LTST-C195KFKGKT 双色贴片LED规格书 - 橙色与绿色 - 20mA - 中文技术文档

1. 产品概述

本文档提供了一款双色表面贴装LED元器件的完整技术规格。该器件将两个不同的发光芯片集成在一个行业标准封装内，能够发出橙色和绿色光。其设计兼容自动化组装工艺和现代焊接技术，适用于消费电子、指示灯和背光等大批量制造应用。

1.1 主要特性与产品定位

该元器件的主要特性包括：符合环保法规、采用高亮度AlInGaP半导体技术以实现高效光输出、以及针对编带自动贴装优化的封装。其设计兼容红外（IR）和气相回流焊工艺，这些是表面贴装技术（SMT）产线的标准工艺。与使用两个独立的单色LED相比，单封装内的双色功能节省了电路板空间并简化了设计。

2. 技术参数：深度客观解读

以下章节对规格书中定义的器件电气、光学和热特性进行详细分析。

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。不保证在或接近这些极限下工作，电路设计中应避免。

• 功耗（Pd）：每芯片（橙色和绿色）75 mW。这是LED在环境温度（Ta）为25°C时能够以热量形式耗散的最大功率。超过此值有热失控和失效的风险。
• 峰值正向电流（I_FP）：80 mA。这是最大允许的瞬时正向电流，通常在脉冲条件下（1/10占空比，0.1ms脉冲宽度）规定，以防止结温过度升高。
• 连续正向电流（I_F）：30 mA DC。这是在正常条件下连续工作的最大推荐电流。
• 电流降额：从25°C起，线性降额0.4 mA/°C。当环境温度超过25°C时，最大允许连续正向电流必须按此系数降低，以将结温保持在安全范围内。
• 反向电压（V_R）：5 V。施加超过此值的反向偏压可能导致击穿并损坏LED结。
• 工作与存储温度：分别为-30°C至+85°C和-40°C至+85°C。这些定义了可靠工作和非工作存储的环境极限。
• 焊接温度极限：器件可承受260°C波峰焊或红外焊5秒，以及215°C气相焊3分钟。这些参数对于定义PCB组装过程中的回流焊曲线至关重要。

2.2 电气与光学特性

除非另有说明，这些参数均在Ta=25°C和I_F=20mA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（I_V）：
  • 橙色芯片：最小值45.0 mcd，典型值未指定，最大值280.0 mcd。
  • 绿色芯片：最小值18.0 mcd，典型值未指定，最大值71.0 mcd。

  最小值和最大值之间的宽范围表明该器件有不同的光强分档（见第3节）。在相同驱动电流下，橙色芯片明显比绿色芯片更亮。

• 视角（2θ_1/2）：两种颜色均为130度（典型值）。这个宽视角表明是漫射透镜类型，适用于需要宽范围照明而非聚焦光束的应用。
• 波长：
  • 橙色：峰值波长（λ_P）~611 nm，主波长（λ_d）~605 nm。
  • 绿色：峰值波长（λ_P）~574 nm，主波长（λ_d）~571 nm。

  主波长是人眼感知的颜色，源自CIE色度图。

• 光谱线半宽（Δλ）：橙色约17 nm，绿色约15 nm。这表示发射光的光谱纯度或带宽。
• 正向电压（V_F）：两种颜色在20mA时，典型值2.0V，最大值2.4V。这种低正向电压是AlInGaP技术的特征，对于计算串联电阻值和功耗很重要。
• 反向电流（I_R）：在V_R=5V时，最大10 µA。这是LED反向偏置时的漏电流。
• 电容（C）：在0V，1MHz时，典型值40 pF。此参数可能与高频开关应用相关。

3. 分档系统说明

LED的发光强度被分档以确保生产批次内的一致性。分档代码定义了特定的强度范围。

3.1 橙色LED光强分档

在I_F=20mA下测量的强度。每个分档的容差为+/-15%。

• 分档P：45.0 - 71.0 mcd
• 分档Q：71.0 - 112.0 mcd
• 分档R：112.0 - 180.0 mcd
• 分档S：180.0 - 280.0 mcd

3.2 绿色LED光强分档

在I_F=20mA下测量的强度。每个分档的容差为+/-15%。

• 分档M：18.0 - 28.0 mcd
• 分档N：28.0 - 45.0 mcd
• 分档P：45.0 - 71.0 mcd

设计人员在订购时应指定所需的分档代码，以确保其应用中获得期望的亮度水平。

4. 性能曲线分析

规格书引用了典型的特性曲线，这些曲线对于理解器件在不同条件下的行为至关重要。虽然具体图表未在此处复制，但对其含义进行了分析。

4.1 电流-电压（I-V）曲线

LED的I-V曲线是指数型的。20mA时典型的V_F为2.0V，提供了一个关键工作点。曲线显示，电压超过拐点后的小幅增加会导致电流的大幅（可能具有破坏性的）增加。这强调了限流方法（例如串联电阻或恒流驱动器）的必要性。

4.2 光强-正向电流关系

该曲线在一定范围内通常是线性的。发光强度大致与正向电流成正比。以最大连续电流（30mA）驱动LED会比20mA的标准测试条件产生更高的亮度，但必须评估热管理和寿命方面的考量。

4.3 温度依赖性

LED性能对温度敏感。正向电压（V_F）通常随着结温升高而降低。更关键的是，发光强度随着温度升高而衰减。电流降额规格（0.4 mA/°C）是管理这种热效应并保持可靠性的直接设计约束。

5. 机械与封装信息

该器件符合EIA标准表面贴装封装尺寸。

5.1 引脚分配

双色LED有四个引脚（1, 2, 3, 4）。根据规格书：

• 引脚1和3分配给橙色LED芯片。
• 引脚2和4分配给绿色LED芯片。

这种配置通常意味着内部是共阴极或共阳极排列，必须根据封装外形图进行验证以确保正确的电路连接。

5.2 封装尺寸与编带包装

该器件以8mm编带形式供应在7英寸直径的卷盘上，兼容自动贴片机。编带和卷盘规格遵循ANSI/EIA 481-1-A-1994标准。关键包装细节包括：

• 每7英寸卷盘4000片。
• 剩余部件的最小包装数量为500片。
• 编带中最多允许连续缺失两个元件（"灯"）。

提供了建议的焊接焊盘尺寸，以确保回流焊过程中可靠的焊点和正确的对齐。

6. 焊接与组装指南

6.1 推荐回流焊曲线

建议两种焊接曲线：

1. 标准红外回流焊曲线：适用于传统的锡铅焊料工艺。
2. 无铅（Pb-Free）红外回流焊曲线：必须与Sn-Ag-Cu（SAC）焊膏一起使用。此曲线通常具有更高的峰值温度（例如260°C），但需严格控制液相线以上的时间，以防止对LED的塑料透镜和内部结构造成热损伤。

绝对最大条件是：红外/波峰焊260°C持续5秒，气相焊215°C持续3分钟。

6.2 存储与操作注意事项

• 存储：建议不超过30°C和70%相对湿度。从原始防潮袋中取出的LED应在一周内进行回流焊接。如需更长时间存储，应将其保存在干燥、密封的环境中（例如，使用干燥剂或在氮气中），并在使用前在大约60°C下烘烤24小时，以去除吸收的水分并防止回流焊过程中的"爆米花"现象。
• 清洁：应仅使用指定的清洁剂。建议使用常温异丙醇或乙醇，时间不超过一分钟。未指定的化学品可能会损坏LED封装或透镜。
• ESD防护：LED对静电放电敏感。操作过程中必须采取适当的ESD控制措施：使用接地腕带、防静电垫、离子发生器以中和透镜上的静电，并确保所有设备正确接地。

7. 应用建议

7.1 典型应用场景

这款双色LED适用于各种指示灯和状态显示应用，包括但不限于：

• 消费电子产品上的电源/状态指示灯（例如，路由器、充电器、家电）。
• 双色状态灯（例如，绿色表示"开启/正常"，橙色表示"待机/警告"）。
• 小型图标或按钮的背光。
• 汽车内饰指示灯（需经过适当认证）。
• 工业设备状态面板。

7.2 电路设计考量

驱动方法：LED是电流驱动器件。为确保亮度均匀，特别是当多个LED并联连接时，必须在每个LED上串联一个限流电阻（电路模型A）。不建议依赖自然I-V特性在没有独立电阻的并联配置中平衡电流（电路模型B），因为LED之间V_F的微小差异可能导致电流和亮度的显著差异。

串联电阻值（R_s）可以使用欧姆定律计算：R_s= (V_电源- V_F) / I_F。使用规格书中的最大V_F值（2.4V）以确保在所有条件下都有足够的电流。

7.3 热管理

虽然功耗较低（每芯片75mW），但适当的PCB布局有助于热性能。确保有足够的铜面积连接到LED的散热焊盘（如果有）或围绕焊接焊盘，以充当散热器，尤其是在接近最大额定值或高环境温度下工作时。

8. 技术对比与差异化

该元器件的主要差异化因素是其单个SMD封装内的双色功能以及橙色发光器采用的AlInGaP技术。

• 对比单色LED：与安装两个独立的LED相比，节省PCB空间，减少元件数量，并简化组装。
• AlInGaP对比其他技术：AlInGaP（铝铟镓磷）以其在红、橙、黄波长区域的高效率和稳定性而闻名，通常比GaAsP等旧技术提供更高的亮度和更好的温度性能。
• 宽视角（130°）：提供理想的漫射光模式，适用于广域指示，与用于聚焦照明的窄角LED相反。

9. 常见问题解答（基于技术参数）

9.1 我能否直接用5V或3.3V微控制器引脚驱动此LED？

不能，不能直接驱动。LED需要电流控制。将其直接连接到像MCU引脚这样的电压源（MCU引脚通常有限流功能，但并非为驱动LED设计）可能会损坏LED和微控制器输出。务必使用串联限流电阻或专用的LED驱动电路。

9.2 峰值波长与主波长有何区别？

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)是与人眼感知的LED颜色相匹配的单色光波长，根据CIE色度坐标计算得出。λ_d在以人为中心的应用中，对于颜色规格更为相关。

9.3 为何需要进行电流降额？

随着环境温度升高，对于给定的工作电流，LED结温会上升。更高的结温会加速退化机制，缩短LED寿命，并可能导致灾难性故障。降低电流可以减少功耗，从而降低结温，确保长期可靠性。

10. 实际设计案例研究

场景：为使用5V电源轨的设备设计一个双色状态指示灯。指示灯应在"正常操作"时显示绿色，在"充电/警告"时显示橙色。

设计步骤：

1. 电路拓扑：使用两个微控制器GPIO引脚。每个引脚通过一个独立的限流电阻驱动LED的一种颜色。根据封装图正确配置内部连接（共阳极/共阴极）。
2. 电阻计算（针对20mA驱动）：
   • 假设V_F（最大）= 2.4V，V_电源= 5V，I_F= 20mA。
   • R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 欧姆。
   • 选择最接近的标准值（例如，130Ω或120Ω）。120Ω电阻会产生略高的电流（约21.7mA），这是可以接受的，因为它低于30mA的最大值。
3. PCB布局：将LED及其串联电阻放置在一起。在LED焊盘周围提供适量的铜铺地以散热。遵循规格书中建议的焊接焊盘布局。
4. 软件：实现逻辑：正常状态时打开绿色GPIO，警告状态时打开橙色GPIO。确保它们不同时开启，除非需要混合颜色，同时考虑封装的总驱动电流限制。

11. 工作原理简介

发光二极管（LED）是通过电致发光发光的半导体器件。当在p-n结上施加正向电压时，电子和空穴被注入到有源区，在那里它们复合。复合过程中释放的能量以光子（光）的形式发射出来。光的特定波长（颜色）由有源区所用半导体材料的带隙能量决定。在该器件中，橙色光由AlInGaP芯片产生，绿色光由另一个芯片产生（可能基于InGaN技术，但此处未明确说明绿色芯片的技术）。两个芯片一起封装在一个带有漫射透镜的环氧树脂封装中，该透镜将光输出塑造成宽视角。

12. 技术发展趋势

LED技术领域持续发展，有几个明确的趋势与此类元器件相关：

• 效率提升：持续的材料科学和芯片设计改进带来更高的发光效率（每瓦电输入产生更多的光输出），从而实现更亮的指示灯或更低的功耗。
• 小型化：对更小电子设备的推动促使LED封装尺寸不断缩小，同时保持或改善光学性能。
• 增强的可靠性与寿命：封装材料、芯片贴装方法和荧光粉技术（用于白光LED）的改进持续延长了在恶劣条件下的工作寿命和稳定性。
• 集成化：除了多色之外，趋势是将控制电子器件（如恒流驱动器或PWM控制器）直接与LED芯片集成或在封装内集成，创建简化系统设计的"智能LED"模块。
• 环保合规：转向无铅（Pb-Free）焊接和无卤材料现已成为标准，正如本规格书中提供的独立焊接曲线所反映的那样。