LTST-S326KSTGKT-5A SMD 雙色 LED 規格書 - 黃/綠雙色 - 5mA - 130° 視角 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTST-S326KSTGKT-5A 是一款緊湊型表面黏著雙色 LED，專為需要在小尺寸空間內提供可靠指示燈光的現代電子應用而設計。此元件在單一封裝內整合了兩個不同的半導體晶片：一個用於發射黃光的 AlInGaP 晶片，以及一個用於發射綠光的 InGaN 晶片。此配置允許單一元件提供雙色指示，節省了寶貴的 PCB 空間。LED 封裝於符合 EIA 標準、配備透明透鏡的封裝內，確保高光輸出與寬廣視角。它專為與自動貼片組裝系統和標準紅外線 (IR) 迴流焊接製程相容而設計，適用於大批量生產環境。

此 LED 的核心優勢包括符合 RoHS 指令、採用超高亮度晶片技術以實現高發光強度，以及專為自動化組裝線的穩健性而設計。其主要目標市場涵蓋通訊設備、辦公室自動化裝置、家電、工業控制面板以及各種需要狀態指示或背光的消費性電子產品。

2. 技術規格詳解

2.1 絕對最大額定值

超出這些限制操作可能導致永久性損壞。

• 功率消耗：黃色：62.5 mW，綠色：76 mW
• 峰值順向電流 (1/10 工作週期，0.1ms 脈衝)：黃色：60 mA，綠色：100 mA
• 連續直流順向電流 (I_F)：黃色：25 mA，綠色：20 mA
• 操作溫度範圍 (T_a)：-20°C 至 +80°C
• 儲存溫度範圍：-30°C 至 +100°C
• 紅外線焊接條件：峰值溫度 260°C，最長 10 秒。

2.2 電氣與光學特性 (於 T_a=25°C, I_F=5mA)

這些是標準測試條件下的典型性能參數。

• 發光強度 (I_V)：
  • 黃色：最小值 7.1 mcd，典型值 -，最大值 71.0 mcd
  • 綠色：最小值 28.0 mcd，典型值 -，最大值 280.0 mcd
  • 使用近似 CIE 明視覺響應曲線的感測器/濾光片測量。
• 視角 (2θ_1/2)：130 度 (兩種顏色典型值)。此為強度降至軸向值一半時的全角。
• 峰值波長 (λ_P)：黃色：591 nm (典型值)，綠色：530 nm (典型值)。
• 主波長 (λ_d)：
  • 黃色：最小值 582.0 nm，最大值 596.0 nm
  • 綠色：最小值 520.0 nm，最大值 540.0 nm
• 頻譜頻寬 (Δλ)：黃色：15 nm (典型值)，綠色：35 nm (典型值)。
• 順向電壓 (V_F)：
  • 黃色：典型值 2.0 V，最大值 2.3 V
  • 綠色：典型值 2.8 V，最大值 3.2 V
• 逆向電流 (I_R)：在 V_R=5V 時，兩種顏色最大值均為 10 µA。注意：此元件並非設計用於逆向操作；此參數僅供測試用途。

3. 分級系統說明

產品根據發光強度進行分級，以確保應用中的顏色和亮度一致性。每個分級的容差為 +/-15%。

3.1 發光強度分級

黃色 (I_F=5mA)：

• 分級 K：7.1 – 11.2 mcd
• 分級 L：11.2 – 18.0 mcd
• 分級 M：18.0 – 28.0 mcd
• 分級 N：28.0 – 45.0 mcd
• 分級 P：45.0 – 71.0 mcd

綠色 (I_F=5mA)：

• 分級 N：28.0 – 45.0 mcd
• 分級 P：45.0 – 71.0 mcd
• 分級 Q：71.0 – 112.0 mcd
• 分級 R：112.0 – 180.0 mcd
• 分級 S：180.0 – 280.0 mcd

料號 LTST-S326KSTGKT-5A 表示黃色 (K) 和綠色 (S) 晶片的特定分級選擇。設計師應根據其應用指定所需的分級，以保證視覺均勻性，尤其是在多個 LED 並排使用時。

4. 性能曲線分析

雖然 PDF 參考了典型曲線，但其特性可從提供的數據推斷：

• I-V (電流-電壓) 曲線：順向電壓 (V_F) 規格暗示了典型的指數關係。具有較低典型 V_F(2.0V) 的黃色晶片，其曲線形狀將與綠色晶片 (典型 V_F2.8V) 略有不同。由於 V_F具有負溫度係數，適當的限流至關重要。
• 發光強度 vs. 電流：在額定操作範圍內，強度 (I_V) 大致與順向電流 (I_F) 成正比。然而，在極高電流下，由於熱效應，效率可能會下降。
• 溫度特性：AlInGaP (黃色) 和 InGaN (綠色) LED 的發光輸出通常隨著接面溫度升高而降低。-20°C 至 +80°C 的操作溫度範圍定義了保證指定性能的環境條件。
• 頻譜分佈：峰值波長和主波長，以及頻譜頻寬 (Δλ)，定義了色純度。與黃色晶片 (15 nm) 相比，綠色晶片更寬的 Δλ (35 nm) 是基於 InGaN 的綠色 LED 的典型特徵。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

LED 符合標準 EIA 表面黏著封裝外形。所有尺寸均以毫米為單位，標準公差為 ±0.1 mm，除非另有說明。封裝採用適合空間受限應用的薄型設計。

5.2 腳位定義與極性

此元件有兩個陽極 (每個晶片一個) 和一個共陰極。腳位定義如下：

• 陰極 1 (C1)：連接至綠色 InGaN 晶片。
• 陰極 2 (C2)：連接至黃色 AlInGaP 晶片。

在 PCB 佈局和組裝過程中必須注意正確的極性。提供了建議的 PCB 焊墊佈局，以確保正確的焊接和機械穩定性。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴流焊參數 (無鉛製程)

此元件與紅外線迴流焊相容。建議符合 JEDEC 標準的溫度曲線如下：

• 預熱溫度：150°C 至 200°C
• 預熱時間：最長 120 秒
• 本體峰值溫度：最高 260°C
• 高於 260°C 時間：最長 10 秒
• 迴流次數：最多兩次。

注意：實際溫度曲線必須根據具體的 PCB 設計、焊錫膏和使用的爐子進行特性分析。

6.2 手工焊接

如需手工焊接：

• 烙鐵溫度：最高 300°C
• 焊接時間：每個焊墊最長 3 秒
• 焊接次數：僅限一次。

6.3 儲存與操作

• 靜電防護：此元件對靜電放電 (ESD) 敏感。操作時請使用防靜電手環、防靜電墊和正確接地的設備。
• 濕度敏感性：作為表面黏著元件，它具有濕度敏感性。
  • 密封袋：儲存於 ≤30°C 且 ≤60% RH 的環境。開封後一年內使用。
  • 開封後：對於離開原包裝超過一週的元件，建議在迴流焊前以 60°C 烘烤至少 20 小時，以防止 "爆米花效應"。
• 清潔：僅使用經批准的醇類溶劑，如異丙醇 (IPA) 或乙醇。在室溫下浸泡時間應少於一分鐘。避免使用未指定的化學品。

7. 包裝與訂購資訊

自動化組裝的標準包裝為：

• 載帶：8mm 寬壓紋載帶。
• 捲盤：7 英吋 (178mm) 直徑捲盤。
• 每捲數量：3000 顆。
• 最小訂購量 (MOQ)：剩餘數量 500 顆起訂。
• 包裝遵循 ANSI/EIA-481 規範。空位用蓋帶密封，最多允許連續兩個元件缺失。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

• 狀態指示燈：路由器、數據機、基地台和通訊設備中的電源開啟、待機、模式、電池充電或網路活動指示燈。
• 鍵盤/按鍵背光：在工業面板、醫療設備或消費性電子產品中提供雙色回饋 (例如，綠色表示啟動，黃色表示警告)。
• 面板指示燈：用於家電 (烤箱、洗衣機) 和辦公室自動化設備 (印表機、掃描器) 的控制面板上。
• 符號照明：小型標誌或圖標照明。

8.2 設計考量

• 電流限制：始終為每個顏色通道使用串聯的限流電阻。根據電源電壓 (V_CC)、所需的順向電流 (I_F) 和 LED 的順向電壓 (V_F) 計算電阻值。為穩健設計，請使用規格書中的最大 V_F：R = (V_CC- V_{F_max}) / I_F.
• 熱管理：雖然功率消耗低，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，以維持性能和壽命。
• 光學設計：130 度視角提供了寬廣的可視性。對於定向光，可能需要外部透鏡或導光板。
• 驅動電路：此 LED 與邏輯電平相容，可直接由微控制器 GPIO 引腳 (配合限流電阻) 驅動，或透過電晶體/MOSFET 開關進行更高電流的控制。

9. 技術比較與差異化

LTST-S326KSTGKT-5A 在其類別中提供特定優勢：

• 單一封裝雙色：無需兩個獨立的 SMD LED，節省 PCB 空間，減少貼片時間/成本，並簡化物料清單 (BOM)。
• 高亮度：採用超高亮度 AlInGaP 和 InGaN 晶片，提供高發光強度，使其適用於即使在光線充足的條件下也需要良好可見度的應用。
• 標準化封裝：EIA 標準的封裝尺寸確保了與大量現有 PCB 佈局、貼片吸嘴和送料器系統的相容性。
• 穩健的製程相容性：專為紅外線迴流焊和自動化組裝設計，確保大批量生產中的高良率和可靠性。

10. 常見問題 (FAQ)

Q1: 我可以同時以最大直流電流驅動黃色和綠色 LED 嗎？

A1: 不行。絕對最大額定值規定了各自的直流順向電流 (黃色：25mA，綠色：20mA)。同時以此電流驅動兩者可能會超過封裝的總功率消耗額定值。對於同時操作，應根據熱考量相應地降低電流。

Q2: 峰值波長 (λ_P) 和主波長 (λ_d) 有什麼區別？

A2: 峰值波長是發射頻譜強度最高的單一波長。主波長是與指定白色參考光混合時，與 LED 感知顏色相匹配的單色光波長。λ_d與人眼顏色感知更為相關。

Q3: 如果元件不用於逆向操作，為什麼要指定逆向電流 (I_R) 的測試條件？

A3: I_R測試是一項標準的品質和可靠性測試，用於檢查接面完整性和漏電流。它驗證了 LED 晶片和封裝沒有重大缺陷。不建議在實際電路中施加逆向電壓，這可能會損壞元件。

Q4: 打開防潮袋後的 1 週時限有多關鍵？

A4: 這是一個保守的指導原則，旨在防止迴流焊接過程中因濕氣造成的損壞 ("爆米花效應")。如果超過暴露時間，按照規定烘烤元件 (60°C 烘烤 20 小時以上) 可以有效去除吸收的濕氣，使其恢復到可焊接狀態。

11. 實務設計案例研究

場景：為無線路由器設計一個雙狀態指示燈。綠色表示穩定的網路連接，黃色表示正在嘗試連接或信號不佳。

實作：

1. LED 放置於前面板 PCB 上。共陰極連接到地。
2. 綠色陽極 (C1) 透過一個限流電阻連接到微控制器 GPIO 引腳 (例如 3.3V)。R_green = (3.3V - 3.2V_max) / 0.005A = 20Ω (使用 22Ω 標準值)。
3. 黃色陽極 (C2) 透過另一個電阻連接到不同的 GPIO 引腳。R_yellow = (3.3V - 2.3V_max) / 0.005A = 200Ω (使用 220Ω 標準值)。
4. 微控制器韌體控制引腳：驅動綠色引腳為高電位表示穩定連接，驅動黃色引腳為高電位表示搜尋中/信號不佳，兩者均為低電位則關閉。
5. 寬廣的 130° 視角確保指示燈在典型房間內從各個角度都可見。

12. 技術原理介紹

LTST-S326KSTGKT-5A 基於固態半導體發光原理。其封裝內包含兩種不同的半導體材料：

• 黃光發射 (AlInGaP)：黃光由磷化鋁銦鎵 (AlInGaP) 晶片產生。當施加順向電壓時，電子和電洞在晶片的主動區複合，以光子的形式釋放能量。AlInGaP 合金的特定成分決定了能隙能量，這對應於黃色波長 (~590 nm)。
• 綠光發射 (InGaN)：綠光由氮化銦鎵 (InGaN) 晶片產生。工作原理相同 (電致發光)，但 InGaN 材料系統具有更寬的能隙可調性。通過調整銦含量，發射波長可以在藍色、綠色和青色頻譜中變化。用 InGaN 實現高效率綠光比藍光更具挑戰性，這反映在更寬的頻譜頻寬上。

透明環氧樹脂透鏡封裝晶片，提供機械保護、塑造光輸出光束，並提供環境密封。

13. 產業趨勢與發展

像 LTST-S326KSTGKT-5A 這樣的 SMD LED 市場在幾個關鍵趨勢的推動下持續演進：

• 微型化程度提高：對更小封裝尺寸 (例如 0402、0201 公制) 的需求持續存在，以實現更密集的電子產品和新的外形尺寸，如穿戴式裝置。
• 更高效率與亮度：磊晶生長和晶片設計的持續改進，產生了更高發光效率 (每電瓦產生更多光輸出) 的 LED，允許在相同電流下實現更低功耗或更亮的指示燈。
• 顏色一致性與進階分級：針對波長 (顏色) 和強度的更嚴格分級容差正成為標準，特別是對於多個 LED 必須完美匹配的應用，例如全彩顯示器或指示燈陣列。
• 整合與智慧功能：趨勢從簡單的分立 LED 延伸到整合解決方案，例如內建限流電阻、驅動 IC 甚至微控制器的 LED，用於可定址 RGB LED (例如 WS2812)。
• 可靠性與惡劣環境適用性：開發重點在於提高在高溫、高濕度和化學暴露下的性能和壽命，將應用擴展到汽車、工業和戶外環境。

像 LTST-S326KSTGKT-5A 這樣的元件代表了標準指示燈應用的成熟、可靠且具成本效益的解決方案，而新技術則在推動專業化、高性能用途的界限。