LTST-S115KFKGKT-5A 雙色側視SMD LED 規格書 - 橙/綠光 - 5mA - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTST-S115KFKGKT-5A 是一款專為需要緊湊背光解決方案（例如LCD面板）的應用而設計的雙色側視表面黏著元件（SMD）LED。此元件在單一封裝內整合了兩個不同的半導體晶片：一個發射橙光光譜，另一個發射綠光光譜。其主要設計目的是提供一個可靠、明亮且節省空間的光源，並相容於現代自動化組裝製程。

此LED的核心優勢包括其符合RoHS（有害物質限制）指令，歸類為環保產品。它為兩種顏色均採用超高亮度AlInGaP（磷化鋁銦鎵）晶片技術，以高效率和良好的色彩純度著稱。元件以8mm載帶包裝，捲繞於7英吋直徑的捲盤上，完全相容於高速自動貼片設備。此外，其設計可承受標準紅外線（IR）迴焊製程，便於整合至印刷電路板（PCB）組裝中。

目標市場涵蓋消費性電子產品、工業儀錶和汽車內裝，其中側發光LED對於邊緣照明顯示器背光、指示燈面板以及狹小空間內的狀態照明至關重要。

2. 技術參數深入解析

2.1 絕對最大額定值

在超出這些限制的條件下操作可能導致永久性損壞。所有額定值均在環境溫度（Ta）為25°C時指定。

• 功率消耗（Pd）：每色晶片最大75 mW。
• 峰值順向電流（I_FP）：80 mA，僅允許在脈衝條件下（1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度）。此額定值適用於瞬態事件，非連續操作。
• 直流順向電流（I_F）：最大30 mA連續電流，以確保可靠的長期運作。
• 逆向電壓（V_R）：最大5 V。在逆向偏壓下超過此電壓可能損壞LED接面。禁止在逆向電壓下連續操作。
• 操作溫度範圍：-30°C 至 +85°C。元件在此環境溫度範圍內可正常運作。
• 儲存溫度範圍：-40°C 至 +85°C，適用於非操作狀態。
• 紅外線焊接條件：封裝在迴焊焊接期間可承受最高260°C的峰值溫度，最長10秒，此為無鉛（Pb-free）組裝製程的標準。

2.2 電氣與光學特性

這些是於Ta=25°C、順向電流（I_F）為5mA（常見的測試與操作條件）下測得的典型性能參數。

• 發光強度（I_V）：
  • 橙光晶片：最小11.2 mcd，典型值未指定，最大71.0 mcd。
  • 綠光晶片：最小4.5 mcd，典型值未指定，最大28.0 mcd。
  • 測量是使用近似於明視覺（CIE）人眼響應曲線的感測器-濾光片組合進行。
• 視角（2θ_1/2）：兩種顏色均為典型130度。這是發光強度降至其峰值（軸向）值一半時的全角，定義了光束寬度。
• 峰值發射波長（λ_P）：光譜功率輸出最高的波長。
  • 橙光：典型611 nm。
  • 綠光：典型574 nm。
• 主波長（λ_d）：人眼感知的、定義顏色的單一波長。
  • 橙光：於I_F=5mA時，典型605 nm。
  • 綠光：於I_F=5mA時，典型571 nm。
• 光譜線半寬度（Δλ）：發射光譜在其最大強度一半處的頻寬。
  • 橙光：典型17 nm。
  • 綠光：典型15 nm。
• 順向電壓（V_F）：
  • 兩種顏色：於I_F=5mA時，典型1.90 V，最大2.30 V。
• 逆向電流（I_R）：當施加5V逆向電壓（V_R）時，最大10 µA。

3. 分級系統說明

為確保生產中的色彩與亮度一致性，LED會根據測量參數進行分級。

3.1 發光強度分級

橙光（@5mA）：

分級代碼 L：11.2 - 18.0 mcd

分級代碼 M：18.0 - 28.0 mcd

分級代碼 N：28.0 - 45.0 mcd

分級代碼 P：45.0 - 71.0 mcd

每個分級內的公差為±15%。

綠光（@5mA）：

分級代碼 J：4.5 - 7.1 mcd

分級代碼 K：7.1 - 11.2 mcd

分級代碼 L：11.2 - 18.0 mcd

分級代碼 M：18.0 - 28.0 mcd

每個分級內的公差為±15%。

3.2 主波長分級（僅綠光）

分級代碼 B：564.5 - 567.5 nm

分級代碼 C：567.5 - 570.5 nm

分級代碼 D：570.5 - 573.5 nm

每個波長分級的公差為±1 nm。注意：本規格書未指定橙光波長分級。

4. 性能曲線分析

規格書中引用了對設計工程師至關重要的典型特性曲線。雖然具體圖表未以文字重現，但我們分析其含義。

• 相對發光強度 vs. 順向電流：此曲線顯示光輸出如何隨電流增加，通常呈次線性關係，突顯了為保持亮度一致，電流調節比電壓驅動更為重要。
• 順向電壓 vs. 順向電流：此IV曲線展示了二極體的指數關係，對於計算串聯電阻值或設計恆流驅動器至關重要。
• 相對發光強度 vs. 環境溫度：LED的光輸出通常隨著接面溫度升高而降低。此曲線對於應用中的熱管理以維持所需亮度水平至關重要。
• 光譜分佈：顯示橙光和綠光晶片的相對功率與波長關係圖，說明了峰值波長、主波長和光譜半寬度。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸與接腳定義

此元件符合EIA標準側視SMD封裝。原始規格書中提供了詳細的尺寸圖，所有尺寸單位為毫米。關鍵機械註記包括，除非另有說明，一般公差為±0.10 mm。

接腳定義：

- 陰極1（C1）：連接至綠光晶片。

- 陰極2（C2）：連接至橙光晶片。

透鏡材質為透明。

5.2 建議焊接墊佈局與極性

提供了建議的焊接墊佈局，以確保在迴焊過程中正確的機械附著和焊點可靠性。同時標示了建議的焊接方向，以最小化迴焊過程中可能發生的墓碑效應（元件一端翹起）。設計者應遵循這些指南以獲得最佳組裝良率。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴焊焊接曲線

提供了適用於無鉛（Pb-free）焊接製程的建議紅外線（IR）迴焊曲線。關鍵參數包括：

- 預熱：150°C 至 200°C。

- 預熱時間：最長120秒。

- 峰值溫度：最高260°C。

- 液相線以上時間：樣本曲線顯示了關鍵的時間-溫度區域，包括建議的升溫速率、均熱區和冷卻速率，符合JEDEC標準。規格書第3頁的曲線作為通用目標，但建議針對特定電路板進行特性分析。

6.2 手工焊接

若需進行手工焊接：

- 烙鐵溫度：最高300°C。

- 焊接時間：每個焊點最長3秒。

- 應僅執行一次，以避免熱應力。

6.3 清潔

應僅使用指定的清潔劑。未指定的化學品可能損壞LED封裝。若焊接後需要清潔，建議在常溫下浸入乙醇或異丙醇中少於一分鐘。

6.4 儲存條件

密封包裝（含乾燥劑）：儲存於≤30°C且≤90%相對濕度（RH）。一年內使用。

已開封包裝：儲存於≤30°C且≤60% RH。對於離開原始包裝超過一週的元件，建議在焊接前進行約60°C、至少20小時的烘烤，以去除濕氣並防止迴焊過程中的爆米花效應。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 載帶與捲盤規格

LED以壓紋載帶供應：

- 載帶寬度：8 mm。

- 捲盤直徑：7英吋。

- 每捲數量：3000顆。

- 最小訂購量（MOQ）：剩餘數量為500顆。

- 載帶中的空穴以頂部蓋帶密封。包裝符合ANSI/EIA 481-1-A-1994標準。根據規格，最多允許連續缺失兩個元件。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

• LCD背光：主要應用於消費性電子產品、汽車儀錶板及工業控制面板中，作為中小型LCD顯示器的側視光源。
• 狀態指示燈：雙色功能允許單一元件佔位面積提供多種狀態信號（例如，綠光表示開啟/就緒，橙光表示待機/警告）。
• 前面板照明：用於需要側面發光的按鈕、開關或符號照明。

8.2 設計考量

• 電流驅動：務必使用串聯限流電阻或恆流驅動電路。使用公式 R = (V_電源- V_F) / I_F計算電阻值，並使用規格書中的最大V_F值以確保設計安全。
• 熱管理：儘管功率消耗低，但若在高環境溫度或接近最大電流下操作，應確保足夠的PCB銅箔面積或散熱孔，以維持光輸出和壽命。
• 靜電防護：如同所有半導體元件，在處理和組裝過程中應遵守標準的ESD預防措施。
• 光學設計：在背光應用中設計導光板或擴散板時，應考慮130度的視角，以實現均勻照明。

9. 技術比較與差異化

雖然未提供直接競爭對手比較，但可推斷此元件的關鍵差異化特點：

1. 單一封裝雙晶片：與使用兩個獨立的單色LED相比，節省PCB空間和組裝成本。

2. 側視外型規格：對於頂部發光LED不適用的特定背光和邊緣照明應用至關重要。

3. AlInGaP技術：與GaAsP等舊技術相比，為橙光和紅光提供更高的效率和更好的溫度穩定性。

4. 迴焊相容性：專為現代SMT組裝線設計，不同於需要手工焊接的舊式穿孔LED。

10. 常見問題（FAQ）

Q1：我可以同時以最大直流電流（各30mA）驅動兩個LED晶片嗎？

A：不建議。每個晶片的絕對最大功率消耗為75 mW。在30mA和典型V_F1.9V下，功率消耗為57mW，仍在限制內。然而，同時以30mA驅動兩者時，需要仔細考量微小封裝內產生的總熱量。為確保可靠性，通常建議在絕對最大額定值以下操作。

Q2：峰值波長和主波長有何不同？

A：峰值波長（λ_P）是光譜輸出最高的物理點。主波長（λ_d）是基於人眼色彩感知（CIE圖表）的計算值，是描述感知顏色的單一波長。它們通常接近但不完全相同，尤其是對於較寬的光譜。

Q3：訂購時應如何解讀分級代碼？

A：指定所需的發光強度分級代碼（橙光和綠光）以及主波長分級代碼（綠光）。例如，訂購橙光分級P，綠光分級M，波長分級D將獲得最亮的橙光、明亮的綠光以及在其範圍內偏向長波長的綠光。這可確保您生產中的色彩和亮度匹配。

11. 實務設計案例研究

情境：為具有單一3.3V電源的攜帶式裝置設計狀態指示燈。指示燈必須顯示綠光表示電源開啟，橙光表示充電中。空間極其有限。

解決方案：使用LTST-S115KFKGKT-5A。設計一個由微控制器兩個GPIO接腳驅動的電路。

- 透過一個限流電阻將GPIO1連接至綠光陰極（C1）。

- 透過另一個電阻將GPIO2連接至橙光陰極（C2）。

- 共陽極連接至3.3V電源軌。

計算目標I_F為5mA（低功耗下良好可見度的常見值）的電阻值：R = (3.3V - 1.9V) / 0.005A = 280歐姆。使用下一個標準值，270或300歐姆。微控制器可透過將GPIO接腳拉低來吸入電流，從而點亮相應的LED。此設計使用一個元件佔位面積實現兩種顏色，節省空間並簡化組裝。

12. 技術原理介紹

此LED基於AlInGaP半導體材料。當順向電壓施加於p-n接面時，電子和電洞重新結合，以光子（光）的形式釋放能量。發射光的特定顏色（波長）由半導體材料的能隙能量決定。AlInGaP允許調節此能隙，以高效率產生紅、橙、琥珀和黃綠光譜的顏色。側視封裝包含一個模製塑膠透鏡，可塑造光輸出，提供適合背光應用的寬廣130度視角。

13. 產業趨勢與發展

用於背光和指示燈的SMD LED趨勢持續朝向：

1. 更高效率（lm/W）：降低電池供電裝置的功耗並符合能源法規。

2. 改善色彩一致性與分級：更嚴格的分級公差，以確保顯示器外觀均勻，無需額外校準。

3. 微型化：更小的封裝尺寸（例如，0402、0201公制），適用於日益緊湊的電子產品。

4. 更高可靠性與壽命：改進材料和封裝，以承受更惡劣的環境條件，特別是在汽車和工業應用中。

5. 整合解決方案：從簡單的分立LED轉向整合驅動器、控制器和導光板的模組。