LTST-S326TBKFKT-5A SMD LED 規格書 - 側發光雙色（藍/橘）LED - EIA封裝 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTST-S326TBKFKT-5A是一款緊湊型、側發光、雙色表面黏著元件（SMD）LED燈。其專為自動化印刷電路板（PCB）組裝而設計，非常適合空間受限的應用。該元件在單一封裝內整合了兩個不同的半導體晶片：一個用於發射藍光的InGaN（氮化銦鎵）晶片，以及一個用於發射橘光的AlInGaP（磷化鋁銦鎵）晶片。此配置允許在單一元件佔位面積上實現兩個獨立的狀態指示或背光顏色。

此LED的主要市場涵蓋廣泛的消費性和工業電子產品。其微型尺寸以及與大批量組裝製程的相容性，使其適用於可攜式裝置、通訊設備、計算機硬體以及各種指示器應用。

1.1 核心特色與優勢

• 單一封裝雙色：整合藍光與橘光光源，節省PCB空間並簡化多狀態指示的設計。
• 高亮度：採用超高亮度InGaN與AlInGaP晶片技術，提供良好的發光強度。
• 業界標準封裝：符合EIA（電子工業聯盟）標準，確保與自動化貼片機的相容性。
• 符合RoHS規範：製造過程符合有害物質限制指令。
• 可承受迴焊製程：設計可承受紅外線（IR）迴焊製程，這對現代PCB組裝至關重要。
• 鍍錫接腳：增強焊接性與電氣連接的長期可靠性。

1.2 目標應用

• 鍵盤、按鍵與微型顯示器的背光。
• 電信與網路設備中的狀態與電源指示器。
• 家電與辦公室自動化設備中的訊號與符號照明。
• 工業設備狀態面板。

2. 技術參數：深入客觀解讀

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極限。不保證在此條件下或超出此條件操作。

• 功率消耗（Pd）：藍光：76 mW，橘光：62.5 mW。這是LED在環境溫度（Ta）25°C時，能以熱形式消散的最大功率。超過此值可能導致過熱並縮短使用壽命。
• 直流順向電流（IF）：藍光：20 mA，橘光：25 mA。可施加的最大連續電流。在任何實際電路中，必須與LED串聯一個限流電阻。
• 峰值順向電流：藍光：100 mA，橘光：60 mA（在1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度下）。此額定值與脈衝操作相關，例如在多工顯示器中。
• 溫度範圍：操作：-20°C 至 +80°C；儲存：-30°C 至 +100°C。元件的性能特性是在操作範圍內定義的。
• 焊接條件：可承受260°C持續10秒，這與常見的無鉛（Pb-free）迴焊溫度曲線相符。

2.2 電氣光學特性

在Ta=25°C和標準測試電流（IF）5 mA下量測，這些參數定義了典型性能。

• 發光強度（Iv）：感知亮度的關鍵指標。藍光晶片範圍從11.2 mcd（最小）到45.0 mcd（最大）。橘光晶片範圍從18.0 mcd到112.0 mcd。橘光晶片通常表現出更高的發光效率。
• 視角（2θ1/2）：130度（兩種顏色皆為典型值）。此寬視角是側發光LED的特點，提供適合側光式或指示器應用的寬廣發光模式。
• 順向電壓（VF）：藍光：2.6V 至 3.4V；橘光：1.6V 至 2.4V（在IF=5mA下）。順向電壓是電路設計的關鍵參數，因為它決定了LED兩端的電壓降以及所需串聯電阻的值。藍光LED由於其較寬的能隙半導體材料，需要較高的驅動電壓。
• 峰值波長（λP）與主波長（λd）：藍光：λP ~468 nm，λd 463-477 nm。橘光：λP ~611 nm，λd 598-612 nm。主波長定義了感知的顏色。光譜半寬（Δλ）藍光為25 nm，橘光為17 nm，表示顏色純度。
• 逆向電流（IR）：在VR=5V時最大10 μA。LED並非設計用於逆向偏壓操作；此參數僅供測試用途。施加逆向電壓可能損壞元件。

3. 分級系統說明

為確保生產一致性，LED會根據關鍵光學參數進行分類（分級）。LTST-S326TBKFKT-5A使用發光強度分級系統。

3.1 發光強度分級

發光輸出被分類為不同等級，每個等級內有 +/-15% 的容差。

• 藍光晶片等級：L（11.2-18.0 mcd）、M（18.0-28.0 mcd）、N（28.0-45.0 mcd）。
• 橘光晶片等級：M（18.0-28.0 mcd）、N（28.0-45.0 mcd）、P（45.0-71.0 mcd）、Q（71.0-112.0 mcd）。

此分級允許設計師為其應用選擇具有保證最低亮度的零件，確保最終產品的視覺一致性。特定生產批次的等級通常會在訂購代碼或包裝標籤上標示。

4. 性能曲線分析

雖然PDF參考了典型曲線，但摘錄中並未提供。根據標準LED行為，以下分析是從給定參數推斷而來。

4.1 順向電流 vs. 順向電壓（I-V曲線）

I-V關係是指數性的。對於藍光LED，其導通電壓（約2.6V）高於橘光LED（約1.6V）。一旦順向電壓超過此閾值，曲線將顯示電流急遽增加。適當的電流調節（透過串聯電阻或恆流驅動器）對於防止熱失控至關重要，因為順向電壓會隨著溫度升高而降低，如果由電壓源驅動，可能導致電流破壞性地增加。

4.2 發光強度 vs. 順向電流

發光強度在一定範圍內大致與順向電流成正比。在建議的直流電流（20/25 mA）以上操作會增加亮度，但代價是更高的功率消耗、效率降低以及加速流明衰減（光輸出隨時間下降）。

4.3 溫度依賴性

LED性能對溫度敏感。隨著接面溫度升高：發光強度通常會降低，順向電壓（VF）會略微下降，主波長可能會偏移（InGaN通常會變長）。指定的操作溫度範圍-20°C至+80°C定義了所公布特性有效的環境條件。PCB上充分的熱管理對於維持性能和壽命非常重要。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸與接腳配置

本元件符合EIA標準SMD封裝外形。關鍵尺寸包括本體尺寸和接腳間距。除非另有說明，所有尺寸公差為±0.1 mm。接腳配置對於正確方向至關重要：接腳C1分配給橘光（AlInGaP）晶片陽極，接腳C2分配給藍光（InGaN）晶片陽極。陰極是共用的。封裝為"水清"，意味著透鏡是透明的，可以看到晶片的真實顏色。

5.2 建議的PCB焊墊設計與極性

提供了建議的焊墊圖案（佔位面積）以確保可靠的焊接和正確對齊。設計通常包括散熱焊盤和防焊層定義。放置時必須嚴格遵守極性。元件本體上的標記（通常是一個點或切角）指示陰極（共用）側。極性錯誤將導致LED無法發光，並且施加逆向電壓可能損壞它。

6. 焊接與組裝指南

6.1 紅外線迴焊參數

對於無鉛（Pb-free）焊接製程，提供了建議的迴焊溫度曲線。關鍵參數包括：預熱區（150-200°C）、預熱時間（最大120秒）、峰值溫度（最大260°C）以及液相線以上時間（在峰值溫度下，最大10秒）。在此條件下，元件最多可承受兩次迴焊循環。遵守此溫度曲線對於防止熱衝擊、分層或損壞LED晶片和環氧樹脂透鏡至關重要。

6.2 手工焊接

如果需要手工焊接，應謹慎進行。烙鐵頭溫度不應超過300°C，每個接腳的焊接時間應限制在最多3秒。建議手工焊接僅進行一次焊接循環，以最小化熱應力。

6.3 儲存與操作條件

儲存（密封包裝）：儲存於≤30°C且≤90%相對濕度（RH）的環境中。當儲存在帶有乾燥劑的原廠防潮袋中時，保存期限為一年。
儲存（已開封包裝）：對於從密封包裝中取出的元件，環境不應超過30°C / 60% RH。元件應在一週內使用（MSL Level 3）。若需在原廠袋外長時間儲存，必須將其儲存在帶有乾燥劑的密封容器中或氮氣環境中。如果儲存超過一週，在焊接前需要在60°C下烘烤至少20小時，以去除吸收的水分並防止迴焊過程中發生"爆米花"現象。
靜電防護注意事項：LED對靜電放電（ESD）敏感。操作應在接地的工作站上進行，使用靜電手環或防靜電手套，以防止潛在或災難性故障。

6.4 清潔

如果焊接後需要清潔，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。使用刺激性或未指定的化學品可能會損壞塑膠封裝材料，導致變色或破裂。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 載帶與捲盤規格

LED以8mm寬的凸版載帶包裝，捲繞在7英吋（178 mm）直徑的捲盤上供應。這是自動化組裝設備的標準包裝。每捲包含3000個元件。載帶上覆蓋有保護膠帶，以便在運輸和操作過程中保護元件。包裝符合ANSI/EIA-481規範。

7.2 最小訂購量與捲盤細節

標準整捲數量為3000個。對於少於整捲的數量，剩餘零件的最小包裝數量為500個。包裝規範允許載帶中最多連續缺失兩個元件。

8. 應用設計建議

8.1 電路設計考量

• 限流：始終使用串聯電阻將順向電流限制在所需值（例如，測試用5 mA，最高可達最大直流額定值以獲得全亮度）。使用歐姆定律計算電阻值：R = (Vcc - VF) / IF，其中Vcc是電源電壓，VF是LED順向電壓（為安全設計使用最大值），IF是所需電流。
• 電源供應：確保穩定的直流電源供應。漣波或電壓尖峰可能影響亮度和壽命。
• 並聯連接：避免在沒有個別限流電阻的情況下直接並聯LED，因為VF的微小變化可能導致電流搶奪，使一個LED消耗大部分電流。

8.2 熱管理

雖然SMD LED體積小，但功率消耗（高達76 mW）會產生熱量。確保PCB有足夠的銅面積（散熱焊盤）連接到LED的陰極/陽極焊盤，以作為散熱片。避免將LED放置在靠近其他發熱元件的地方。

8.3 光學整合

此LED的側發光特性使其非常適合需要將光線導向平行於PCB表面的應用，例如導入側光式面板的光導或照亮前面板上的符號。在設計導光管或擴散器時，請考慮130度的視角，以確保均勻照明。

9. 技術比較與差異化

LTST-S326TBKFKT-5A的主要差異在於其在標準SMD封裝內的雙色、側發光配置。與使用兩個獨立的單色LED相比，它減少了50%所需的PCB佔位面積。使用InGaN用於藍光和AlInGaP用於橘光，提供了亮度與色彩飽和度的良好組合。寬視角是相對於頂視LED在側向照明任務中的特定優勢。其與標準紅外線迴焊和載帶捲盤包裝的相容性，使其與大批量、具成本效益的製造流程保持一致。

10. 常見問題解答（基於技術參數）

10.1 我可以同時驅動兩種顏色嗎？

不行，兩個晶片共用一個陰極，但有獨立的陽極（C1為橘光，C2為藍光）。它們必須由獨立的電流源驅動（例如，微控制器的兩個GPIO引腳，每個都有自己的串聯電阻）。在此接腳配置下，無法使用單一電源同時連接到兩個陽極來驅動它們。

10.2 為什麼兩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。藍光具有較高的光子能量，這需要具有較寬能隙的半導體（InGaN）。較寬的能隙對應較高的順向電壓。來自AlInGaP的橘光具有較低的光子能量，因此順向電壓較低。

10.3 "水清"透鏡是什麼意思？

"水清"或透明透鏡不會擴散光線。它允許看到LED晶片的真實、飽和顏色。這與"擴散"或"乳白"透鏡形成對比，後者會散射光線，創造出更寬、更柔和的發光模式，但通常會略微降低感知的色彩飽和度和軸向強度。

10.4 我該如何解讀訂單中的分級代碼？

分級代碼（例如，藍光為"N"，橘光為"Q"）指定了該生產批次的保證發光強度範圍。訂購時應指定所需的分級，以確保產品中所有單元的亮度一致性。如果未指定，您可能會收到產品範圍內任何可用等級的零件。

11. 實務設計與使用案例

情境：網路路由器的雙狀態指示器。設計師需要兩個狀態指示器（電源和網路活動），但前面板空間有限。他們使用一個LTST-S326TBKFKT-5A。橘光晶片（C1）連接到一個恆定的5mA電流源，以指示"電源開啟"（恆亮）。藍光晶片（C2）連接到一個微控制器GPIO引腳，該引腳被編程為以1Hz閃爍，以指示"網路活動"。單一元件佔位面積提供了兩個不同的視覺訊號。側發光被耦合到一個小型、客製成型的導光管中，將光線引導至前面板標籤。

12. 工作原理簡介

發光二極體（LED）是透過電致發光發光的半導體元件。當順向電壓施加在p-n接面上時，來自n型材料的電子與來自p型材料的電洞重新結合。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決定。InGaN材料用於較短波長（藍、綠、白），而AlInGaP材料用於較長波長（紅、橘、黃）。側發光封裝包含一個反射腔和一個成型的環氧樹脂透鏡，以塑造並將光輸出從晶片側向導出。

13. 技術趨勢

用於指示器和背光的SMD LED趨勢持續朝向更高效率（每瓦更多流明）、更小封裝尺寸和更高整合度發展。超微型佔位面積（例如，0402、0201公制）的雙色和多色封裝變得越來越普遍。同時也專注於改善顏色一致性和收緊分級公差。此外，對惡劣環境中更高可靠性和性能的追求推動了封裝材料和晶片技術的進步。高效電流驅動、熱管理和靜電防護的原則仍然是所有LED應用的基礎。