LTST-S115TGKFKT 雙色側視SMD LED 規格書 - 側視封裝 - 綠色(530nm)與橙色(611nm) - 3.2V/2.0V - 76mW/75mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件提供一款雙色、側視表面黏著元件(SMD) LED的完整技術規格。此元件專為需要從側面提供緊湊、高亮度照明的應用而設計，主要目標市場為LCD面板背光模組。其核心優勢包括在單一封裝內整合兩個不同的半導體晶片、與自動化組裝製程相容，以及符合RoHS與綠色產品標準。

此LED採用透明透鏡，並內含兩個獨立的發光晶片：一個產生綠光，另一個產生橙光。此設計允許在空間受限的設計中進行混色或獨立控制。元件以業界標準的8mm載帶包裝，並捲繞於7吋捲盤上供應，便於大量、自動化的取放組裝與迴焊製程。

2. 技術參數深度客觀解讀

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能導致元件永久損壞的應力極限。不保證在或超過這些極限下操作。關鍵參數包括：

• 功率消耗 (Pd)：綠色晶片為76 mW，橙色晶片為75 mW。此為在環境溫度(Ta) 25°C下，LED能以熱形式散發的最大允許功率。超過此限制有熱失控和失效的風險。
• 峰值順向電流 (I_FP)：在脈衝條件下（1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度），綠色為100 mA，橙色為80 mA。此額定值顯著高於直流額定值，允許在如多工掃描或實現瞬間峰值亮度的應用中使用短暫的高電流脈衝。
• 直流順向電流 (I_F)：綠色為20 mA，橙色為30 mA。此為建議的連續工作電流，以確保可靠的長期性能。
• 逆向電壓 (V_R)：兩個晶片均為5 V。施加超過此值的逆向電壓可能導致立即且災難性的接面崩潰。規格書明確指出，逆向電壓操作不能是連續的。
• 溫度範圍：工作溫度：-20°C 至 +80°C；儲存溫度：-30°C 至 +100°C。這些定義了功能使用和非操作儲存的環境極限。
• 紅外線焊接條件：可承受260°C達10秒，這是符合IPC/JEDEC標準的無鉛(Pb-free)迴焊製程的標準要求。

2.2 電氣與光學特性

這些是在Ta=25°C和I_F=20mA下測量的典型性能參數，代表正常工作條件下的預期行為。

• 發光強度 (I_V)：綠色晶片最小值為71.0 mcd，最大值為450.0 mcd。橙色晶片最小值為28.0 mcd，最大值為280.0 mcd。此寬範圍透過分級系統管理（詳見後述）。強度是使用匹配明視覺(CIE)人眼反應曲線的濾光感測器測量。
• 視角 (2θ_1/2)：兩種顏色的典型值均為130度。此寬視角是側視LED的特性，非常適合需要光線均勻分佈於面板的背光應用。
• 峰值波長 (λ_P)：綠色典型值為530 nm，橙色典型值為611 nm。這是光譜功率分佈達到最大值的波長。
• 主波長 (λ_d)：綠色典型值為525 nm，橙色典型值為605 nm。這是人眼感知並定義顏色的單一波長，源自CIE色度圖。這是顏色規格更相關的參數。
• 光譜線半高寬 (Δλ)：綠色典型值為35 nm，橙色典型值為17 nm。這表示光譜純度；半高寬越窄，顏色越飽和、越純。在此元件中，橙色AlInGaP晶片比綠色InGaN晶片展現更高的色純度。
• 順向電壓 (V_F)：在20mA下，綠色典型值為3.2 V（最大3.6 V），橙色典型值為2.0 V（最大2.4 V）。此參數對驅動電路設計至關重要，因為兩個晶片在相同電流下需要不同的供應電壓。
• 逆向電流 (I_R)：在V_R=5V下，兩者最大為10 µA。低逆向漏電流是高品質半導體接面的指標。

3. 分級系統說明

為確保量產的一致性，LED會根據性能分級。此系統允許設計師為其應用選擇符合特定最低標準的元件。

3.1 發光強度分級

發光輸出以字母表示的分級進行分類。每個分級都有定義的最小和最大強度，每個分級內的容差為 +/-15%。

• 綠色晶片：分級 Q (71.0-112.0 mcd)、R (112.0-180.0 mcd)、S (180.0-280.0 mcd)、T (280.0-450.0 mcd)。
• 橙色晶片：分級 N (28.0-45.0 mcd)、P (45.0-71.0 mcd)、Q (71.0-112.0 mcd)、R (112.0-180.0 mcd)、S (180.0-280.0 mcd)。

3.2 主波長分級（僅綠色）

綠色晶片也根據主波長進行分級，以控制顏色一致性。

• 分級 AP (520.0-525.0 nm)、AQ (525.0-530.0 nm)、AR (530.0-535.0 nm)。每個波長分級的容差為 +/- 1 nm。

完整元件的特定分級組合（例如，綠色的強度分級、橙色的強度分級、綠色的波長分級）通常會在完整的訂購代碼中指定，或可向製造商查詢。

4. 性能曲線分析

規格書參考了典型的特性曲線，這些曲線對於理解元件在不同條件下的行為至關重要。雖然文本中未提供確切的圖表，但其標準解讀如下：

• I-V（電流-電壓）曲線：顯示順向電壓(V_F)與順向電流(I_F)之間的關係。它是非線性的，具有一個導通/閾值電壓（綠色約2.8V，橙色約1.8V），之後電流迅速增加。此曲線對於設計恆流驅動器至關重要。
• 相對發光強度 vs. 順向電流：展示光輸出如何隨電流增加，通常在建議工作範圍內呈近線性關係。驅動電流超過I_F會導致效益遞減並增加熱量。
• 相對發光強度 vs. 環境溫度：顯示隨著接面溫度升高，光輸出的降額情況。LED在較高溫度下效率較低。此曲線對於熱管理設計以維持一致的亮度至關重要。
• 光譜分佈：相對輻射功率與波長的關係圖，顯示峰值(λ_P)和半高寬(Δλ)。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸與極性

此元件使用標準的EIA封裝佔位面積。接腳定義明確：陰極2 (C2) 用於綠色(InGaN)晶片，陰極1 (C1) 用於橙色(AlInGaP)晶片。共陽極配置是多晶片LED的典型配置。詳細的尺寸圖（文本摘錄中未完全詳述）將提供精確的長、寬、高、接腳間距和透鏡幾何形狀，所有尺寸均具有±0.10 mm的標準公差。

5.2 建議的焊接墊佈局與方向

規格書包含對印刷電路板(PCB)焊墊圖案（焊接墊尺寸）和焊接方向的建議。遵循這些指南可確保正確的機械對齊、形成可靠的焊點，並防止迴焊過程中發生墓碑效應等問題。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴焊溫度曲線

提供了針對無鉛製程的建議紅外線(IR)迴焊溫度曲線。此符合JEDEC標準的曲線關鍵參數包括：

• 預熱：150-200°C，最長120秒，以逐漸加熱電路板和元件，活化助焊劑並最小化熱衝擊。
• 峰值溫度：最高260°C。元件額定可承受此溫度10秒。
• 溫度曲線強調，由於電路板設計、元件和焊膏的差異，必須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，建議烙鐵溫度不超過300°C，每個焊點焊接時間最長3秒。此操作應僅執行一次，以避免對塑膠封裝和內部打線造成熱損傷。

6.3 清潔

應僅使用指定的清潔劑。建議的方法是將元件在常溫下浸入乙醇或異丙醇中少於一分鐘。使用強烈或未指定的化學品可能損壞環氧樹脂透鏡和封裝，導致光輸出降低或提前失效。

6.4 儲存與處理

LED是濕度敏感元件(MSD)。

• 密封包裝：儲存於≤30°C和≤90% RH。在帶有乾燥劑的防潮袋中，保存期限為一年。
• 已開封包裝：儲存條件不應超過30°C和60% RH。從原始包裝中取出的元件應在一週內進行迴焊。如需更長時間儲存，必須將其保存在帶有乾燥劑的密封容器或氮氣乾燥櫃中。若開封儲存超過一週，在組裝前需要進行約60°C、至少20小時的烘烤，以去除吸收的濕氣，防止迴焊過程中發生"爆米花效應"。

7. 包裝與訂購資訊

產品以與自動化SMD組裝設備相容的載帶捲盤格式供應。

• 捲盤：直徑7吋捲盤。
• 載帶：寬度8mm的載帶。
• 數量：每滿捲3000顆。對於剩餘數量，最小包裝數量為500顆。
• 品質：包裝符合ANSI/EIA 481-1-A-1994規範。載帶中的空位以蓋帶密封。連續缺失元件（"缺燈"）的最大數量為兩個。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

主要且明確說明的應用是LCD背光，特別是用於中小型顯示器，其中側視LED用於將光線注入導光板(LGP)。雙色功能允許可調諧的白色背光（通過將綠色和橙色與其他地方的藍色LED混合）或在顯示器組件內創建特定的顏色強調和指示器。其他潛在應用包括消費電子產品、辦公設備和通訊設備中的狀態指示器、面板照明和裝飾照明。

8.2 設計考量

• 驅動電路：由於綠色和橙色晶片具有不同的順向電壓（3.2V vs 2.0V），若無為每個晶片配置限流電阻，它們無法從單一恆壓源以簡單的並聯配置驅動。建議使用恆流驅動器以獲得最佳性能和穩定性。
• 熱管理：儘管功率消耗低，但具有足夠散熱設計和可能的小銅墊的適當PCB佈局有助於散熱，尤其是在接近最大電流或環境溫度升高的情況下操作時。這有助於維持發光效率和壽命。
• 光學設計：130度的視角適合側光式背光。導光板、擴散片和反射器的設計必須優化，以配合此LED的發光模式，實現均勻照明。

9. 技術比較與差異化

此元件在其利基市場提供特定優勢：

• 雙晶片整合：與使用兩個獨立的單色LED相比，此封裝節省了PCB空間，簡化了組裝（一個放置步驟），並確保兩個光源之間精確的機械對齊，這對於混色至關重要。
• 側視外形規格：相對於頂視LED，側視封裝對於高度(Z軸)受限且光線必須平行於PCB平面發出的超薄背光模組至關重要。
• 晶片技術：使用AlInGaP製造橙色光，與GaAsP等舊技術相比，提供了更高的效率和更好的溫度穩定性，從而產生更亮、更一致的橙色光輸出。
• 製程相容性：完全相容於迴焊和自動放置，使其適合現代化、大批量的生產線。

10. 常見問題（基於技術參數）

Q1：我可以同時以最大直流電流（20mA和30mA）驅動綠色和橙色晶片嗎？

A1：可以，但您必須考慮總功率消耗。同時以最大電流操作將消耗大約等於(3.2V * 0.02A) + (2.0V * 0.03A) = 0.124W的功率。這低於各自的Pd額定值，但接近它們的總和。需要在PCB上進行充分的熱設計，以防止接面溫度超過安全限制，特別是在密封外殼中。

Q2：為什麼逆向電壓額定值只有5V，而"不能持續操作"是什麼意思？

A2：LED半導體接面並非設計用於阻擋高逆向電壓。5V額定值是典型的。該短語意味著即使連續施加低於5V的逆向電壓也不被建議或指定。在電路設計中，確保LED從不承受逆向偏壓，或在必要時使用並聯的保護二極體。

Q3：訂購時應如何解讀分級代碼？

A3：您需要指定所需的發光強度分級代碼（針對綠色和橙色）和主波長分級代碼（針對綠色），以確保您的產品獲得具有所需亮度和顏色特性的LED。例如，您可能訂購分級為"綠色：強度T，波長AQ；橙色：強度R"的元件。請諮詢製造商以獲取確切的訂購代碼格式。

11. 實務設計案例

情境：為一個裝置設計狀態指示器，該裝置需要在PCB邊緣極度空間受限的區域顯示兩種不同的顏色（綠色表示"就緒"，橙色表示"待機/警告"），且PCB垂直安裝在產品機殼內。

實作：LTST-S115TGKFKT是理想的選擇。使用單一元件佔位面積。一個簡單的微控制器GPIO接腳可以通過適當的限流電阻（根據所需電流，最高20/30mA，以及供應電壓計算）連接到每個陰極（C1用於橙色，C2用於綠色），共陽極連接到正電源。側視發光允許光線通過裝置外殼側面的小孔或光導管導出。寬視角確保指示器從廣泛的角度都可見。相容迴焊的封裝允許它與所有其他SMD元件在一次製程中一起焊接。

12. 原理介紹

LED中的發光基於半導體p-n接面中的電致發光。當施加順向電壓時，電子和電洞被注入到主動區域，在那裡它們復合，以光子的形式釋放能量。發射光的顏色（波長）由半導體材料的能隙能量決定。

• 綠色晶片 (InGaN)：氮化銦鎵是一種化合物半導體，其能隙可以通過調整銦/鎵比例來調諧，以發射藍色到綠色光譜的光。在此，它被設計用於發射約530 nm的綠光。
• 橙色晶片 (AlInGaP)：磷化鋁銦鎵是另一種化合物半導體，以在紅色、橙色和黃色波長區域的高效率而聞名。其能隙在此被調諧用於發射約611 nm的橙光。

兩個晶片安裝在單一環氧樹脂封裝內的導線架上，並配有透明透鏡，該透鏡對發射光的吸收極小，從而實現高光學效率。

13. 發展趨勢

SMD LED領域持續發展，有幾個與此類元件相關的明確趨勢：

• 提高效率 (lm/W)：持續的材料科學和晶片設計改進旨在從相同的電輸入功率（瓦特）中提取更多的光（流明），從而降低能耗和熱負荷。
• 更高的可靠性和壽命：封裝材料、晶片貼裝技術和螢光粉技術（如適用）的進步正在延長操作壽命，並改善在惡劣環境條件下的性能。
• 微型化：對更小電子設備的推動促使LED採用更小的封裝佔位面積和更低的剖面高度，同時保持或增加光輸出。
• 顏色精度和一致性：更嚴格的分級公差和改進的製造工藝導致批次之間的顏色和亮度變化更小，這對於需要均勻外觀的應用至關重要。
• 整合：除了雙色之外，還有一種趨勢是將更多功能整合到單一封裝中，例如RGB晶片、驅動IC甚至光電探測器，以創建更智能、更緊湊的照明解決方案。