LTST-C295KGKFKT 雙色SMD LED 規格書 - 0.55mm 超薄高度 - 2.0V 典型順向電壓 - 綠色與橙色 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTST-C295KGKFKT 是一款專為現代電子應用設計的雙色表面黏著元件（SMD）LED，其特點在於體積小巧且效能可靠。本產品採用先進的AlInGaP（磷化鋁銦鎵）晶片技術，用於其綠色與橙色光源，並封裝於僅0.55mm高度的超薄封裝內。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化取放組裝設備。本裝置被歸類為綠色產品，符合RoHS（有害物質限制）標準，適用於廣泛的消費性與工業電子產品。

1.1 核心優勢

此LED的主要優勢來自於其先進材料與微型化外型的結合。採用AlInGaP半導體材料提供了高發光效率，使得小面積晶片也能產生明亮的輸出。單一封裝內的雙色功能，相較於使用兩個獨立的單色LED，節省了寶貴的印刷電路板（PCB）空間。其超薄外型對於有嚴格高度限制的應用至關重要，例如超薄顯示器、行動裝置及背光模組。此外，其與紅外線（IR）迴焊製程的相容性，使其能透過標準表面黏著技術（SMT）組裝線進行整合，確保了高製造良率與可靠性。

2. 深入技術參數分析

本節針對規格書中列出的關鍵電氣、光學及熱參數，提供詳細且客觀的解讀，闡明其對設計工程師的重要性。

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，並非用於正常操作。

• 功率消耗（P_D）：每色75 mW。這是LED能以熱能形式消散的最大功率。超過此值（通常是因驅動電流過高或環境溫度過高）可能導致過熱、半導體材料加速劣化，最終導致故障。
• 峰值順向電流（I_FP）：80 mA（在1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度下）。此額定值適用於脈衝操作，常用於多工電路或實現短暫的極高亮度。低工作週期與短脈衝寬度對於防止接面溫度在脈衝期間過度上升至關重要。
• 直流順向電流（I_F）：30 mA。這是建議用於可靠長期運作的最大連續電流。將驅動電路設計在等於或低於此電流下運作，對於確保LED的指定壽命及維持穩定的光學特性至關重要。
• 逆向電壓（V_R）：5 V。LED並非設計來承受顯著的反向偏壓。超過此電壓可能導致PN接面突然崩潰，引發立即且災難性的故障。正確的電路設計必須確保LED不會承受逆向電壓，通常在交流或雙極驅動情境下使用串聯保護二極體。
• 操作與儲存溫度：分別為-30°C至+85°C及-40°C至+85°C。這些範圍定義了裝置在使用期間及斷電時所能承受的環境條件。在接近或超過上限的溫度下操作，將會降低發光輸出與使用壽命。

2.2 電氣與光學特性

這些參數是在標準測試條件（Ta=25°C）下量測，代表裝置的典型性能。

• 發光強度（I_V）：綠色LED在20mA下的典型值為35.0 mcd，最小值為18.0 mcd。橙色LED在20mA下的典型值為90.0 mcd，最小值為28.0 mcd。在AlInGaP材料系統中，橙色發光體本質上效率更高，因此具有更高的典型輸出。最小值對於必須保證應用中特定亮度水平的設計師來說至關重要。
• 視角（2θ_1/2）：130度（兩種顏色皆為典型值）。此寬視角表示其為朗伯或近朗伯輻射模式，光強度在寬廣區域內相對均勻。這對於需要從多個角度可見的一般指示燈和背光應用非常理想，與用於聚焦光線的窄光束LED不同。
• 峰值與主波長（λ_P, λ_d）：綠色LED的典型峰值波長為574 nm，主波長為571 nm。橙色LED的典型峰值波長為611 nm，主波長為605 nm。主波長是人眼感知的單一波長，是顏色規格的關鍵參數。峰值波長與主波長之間的微小差異是由於發射光譜的形狀所致。
• 譜線半寬度（Δλ）：綠色約為15 nm，橙色約為17 nm。此參數亦稱為半高全寬（FWHM），描述了光的頻譜純度。較窄的寬度表示顏色更單色（純淨）。這些數值是AlInGaP LED的典型值，能提供良好的色彩飽和度。
• 順向電壓（V_F）：兩種顏色在20mA下的典型值為2.0 V，最大值為2.4 V。此低順向電壓有助於降低功耗與熱負載。驅動電路（通常是定電流源或限流電阻）的設計必須能適應最大V_F，以確保在所有條件下（包括元件間的差異與溫度效應）都能提供所需的電流。
• 逆向電流（I_R）：在5V下最大值為10 µA。這是當裝置在其最大額定值內承受反向偏壓時流動的小量漏電流。若數值顯著高於此值，可能表示接面已損壞。

3. 分級系統說明

規格書包含發光強度與主波長的分級代碼，這對於需要顏色或亮度一致性的應用至關重要。

3.1 發光強度分級

LED在製造後會根據其量測的光輸出進行分級。綠色LED的分級範圍從"M"（18.0-28.0 mcd）到"Q"（71.0-112.0 mcd）。橙色LED的分級範圍從"N"（28.0-45.0 mcd）到"R"（112.0-180.0 mcd）。每個分級的容差為+/-15%。訂購時，指定更嚴格的分級（例如，僅限"P"和"Q"級）可確保組裝中多個元件的亮度更加均勻，這對於多LED顯示器或背光陣列至關重要。建議使用單一分級的LED以獲得最佳的視覺一致性。

3.2 主波長分級（僅限綠色）

綠色LED亦根據主波長分為代碼"C"（567.5-570.5 nm）、"D"（570.5-573.5 nm）和"E"（573.5-576.5 nm），每個分級的容差為+/-1 nm。這讓設計師可以選擇具有非常特定綠色色調的LED，這對於顏色編碼指示燈或匹配特定的企業或產品配色方案非常重要。橙色LED的波長僅指定為典型值，表示其變異較小或未提供此參數的分級。

4. 性能曲線分析

雖然規格書中引用了特定的圖形曲線（例如，圖1、圖6），但其含義對於LED技術而言是標準的。

4.1 順向電流 vs. 順向電壓（I-V曲線）

LED的I-V特性是指數性的。順向電壓超過"導通"點後的微小增加，會導致電流大幅增加。這就是為什麼LED必須由定電流源或串聯限流電阻驅動；使用定電壓電源會導致熱失控並損壞元件。在20mA下2.0V的典型V_F提供了此設計的操作點。

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，效率（每瓦流明）通常會因熱量增加和其他非輻射復合過程而降低。在建議的20mA直流或以下操作，可確保最佳效率與壽命。

4.3 溫度相依性

LED性能高度依賴於溫度。隨著接面溫度升高：順向電壓（V_F）會略微下降。發光強度會顯著下降。對於AlInGaP LED，接面溫度每升高1°C，光輸出可能下降約0.5-1.0%。主波長可能略微偏移（AlInGaP通常會向較長波長偏移）。PCB上的有效熱管理（例如使用散熱孔或鋪銅）對於維持穩定的光學性能至關重要，特別是在高功率或高環境溫度的應用中。

4.4 頻譜分佈

所引用的頻譜圖將顯示每種顏色單一且相對狹窄的峰值，這是AlInGaP材料的特徵。沒有次級峰值或寬頻譜，證實了裝置的色彩純度，這對於需要飽和色彩的應用是理想的。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸與極性

本裝置符合EIA標準封裝外形。關鍵的機械特徵是其0.55mm的高度。接腳定義明確：接腳1和3用於綠色LED，接腳2和4用於橙色LED。此四焊墊設計允許獨立控制兩種顏色。極性由接腳編號指示；通常，陽極透過驅動電路連接至正電源，陰極連接至接地或電流吸收端。

5.2 建議焊墊設計

規格書提供了建議的焊墊尺寸。遵循這些建議對於在迴焊過程中實現可靠的焊點至關重要。焊墊設計會影響焊錫圓角形狀，進而影響機械強度和從LED導出的熱傳導。設計良好的焊墊可確保在迴焊過程中正確的自動對位，並防止墓碑效應（元件一端從焊墊上翹起）。

6. 焊接與組裝指南

6.1 紅外線迴焊溫度曲線

本裝置完全相容於紅外線（IR）或對流迴焊製程，這是SMT組裝的標準。規格書提供了符合JEDEC無鉛焊錫標準的建議溫度曲線。關鍵參數包括：預熱區（150-200°C）以緩慢升溫並活化助焊劑。峰值溫度不超過260°C。液相線以上時間（SnAgCu焊錫通常為217°C）最長10秒。從室溫到峰值再返回的總時間應加以控制，以最小化對塑膠封裝和半導體晶粒的熱應力。

6.2 手工焊接

若因維修或原型製作需要進行手工焊接，必須極度小心。建議使用最高溫度300°C的烙鐵，並將每個焊墊的接觸時間限制在3秒內。過多的熱量或長時間接觸可能熔化塑膠透鏡、損壞封裝內的打線，或使晶粒黏著材料分層。

6.3 儲存與處理條件

LED是濕度敏感元件（MSD）。塑膠封裝會吸收空氣中的濕氣，這些濕氣在高溫迴焊過程中可能轉化為蒸汽，導致內部破裂或"爆米花效應"。規格書規定：密封包裝應儲存在≤30°C且≤90% RH的環境中，並在一年內使用。開封後，LED應儲存在≤30°C且≤60% RH的環境中。暴露於環境空氣中超過一週的元件，在焊接前應在60°C下烘烤至少20小時以驅除濕氣。正確的處理還包括防範靜電放電（ESD）。雖然不像某些IC那樣敏感，但LED仍可能被ESD損壞。建議使用接地腕帶、防靜電墊和正確接地的設備。

6.4 清潔

焊後清潔（若需要）應僅使用指定的溶劑進行。規格書建議在常溫下使用乙醇或異丙醇，時間少於一分鐘。強烈或未指定的化學品可能侵蝕塑膠透鏡材料，導致霧化、破裂或變色，這將嚴重降低光學性能。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 載帶與捲盤規格

本裝置以具有保護蓋帶的凸版載帶供應，捲繞在7英吋（178mm）直徑的捲盤上。標準捲盤數量為4000件。剩餘捲盤的最小訂購量為500件。載帶尺寸與口袋間距符合ANSI/EIA-481規範，確保與標準SMT送料器相容。載帶設計包含定位特徵和鏈輪孔，以實現精確的機械進給。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

雙色功能與薄型外觀使此LED適用於眾多應用：狀態指示燈：單一元件可顯示兩種狀態（例如，綠色表示"開啟/就緒"，橙色表示"待機/警告"）。鍵盤與開關背光：其寬視角與亮度非常適合照亮控制面板上的符號。消費性電子產品：用於空間寶貴的智慧型手機、平板電腦、穿戴式裝置和遙控器。汽車內裝照明：用於儀表板指示燈或環境照明（需符合特定汽車等級認證）。可攜式裝置：電池供電裝置受益於其低順向電壓，可將功耗降至最低。

8.2 設計考量

電流限制：務必使用定電流驅動器或根據電源電壓和LED的最大V_F計算的串聯電阻。熱管理：確保PCB佈局提供足夠的熱路徑，特別是在接近最大電流驅動時。考慮從LED接面到環境的熱阻。ESD保護：若驅動LED的信號線暴露於使用者介面，請加入ESD保護二極體。光學設計：若需要特定的光束模式，寬視角可能需要導光板或擴散片。對於混色（若兩個LED同時驅動），需了解人眼對混合顏色（例如，綠色+橙色產生的黃色調）的感知是非線性的。

9. 技術比較與差異化

與較舊的LED技術（如標準GaP（磷化鎵）或GaAsP（磷砷化鎵））相比，AlInGaP晶片提供了顯著更高的發光效率，在相同驅動電流下能產生更亮的光輸出。與某些基於藍光晶片加螢光粉的白光LED相比，這些單色LED在其特定色帶內提供了更優異的色彩純度，且通常具有更高的效能。此特定元件的關鍵差異在於，將兩種不同且高效能的顏色結合在一個支援完整迴焊組裝的業界標準超薄封裝中。相較於使用兩個分立LED，這種整合減少了零件數量、組裝時間和電路板空間。

10. 常見問題（基於技術參數）

問：我可以同時驅動綠色和橙色LED嗎？

答：可以，它們在電氣上是獨立的。然而，您必須確保總功率消耗（每個LED的I_F* V_F，加上任何驅動器損耗）不超過PCB的熱容量和元件自身的限制。同時以全額20mA驅動兩者會消耗約80mW，這高於每色75mW的額定值，但如果工作週期低或熱管理極佳，則可能是可接受的。請針對您的特定佈局進行熱計算。

問："峰值波長"和"主波長"有什麼區別？

答：峰值波長（λ_P）是頻譜功率分佈達到最大值時的波長。主波長（λ_d）是標準人類觀察者看來具有相同顏色的單色光波長。λ_d是從CIE色度座標計算得出的，是指定感知顏色時更相關的參數。

問：下訂單時應如何解讀分級代碼？

答：為確保一致性，請指定所需的發光強度分級（例如，"P"級），以及對於綠色LED，指定主波長分級（例如，"D"級）。這告訴製造商供應落在這些特定性能範圍內的零件。未指定分級可能會收到來自任何生產分級的零件，導致您最終產品可能出現變異。

問：是否需要散熱片？

答：在典型的室內環境溫度（25°C）下以最大連續電流（20mA）操作時，如果PCB有連接到LED散熱焊墊的適度銅面積，通常不需要專用散熱片。然而，對於高環境溫度、密閉空間，或使用超過直流額定值的脈衝驅動時，則需要進行熱分析。必須盡可能降低接面溫度，以獲得最大的光輸出和壽命。

11. 實用設計與使用範例

範例1：雙狀態電源指示燈：在壁式變壓器中，可以連接此LED，當裝置充滿電且消耗最小電流時顯示綠色（由充電IC控制），當裝置正在主動充電時顯示橙色。一個簡單的微控制器或邏輯電路可以在驅動接腳對（1,3）和（2,4）之間切換。

範例2：帶動畫效果的背光：在遊戲周邊設備中，可以將多個LTST-C295KGKFKT LED排列成陣列。透過獨立對每個LED的綠色和橙色通道進行脈衝寬度調變（PWM），微控制器可以創造動態變色和呼吸燈光效果，且全部在非常薄的空間限制內實現。

範例3：信號強度指示燈：在無線模組中，綠色LED可指示強信號（以全電流驅動），橙色LED可指示弱信號（以全電流驅動），而兩個LED同時以降低的電流驅動可產生中間的黃色，以指示中等信號強度，從一個元件提供三種不同的狀態。

12. 工作原理介紹

發光二極體（LED）是一種透過稱為電致發光的過程發光的半導體裝置。當順向電壓施加在半導體材料（此處為AlInGaP）的PN接面兩端時，來自N型區域的電子和來自P型區域的電洞被注入主動區域。當這些電荷載子（電子和電洞）復合時，它們會釋放能量。在像AlInGaP這樣的直接能隙半導體中，此能量主要以光子（光）的形式釋放。發射光的特定波長（顏色）由半導體材料的能隙能量決定，這是在晶體生長過程中設計的。此裝置中的綠色和橙色是透過在各自的晶片中略微改變鋁、銦、鎵和磷原子的組成來實現的，這改變了能隙能量，從而改變了發射光的顏色。

13. 技術趨勢

SMD LED技術的總體趨勢持續朝向更高效率（每瓦更多流明）、更高功率密度和進一步微型化發展。同時，對於照明應用，也有強烈的驅動力朝向改善顯色性和顏色一致性。對於指示燈和背光LED，趨勢包括在封裝中整合更多功能，例如內建限流電阻、用於可定址性的IC驅動器（如WS2812風格的"智慧LED"），甚至超越雙色的多種顏色（例如RGB）。對超薄和柔性顯示器的推動，也正在驅動更薄封裝外形和柔性基板上LED的發展。使用先進材料如GaN-on-Si（矽基氮化鎵）和微型LED技術，代表了未來高亮度、微型化顯示器的最前沿。