaN）：等級 Q（71-112 mcd）、R（112-180 mcd）、S（180-280 mcd）、T（280-450 mcd）。請注意其上範圍比藍光高。
• 橘光（AlInGaP）：等級 P（45-71 mcd）、Q（71-112 mcd）、R（112-180 mcd）。

訂購時，指定等級代碼可確保整個生產批次中亮度的一致性。例如，指定綠光，等級 T可保證獲得此產品中最高亮度的綠光晶片。

4. 性能曲線分析

雖然規格書參考了典型曲線，但其一般解讀是基於標準的LED物理特性。

• IV曲線（電流 vs. 電壓）：順向電壓（VF）隨電流呈對數增加。橘光晶片（AlInGaP）的曲線通常比藍/綠光晶片（InGaN）具有較低的膝點電壓（約1.8-2.0V vs. 約3.0-3.2V）。超過膝點後，電壓上升更趨線性。
• 發光強度 vs. 順向電流：在達到最大額定電流之前，強度大致與順向電流成正比。然而，效率（每瓦流明）在極高電流下常因熱量增加而降低。
• 溫度特性：發光強度通常隨接面溫度升高而降低。順向電壓也隨溫度升高而降低（VF具有負溫度係數）。
• 光譜分佈：每個晶片在一個窄波長帶內發光，峰值在λp。橘光AlInGaP的光譜通常比藍光和綠光的InGaN光譜更窄。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸與接腳定義

本元件符合業界標準的SMD佔位面積。關鍵尺寸包括本體尺寸約為3.2mm x 1.6mm，高度僅0.55mm。接腳定義對於正確方向至關重要：接腳1：藍光（InGaN）陽極，接腳2：橘光（AlInGaP）陽極，接腳3：綠光（InGaN）陽極。所有三個晶片的陰極在內部連接到剩餘的端子。必須遵循規格書中建議印刷電路板焊接墊圖所示的確切焊墊佈局，以確保正確焊接和散熱。

5.2 極性辨識

極性通常由LED封裝上的標記指示，例如靠近接腳1的點、凹口或斜邊。PCB的絲印應清晰地反映此標記，以防止組裝錯誤。極性錯誤將導致LED無法點亮，並且如果驅動電路施加高逆向電壓，可能會對元件造成應力。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴焊參數

本元件適用於無鉛（Pb-free）紅外線迴焊。建議的溫度曲線包括預熱區（150-200°C）、受控升溫至最高260°C的峰值溫度，以及峰值溫度維持最長10秒的液相線以上時間（TAL）。總預熱時間不應超過120秒。這些參數基於JEDEC標準，以防止熱衝擊和損壞環氧樹脂封裝及內部金線接合。應針對特定的PCB組裝來表徵此溫度曲線。

6.2 儲存與操作

• 靜電放電（ESD）預防措施：LED對ESD敏感。應在ESD防護工作站使用接地腕帶和導電泡棉進行操作。
• 濕度敏感等級（MSL）：本元件等級為MSL 3。當原始防潮袋打開後，元件必須在暴露於工廠環境條件（<30°C/60% RH）後的168小時（1週）內完成焊接。若超過此時間，需要以60°C烘烤至少20小時以去除吸收的水分，防止迴焊時發生爆米花現象。
• 長期儲存：未開封的袋子應儲存在≤30°C和≤90% RH的環境中。已開封的元件應儲存在乾燥櫃或帶有乾燥劑的密封容器中。

6.3 清潔

焊後清潔（如有必要）應使用溫和的醇類溶劑，如異丙醇（IPA）或乙醇。應在室溫下短時間浸泡（少於一分鐘）。使用強烈或未指定的化學品可能會損壞透鏡材料或封裝標記。

7. 包裝與訂購資訊

LTST-C19FD1WT 以業界標準的壓紋載帶供應於7英吋（178mm）直徑的捲盤上。每捲包含3000個元件。載帶和捲盤尺寸符合ANSI/EIA-481規範，確保與自動貼片設備相容。對於少於整捲的數量，剩餘部分的最小包裝數量通常為1000個。

8. 應用建議

8.1 典型應用電路

每個顏色晶片必須使用其各自的限流電阻或恆流驅動器獨立驅動。電阻值（R）使用歐姆定律計算：R = （電源電壓 - LED的VF） / IF。例如，從5V電源驅動藍光LED，目標IF為20mA，典型VF為3.5V：R = （5V - 3.5V） / 0.02A = 75 歐姆。標準的75Ω或82Ω電阻是合適的。電阻的額定功率應至少為 I²R = （0.02）² * 75 = 0.03W，因此1/10W（0.1W）的電阻已足夠。微控制器或專用LED驅動器IC可用於PWM（脈衝寬度調變）調光或動態混色。

8.2 設計考量

• 熱管理：儘管功率消耗低，確保LED焊墊周圍有足夠的PCB銅箔面積有助於將熱量從接面導出，維持亮度和使用壽命。
• 電流匹配：為了在多種顏色同時點亮時達到均勻的視覺亮度，必須考慮不同的發光強度和人眼敏感度（明視覺反應）。可能需要獨立調整驅動電流（例如，對較亮的綠光晶片使用較低電流）以實現平衡的白光或其他顏色混合。
• 逆向電壓保護：在LED可能暴露於逆向偏壓的電路中（例如，在多工陣列中），建議在每個LED串聯旁並聯一個分流二極體以保護元件。

9. 技術比較與差異化

LTST-C19FD1WT 的關鍵差異化在於其在超薄0.55mm封裝中實現全彩能力。與使用三個獨立的單色0603或0402 LED相比，此整合解決方案顯著節省空間、簡化貼片（一個元件 vs. 三個），並且由於光源更接近，可能實現更好的混色效果。使用InGaN用於藍/綠光和AlInGaP用於橘光，提供了高效率與良好的全光譜色彩飽和度。替代方案可能使用帶有濾色片的白色LED或專用的RGB LED封裝，這些方案可能更厚或具有不同的驅動電壓要求。

10. 常見問題（基於技術參數）

10.1 我可以同時驅動三種顏色來產生白光嗎？

可以，通過以適當的電流比例驅動紅（橘）、綠和藍光晶片，您可以混合光線以產生各種顏色，包括白光。然而，特定的橘色波長（主波長605-611nm）並非深紅色，因此與使用真正紅光晶片的LED相比，產生的白光可能略帶暖色調或色域有限。要達到特定的白點（例如D65）需要精確的電流控制，並可能涉及校準。

10.2 為什麼橘色晶片的最大順向電流不同？

橘色晶片使用AlInGaP半導體技術，而藍光和綠光使用InGaN。這些不同的材料系統在電流密度承受能力、內部效率和熱特性方面存在固有差異，導致製造商在相同的封裝熱限制下，為橘色晶片指定了更高的安全連續電流（30mA vs. 20mA）。

10.3 如果超過260°C、10秒的迴焊規格會發生什麼事？

超過建議的熱曲線可能導致多種故障：環氧樹脂封裝分層、矽晶片或基板破裂、螢光粉（如果存在）退化，或內部金線接合失效。這很可能導致立即故障（無光輸出）或顯著降低長期可靠性。

11. 實際使用案例

情境：網路路由器的多功能狀態指示燈。單一顆LTST-C19FD1WT可以取代三個獨立的LED，用於指示電源（恆亮橘光）、網路活動（閃爍綠光）和錯誤狀態（閃爍藍光）。微控制器的GPIO接腳，每個接腳串聯一個如第8.1節計算的限流電阻，獨立控制每種顏色。130度的寬視角確保指示燈在房間的任何位置都可見。超薄的外形使其能夠安裝在纖薄的面板邊框後方。通過在微控制器上使用PWM，可以調整每種顏色的亮度，以在不同環境光照條件下達到最佳可見度。

12. 工作原理簡介

發光二極體（LED）是通過電致發光發光的半導體元件。當順向電壓施加於p-n接面時，來自n型材料的電子與來自p型材料的電洞復合，以光子的形式釋放能量。發射光的波長（顏色）由半導體材料的能隙決定。LTST-C19FD1WT 使用兩種材料系統：用於藍光和綠光晶片的氮化銦鎵（InGaN），其具有較寬的能隙；以及用於橘光晶片的磷化鋁銦鎵（AlInGaP），其具有較窄的能隙，對應較長的波長（紅/橘光）。擴散白色透鏡封裝了晶片，提供機械保護、塑造光輸出光束，並在多個晶片點亮時混合顏色。

13. 技術趨勢

像LTST-C19FD1WT這樣的SMD LED的發展遵循光電領域更廣泛的趨勢：更高的整合度、微型化和效率。未來的迭代可能具有更薄的封裝、更高的發光效率（每瓦更多的光輸出），以及針對混合白光應用改進的顯色指數（CRI）。另一個趨勢是更嚴格的分級容差，為高階顯示應用提供更一致的顏色和亮度。為了與先進的低功耗數位邏輯（例如1.8V或3.3V系統）相容而推動更低電壓操作，是另一個持續發展的領域。