SMD LED LTST-S225KGKSKT-NU 规格书 - 双色（绿/黄） - 25mA - 60mW - 中文技术文档

1. 产品概述

本文档详述了一款双色、侧发光SMD（表面贴装器件）LED的规格。该器件在单一封装内集成了两个独立的LED芯片：一个发射绿光光谱，另一个发射黄光光谱。此配置专为在空间受限的电子组件中需要紧凑、多状态指示或背光的应用而设计。

该元件的核心优势包括采用AlInGaP（铝铟镓磷）半导体技术实现超高亮度输出、兼容自动化贴片组装系统，以及适用于大批量红外回流焊工艺。它符合RoHS（有害物质限制）指令。

目标市场涵盖广泛的消费电子和工业电子领域，包括但不限于电信设备（无绳/蜂窝电话）、便携式计算设备（笔记本电脑）、网络硬件、家用电器以及需要可靠双色指示的室内标识或显示面板。

2. 技术参数详解

2.1 绝对最大额定值

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

• 功耗（Pd）：每个颜色芯片60 mW。
• 峰值正向电流（I_FP）：40 mA，允许在脉冲条件下（1/10占空比，0.1ms脉冲宽度）使用。
• 连续正向电流（I_F）：25 mA DC。
• 工作温度范围：-30°C 至 +85°C。
• 存储温度范围：-40°C 至 +85°C。
• 焊接温度：可承受峰值温度为260°C、持续时间不超过10秒的红外回流焊曲线（无铅工艺）。

2.2 光电特性

在Ta=25°C、I_F= 20mA条件下测量，除非另有说明。

• 发光强度（I_V）：
  • 绿色芯片：最小值22.5 mcd，典型值未指定，最大值57.0 mcd。
  • 黄色芯片：最小值45.0 mcd，典型值未指定，最大值112.0 mcd。
• 视角（2θ_1/2）：典型值130度。这是发光强度降至轴向值一半时的全角，表明其具有非常宽的视锥，适用于侧发光应用。
• 峰值波长（λ_P）：
  • 绿色：典型值573.0 nm。
  • 黄色：典型值591.0 nm。
• 主波长（λ_d）：人眼感知到的单一波长。
  • 绿色：范围从567.5 nm（最小值）到576.5 nm（最大值）。
  • 黄色：范围从585.5 nm（最小值）到591.5 nm（最大值）。
• 光谱带宽（Δλ）：两种颜色的典型值均为15.0 nm（半高全宽）。
• 正向电压（V_F）：
  • 绿色与黄色：在20mA时，范围从1.7V（最小值）到2.4V（最大值）。
• 反向电流（I_R）：在反向电压（V_R）为5V时，最大值10 μA。注意：该器件并非设计用于反向偏压工作；此参数仅用于测试目的。

重要说明：发光强度使用经过滤光片匹配CIE明视觉响应的传感器测量。该器件对静电放电（ESD）敏感；必须遵循适当的ESD处理程序（佩戴防静电腕带、使用接地设备）。

3. 分档系统说明

为确保生产中的颜色和亮度一致性，LED会进行分档。该器件每个颜色使用两个分档标准。

3.1 发光强度（亮度）分档

• 绿色芯片：
  • 分档代码 N：22.5 mcd 至 35.5 mcd。
  • 分档代码 P：35.5 mcd 至 57.0 mcd。
• 黄色芯片：
  • 分档代码 P：45.0 mcd 至 71.0 mcd。
  • 分档代码 Q：71.0 mcd 至 112.0 mcd。
• 每个强度分档内的容差为±15%。

3.2 色调（主波长）分档

• 绿色芯片：
  • 分档代码 C：567.5 nm 至 570.5 nm。
  • 分档代码 D：570.5 nm 至 573.5 nm。
  • 分档代码 E：573.5 nm 至 576.5 nm。
• 黄色芯片：
  • 分档代码 J：585.5 nm 至 588.5 nm。
  • 分档代码 K：588.5 nm 至 591.5 nm。
• 每个波长分档内的容差为±1 nm。

设计人员在订购时应指定所需的分档代码，以确保在其应用中获得期望的视觉性能。

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用于光谱测量，图5用于视角），但可以从提供的数据推断出以下典型行为：

• I-V（电流-电压）特性：在20mA时正向电压（V_F）范围为1.7V至2.4V，这是AlInGaP技术的典型特征。V_F具有负温度系数，会随着结温升高而略微下降。
• 发光强度 vs. 电流：在指定的工作范围内，光输出大致与正向电流成正比。以高于20mA的电流驱动LED会增加亮度，但同时也会增加功耗和结温，可能影响寿命和波长。
• 温度依赖性：与所有LED一样，发光强度随着结温升高而降低。AlInGaP材料体系通常比某些替代方案具有更好的温度稳定性，但热管理对于保持亮度一致性仍然很重要。
• 光谱分布：15 nm的典型光谱带宽表明绿色和黄色芯片都具有相对纯净、饱和的颜色输出，这有利于清晰的色彩区分。

5. 机械与封装信息

5.1 器件尺寸与引脚定义

该LED符合标准的EIA封装尺寸。除非另有说明，关键尺寸公差为±0.1 mm。

• 引脚分配：
  • 引脚1和2分配给黄色AlInGaP芯片。
  • 引脚3和4分配给绿色AlInGaP芯片。
• 透镜：水白色，允许显示芯片的真实颜色。

5.2 推荐PCB焊盘图形

规格书中包含推荐的焊盘布局，以确保在回流焊过程中实现正确的机械对准和焊点形成。遵循此图形对于实现可靠的电气连接以及从LED封装到电路板的最佳散热至关重要。

5.3 极性识别

作为二极管，封装内的每个芯片都具有极性敏感性。必须查阅引脚分配表，以正确连接每个颜色的阳极和阴极。极性错误将导致LED无法点亮，施加超过5V的反向电压可能会损坏器件。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊参数（无铅）

• 预热温度：150°C 至 200°C。
• 预热时间：最长120秒。
• 本体峰值温度：最高260°C。
• 高于260°C的时间：最长10秒。
• 回流次数：最多两次。

注意：必须针对具体的PCB设计、焊膏和使用的炉子来表征实际的温度曲线。

6.2 手工焊接（如必要）

• 烙铁温度：最高300°C。
• 接触时间：每个焊点最长3秒。
• 焊接尝试次数：仅限一次。过热会损坏塑料封装和半导体芯片。

6.3 清洗

如果焊接后需要清洗，仅使用指定的溶剂以避免损坏封装材料。可接受的方法包括在室温下浸入乙醇或异丙醇中，时间不超过一分钟。

6.4 存储与操作

• ESD敏感性：器件对静电放电敏感。请使用适当的ESD控制措施。
• 湿度敏感等级（MSL）：MSL 3。一旦打开原装的防潮袋，元件必须在不超过30°C/60% RH的环境条件下，在一周内进行红外回流焊。
• 长期存储（已开封袋）：如需存储超过一周，请将其存放在带有干燥剂的密封容器中或氮气环境中。在袋外存储超过一周的元件在焊接前需要在大约60°C下烘烤至少20小时。

7. 包装与订购

该器件以适用于自动化组装设备的编带包装形式提供。

• 载带宽度：8 mm。
• 卷盘直径：7英寸。
• 每卷数量：4000片。
• 最小起订量（MOQ）：剩余数量500片起订。
• 包装标准：符合ANSI/EIA-481规范。载带上的空位用盖带密封。

订购时应使用完整料号LTST-S225KGKSKT-NU，并指定任何特定的发光强度和主波长分档代码要求。

8. 应用建议

8.1 典型应用场景

• 状态指示器：双色功能允许表示多种状态（例如，绿色=开启/就绪，黄色=待机/警告，双色=特殊模式）。
• 键盘/按键背光：侧发光特性非常适合为薄面板或薄膜提供边缘照明。
• 消费电子产品：手机、路由器、家电中的电源、连接或功能状态灯。
• 工业面板指示灯：设备状态、故障情况指示。
• 符号照明：照亮控制面板上的小图标或符号。

8.2 设计考量

• 限流：始终为每个颜色芯片使用一个串联限流电阻（或恒流驱动器）。根据电源电压（V_cc）、期望的正向电流（I_F，最大25mA DC）和LED的正向电压（V_F）计算电阻值。为保守设计，请使用规格书中的最大V_F。公式：R = (V_cc- V_F) / I_F.
• 热管理：尽管功耗较低，但确保从LED焊盘到PCB铜箔的良好热路径有助于维持稳定的光输出和长期可靠性，尤其是在高环境温度下或以最大电流驱动时。
• 光学设计：130度的视角提供了宽广的可见性。如果需要特定的光束模式或柔和的外观，请考虑使用导光管或扩散器。

9. 技术对比与差异化

这款双色LED在其类别中具有特定优势：

• 对比两个分立LED：显著节省PCB空间，减少元件数量，简化组装和物料清单（BOM）。
• AlInGaP技术：与用于绿/黄光的旧技术（如标准GaP磷化镓）相比，提供更高的发光效率和更好的温度稳定性，从而实现更亮、更一致的输出。
• 侧视封装：主要发光方向平行于PCB，这非常适合需要将光线引导穿过表面（例如，边缘照明）而不是垂直于表面的应用。
• 镀锡：提供良好的可焊性，并与无铅焊接工艺兼容。

10. 常见问题解答

Q1：我可以同时以25mA驱动绿色和黄色芯片吗？

A1：可以，但必须考虑封装上的总功耗。如果两个芯片都在25mA且典型V_F约为2.0V，则每个芯片功耗约为50mW，总计约100mW。这超过了每个芯片60mW的绝对最大额定值。对于连续同时工作，应降低每个芯片的电流，以使单个和组合功耗保持在安全限值内。

Q2：峰值波长和主波长有什么区别？

A2：峰值波长（λ_P）是LED光谱输出曲线最高点处的波长。主波长（λ_d）是人眼感知到的具有相同颜色的单色光波长。λ_d在视觉应用的颜色规范中更具相关性。

Q3：订购时如何解读分档代码？

A3：您需要为每个颜色指定两个分档代码：一个用于发光强度（例如，绿色用P），一个用于主波长（例如，绿色用D）。这确保您收到的LED的亮度和颜色在您期望的、狭窄的范围内。请查阅本文档第3节中的分档代码列表。

Q4：需要散热片吗？

A4：对于在典型环境条件下以每个芯片20mA或更低电流运行的大多数应用，PCB铜箔本身足以散热。对于高环境温度环境或连续以最大25mA运行的情况，建议增强PCB上的散热设计（使用更大的铜焊盘或散热过孔）。

11. 实际设计案例研究

场景：为网络路由器设计一个双状态指示灯。绿色表示“互联网已连接”，黄色表示“数据传输中”，两者均熄灭表示“无连接”。

实施方案：

1. 电路设计：使用路由器微控制器的两个GPIO引脚。每个引脚通过一个独立的限流电阻驱动一个颜色芯片。针对3.3V电源、目标I_F=15mA（为了延长寿命和降低热量）并使用最大V_F=2.4V计算电阻值：R = (3.3V - 2.4V) / 0.015A = 60欧姆。使用最接近的标准值（例如，62欧姆）。
2. PCB布局：将LED放置在电路板边缘附近。遵循规格书中的推荐焊盘图形。通过电阻将阴极焊盘（可能是引脚2和4）连接到微控制器GPIO，并将阳极焊盘（可能是引脚1和3）连接到3.3V电源轨。在焊盘周围包含一小块铜箔以略微改善散热。
3. 软件：根据需要控制GPIO以打开/关闭绿色/黄色/双色LED。
4. 光学：可以使用一个小的透明导光管将侧发光LED的光线引导到前面板标签上。

12. 技术原理简介

这款LED采用在衬底上生长的AlInGaP（铝铟镓磷）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。晶格中铝、铟和镓的特定比例决定了带隙能量，这直接定义了发射光的波长（颜色）——在本器件中为绿色（约573 nm）和黄色（约591 nm）。

“侧视”设计是通过将LED芯片安装在封装内的垂直表面上，或使用反射器/光学器件将主要光输出导向侧面来实现的。水白色透镜最大限度地减少了光吸收，使人能够感知到芯片的真实颜色和亮度。

13. 行业趋势

SMD LED市场持续朝着以下方向发展：

• 更高效率：外延生长和芯片设计的持续改进，使得每瓦特产生更多流明，从而在给定亮度下降低功耗。
• 小型化：封装变得更小，同时保持或增加光输出，从而实现更密集、更隐蔽的指示灯布局。
• 改善颜色一致性：更严格的分档公差和先进的制造工艺确保单个LED之间的颜色和亮度差异更小，这对于使用多个单元的应用至关重要。
• 增强可靠性：封装材料（模塑料、引线框架）和制造工艺的改进，带来了更长的运行寿命和在恶劣环境条件（温度、湿度）下更好的性能。
• 集成化：将多种功能（如本双色芯片）或控制电子器件（例如，驱动IC）集成在LED封装内的趋势，持续简化终端产品的设计。

这款双色SMD LED代表了这些更广泛趋势中一个成熟且优化的元件，为现代电子设计需求提供了可靠的解决方案。