LTST-C295KGKFKT 双色贴片LED规格书 - 0.55mm超薄高度 - 2.0V典型正向电压 - 绿色与橙色 - 中文技术文档

1. 产品概述

LTST-C295KGKFKT是一款双色表面贴装器件（SMD）LED，专为需要紧凑尺寸和可靠性能的现代电子应用而设计。该产品为其绿色和橙色光源均采用了先进的AlInGaP（铝铟镓磷）芯片技术，封装在高度仅为0.55mm的超薄外壳内。产品以8mm载带卷绕在7英寸直径的卷盘上供应，完全兼容高速自动化贴片组装设备。该器件被归类为绿色产品，符合RoHS（有害物质限制）标准，适用于广泛的消费电子和工业电子产品。

1.1 核心优势

这款LED的主要优势源于其先进材料与微型化外形尺寸的结合。采用AlInGaP半导体材料提供了高发光效率，使得小芯片面积也能实现高亮度输出。与使用两个独立的单色LED相比，单个封装内的双色功能节省了宝贵的PCB（印刷电路板）空间。其超薄外形对于有严格高度限制的应用至关重要，例如超薄显示器、移动设备和背光模块。此外，其与红外（IR）回流焊接工艺的兼容性使其能够使用标准的表面贴装技术（SMT）生产线进行集成，确保了高制造良率和可靠性。

2. 深入技术参数分析

本节对规格书中定义的关键电气、光学和热学参数提供详细、客观的解读，解释其对设计工程师的意义。

2.1 绝对最大额定值

这些额定值定义了可能导致器件永久损坏的应力极限。它们不适用于正常工作条件。

• 功耗（P_D）：每色75 mW。这是LED能够以热量形式耗散的最大功率。超过此值（通常由过高驱动电流或高环境温度引起）会导致过热、半导体材料加速退化，并最终导致失效。
• 峰值正向电流（I_FP）：80 mA（在1/10占空比，0.1ms脉冲宽度下）。此额定值适用于脉冲操作，常用于多路复用电路或实现短暂的高亮度。低占空比和短脉冲宽度对于防止结温在脉冲期间过度升高至关重要。
• 直流正向电流（I_F）：30 mA。这是为确保长期可靠运行而推荐的最大连续电流。将驱动电路设计为在此电流或以下工作，对于确保LED的规定寿命和保持稳定的光学特性至关重要。
• 反向电压（V_R）：5 V。LED并非设计用于承受显著的反向偏压。超过此电压可能导致PN结突然击穿，造成立即且灾难性的失效。正确的电路设计必须确保LED不承受反向电压，通常在交流或双极性驱动场景中使用串联保护二极管。
• 工作与存储温度：分别为-30°C至+85°C和-40°C至+85°C。这些范围定义了器件在使用期间和断电时能够承受的环境条件。在接近或超过上限温度下工作会降低光输出和寿命。

2.2 电气与光学特性

这些参数是在标准测试条件（Ta=25°C）下测量的，代表了器件的典型性能。

• 发光强度（I_V）：对于绿色LED，在20mA下典型值为35.0 mcd，最小值为18.0 mcd。对于橙色LED，在20mA下典型值为90.0 mcd，最小值为28.0 mcd。在AlInGaP材料体系中，橙色发光体天生效率更高，因此典型输出更高。最小值对于必须保证其应用中特定亮度水平的设计师来说至关重要。
• 视角（2θ_1/2）：130度（两种颜色典型值）。这个宽视角表明其具有朗伯或近朗伯辐射模式，光强在广阔区域内相对均匀。这对于需要从多个角度可见的通用指示灯和背光应用来说是理想的，与用于聚焦光线的窄光束LED不同。
• 峰值与主波长（λ_P， λ_d）：绿色LED的典型峰值波长为574 nm，主波长为571 nm。橙色LED的典型峰值波长为611 nm，主波长为605 nm。主波长是人眼感知到的单一波长，是颜色规格的关键参数。峰值波长与主波长之间的微小差异是由于发射光谱的形状造成的。
• 光谱线半宽（Δλ）：绿色约为15 nm，橙色约为17 nm。此参数也称为半高全宽（FWHM），描述了光的谱纯度。宽度越窄表示颜色越单色（纯净）。这些值是AlInGaP LED的典型值，能提供良好的色彩饱和度。
• 正向电压（V_F）：两种颜色在20mA下典型值为2.0 V，最大值为2.4 V。这种低正向电压有利于降低功耗和热负载。驱动电路（通常是恒流源或限流电阻）必须设计为能适应最大V_F，以确保在所有条件下（包括器件间的差异和温度效应）都能提供所需的电流。
• 反向电流（I_R）：在5V下最大为10 µA。这是器件在其最大额定值内反向偏置时流过的小漏电流。显著高于此值的电流可能表明结已损坏。

3. 分档系统说明

规格书包含了发光强度和主波长的分档代码，这对于需要颜色或亮度一致性的应用至关重要。

3.1 发光强度分档

LED在制造后根据其测量的光输出进行分选（分档）。对于绿色LED，分档范围从"M"（18.0-28.0 mcd）到"Q"（71.0-112.0 mcd）。对于橙色LED，分档范围从"N"（28.0-45.0 mcd）到"R"（112.0-180.0 mcd）。每个分档的公差为+/-15%。订购时，指定更窄的分档（例如，仅"P"和"Q"）可确保组件中多个单元之间的亮度更加均匀，这对于多LED显示器或背光阵列至关重要。建议使用同一分档的LED以获得最佳的视觉一致性。

3.2 主波长分档（仅绿色）

绿色LED也按主波长分为代码"C"（567.5-570.5 nm）、"D"（570.5-573.5 nm）和"E"（573.5-576.5 nm），每个分档的公差为+/-1 nm。这使得设计师可以选择具有非常特定绿色色调的LED，这对于颜色编码指示灯或匹配特定的企业或产品配色方案非常重要。橙色LED的波长仅指定为典型值，表明其变化较小或未提供此参数的分档。

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6），但其含义对于LED技术来说是标准的。

4.1 正向电流与正向电压关系（I-V曲线）

LED的I-V特性是指数型的。正向电压超过"开启"点后的小幅增加会导致电流的大幅增加。这就是为什么LED必须由恒流源驱动或串联限流电阻；恒压供电会导致热失控和损坏。在20mA下2.0V的典型V_F为此设计提供了工作点。

4.2 发光强度与正向电流关系

在正常工作范围内，发光强度近似与正向电流成正比。然而，在非常高的电流下，由于热量增加和其他非辐射复合过程，效率（流明每瓦）通常会降低。在推荐的20mA直流电流或以下工作可确保最佳效率和寿命。

4.3 温度依赖性

LED性能高度依赖于温度。随着结温升高：正向电压（V_F）略有下降。发光强度显著下降。对于AlInGaP LED，光输出可能随结温每升高1°C而下降约0.5-1.0%。主波长可能发生轻微偏移（对于AlInGaP，通常向更长波长偏移）。PCB上有效的热管理（例如使用散热过孔或铺铜）对于保持稳定的光学性能至关重要，特别是在高功率或高环境温度应用中。

4.4 光谱分布

引用的光谱图将显示每种颜色有一个相对狭窄的单峰，这是AlInGaP材料的特征。没有次峰或宽光谱证实了器件的颜色纯度，这对于需要饱和色彩的应用来说是理想的。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸与极性

该器件符合EIA标准封装外形。关键的机械特性是其0.55mm的高度。引脚分配定义明确：引脚1和3用于绿色LED，引脚2和4用于橙色LED。这种四焊盘设计允许独立控制两种颜色。极性由引脚编号指示；通常，阳极通过驱动电路连接到正电源，阴极连接到地或电流吸收端。

5.2 推荐焊盘设计

规格书提供了建议的焊盘尺寸。遵循这些建议对于在回流焊接过程中实现可靠的焊点至关重要。焊盘设计影响焊料圆角形状，进而影响机械强度和从LED导出的热传导。设计良好的焊盘可确保回流过程中的正确自对准，并防止立碑现象（元件一端翘离焊盘）。

6. 焊接与组装指南

6.1 红外回流焊接温度曲线

该器件完全兼容红外（IR）或对流回流焊接工艺，这是SMT组装的标准。规格书提供了符合JEDEC无铅焊料标准的建议温度曲线。关键参数包括：预热区（150-200°C）以缓慢升温并激活助焊剂。峰值温度不超过260°C。液相线以上时间（对于SnAgCu焊料通常为217°C）最长10秒。从室温到峰值再返回的总时间应加以控制，以最小化塑料封装和半导体芯片上的热应力。

6.2 手工焊接

如果维修或原型制作需要手工焊接，必须格外小心。建议使用最高温度为300°C的烙铁，并将每个焊盘的接触时间限制在3秒以内。过热或接触时间过长会熔化塑料透镜，损坏封装内的键合线，或使芯片粘接材料分层。

6.3 存储与处理条件

LED是湿敏器件（MSD）。塑料封装会吸收空气中的水分，在高温回流过程中水分会变成蒸汽，导致内部开裂或"爆米花"现象。规格书规定：密封包装应在≤30°C和≤90% RH条件下储存，并在一年内使用。开封后，LED应在≤30°C和≤60% RH条件下储存。暴露在环境空气中超过一周的元件在焊接前应在60°C下烘烤至少20小时以驱除水分。正确处理还包括防静电放电（ESD）措施。虽然不像某些IC那样敏感，但LED也可能被ESD损坏。建议使用接地腕带、防静电垫和正确接地的设备。

6.4 清洗

焊后清洗（如果需要）应仅使用指定的溶剂进行。规格书推荐在常温下使用乙醇或异丙醇清洗，时间不超过一分钟。刺激性或未指定的化学品可能会侵蚀塑料透镜材料，导致雾化、开裂或变色，从而严重降低光学性能。

7. 包装与订购信息

7.1 载带与卷盘规格

该器件以带有保护盖带的压纹载带形式供应，卷绕在7英寸（178mm）直径的卷盘上。标准卷盘数量为4000片。对于剩余卷盘，规定了500片的最小订购量。载带尺寸和口袋间距符合ANSI/EIA-481规范，确保与标准SMT送料器兼容。载带设计包括定位特征和链轮孔，以实现精确的机械进给。

8. 应用建议

8.1 典型应用场景

双色功能和薄型外形使这款LED适用于众多应用：状态指示灯：单个元件可显示两种状态（例如，绿色表示"开启/就绪"，橙色表示"待机/警告"）。键盘和开关背光：其宽视角和亮度非常适合照亮控制面板上的符号。消费电子产品：用于空间宝贵的智能手机、平板电脑、可穿戴设备和遥控器。汽车内饰照明：用于仪表盘指示灯或氛围灯（需符合特定汽车等级认证）。便携式设备：电池供电设备受益于其低正向电压，可最大限度地减少功耗。

8.2 设计注意事项

限流：始终使用恒流驱动器或根据电源电压和LED的最大V_F计算的串联电阻。热管理：确保PCB布局提供足够的热路径，特别是在接近最大电流驱动时。考虑从LED结到环境的热阻。ESD保护：如果驱动LED的信号线暴露在用户界面，应加入ESD保护二极管。光学设计：如果需要特定的光束模式，宽视角可能需要导光板或扩散片。对于混色（如果两个LED同时驱动），需了解人眼对混合颜色（例如，绿色+橙色产生的偏黄色调）的感知是非线性的。

9. 技术对比与差异化

与传统的GaP（磷化镓）或GaAsP（磷砷化镓）等LED技术相比，AlInGaP芯片提供了显著更高的发光效率，在相同驱动电流下能产生更亮的光输出。与一些基于蓝光芯片加荧光粉的白光LED相比，这些单色LED在其特定色带内提供更优的颜色纯度和通常更高的光效。此特定型号的关键差异化在于，它将两种不同且高效的颜色结合在一个支持全回流组装的行业标准超薄封装中。与使用两个分立LED相比，这种集成减少了元件数量、组装时间和电路板空间。

10. 常见问题解答（基于技术参数）

问：我可以同时驱动绿色和橙色LED吗？

答：可以，它们在电气上是独立的。但是，您必须确保总功耗（每个LED的I_F* V_F，加上任何驱动器损耗）不超过PCB的热容量和器件自身的限制。同时以满额20mA驱动两者会耗散约80mW，这超过了每色75mW的额定值，但如果占空比低或热管理非常好，可能是可以接受的。请根据您的具体布局进行热计算。

问："峰值波长"和"主波长"有什么区别？

答：峰值波长（λ_P）是光谱功率分布达到最大值时的波长。主波长（λ_d）是标准人眼观察者看来具有相同颜色的单色光的波长。λ_d是根据CIE色度坐标计算得出的，是指定感知颜色的更相关参数。

问：下订单时如何理解分档代码？

答：为确保一致性，请指定所需的发光强度分档（例如"P"），对于绿色LED，还需指定主波长分档（例如"D"）。这告诉制造商供应那些特定性能范围内的部件。不指定分档可能会导致收到来自任何生产分档的部件，从而导致最终产品可能出现差异。

问：需要散热器吗？

答：在典型室内环境（25°C）下以最大连续电流（20mA）运行时，如果PCB有连接到LED散热焊盘的适当铜面积，通常不需要专用散热器。然而，对于高环境温度、密闭空间，或者使用超过直流额定值的脉冲驱动时，则需要进行热分析。必须尽可能降低结温，以获得最大的光输出和寿命。

11. 实际设计与使用示例

示例1：双状态电源指示灯：在电源适配器中，可以连接该LED，当设备充满电且消耗最小电流时显示绿色（由充电IC控制），当设备正在充电时显示橙色。一个简单的微控制器或逻辑电路可以在驱动引脚对（1,3）和（2,4）之间切换。

示例2：带动画的背光：在游戏外设中，可以排列多个LTST-C295KGKFKT LED组成阵列。通过对每个LED的绿色和橙色通道进行独立的脉宽调制（PWM），微控制器可以创建动态变色和呼吸灯效果，所有这些都在非常薄的外形限制内实现。

示例3：信号强度指示器：在无线模块中，绿色LED可以指示强信号（以满电流驱动），橙色LED可以指示弱信号（以满电流驱动），同时以降低的电流驱动两个LED可以产生中间黄色来指示中等信号强度，从而用一个元件提供三种不同的状态。

12. 工作原理简介

发光二极管（LED）是一种通过称为电致发光的过程发光的半导体器件。当在半导体材料（此处为AlInGaP）的PN结上施加正向电压时，来自N型区域的电子和来自P型区域的空穴被注入到有源区。当这些电荷载流子（电子和空穴）复合时，它们会释放能量。在像AlInGaP这样的直接带隙半导体中，这种能量主要以光子（光）的形式释放。发射光的特定波长（颜色）由半导体材料的带隙能量决定，这是在晶体生长过程中设计的。该器件中的绿色和橙色是通过在各自的芯片中略微改变铝、铟、镓和磷原子的组成来实现的，这改变了带隙能量，从而改变了发射光的颜色。

13. 技术趋势

贴片LED技术的总体趋势继续朝着更高效率（每瓦更多流明）、更高功率密度和进一步微型化的方向发展。对于照明应用，也有强烈的驱动力来改善显色性和颜色一致性。对于指示灯和背光LED，趋势包括在封装中集成更多功能，例如内置限流电阻、用于可寻址性的IC驱动器（如WS2812风格的"智能LED"），甚至超越双色的多种颜色（例如RGB）。对超薄和柔性显示器的需求也推动着更薄封装外形和柔性基板上LED的发展。使用GaN-on-Si（硅基氮化镓）和Micro-LED技术等先进材料代表了未来高亮度、微型化显示器的前沿。