LTST-S115KFKGKT-5A 双色侧发光贴片LED规格书 - 橙/绿色 - 5mA - 简体中文技术文档

1. 产品概述

LTST-S115KFKGKT-5A是一款双色、侧发光表面贴装器件（SMD）LED，专为需要紧凑型背光解决方案的应用（如LCD面板）而设计。该器件在一个封装内集成了两个独立的半导体芯片：一个发射橙色光谱，另一个发射绿色光谱。其主要设计目的是提供一个可靠、明亮且节省空间的兼容现代自动化组装工艺的光源。

该LED的核心优势包括其符合RoHS（有害物质限制）指令，属于环保产品。它采用超亮AlInGaP（铝铟镓磷）芯片技术制造两种颜色，该技术以高效率和良好的色纯度著称。器件以8mm载带包装，卷绕在7英寸直径的卷盘上，完全兼容高速自动贴片设备。此外，其设计可承受标准的红外（IR）回流焊接工艺，便于集成到印刷电路板（PCB）组件中。

目标市场涵盖消费电子、工业仪器仪表和汽车内饰等领域，在这些领域中，侧发光LED对于侧光式显示背光、指示灯面板以及狭小空间内的状态照明至关重要。

2. 技术参数详解

2.1 绝对最大额定值

超出这些限制操作可能导致永久性损坏。所有额定值均在环境温度（Ta）为25°C时指定。

• 功耗（Pd）：每个颜色芯片最大75 mW。
• 峰值正向电流（I_FP）：80 mA，仅在脉冲条件下允许（1/10占空比，0.1ms脉冲宽度）。此额定值适用于瞬态事件，而非连续工作。
• 直流正向电流（I_F）：最大30 mA连续电流，以确保长期可靠运行。
• 反向电压（V_R）：最大5 V。在反向偏压下超过此电压可能损坏LED结。禁止在反向电压下连续工作。
• 工作温度范围：-30°C 至 +85°C。器件在此环境温度范围内可正常工作。
• 存储温度范围：-40°C 至 +85°C（非工作状态）。
• 红外焊接条件：在回流焊接过程中，封装可承受最高260°C的峰值温度，最长10秒，这符合无铅（Pb-free）组装工艺标准。

2.2 电气与光学特性

这些是在Ta=25°C、正向电流（I_F）为5mA（常见的测试和工作条件）下测得的典型性能参数。

• 发光强度（I_V）：
  • 橙色芯片：最小值11.2 mcd，典型值未指定，最大值71.0 mcd。
  • 绿色芯片：最小值4.5 mcd，典型值未指定，最大值28.0 mcd。
  • 测量使用近似明视觉（CIE）人眼响应曲线的传感器-滤光片组合进行。
• 视角（2θ_1/2）：两种颜色典型值为130度。这是发光强度降至其峰值（轴向）值一半时的全角，定义了光束宽度。
• 峰值发射波长（λ_P）：光谱功率输出最高的波长。
  • 橙色：典型值611 nm。
  • 绿色：典型值574 nm。
• 主波长（λ_d）：人眼感知到的、定义颜色的单一波长。
  • 橙色：在I_F=5mA时，典型值605 nm。
  • 绿色：在I_F=5mA时，典型值571 nm。
• 光谱线半宽（Δλ）：发射光谱在其最大强度一半处的带宽。
  • 橙色：典型值17 nm。
  • 绿色：典型值15 nm。
• 正向电压（V_F）：
  • 两种颜色：在I_F=5mA时，典型值1.90 V，最大值2.30 V。
• 反向电流（I_R）：当施加5V反向电压（V_R）时，最大10 µA。

3. 分档系统说明

为确保生产中的颜色和亮度一致性，LED根据测量参数被分入不同的档位。

3.1 发光强度分档

橙色（@5mA）：

档位代码 L：11.2 - 18.0 mcd

档位代码 M：18.0 - 28.0 mcd

档位代码 N：28.0 - 45.0 mcd

档位代码 P：45.0 - 71.0 mcd

每个档位内的容差为±15%。

绿色（@5mA）：

档位代码 J：4.5 - 7.1 mcd

档位代码 K：7.1 - 11.2 mcd

档位代码 L：11.2 - 18.0 mcd

档位代码 M：18.0 - 28.0 mcd

每个档位内的容差为±15%。

3.2 主波长分档（仅绿色）

档位代码 B：564.5 - 567.5 nm

档位代码 C：567.5 - 570.5 nm

档位代码 D：570.5 - 573.5 nm

每个波长档位的容差为±1 nm。注意：本规格书未指定橙色波长分档。

4. 性能曲线分析

规格书引用了典型特性曲线，这对设计工程师至关重要。虽然具体图表未在文本中重现，但对其含义进行了分析。

• 相对发光强度 vs. 正向电流：该曲线显示光输出如何随电流增加，通常呈亚线性关系，突出了电流调节（相对于电压驱动）对于保持亮度一致性的重要性。
• 正向电压 vs. 正向电流：这条IV曲线展示了二极管的指数关系，对于计算串联电阻值或设计恒流驱动器至关重要。
• 相对发光强度 vs. 环境温度：LED光输出通常随结温升高而降低。该曲线对于应用中的热管理以维持所需亮度水平至关重要。
• 光谱分布：显示橙色和绿色芯片的相对功率与波长关系的图表，说明了峰值波长、主波长和光谱半宽。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸与引脚分配

该器件符合EIA标准侧发光SMD封装。原始规格书中提供了详细的尺寸图，所有尺寸单位为毫米。关键的机械说明包括：除非另有规定，一般公差为±0.10 mm。

引脚分配：

- 阴极1（C1）：连接至绿色芯片。

- 阴极2（C2）：连接至橙色芯片。

透镜材料为透明。

5.2 建议焊盘布局与极性

提供了推荐的焊盘布局，以确保回流过程中正确的机械附着和焊点可靠性。还标明了建议的焊接方向，以最大限度地减少回流过程中可能出现的立碑现象（元件一端翘起）。设计人员应遵循这些指南以获得最佳组装良率。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊接曲线

为无铅（Pb-free）焊接工艺提供了建议的红外（IR）回流曲线。关键参数包括：

- 预热：150°C 至 200°C。

- 预热时间：最长120秒。

- 峰值温度：最高260°C。

- 液相线以上时间：示例曲线显示了关键的时温区域，包括建议的升温速率、保温区和冷却速率，符合JEDEC标准。规格书第3页的曲线作为通用目标，但建议进行针对具体电路板的特性分析。

6.2 手工焊接

如果必须进行手工焊接：

- 烙铁温度：最高300°C。

- 焊接时间：每个焊点最长3秒。

- 应仅进行一次，以避免热应力。

6.3 清洗

应仅使用指定的清洗剂。未指定的化学品可能损坏LED封装。如果焊接后需要清洗，建议在常温下浸入乙醇或异丙醇中不超过一分钟。

6.4 存储条件

密封包装（带干燥剂）：在≤30°C和≤90%相对湿度（RH）下存储。一年内使用。

已开封包装：在≤30°C和≤60% RH下存储。对于离开原始包装超过一周的元件，建议在焊接前进行约60°C、至少20小时的烘烤，以去除湿气并防止回流过程中出现"爆米花"现象。

7. 包装与订购信息

7.1 载带与卷盘规格

LED以压花载带形式提供：

- 载带宽度：8 mm。

- 卷盘直径：7 英寸。

- 每卷数量：3000 个。

- 最小起订量（MOQ）：剩余数量500个起订。

- 载带中的空位用顶盖带密封。包装符合ANSI/EIA 481-1-A-1994标准。根据规范，最多允许连续缺失两个元件。

8. 应用建议

8.1 典型应用场景

• LCD背光：主要用作消费电子、汽车仪表盘和工业控制面板中小型至中型LCD显示屏的侧发光光源。
• 状态指示灯：双色功能允许单个元件占用空间发出多种状态信号（例如，绿色表示"开机/就绪"，橙色表示"待机/警告"）。
• 前面板照明：用于需要侧发光的按钮、开关或符号的照明。

8.2 设计注意事项

• 电流驱动：务必使用串联限流电阻或恒流驱动电路。使用公式 R = (V_电源- V_F) / I_F 计算电阻值，为安全设计，使用规格书中的最大V_F值。
• 热管理：尽管功耗较低，但如果在高环境温度或接近最大电流下工作，应确保足够的PCB铜箔面积或散热过孔，以维持光输出和寿命。
• ESD防护：与所有半导体器件一样，在操作和组装过程中应遵守标准的ESD预防措施。
• 光学设计：在背光应用中，应考虑130度的视角进行导光板或扩散板的设计，以实现均匀照明。

9. 技术对比与差异化

虽然未提供直接竞争对手对比，但可以推断出该器件的关键差异化特征：

1. 单封装双芯片：与使用两个独立的单色LED相比，节省了PCB空间和组装成本。

2. 侧发光外形：对于顶部发光LED不适用的特定背光和侧光式应用至关重要。

3. AlInGaP技术：与GaAsP等旧技术相比，为橙色和红色提供了更高的效率和更好的温度稳定性。

4. 回流兼容性：专为现代SMT组装线设计，不同于需要手工焊接的旧式通孔LED。

10. 常见问题解答（FAQ）

Q1：我可以同时以最大直流电流（每个30mA）驱动两个LED芯片吗？

A：不建议。每个芯片的绝对最大功耗为75 mW。在30mA和典型V_F1.9V下，功耗为57mW，这在限制范围内。然而，同时以30mA驱动两个芯片需要考虑微小封装中产生的总热量，需谨慎进行热设计。为可靠性考虑，通常建议在绝对最大额定值以下工作。

Q2：峰值波长和主波长有什么区别？

A：峰值波长（λ_P）是光谱输出最高的物理点。主波长（λ_d）是基于人眼色觉（CIE色度图）计算出的值，是描述感知颜色的单一波长。它们通常接近但不完全相同，特别是对于较宽的光谱。

Q3：订购时如何解读分档代码？

A：指定所需的发光强度分档代码（橙色和绿色）和主波长分档代码（绿色）。例如，订购"橙色P档，绿色M档，波长D档"将获得最亮的橙色、较亮的绿色以及在其范围内偏向较长波长的绿色。这确保了您生产中的颜色和亮度匹配。

11. 实用设计案例研究

场景：为具有单一3.3V电源的便携设备设计一个状态指示灯。指示灯必须显示绿色表示"电源开启"，橙色表示"充电中"。空间极其有限。

解决方案：使用LTST-S115KFKGKT-5A。设计一个由微控制器两个GPIO引脚驱动的电路。

- 通过一个限流电阻将GPIO1连接到绿色阴极（C1）。

- 通过另一个电阻将GPIO2连接到橙色阴极（C2）。

- 公共阳极连接到3.3V电源轨。

为目标I_F=5mA（低功耗下获得良好可见度的常用值）计算电阻值：R = (3.3V - 1.9V) / 0.005A = 280 欧姆。使用下一个标准值，270或300欧姆。微控制器可以通过将GPIO引脚拉低来灌入电流，从而点亮相应的LED。此设计使用一个元件占位实现两种颜色，节省了空间并简化了组装。

12. 技术原理介绍

该LED基于AlInGaP半导体材料。当在p-n结上施加正向电压时，电子和空穴复合，以光子（光）的形式释放能量。发射光的特定颜色（波长）由半导体材料的带隙能量决定。AlInGaP允许调节此带隙，以高效率产生红、橙、琥珀和黄绿光谱的颜色。侧发光封装包含一个模塑塑料透镜，用于塑造光输出，提供适合背光应用的130度宽视角。

13. 行业趋势与发展

用于背光和指示灯的SMD LED趋势持续向以下方向发展：

1. 更高效率（lm/W）：降低电池供电设备的功耗并满足能源法规。

2. 改进的颜色一致性与分档：更严格的分档容差，以确保显示器外观均匀，无需额外校准。

3. 小型化：更小的封装尺寸（例如0402、0201公制），以适应日益紧凑的电子产品。

4. 更高可靠性与寿命：改进的材料和封装，以承受更恶劣的环境条件，特别是在汽车和工业应用中。

5. 集成解决方案：超越简单的分立LED，向集成驱动器、控制器和导光板的模块发展。