SMD LED LTST-S43FBEGW 数据手册 - 尺寸 4.0x3.0x0.4mm - 电压 1.7-3.1V - 功率 30-35mW - 全彩 RGB - 英文技术文档

1. 产品概述

LTST-S43FBEGW是一款紧凑型侧发光表面贴装器件（SMD）LED，专为空间受限、需要全彩指示或背光的应用而设计。该器件将三个独立的半导体芯片集成在一个超薄0.4mm厚度的封装内：一个用于发蓝光的InGaN（氮化铟镓）芯片、一个用于发红光的AlInGaP（铝铟镓磷）芯片以及第二个用于发绿光的InGaN芯片。这些原色（RGB）的组合，通过独立或组合控制，能够产生广泛的色域。白色漫射透镜确保了均匀的光线分布，使其适用于需要一致、宽角度发光的状态指示灯和背光。

其核心优势包括符合RoHS标准、兼容自动化贴装系统以及适用于标准红外（IR）回流焊接工艺。主要目标市场是消费电子、电信设备、办公自动化设备、家用电器和工业控制面板等领域，这些领域对在极小空间内实现可靠的多色指示至关重要。

1.1 特性

• 符合RoHS（有害物质限制）指令。
• 采用超薄设计，厚度仅为0.4毫米。
• 采用侧视外形，配备白色漫射透镜。
• 集成了高效率的InGaN（蓝/绿）和AlInGaP（红）半导体芯片。
• 端子采用镀锡处理以提升可焊性。
• 采用8毫米载带包装，卷盘直径为7英寸，适用于自动化组装。
• 兼容标准EIA（电子工业联盟）封装外形。
• 专为自动贴装设备设计。
• 适用于红外回流焊接工艺。

1.2 应用

• 适用于移动设备和计算机的键盘及按键背光。
• 网络设备和家用电器中的多色状态与电源指示灯。
• 微型显示器和符号性照明装置的背光照明。
• 电信和工业设备中的通用指示灯。

2. 技术参数：深入客观解读

本节根据数据手册的定义，对LED的关键性能特征进行详细、客观的分析。除非另有说明，所有数值均在环境温度（Ta）为25°C时指定。

2.1 绝对最大额定值

绝对最大额定值定义了器件的应力极限，超过此极限可能导致器件永久性损坏。这些并非正常工作条件。

• Power Dissipation (Pd): 蓝光和绿光芯片为35毫瓦；红光芯片为30毫瓦。此参数限制了LED封装内可转化为热量的总电功率。
• 峰值正向电流 (I_F(PEAK)): 蓝/绿光LED为50 mA，红光LED为40 mA。这是在脉冲条件下（1/10占空比，0.1ms脉冲宽度）允许的最大瞬时电流。超过此值可能导致灾难性故障。
• DC Forward Current (I_F): 蓝/绿光LED为10 mA，红光LED为20 mA。这是为保障长期可靠运行所推荐的最大连续正向电流。
• Operating & Storage Temperature: 该设备额定环境工作温度范围为-20°C至+80°C。存储温度范围更宽，为-30°C至+100°C。
• 红外焊接条件： 该封装在回流焊接过程中可承受最高260°C的峰值温度，最长持续时间为10秒。

2.2 Electrical & Optical Characteristics

这些参数定义了LED在正常工作条件（I_F = 5mA）下的典型性能。

• 发光强度（I_V): 以毫坎德拉（mcd）为单位测量。最小值和最大值因颜色而异：蓝色（11.2-45.0 mcd），红色（11.2-45.0 mcd），绿色（45.0-180.0 mcd）。在相同驱动电流下，绿色芯片的输出显著更高。
• 视角（2θ_1/2): 典型值为130度，表明具有扩散透镜的侧视LED具有非常宽的发射模式特性。
• 峰值波长 (λ_P): 光谱功率输出达到最高值时的波长。典型值为468 nm（蓝光）、631 nm（红光）和518 nm（绿光）。
• 主波长 (λ_d): 人眼感知到的、用于定义颜色的单一波长。范围如下：蓝光（465-475 nm）、红光（619-629 nm）、绿光（525-540 nm）。
• 谱线半宽度 (Δλ): 发射光在最大强度一半处的带宽。典型值为25纳米（蓝光）、17纳米（红光）和35纳米（绿光）。半宽越窄，表示光谱颜色越纯。
• 正向电压 (V_F): 在5mA驱动电流下，LED两端的电压降。范围如下：蓝光（2.60-3.10V）、红光（1.70-2.30V）、绿光（2.60-3.10V）。由于半导体材料不同（AlInGaP与InGaN），红光芯片通常具有较低的正向电压。
• 反向电流 (I_R): 施加5V反向偏压时，所有颜色的最大电流为10 µA。数据手册明确警示该器件并非为反向工作设计；此项测试仅用于信息参考/质量验证目的。

3. Binning System 说明

LED的发光强度通过分档来确保同一生产批次内的一致性。分档代码定义了最小和最大强度范围。

3.1 光强分档

每种颜色均有其独立的分档代码，各档内公差为 +/-15%。

• Blue & Red Intensity Bins:
  • 分档代码 L：11.2 mcd（最小值）至 18.0 mcd（最大值）
  • 分档代码 M：18.0 mcd 至 28.0 mcd
  • Bin Code N: 28.0 mcd 至 45.0 mcd
• 绿色光强分档:
  • Bin Code P: 45.0 mcd 至 71.0 mcd
  • Bin Code Q: 71.0 mcd 至 112.0 mcd
  • Bin Code R: 112.0 mcd 至 180.0 mcd

这种分档方式使设计师能够为需要混色或特定亮度要求的应用，选择具有可预测亮度水平的LED。

4. 机械与封装信息

4.1 封装尺寸

LTST-S43FBEGW 符合标准 SMD 封装尺寸。关键尺寸包括主体长度约 4.0mm，宽度 3.0mm，以及标志性的超薄高度 0.4mm。除非另有说明，所有尺寸公差均为 ±0.1mm。引脚定义明确：引脚 1 为绿色芯片阳极，引脚 3 为红色芯片阳极，引脚 4 为蓝色芯片阳极。详细的尺寸标注图对于精确的 PCB 焊盘设计至关重要。

4.2 Recommended PCB Pad Design & Polarity

数据手册包含推荐的印刷电路板（PCB）焊接盘布局。遵循此建议对于形成正确的焊角、确保机械稳定性以及在回流焊过程中实现可靠电气连接至关重要。焊盘设计考虑了元件的热质量，有助于防止立碑现象（元件一端翘起）。LED封装上的极性标记必须与PCB丝印层上相应的极性标记对齐。

4.3 载带与卷盘包装

元件采用行业标准的8mm宽压花载带供应，卷绕在直径为7英寸（178mm）的卷盘上。每卷包含4000个元件。载带由顶盖密封，以保护元件免受污染和潮湿。该包装符合ANSI/EIA-481规范，确保与自动送料器兼容。对于少于整卷的数量，最小包装量为500件。

5. 焊接与组装指南

5.1 红外回流焊温度曲线

该数据手册提供了一种符合IPC J-STD-020D.1标准的无铅工艺建议回流焊温度曲线。关键参数包括：

• 预热温度： 150°C 至 200°C。
• 预热时间： 最长120秒，用于逐步升温并激活助焊剂。
• 峰值温度： 最高260°C。
• 液相线以上时间 (TAL)： 元件暴露于峰值温度的时间最长不应超过10秒。回流焊最多应执行两次。

需要强调的是，最佳温度曲线取决于具体的PCB设计、焊膏和回流炉特性。建议进行板级特性分析。

5.2 手工焊接

若必须进行手工焊接，务必格外小心。建议电烙铁烙铁头最高温度为300°C，每个焊点的最大接触时间为3秒。手工焊接应仅限于单次返修操作，以防止对塑料封装和内部引线键合造成过度的热应力。

5.3 清洁

若需进行焊后清洁，应仅使用指定的溶剂。推荐方法是将组装好的电路板在室温下浸入乙醇或异丙醇中，时间不超过一分钟。使用未指定或强效的化学清洁剂可能会损坏LED的塑料透镜和封装材料。

6. 储存与操作注意事项

6.1 静电放电 (ESD) 敏感性

与大多数半导体器件一样，这些LED对静电放电敏感。在操作和组装过程中必须采取适当的ESD防护措施。这包括使用接地腕带、防静电垫，并确保所有设备正确接地。ESD可能导致立即失效或潜在损伤，从而降低长期可靠性。

6.2 湿气敏感性与存储

LED封装在带有干燥剂的防潮袋中。在此密封状态下，应在30°C或更低温度、90%或更低的相对湿度（RH）下储存，自日期代码起建议保质期为一年。

一旦打开原始包装，元件即被评定为湿度敏感等级（MSL）3。这意味着，在暴露于不超过30°C / 60% RH的环境后，必须在168小时（7天）内进行红外回流焊接。若需在原始包装袋外储存超过此期限，应将其置于带有干燥剂的密封容器中。暴露超过168小时的元件，在焊接前需要进行烘烤处理（约60°C，至少20小时）以去除吸收的湿气，防止回流焊过程中出现“爆米花”现象或封装开裂。

7. 应用建议与设计考量

7.1 电流限制

驱动LED的一个基本要求是使用限流电阻或恒流驱动器。LED的正向电压（V_F）存在容差，并随温度变化。将LED直接连接到电压源将导致电流不受控制，很可能超过绝对最大额定值并损坏器件。电阻值可通过欧姆定律计算：R = (V_电源 - V_F) / I_F. 使用最大 V_F 来自数据手册，以确保在所有条件下都有足够的电流限制。

7.2 热管理

尽管功耗较低（30-35 mW），但PCB上的有效热管理对于确保长期稳定运行和性能稳定仍然至关重要。过高的结温会导致光输出降低（光衰）、主波长偏移（色偏）并加速老化。应确保PCB焊盘具有足够的热缓解设计，并尽可能将其连接到覆铜区域以充当散热片。

7.3 混色与控制

为实现特定颜色（例如白色、黄色、青色、品红色）或动态色彩效果，必须对三颗芯片进行独立驱动。这通常需要三个独立的控制通道，一般通过微控制器的脉冲宽度调制（PWM）来实现。电路设计和控制软件必须考虑每种颜色不同的发光强度和正向电压，以实现均衡的色彩输出。

8. 常见问题（基于技术参数）

8.1 我可以持续以峰值电流（50mA）驱动LED吗？

编号 峰值正向电流额定值（蓝/绿光LED为50mA）仅适用于脉冲工作模式（占空比1/10，脉冲宽度0.1ms）。对于这些颜色的LED，建议的最大连续电流（直流正向电流）为10mA。超过直流额定值将导致过热，从而引起性能迅速衰退和失效。

8.2 为什么红色芯片的正向电压不同？

正向电压是半导体材料带隙能量的基本属性。红色芯片采用AlInGaP，其带隙能量（约1.9-2.0 eV）低于用于蓝色和绿色的InGaN（约2.5-3.4 eV）。较低的带隙意味着电子跨越所需能量更少，从而导致较低的正向压降。

8.3 与“峰值波长”相比，“主波长”是什么意思？

峰值波长 (λ_P): LED发出最大光功率的物理波长。它由光谱仪直接测量。
主波长 (λ_d): 感知波长。它源自CIE色度图，代表人类视觉感知与LED颜色最匹配的纯光谱光的单一波长。对于宽光谱LED，λ_d 和λ_P 可能不同。

8.4 下单时，应如何解读分档代码？

为生产指定此组件时，您应申请每种颜色所需的光强分档代码（例如：蓝光：N，红光：M，绿光：Q）。这能确保您收到的LED亮度处于可预测的狭窄范围内，对于要求外观一致或颜色精准混合的应用至关重要。若未指定分档，您可能会收到来自任何生产分档的组件。