雙色SMD LED LTST-C295KGKSKT 規格書 - 封裝尺寸 - 綠/黃 - 20mA - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件詳述一款雙色表面黏著LED的規格。此元件在單一超薄封裝內整合了兩個不同的AlInGaP半導體晶片，能夠發出綠色與黃色光。其設計兼容自動化組裝製程與現代無鉛焊接技術，適用於大量生產。

此元件的核心優勢包括其緊湊的外形尺寸、採用先進AlInGaP技術帶來的高發光強度，以及符合環保法規。主要目標應用於消費性電子產品、工業指示燈、汽車內裝照明，以及需要在小尺寸內提供可靠雙色指示的通用信號應用。

2. 技術規格深入解析

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。不保證在此條件下運作。適用於綠色與黃色晶片：

• 功率消耗 (Pd)：75 mW。這是LED能以熱能形式消散的最大功率。
• 峰值順向電流 (I_FP)：80 mA。此電流僅允許在脈衝條件下（1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度）使用，以防止過熱。
• 連續順向電流 (I_F)：30 mA DC。這是建議用於連續運作的最大電流。
• 逆向電壓 (V_R)：5 V。在逆向偏壓下超過此電壓可能導致半導體接面崩潰。
• 操作溫度 (T_opr)：-30°C 至 +85°C。這是可靠運作的環境溫度範圍。
• 儲存溫度 (T_stg)：-40°C 至 +85°C。

2.2 電氣光學特性

在Ta=25°C且I_F=20mA條件下量測，這些參數定義了元件在正常操作條件下的性能。

• 發光強度 (I_V)：綠色晶片最小值為18.0 mcd，最大值為112.0 mcd。黃色晶片最小值為28.0 mcd，最大值為180.0 mcd。未指定典型值，表示性能由分級系統定義。
• 視角 (2θ_1/2)：130度（典型值）。此寬廣視角使LED適合需要從多角度觀看的應用。
• 峰值波長 (λ_P)：574 nm（綠色，典型值）與591 nm（黃色，典型值）。這是發射光功率最大的波長。
• 主波長 (λ_d)：571 nm（綠色，典型值）與589 nm（黃色，典型值）。這是人眼感知的單一波長，定義了在CIE色度圖上的色座標點。
• 頻譜頻寬 (Δλ)：兩種顏色均為15 nm（典型值），表示發射顏色相對純淨。
• 順向電壓 (V_F)：2.0 V（典型值），在20mA時最大為2.4 V。此低電壓與常見的邏輯位準電源相容。
• 逆向電流 (I_R)：在V_R=5V時，最大值為10 μA。

3. 分級系統說明

為確保生產中的顏色與亮度一致性，LED會進行分級。此元件採用發光強度分級系統。

3.1 綠色晶片分級

分級代碼：M (18.0-28.0 mcd)、N (28.0-45.0 mcd)、P (45.0-71.0 mcd)、Q (71.0-112.0 mcd)。每個分級的公差為 +/-15%。

3.2 黃色晶片分級

分級代碼：N (28.0-45.0 mcd)、P (45.0-71.0 mcd)、Q (71.0-112.0 mcd)、R (112.0-180.0 mcd)。每個分級的公差為 +/-15%。

設計師在下單時必須指定所需的分級代碼，以確保應用達到預期的亮度水準。文件中未標示獨立的波長/顏色分級，表示製造過程中對主波長有嚴格的控制。

4. 性能曲線分析

雖然參考了特定的圖形數據，但提供的文本中未完全詳述，此類元件的典型曲線包括：

• I-V（電流-電壓）曲線：顯示順向電壓與電流之間的指數關係。曲線在約2.0V處會有一個特徵性的膝點電壓。
• 發光強度 vs. 順向電流：在達到最大額定電流前呈相對線性關係，之後效率可能因發熱而下降。
• 發光強度 vs. 環境溫度：顯示光輸出隨著接面溫度上升而減少，這是設計中熱管理的關鍵因素。
• 頻譜分佈：顯示相對光功率與波長的關係圖，在指定的λ_P處達到峰值，其寬度由Δλ定義。

5. 機械與封裝資訊

此元件採用業界標準的SMD封裝。關鍵機械注意事項包括：

• 封裝為超薄型，高度僅0.55 mm。
• 所有尺寸均以毫米為主要單位，除非另有說明，一般公差為±0.10 mm。
• 接腳定義為：綠色LED位於接腳1和3，黃色LED位於接腳2和4。此共陰極或共陽極配置（未明確說明，但為雙色LED的典型結構）允許獨立控制每種顏色。
• 透鏡為水清色，可呈現晶片的真實顏色。
• 提供詳細的封裝尺寸圖、載帶尺寸與捲盤規格（7英吋直徑，每捲4000顆），以供PCB焊墊圖形設計與自動化處理使用。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴焊曲線

提供建議的無鉛製程紅外線迴焊曲線。關鍵參數包括：

• 預熱：150-200°C。
• 預熱時間：最長120秒。
• 峰值溫度：最高260°C。
• 液相線以上時間：最長10秒（建議最多進行兩次迴焊循環）。
• 此曲線基於JEDEC標準，確保可靠安裝而不損壞LED封裝或內部打線。

6.2 手工焊接

如有必要，允許使用烙鐵進行手工焊接，但有限制：

• 烙鐵溫度：最高300°C。
• 焊接時間：每個焊點最長3秒，且僅限一次。

6.3 儲存與操作

• 靜電防護：此元件對靜電放電敏感。請使用靜電手環、接地設備與防靜電包裝。
• 濕度敏感度：當與乾燥劑一同密封在原廠防潮袋中時，在≤30°C/90%RH條件下，保存期限為一年。一旦開封，LED應在一週內使用，若存放時間較長，則在迴焊前需進行烘烤（60°C，20小時以上）。
• 清潔：僅使用指定的溶劑，如乙醇或異丙醇，在室溫下清潔少於一分鐘。未指定的化學品可能損壞環氧樹脂透鏡。

7. 包裝與訂購

此元件以8mm載帶包裝於7英吋直徑的捲盤上，以兼容自動貼片機。零散訂購的最小數量為500顆。載帶與捲盤規格遵循ANSI/EIA 481標準。

8. 應用建議

8.1 典型應用情境

• 狀態指示燈：雙色功能允許在單一元件佔位面積內顯示多種狀態（例如，綠色=正常，黃色=警告）。
• 背光：適用於需要可自訂顏色回饋的小型LCD顯示器或鍵盤。
• 消費性電子產品：電源按鈕、充電狀態燈、緊湊裝置中的裝飾性照明。
• 汽車內裝：空間有限的儀表板與控制面板照明。

8.2 設計考量

• 限流：務必使用串聯電阻或恆流驅動器，將每個晶片的順向電流限制在30mA DC或以下。
• 熱管理：確保足夠的PCB銅箔面積或散熱孔，以消散熱量，特別是在接近最大電流或高環境溫度下運作時，以維持光輸出與使用壽命。
• PCB焊墊圖形：遵循建議的焊墊尺寸，以確保正確焊接與機械穩定性。
• 光學設計：130度的寬廣視角若需要更集中的光束，可能需要導光板或擴散片。

9. 技術比較與差異化

與舊式單色LED或使用不同半導體材料（如傳統GaP）的LED相比，此基於AlInGaP的雙色LED提供：

• 更高效率：相較於舊技術，AlInGaP技術為琥珀色/黃色/綠色光提供了更高的每單位電流發光強度（mcd/mA）。
• 節省空間：將兩種顏色整合到一個0.55mm薄的封裝中，相較於使用兩個獨立LED，減少了PCB面積與元件數量。
• 製程兼容性：完全兼容紅外線迴焊與自動貼裝，簡化了現代SMT組裝線。

10. 常見問題（基於技術參數）

問：我可以同時以30mA驅動綠色和黃色LED嗎？

答：每個晶片的絕對最大功率消耗為75mW。在典型Vf為2.0V且30mA時，每個晶片消耗60mW（P=I*V）。同時驅動兩者將總共消耗120mW，這超過了每個晶片的額定值，需要仔細的熱分析。更安全的做法是在絕對最大值以下運作，例如採用測試條件中使用的20mA。

問：峰值波長與主波長有何不同？

答：峰值波長（λ_P）是對LED發射頻譜中最高點的物理量測。主波長（λ_d）是基於人眼顏色感知（CIE圖表）的計算值，代表我們看到的顏色。對於像此LED這樣的單色光源，兩者非常接近。

問：設計時應如何解讀分級代碼？

答：選擇能保證您所需最低亮度的分級。例如，如果您的設計需要黃色LED至少50 mcd，您必須指定Q級（71.0-112.0 mcd）或更高，因為P級僅保證最高71.0 mcd。

11. 實務設計與使用案例

案例：雙狀態系統狀態指示燈

在一個可攜式醫療設備中，使用單一LED來指示電池與系統狀態。微控制器獨立驅動各接腳。

- 電路：兩個GPIO接腳，每個透過一個100Ω限流電阻（針對3.3V電源計算約20mA：R = (3.3V - 2.0V) / 0.02A ≈ 65Ω；100Ω提供安全餘量）連接到相應LED顏色的陽極。陰極連接到接地。

- 邏輯：綠色 = 系統開啟/正常。黃色 = 電池充電中/低電量警告。兩者皆熄滅 = 系統關閉。此實作節省空間、簡化使用者介面，並可依照提供的曲線使用標準SMT迴焊製程組裝。

12. 工作原理簡介

此LED基於AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體材料。當順向電壓施加於p-n接面時，電子與電洞被注入主動區並在此復合。此復合過程以光子（光）的形式釋放能量。AlInGaP合金的特定成分決定了能隙能量，這直接決定了發射光的波長（顏色）——在此元件中，綠色約為571nm，黃色約為589nm。兩個晶片封裝在單一的環氧樹脂封裝內，並配有透明透鏡，以最小化光吸收並提供環境保護。

13. 技術趨勢

LED的發展持續聚焦於與此元件相關的幾個關鍵領域：提高發光效率（每電瓦產生更多光輸出）、改善顏色一致性與飽和度、進一步微型化封裝，以及增強在高溫高濕條件下的可靠性。使用如AlInGaP等先進半導體材料來實現琥珀-綠色頻譜，代表了一項成熟但經過優化的技術，為指示燈應用提供了性能、成本與可靠性的良好平衡。未來趨勢可能涉及將驅動電子元件整合到封裝內，甚至實現更廣泛的頻譜可調性。