雙色SMD LED LTST-C195KGJSKT 規格書 - 封裝尺寸 3.2x2.8x1.9mm - 電壓 2.0-2.4V - 功率 75mW - 綠色與黃色 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件提供LTST-C195KGJSKT的完整技術規格，這是一款雙色表面黏著元件（SMD）LED。此元件將兩個不同的發光晶片整合在一個專為自動化組裝製程設計的緊湊封裝內。其設計適用於空間受限、且需要可靠、高可見度狀態指示或背光的應用。

1.1 核心優勢

此LED的主要優勢源於其設計與材料技術。兩個晶片均採用超高亮度AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體材料，實現了高發光效率與出色的色彩純度。單一封裝內的雙色功能，相較於使用兩個獨立的單色LED，節省了寶貴的PCB空間。其與紅外線迴焊製程的相容性，符合現代化、大批量生產線的要求，確保了與電路板可靠且一致的連接。

1.2 目標市場與應用

此LED適用於廣泛的電子設備。其微型尺寸與可靠性使其成為可攜式與緊湊型設備的理想選擇。主要應用領域包括：

• 通訊設備：路由器、數據機與手持裝置上的狀態指示燈。
• 電腦周邊設備：筆記型電腦、筆電與外接硬碟的鍵盤背光與狀態燈。
• 消費性電子產品：家電、影音設備與遊戲裝置上的指示燈。
• 工業控制：機械與控制系統上的面板指示燈。
• 微型顯示器與標誌：符號或小型資訊顯示的低亮度照明。

2. 技術參數：深入客觀解讀

LED的性能由一組在標準條件下（Ta=25°C）測量的電氣、光學與熱參數所定義。理解這些參數對於正確的電路設計與應用至關重要。

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，不適用於正常操作。

• 功率消耗（Pd）：每晶片75 mW。超過此值可能導致過熱並加速性能衰減。
• 直流順向電流（IF）：連續30 mA。標準測試與操作條件為20 mA。
• 峰值順向電流：80 mA，僅允許在脈衝條件下（1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度）以處理短暫突波。
• 逆向電壓（VR）：5 V。施加更高的逆向電壓可能導致接面崩潰。
• 操作與儲存溫度：分別為-30°C至+85°C與-40°C至+85°C，定義了功能與非操作儲存的環境極限。
• 焊接溫度：可承受260°C持續10秒，與無鉛（Pb-free）迴焊溫度曲線相容。

2.2 電光特性

這些是正常操作條件下（IF=20mA）的典型性能值。

• 發光強度（Iv）：亮度的關鍵量測指標。對於綠色晶片，典型值為35.0 mcd（毫燭光），最小值為18.0 mcd。黃色晶片更亮，典型值為75.0 mcd，最小值為28.0 mcd。此差異源於半導體材料與人眼靈敏度的固有特性。
• 順向電壓（VF）：典型值為2.0 V，在20mA時最大值為2.4 V。此參數對於設計與LED串聯的限流電阻至關重要。較高的VF需要較低的電阻值以達到相同電流，這會影響電阻的功率消耗。
• 視角（2θ1/2）：130度。此寬視角表示LED在一個寬廣的錐形範圍內發光，使其適用於指示燈需要從各種角度（不僅僅是正面）可見的應用。
• 峰值波長（λP）與主波長（λd）：綠色晶片的典型峰值為574 nm，主波長為571 nm。黃色晶片的峰值為591 nm，主波長為589 nm。主波長是人眼感知的單一波長，用於色彩分級。
• 譜線半寬度（Δλ）：兩種顏色均為15.0 nm。這定義了色彩純度；寬度越窄，表示色彩越飽和、越純淨。
• 逆向電流（IR）：在5V逆向偏壓下最大為10 μA，表示在關閉狀態下具有極低的漏電流。

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。這讓設計師可以選擇符合特定美學或功能要求的元件。

3.1 發光強度（亮度）分級

LED被分類為具有定義的最小與最大發光強度值的等級。每個等級內的容差為 +/-15%。

• 綠色晶片等級：M (18.0-28.0 mcd), N (28.0-45.0 mcd), P (45.0-71.0 mcd), Q (71.0-112.0 mcd)。
• 黃色晶片等級：N (28.0-45.0 mcd), P (45.0-71.0 mcd), Q (71.0-112.0 mcd), R (112.0-180.0 mcd)。

選擇較高的等級代碼（例如Q或R）可保證更亮的LED，這在高環境光條件或較長觀看距離下可能是必要的。

3.2 色調（主波長）分級

對於綠色晶片，色彩一致性是透過主波長分級來管理，每個等級的容差為 +/-1 nm。

• 綠色晶片色調等級：C (567.5-570.5 nm), D (570.5-573.5 nm), E (573.5-576.5 nm)。

這確保了組件中所有綠色LED呈現相同的綠色色調。產品規格書或特定訂單應指定所需的性能組合等級代碼（例如，強度等級 + 色調等級）。

4. 性能曲線分析

圖形數據提供了LED在不同條件下行為的更深入見解，這對於穩健的設計至關重要。

4.1 電流 vs. 電壓（I-V）特性

I-V曲線是非線性的，類似於標準二極體。順向電壓隨電流呈對數增加。操作電流顯著高於建議的20mA將導致VF與功率消耗（Pd = IF * VF）不成比例地增加，從而產生過多熱量。設計師必須使用限流電阻或恆流驅動器，將IF維持在安全限度內。

4.2 發光強度 vs. 順向電流

在正常操作範圍內，發光強度大致與順向電流成正比。然而，在極高電流下，由於熱量增加，效率可能會下降。降低電流額定值（例如，以15mA而非20mA操作）可以顯著改善長期可靠性與流明維持率，而感知亮度僅有適度降低。

4.3 溫度依賴性

LED性能對溫度敏感。當接面溫度（Tj）升高時：

• 發光強度降低：在操作溫度範圍內，輸出可能下降10-20%。
• 順向電壓降低：VF具有負溫度係數（典型值為-2 mV/°C）。在簡單的電阻驅動電路中，這可能導致LED升溫時電流略有增加，可能需要考慮熱管理。
• 波長偏移：主波長可能隨溫度升高而輕微偏移（通常朝向較長波長），導致細微的色彩變化。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

此LED符合EIA標準封裝外形。關鍵尺寸約為長度3.2mm、寬度2.8mm、高度1.9mm，容差為±0.1mm。封裝採用透明透鏡，不會改變發射光的顏色，使純粹的晶片顏色（綠色或黃色）得以顯現。

5.2 接腳分配與極性識別

此元件具有四個接腳。對於LTST-C195KGJSKT型號：

• 接腳1和3是綠色AlInGaP晶片的陽極與陰極。
• 接腳2和4是黃色AlInGaP晶片的陽極與陰極。

極性由實體封裝標記指示（通常是靠近接腳1的圓點或切角）。必須確保極性正確；施加逆向偏壓可能損壞LED。

5.3 建議的PCB焊接墊佈局

提供了建議的焊墊圖案（封裝腳位），以確保正確的焊接與機械穩定性。焊墊設計適應封裝尺寸，並允許在迴焊過程中形成良好的焊錫圓角。遵循此建議有助於防止墓碑效應（一端翹起）並確保可靠的電氣連接。

6. 焊接與組裝指南

6.1 紅外線迴焊參數

此LED與無鉛（Pb-free）焊接製程相容。提供了建議的迴焊溫度曲線，通常遵循JEDEC標準，如J-STD-020。關鍵參數包括：

• 預熱：150-200°C，持續最多120秒，以逐漸加熱電路板與元件，活化助焊劑並防止熱衝擊。
• 峰值溫度：最高260°C。
• 液相線以上時間（TAL）：焊錫熔化的時間，對於焊點形成至關重要。溫度曲線建議在峰值溫度下最多10秒。
• 限制：LED不應承受超過兩次的迴焊循環。

重要：實際的溫度曲線必須針對特定的PCB設計、錫膏與使用的迴焊爐進行特性分析。

6.2 使用烙鐵手動焊接

若需手動焊接，需極度小心：

• 烙鐵溫度：最高300°C。
• 焊接時間：每個焊點最多3秒。
• 限制：僅允許一次焊接循環，以防止對塑膠封裝與內部打線造成熱損傷。

6.3 儲存與操作條件

• 靜電放電敏感度：LED對靜電放電（ESD）敏感。必須在ESD防護區域內，使用接地腕帶與導電墊進行操作。
• 濕度敏感等級（MSL）：此元件等級為MSL 3。這表示：
  • 一旦打開原始防潮袋，元件必須在工廠環境條件下（<30°C/60% RH）於168小時（1週）內完成焊接。
  • 若暴露時間更長，在焊接前需要進行約60°C、至少20小時的烘烤，以去除吸收的水分並防止爆米花效應（迴焊時封裝破裂）。
• 長期儲存：未開封的袋子應儲存在30°C以下、90% RH以下的環境。已開封的零件應儲存在乾燥環境中，最好放在有乾燥劑的密封容器內。

6.4 清潔

若需進行焊後清潔，僅應使用指定的溶劑。建議使用室溫下的異丙醇（IPA）或乙醇，時間少於一分鐘。使用強烈或未指定的化學品可能損壞塑膠透鏡或封裝材料，導致變色或破裂。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 捲帶與捲盤規格

LED以產業標準的凸版載帶供應，捲盤直徑為7英吋（178mm），便於自動化取放組裝。關鍵細節：

• 元件間距：載帶中元件凹槽之間的距離。
• 捲盤容量：每滿捲4000顆。
• 最小訂購量（MOQ）：剩餘數量為500顆。
• 品質：載帶以覆蓋膠帶密封。允許連續缺失元件的最大數量為兩顆，確保供料可靠性。

包裝符合ANSI/EIA-481標準。

8. 應用建議與設計考量

8.1 典型應用電路

最常見的驅動方法是簡單的串聯電阻。電阻值（R）使用歐姆定律計算：R = (Vcc - VF) / IF，其中Vcc是電源電壓，VF是LED順向電壓（使用最大值進行最壞情況電流計算），IF是所需的順向電流（例如20mA）。電阻的功率額定值應至少為IF² * R。對於微控制器GPIO驅動，請確保GPIO能夠吸收/提供所需電流（IF加上任何電阻電流）。若要獨立驅動兩種顏色，請使用兩個獨立的限流電路。

8.2 可靠性設計考量

• 熱管理：儘管功率消耗低，確保LED焊墊周圍有足夠的PCB銅箔面積有助於將熱量從接面導出，維持亮度與使用壽命。
• 電流降額：對於需要高可靠性或在較高環境溫度下操作的應用，考慮以低於最大額定值的電流驅動LED（例如15-18 mA）。
• 逆向電壓保護：在LED可能暴露於逆向偏壓的電路中（例如，在交流耦合或電感性負載情境下），建議並聯一個保護二極體（陰極對陽極）。

9. 技術比較與差異化

LTST-C195KGJSKT在其類別中提供特定優勢：

• 單一封裝雙色：相較於放置兩個獨立的0603或0805尺寸單色LED，此4接腳封裝節省空間並減少放置時間/成本。
• 材料技術：綠光與黃光均使用AlInGaP，相較於一些較舊的技術（如傳統GaP），提供了更高的效率與更好的溫度穩定性。
• 寬視角：130度的視角比許多頂視型LED更寬，提供了更好的離軸可見度，這對於面板指示燈至關重要。
• 標準化包裝：符合EIA與ANSI/EIA-481標準，確保與來自不同製造商的自動化組裝設備相容。

10. 常見問題解答（基於技術參數）

Q1：我可以同時以20mA驅動綠色與黃色晶片嗎？
A1：可以，但您必須考慮總功率消耗。每個晶片最多消耗75mW。如果兩者均以20mA連續點亮且典型VF（2.0V），則每個消耗40mW（P=IV），總計80mW，若安裝得當，此值在封裝的綜合熱容量範圍內。然而，務必檢查實際VF並確保PCB有足夠的冷卻。

Q2：為什麼綠色與黃色的典型發光強度不同？
A2：這主要歸因於人眼的明視覺反應曲線（CIE曲線），其在綠黃區域（約555 nm）達到峰值。黃色晶片的波長（589 nm）比綠色晶片（571 nm）更接近此峰值靈敏度，因此來自黃色晶片的相同輻射功率（光能量）在人眼感知上會更亮（以流明或燭光計）。

Q3：透明透鏡對顏色意味著什麼？
A3：透明（非擴散、非著色）透鏡允許半導體晶片的固有顏色無改變地通過。相較於擴散透鏡，這會產生更飽和且可能更窄的光束；擴散透鏡會散射光線以獲得更寬、更柔和的外觀，但會降低峰值強度。

Q4：訂購時如何解讀分級代碼？
A4：您通常需要指定零件編號（LTST-C195KGJSKT）以及每種顏色所需的發光強度與色調分級代碼（例如，綠色：P/D，黃色：Q）。請諮詢製造商或經銷商以獲取可用的分級組合。

11. 實際應用範例

情境：網路設備的雙狀態指示燈。
路由器設計需要單一指示燈顯示兩種狀態：電源開啟/系統正常（恆亮綠光）與資料活動（閃爍黃光）。使用LTST-C195KGJSKT簡化了此設計。

• 電路：使用系統微控制器的兩個GPIO接腳。每個接腳透過一個限流電阻連接到一種LED顏色的陽極（例如，(3.3V - 2.4V)/0.02A = 45Ω，使用47Ω標準值）。陰極連接到接地。
• 軟體：韌體驅動綠色GPIO為高電位以實現恆亮狀態。對於資料活動，則以適當的閃爍速率（例如2 Hz）切換黃色GPIO。
• 優勢：相較於兩個獨立LED，節省一個PCB佔位面積。從面板上的單一點提供清晰、分明的顏色狀態。寬視角確保在辦公室或家庭環境中從各種角度均可見。

12. 工作原理簡介

發光二極體（LED）是透過電致發光發射光線的半導體元件。當順向電壓施加於p-n接面時，來自n型材料的電子在主動區與來自p型材料的電洞復合。此復合過程以光子（光粒子）的形式釋放能量。發射光的特定波長（顏色）由半導體材料的能隙能量決定。AlInGaP（磷化鋁銦鎵）是一種化合物半導體，其能隙可透過調整其組成比例來調節，以在紅色、橙色、琥珀色、黃色與綠色光譜區域產生高效率的光。在此雙色LED中，兩個獨立設計、具有略微不同能隙（一個用於綠色，一個用於黃色）的半導體晶片，被安置在具有獨立電氣連接的單一環氧樹脂封裝內。

13. 技術趨勢

SMD指示燈LED的總體趨勢持續朝向更高效率、更小封裝尺寸與更高整合度發展。雖然AlInGaP在琥珀色到綠色光色中仍佔主導地位，但InGaN（氮化銦鎵）技術在藍色、白色與真綠色LED中更為普遍。未來的發展可能包括：

• 進一步微型化：適用於超緊湊設備的小於2.0x1.0mm的封裝。
• 整合元件：內建限流電阻、保護二極體，甚至在同一封裝內整合驅動IC的LED，以簡化電路設計。
• 增強光學控制：改善熱性能：
• 更有效地將熱量從半導體接面傳導到PCB的封裝設計，允許更高的驅動電流或在標準電流下改善使用壽命。這些趨勢旨在為設計師提供更通用、更可靠且更節省空間的照明解決方案，以應對不斷擴展的電子產品範圍。

These trends aim to provide designers with more versatile, reliable, and space-efficient lighting solutions for an ever-expanding range of electronic products.