LTST-S326TGKFKT-5A 双色侧发光贴片LED规格书 - 封装尺寸 - 绿色2.8V / 橙色1.9V - 76mW / 75mW - 中文技术文档

1. 产品概述

本文档提供了一款双色侧发光表面贴装器件（SMD）LED的完整技术规格。该器件在单一封装内集成了两个不同的半导体芯片：一个基于氮化铟镓（InGaN）的绿色发光芯片和一个基于磷化铝铟镓（AlInGaP）的橙色发光芯片。这种设计为需要从单点发出多种颜色信号的状态指示、背光和装饰照明应用提供了紧凑的解决方案。该器件采用水清透镜结构，以最大化光输出，并采用镀锡端子以增强可焊性并符合RoHS标准。

该LED以行业标准的8mm编带、7英寸卷盘形式供货，完全兼容高速自动化贴片组装设备。其设计也兼容红外（IR）回流焊工艺，便于集成到现代印刷电路板（PCB）生产线中。

2. 技术参数深度解析

2.1 绝对最大额定值

绝对最大额定值定义了可能导致器件永久性损坏的应力极限。为确保可靠运行，即使在瞬间也不应超过这些极限。

• 功耗（Pd）：在环境温度（Ta）为25°C时，绿色芯片的最大允许功耗为76 mW，橙色芯片为75 mW。超过此限制可能导致半导体结的热退化风险。
• 正向电流：绿色芯片的最大连续直流正向电流（IF）为20 mA，橙色芯片为30 mA。对于脉冲操作，在严格的1/10占空比和0.1ms脉冲宽度条件下，允许的峰值正向电流为100 mA（绿色）和80 mA（橙色）。此参数对于防止电流引起的故障的驱动电路设计至关重要。
• 温度范围：工作温度范围规定为-20°C至+80°C。储存温度范围更宽，为-30°C至+100°C。这些范围确保了LED在各种环境条件下的机械和化学完整性。
• 焊接条件：该器件可承受峰值温度为260°C、最长持续时间为10秒的红外回流焊。这是无铅（Pb-free）焊接工艺的标准条件。

2.2 电气与光学特性

除非另有说明，这些特性均在Ta=25°C、正向电流（IF）为5 mA的标准测试条件下测量。它们定义了器件的典型性能。

• 发光强度（Iv）：这是衡量光输出的主要指标。对于绿色芯片，典型发光强度范围从最小28.0 mcd到最大180.0 mcd。对于橙色芯片，范围从11.2 mcd到71.0 mcd。具体单元的实际值取决于其分配的分档代码。
• 视角（2θ1/2）：两个芯片均具有130度（典型值）的宽视角。该角度定义为发光强度降至中心轴测量值一半时的全角。这种宽视角确保了从不同角度均有良好的可见性，这对于侧发光指示器至关重要。
• 波长：绿色芯片的典型峰值发射波长（λP）为530 nm，典型主波长（λd）为527 nm。橙色芯片的典型峰值发射波长为611 nm，主波长为605 nm。光谱线半宽（Δλ）绿色为35 nm，橙色为17 nm，表明了发射光的光谱纯度。
• 正向电压（VF）：在5 mA电流下，绿色芯片的典型正向电压为2.8 V（最大3.2 V），橙色芯片为1.9 V（最大2.3 V）。此参数对于在恒压驱动电路中计算串联电阻值以设定所需电流至关重要。
• 反向电流（IR）：当施加5V反向电压（VR）时，两个芯片的最大反向电流均为10 μA。需明确指出，该器件并非为反向工作而设计；此测试仅用于漏电特性表征。

3. 分档系统说明

为管理生产差异并允许设计人员选择性能一致的LED，器件根据发光强度进行分档。

3.1 绿色芯片光强分档

绿色LED分为四个档位（N, P, Q, R），在5 mA电流下的最小和最大发光强度值如下：
档位 N：28.0 - 45.0 mcd
档位 P：45.0 - 71.0 mcd
档位 Q：71.0 - 112.0 mcd
档位 R：112.0 - 180.0 mcd
每个光强档位均应用了+/-15%的容差。

3.2 橙色芯片光强分档

橙色LED分为四个档位（L, M, N, P），范围如下：
档位 L：11.2 - 18.0 mcd
档位 M：18.0 - 28.0 mcd
档位 N：28.0 - 45.0 mcd
档位 P：45.0 - 71.0 mcd
这些档位同样应用了+/-15%的容差。

此分档系统允许根据应用亮度要求进行精确选择，确保在多LED阵列或产品中的视觉一致性。

4. 性能曲线分析

虽然规格书中引用了具体的图形曲线（例如图1、图5），但此处基于标准LED物理原理和提供的参数分析其典型含义。

4.1 正向电流与发光强度关系曲线（I-Iv曲线）

在相当大的范围内，LED的发光强度近似与正向电流成正比。以最大直流电流20 mA驱动绿色芯片通常会产生比5 mA测试条件高得多的光输出，尽管确切关系应从特性曲线验证。橙色芯片在30 mA时同样适用。设计人员必须确保在较高电流下增加的功耗保持在绝对最大额定值内。

4.2 正向电压与正向电流关系曲线（V-I曲线）

正向电压与电流呈对数关系。指定的5 mA下的VF提供了一个关键工作点。随着电流增加，VF会略有增加。这种非线性关系对于设计高效的恒流驱动器与简单的电阻限流电路非常重要。

4.3 温度依赖性

LED性能对温度敏感。通常，发光强度随着结温升高而降低。正向电压也随温度升高而降低。虽然没有提供具体曲线，但规定的-20°C至+80°C工作温度范围表明了公布特性合理有效的极限。对于接近极限的应用，可能需要降额或热管理。

4.4 光谱分布

峰值波长和主波长，以及光谱半宽，定义了色点。绿色发射（中心约527-530 nm）和橙色发射（中心约605-611 nm）是截然不同的。橙色芯片较窄的半宽（17 nm，绿色为35 nm）表明其光谱更纯，橙色更饱和。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸与引脚定义

该器件符合EIA标准封装外形。规格书中提供了详细的尺寸图，所有尺寸均以毫米为单位。关键公差通常为±0.10 mm。引脚定义明确：阴极1（C1）用于橙色芯片，阴极2（C2）用于绿色芯片。采用共阳极配置，允许独立控制每种颜色。

5.2 建议焊盘布局

规格书中包含推荐的PCB设计焊盘图案。遵循这些尺寸可确保在回流焊过程中形成正确的焊点、机械稳定性和散热。还标明了建议的焊接方向以促进焊料均匀流动。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊温度曲线

提供了适用于无铅工艺的IR回流焊温度曲线的详细建议。该曲线通常包括：
1. 预热区：逐渐提高PCB温度并激活助焊剂。
2. 保温区：使整板温度均匀。
3. 回流区：温度峰值最高260°C，持续时间不超过10秒。
4. 冷却区。该曲线基于JEDEC标准以确保可靠性。

6.2 手工焊接

如果必须使用烙铁进行手工焊接，建议的最高烙铁头温度为300°C，每个焊点的焊接时间不超过3秒。此操作应仅进行一次，以尽量减少对LED封装的热应力。

6.3 清洗

如果焊接后需要清洗，应仅使用指定的溶剂。规格书建议将LED在常温下浸入乙醇或异丙醇中不超过一分钟。未指定的化学品可能会损坏环氧树脂透镜或封装。

6.4 静电放电（ESD）防护措施

LED对静电和电压浪涌敏感。在操作和组装过程中必须实施适当的ESD控制措施。这包括使用接地腕带、防静电垫，并确保所有设备正确接地。

7. 包装与订购信息

7.1 编带与卷盘规格

该器件包装在8mm宽的压纹载带中。载带缠绕在标准7英寸（178 mm）直径的卷盘上。每满盘包含3000片。对于少于满盘的数量，规定剩余部分的最小包装数量为500片。包装符合ANSI/EIA-481规范。

7.2 储存条件

密封包装：带有干燥剂的原始防潮袋中的LED应储存在≤30°C且相对湿度（RH）≤90%的条件下。在此条件下的建议储存期限为一年。
已开封包装：一旦防潮袋被打开，储存环境不应超过30°C和60% RH。从原始包装中取出的元件最好在一周内进行IR回流焊。对于在原始袋外更长时间的储存，应将其保存在带有干燥剂的密封容器或氮气干燥器中。如果储存超过一周，建议在焊接前进行约60°C、至少20小时的烘烤，以去除吸收的水分并防止回流焊过程中的“爆米花”现象。

8. 应用建议

8.1 典型应用场景

• 状态指示灯：适用于需要多状态指示的设备面板（例如，开机=绿色，待机=橙色，故障=双色闪烁）。
• 消费电子产品：用于路由器、音频设备或游戏外设等设备中按钮或徽标的背光。
• 汽车内饰照明：用于非关键的内饰环境照明或状态显示，需注意其工作温度范围。
• 工业控制面板：在控制系统中提供清晰、颜色编码的操作状态。

8.2 设计考量

• 限流：始终为每个芯片使用串联电阻或恒流驱动器。使用公式 R = (Vcc - VF) / IF 计算电阻值，其中VF是所需电流（IF）下的正向电压。为进行保守设计以确保电流永不超限，请使用规格书中的最大VF值。
• 热管理：虽然功耗较低，但在高环境温度下以最大电流连续运行时，可能需要关注PCB布局以利于散热，尤其是在多个LED聚集在一起时。
• 视觉设计：130度的宽视角便于离轴观察。考虑透镜颜色（水清）和周围边框设计，如果同时使用两种颜色，以实现所需的视觉效果和光混合。

9. 技术对比与差异化

与替代方案相比，这款双色侧发光LED具有特定优势：

• 对比两个分立LED：节省PCB空间，减少元件数量，并通过单一料号简化贴片组装。
• 对比RGB LED：当仅需要两种特定颜色（绿色和橙色）时，提供更简单、通常更具成本效益的解决方案，无需三通道驱动器的复杂性。
• 对比直插式LED：SMD封装支持全自动组装、更薄的设计，并通过消除手工焊接和引脚弯曲提高了可靠性。
• 关键特性：在一个封装中结合InGaN（用于高效绿色）和AlInGaP（用于高效橙色）技术，为两种颜色提供了良好的发光效率。符合RoHS标准且兼容无铅回流焊对于现代制造至关重要。

10. 常见问题解答（FAQ）

10.1 能否同时以最大直流电流驱动两种颜色？

可以，但必须考虑总功耗。如果两个芯片均以其最大直流电流驱动（绿色：20mA @ ~3.2V，橙色：30mA @ ~2.3V），近似功耗为 (0.02A * 3.2V) + (0.03A * 2.3V) = 0.064W + 0.069W = 0.133W 或 133 mW。这超过了各自的Pd额定值（76mW, 75mW），需要仔细评估PCB和环境的热条件，以确保结温不超过安全限值，否则可能影响使用寿命。

10.2 峰值波长与主波长有何区别？

峰值波长（λP）是发射光谱强度最高的波长。主波长（λd）源自CIE色度图，代表与LED感知颜色相匹配的纯单色光的单一波长。λd与人类颜色感知更密切相关，而λP是光谱的物理测量值。

10.3 订购时如何解读分档代码？

料号LTST-S326TGKFKT-5A可能包含或暗示了光强的特定分档代码。为确保应用中亮度的一致性，订购时应指定所需的分档代码（例如，绿色：档位R以获得最高输出，橙色：档位P）。请查阅制造商的完整产品订购指南以了解确切的编码系统。

10.4 是否需要反向保护二极管？

虽然LED可以承受5V反向偏压且仅有10 μA漏电流，但它并非为反向工作而设计。在可能出现反向电压瞬变（例如，感性负载、热插拔）的电路中，强烈建议使用外部保护，如串联二极管或桥式整流器配置，以防止损坏。

11. 实际设计与使用示例

11.1 双状态网络路由器指示灯

场景：为路由器设计一个状态LED，指示“活动/数据传输”（绿色）和“空闲/待机”（橙色）。
实现：将共阳极通过为每种颜色计算大小的限流电阻连接到3.3V电源轨。使用路由器微控制器的两个GPIO引脚，每个引脚通过一个小信号NPN晶体管或MOSFET连接到一种颜色的阴极。然后，固件可以在数据活动期间打开绿色LED，在空闲期间打开橙色LED。宽视角确保了从房间任何位置都能看到。

11.2 电池电量指示器

场景：一个简单的2级充电器指示器：“充电中”（橙色）和“充满电”（绿色）。
实现：充电管理IC的状态输出可以直接驱动LED阴极（如果能够吸收所需电流）或驱动晶体管。充电时，橙色LED点亮。充电周期完成后，IC关闭橙色驱动并打开绿色驱动。

12. 技术原理简介

该LED采用两种不同的半导体材料体系：

• 氮化铟镓（InGaN）：这种材料用于绿色发光芯片。通过改变合金中铟与镓的比例，可以调整半导体的带隙，这直接决定了电子与空穴在带隙上复合时发出的光的波长。InGaN以其能够产生高效的蓝色、绿色和白色LED而闻名。
• 磷化铝铟镓（AlInGaP）：这种材料用于橙色发光芯片。类似地，通过调整这种四元合金的成分，可以设计带隙以产生红色、橙色、黄色和绿色光谱区域的光。AlInGaP在红色到橙色范围内特别高效。

在双色封装中，这两种不同的芯片结构安装在共同的引线框架上，进行引线键合，并封装在透明的环氧树脂透镜中，该透镜保护芯片并充当光学元件。

13. 技术发展趋势

LED技术领域持续发展，以下趋势影响着此类组件：

• 效率提升：持续的研究旨在提高InGaN和AlInGaP材料的内部量子效率（IQE）和光提取效率（LEE），从而在相同输入电流下获得更高的发光强度，或在相同光输出下降低功耗。
• 小型化：对更小电子设备的推动促使LED封装不断缩小，同时保持或改善光学性能。
• 颜色一致性改善：外延生长和分档工艺的进步导致主波长和发光强度的公差更严格，减少了单元之间的颜色和亮度差异。
• 可靠性增强：封装材料（环氧树脂、硅胶）和芯片贴装技术的改进增强了LED承受更高温度、湿度和热循环的能力，延长了使用寿命。
• 集成智能化：一个更广泛的趋势是将控制电路（如恒流驱动器或简单逻辑）集成到LED封装本身，创建简化系统设计的“智能LED”组件。