LTST-C155TGKFKT 雙色SMD LED 規格書 - 1.10mm 超薄高度 - 綠色 3.3V/橙色 2.0V - 76mW/75mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件提供 LTST-C155TGKFKT 型號的完整技術規格，這是一款雙色表面黏著元件（SMD）LED。此元件在一個超薄封裝內整合了兩種不同的半導體晶片：一個用於發射綠光的 InGaN（氮化銦鎵）晶片，以及一個用於發射橙光的 AlInGaP（磷化鋁銦鎵）晶片。其設計適用於現代電子組裝製程，以及需要緊湊型雙色指示的應用。

此 LED 的核心優勢包括其極低的 1.10mm 高度，這對於消費性電子產品、汽車內裝和可攜式裝置等空間受限的設計至關重要。它是一款符合 ROHS（有害物質限制指令）的綠色產品。元件以 8mm 載帶包裝，並捲繞於 7 英吋直徑的捲盤上，使其完全相容於大量生產中使用的高速自動貼片設備。其設計亦相容於紅外線（IR）迴焊製程，符合無鉛（Pb-free）組裝標準。

目標市場涵蓋廣泛需要可靠雙狀態指示的電子設備。這包括辦公室自動化設備、通訊裝置、家用電器、工業控制面板以及汽車儀表板指示燈。每種顏色獨立的陽極/陰極接腳允許獨立控制，可用於狀態信號、電源指示或多狀態使用者介面回饋。

2. 深入技術參數分析

2.1 絕對最大額定值

在超出這些限制的條件下操作可能導致永久性損壞。額定值是在環境溫度（Ta）為 25°C 下指定的。

• 功率消耗（Pd）：綠色晶片為 76 mW，橙色晶片為 75 mW。此參數定義了允許的最大熱功率損耗。超過此值可能導致接面溫度過高並加速元件劣化。
• 峰值順向電流（I_FP）：綠色為 100 mA，橙色為 80 mA。這是在 1/10 工作週期、0.1ms 脈衝寬度下允許的最大脈衝電流。此值顯著高於連續直流額定值，適用於短暫的高亮度脈衝。
• 直流順向電流（I_F）：綠色為 20 mA，橙色為 30 mA。這是標準亮度與長期可靠性的建議連續工作電流。
• 逆向電壓（V_R）：兩種顏色均為 5 V。此元件提供有限的逆向偏壓保護。其設計不適用於交流操作或電路設計中的逆向偏壓條件。
• 操作溫度範圍：-20°C 至 +80°C。LED 可在此環境溫度範圍內運作。
• 儲存溫度範圍：-30°C 至 +100°C。
• 紅外線焊接條件：可承受 260°C 峰值溫度達 10 秒，這是無鉛迴焊曲線的標準條件。

2.2 電氣與光學特性

這些是典型性能參數，測量條件為 Ta=25°C 且 I_F=20mA，除非另有說明。

• 發光強度（I_V）：此為感知亮度。綠色範圍從最小值 71.0 mcd 到最大值 280.0 mcd。橙色範圍從 45.0 mcd 到 180.0 mcd。特定單元的實際強度由其分級代碼決定（見第 3 節）。測量遵循 CIE 明視覺人眼響應曲線。
• 視角（2θ_1/2）：兩種顏色通常均為 130 度。此寬視角定義為強度降至軸上值一半時的全角，使 LED 適合需要從廣泛視角可見的應用。
• 峰值發射波長（λ_P）：綠色（InGaN）通常為 525 nm，橙色（AlInGaP）通常為 611 nm。這是發射光譜中最高點對應的波長。
• 主波長（λ_d）：綠色通常為 525 nm，橙色通常為 605 nm。此值源自 CIE 色度圖，是能最佳代表光線感知顏色的單一波長。
• 光譜線半高寬（Δλ）：綠色通常為 35.0 nm，橙色通常為 17.0 nm。橙色 AlInGaP 晶片具有較窄的光譜頻寬，相較於較寬的綠色光譜，能產生更飽和、更純淨的顏色。
• 順向電壓（V_F）：綠色在 20mA 下通常為 3.3 V（最大 3.5 V）。橙色在 20mA 下通常為 2.0 V（最大 2.4 V）。橙色晶片較低的 V_F意味著在相同驅動電流下消耗較少功率。這些數值對於設計驅動電路中的限流電阻至關重要。
• 逆向電流（I_R）：當施加 5V 逆向電壓（V_R）時，綠色最大為 10 µA，橙色最大為 20 µA。此測試僅用於特性描述；元件並非設計用於逆向操作。

3. 分級系統說明

LED 根據其測量的發光強度進行分類（分級），以確保生產批次內的一致性。分級代碼是訂購資訊的關鍵部分，適用於需要特定亮度等級的應用。

3.1 綠色晶片強度分級

• 分級代碼 Q：最小值 71.0 mcd，最大值 112.0 mcd。
• 分級代碼 R：最小值 112.0 mcd，最大值 180.0 mcd。
• 分級代碼 S：最小值 180.0 mcd，最大值 280.0 mcd。

3.2 橙色晶片強度分級

• 分級代碼 P：最小值 45.0 mcd，最大值 71.0 mcd。
• 分級代碼 Q：最小值 71.0 mcd，最大值 112.0 mcd。
• 分級代碼 R：最小值 112.0 mcd，最大值 180.0 mcd。

容差：每個定義分級內的強度容差為 +/-15%。這考慮了微小的測量和生產變異。

4. 性能曲線分析

規格書參考了典型的性能曲線，這些對於理解元件在非標準條件下的行為至關重要。雖然具體圖表未在文字中重現，但其含義分析如下。

4.1 順向電流 vs. 順向電壓（I-V 曲線）

每個晶片（綠色/橙色）的 I-V 曲線將顯示典型的二極體指數關係。橙色 AlInGaP 晶片的曲線將具有比綠色 InGaN 晶片（約 3.3V）更低的膝點電壓（約 2.0V）。此圖對於確定必要的電源電壓以及設計恆流驅動器以確保跨單元和溫度的穩定亮度至關重要。

4.2 發光強度 vs. 順向電流

此曲線通常在建議工作範圍內（最高至 20-30mA）顯示驅動電流與光輸出之間近乎線性的關係。以超過額定直流電流的驅動方式操作 LED 將增加亮度，但代價是更高的功率消耗、降低的效率，以及可能因接面溫度升高而縮短使用壽命。

4.3 光譜分佈

參考的光譜圖將說明綠色（較寬，~35nm）和橙色（較窄，~17nm）晶片之間的光譜半高寬差異。橙色晶片的窄發射是 AlInGaP 技術的特點，提供高色彩純度，這對於顏色區分至關重要的指示器應用通常是理想的。

4.4 溫度依賴性

LED 性能對溫度敏感。雖然提供的文本中未詳細說明，但典型特性包括：發光強度隨接面溫度升高而降低、主波長輕微偏移（通常幾奈米），以及順向電壓（V_F）隨溫度升高而降低。在暴露於高環境溫度的應用中，必須在熱管理和電路設計中考慮這些因素。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

此 LED 採用業界標準的 EIA 封裝外形。關鍵機械特徵是其最大高度（H）為 1.10 mm 的超薄外形。所有其他用於 PCB 焊盤設計的關鍵尺寸，如長度、寬度和引腳間距，均在封裝圖中提供，標準公差為 ±0.10 mm，除非另有規定。

5.2 接腳分配

此元件有四個接腳。對於 LTST-C155TGKFKT 型號：

• 接腳 1 和 3 分配給綠色InGaN 晶片（陽極和陰極）。
• 接腳 2 和 4 分配給橙色AlInGaP 晶片（陽極和陰極）。

此配置允許兩個 LED 完全獨立地佈線和控制。

5.3 建議焊接墊佈局

提供了建議的 PCB 焊盤圖案（佔位面積）。遵循此圖案對於在迴焊過程中實現可靠的焊點、防止墓碑效應（元件立起）以及確保正確對齊至關重要。焊盤設計考慮了焊錫圓角形成和散熱。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴焊曲線

包含了一個建議用於無鉛製程的紅外線（IR）迴焊曲線。此曲線符合 JEDEC 標準，其關鍵參數包括：

• 預熱：150°C 至 200°C。
• 預熱時間：最長 120 秒，以逐漸加熱電路板和元件，最小化熱衝擊。
• 峰值溫度：最高 260°C。
• 液相線以上時間：元件暴露於峰值溫度的時間最長為 10 秒。迴焊最多應執行兩次。

由於電路板設計、元件和焊膏各不相同，此曲線僅作為通用目標。建議進行針對特定電路板的特性分析。

6.2 手工焊接

若必須進行手工焊接，請使用溫度不超過 300°C 的烙鐵。每個引腳的焊接時間應限制在最長 3 秒，且僅應執行一次，以防止對塑料封裝和內部接合線造成熱損傷。

6.3 清潔

請勿使用未指定的化學清潔劑。若焊接後需要清潔，請將 LED 浸入常溫下的乙醇或異丙醇中，時間少於一分鐘。強效溶劑可能會損壞環氧樹脂透鏡或封裝標記。

6.4 靜電放電（ESD）預防措施

LED 對靜電放電和電壓突波敏感。建議在處理時使用接地腕帶或防靜電手套。所有組裝設備和工作站必須妥善接地，以防止 ESD 損壞，這種損壞可能不會立即顯現，但會降低長期可靠性。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 載帶與捲盤規格

元件按照 ANSI/EIA-481 標準，以壓紋載帶包裝供應於 7 英吋（178 mm）直徑的捲盤上。

• 載帶寬度：8 mm。
• 每捲數量：3000 個。
• 最小訂購量（MOQ）：剩餘數量為 500 個。
• 蓋帶：空的元件凹槽用頂部蓋帶密封。
• 缺件：根據捲盤規格，每捲最多允許連續兩個缺失的燈（空凹槽）。

7.2 儲存條件

密封包裝：儲存於 ≤ 30°C 且 ≤ 90% 相對濕度（RH）。在帶有乾燥劑的密封防潮袋中，保存期限為一年。已開封包裝：對於從原始包裝中取出的元件，儲存環境不應超過 30°C / 60% RH。建議在開封後一週內完成紅外線迴焊。延長儲存（已開封）：儲存在帶有乾燥劑的密封容器或氮氣乾燥器中。若在原始包裝外儲存超過一週，建議在組裝前進行約 60°C、至少 20 小時的烘烤，以去除吸收的水分並防止迴焊過程中的 "爆米花" 現象。

8. 應用說明與設計考量

8.1 典型應用電路

每個 LED 晶片（綠色和橙色）在由電壓源（例如 5V 或 3.3V 電源軌）驅動時，需要一個外部限流電阻。電阻值（R）可使用歐姆定律計算：R = (V_電源- V_F) / I_F。使用規格書中的最大 V_F值，以確保在最壞情況下電流不超過 I_F（最大值）。例如，從 5V 電源驅動綠色 LED，目標 I_F為 20mA：R = (5V - 3.5V) / 0.020A = 75 Ω。標準的 75Ω 或 82Ω 電阻將適用。對於精確控制或多工應用，建議使用恆流驅動器。

8.2 熱管理

儘管功率消耗較低（76/75 mW），但在 PCB 上進行有效的熱管理對於維持亮度和使用壽命非常重要，特別是在高環境溫度環境中或以較高電流驅動時。確保 PCB 佈局在 LED 焊盤周圍提供足夠的銅箔區域作為散熱片。避免將其他發熱元件放置在附近。

8.3 光學設計

水清透鏡提供了寬廣、擴散的視角。對於需要更定向光束的應用，可以在 LED 上方安裝二次光學元件（例如導光管或透鏡）。雙色功能允許通過以調整後的電流同時驅動兩個晶片來創造第三種顏色（例如黃色調），儘管這需要仔細的電流控制以達到所需的色度。

9. 技術比較與差異化

LTST-C155TGKFKT 通過以下幾個關鍵特性在市場中脫穎而出：超薄外形（1.10mm）：這相較於許多標準 SMD LED 是一個顯著優勢，使其能夠用於超薄設備，如現代智慧型手機、平板電腦和筆記型電腦。雙晶片，獨立控制：與某些使用共陽極或共陰極的雙色 LED 不同，此元件提供完全獨立的接腳。這提供了更大的設計靈活性，允許使用獨立的驅動電路和更複雜的信號模式，而無需額外的多工複雜性。材料技術：使用 InGaN 用於綠色和 AlInGaP 用於橙色，代表了針對各自顏色選擇的高效率半導體材料，提供良好的亮度和顏色穩定性。製造準備度：完全相容於自動貼片和標準無鉛迴焊曲線，降低了大量生產廠商的組裝成本和複雜性。

10. 常見問題（FAQ）

Q1：我可以同時驅動綠色和橙色 LED 嗎？A：可以，接腳是獨立的。您可以驅動其中一個、另一個或同時驅動兩個。請確保您的電源和電路能夠提供組合電流（例如，如果兩者均為 20mA，則最高可達 50mA）。

Q2：峰值波長和主波長有什麼區別？A：峰值波長（λ_P）是光譜中最高強度點的物理波長。主波長（λ_d）是基於人類色彩感知（CIE 圖表）計算出的值，最能匹配感知到的顏色。它們通常接近但不完全相同，特別是對於寬光譜。

Q3：為什麼逆向電壓額定值只有 5V？A：LED 並非設計用於像整流二極體那樣阻擋逆向電壓。5V 額定值是在處理或測試過程中偶發意外逆向偏壓的安全限制。在電路設計中，始終確保 LED 正確極化，或者如果連接到交流信號或雙向匯流排，則通過串聯二極體進行保護。

Q4：訂購時如何解讀分級代碼？A：分級代碼（例如，綠色 "S"，橙色 "R"）指定了保證的最小和最大發光強度。為了在產品線中保持一致的亮度，請向您的經銷商指定所需的分級代碼。如果未指定，您可能會收到產品範圍內任何可用分級的元件。

11. 實際應用範例

情境：消費性裝置的雙狀態電源指示燈。一個可攜式電池供電裝置使用此 LED 來指示充電狀態。設計目標是：橙色表示 "充電中"，綠色表示 "已充滿"。實作方式：微控制器（MCU）有兩個 GPIO 接腳。每個接腳通過一個限流電阻（計算方式如第 8.1 節所述）連接到一種 LED 顏色的陽極。陰極連接到地。MCU 韌體在充電期間驅動橙色 LED 接腳為高電位。當電池管理 IC 發出充滿信號時，MCU 關閉橙色接腳並驅動綠色接腳為高電位。超薄封裝使其能夠安裝在細邊框後面。寬視角確保從各種角度都能看到狀態。與需要切換接地端的共陽極類型相比，獨立控制簡化了韌體設計。

12. 技術原理介紹

發光二極體（LED）是一種當電流通過時會發光的半導體元件。這種現象稱為電致發光。當施加順向電壓時，來自 n 型半導體的電子和來自 p 型半導體的電洞被注入到主動區域（接面）。當一個電子與一個電洞復合時，它會以光子（光粒子）的形式釋放能量。發射光的波長（顏色）由主動區域中使用的半導體材料的能隙決定。 在此雙色 LED 中，兩個不同的半導體晶片被封裝在一個元件內：InGaN（氮化銦鎵）：此材料系統具有較寬的能隙，可調整以發射藍色、綠色和紫外光區域的光。在此，它被設計為發射綠光（峰值約 525 nm）。AlInGaP（磷化鋁銦鎵）：此材料系統以在紅色、橙色和黃色光譜區域的高效率而聞名。在此，它被設計為發射橙光（峰值約 611 nm）。 每個晶片連接到其自己的一對接合線，這些接合線連接到四個外部接腳，從而允許獨立的電氣操作。

13. 產業趨勢

像 LTST-C155TGKFKT 這樣的 SMD LED 的發展遵循幾個關鍵產業趨勢：微型化：朝向更薄、更小元件的驅動力持續推動更時尚、更緊湊的終端產品。1.10mm 的高度代表了這一趨勢。整合度提高：在單一封裝中結合多種功能（兩種顏色），與使用兩個獨立的 LED 相比，節省了 PCB 空間並降低了組裝成本。無鉛與綠色製造：符合 ROHS 並相容於無鉛、高溫迴焊曲線，現已成為全球環境法規推動的標準要求。自動化相容性：載帶捲盤包裝和貼片設計對於大量、具成本效益的製造至關重要。性能標準化：使用 EIA 標準封裝和 JEDEC 迴焊曲線確保了整個電子供應鏈的互操作性和可靠性。未來的趨勢可能包括更薄的封裝、更高效率的材料，以及在 LED 封裝本身內整合驅動器或控制邏輯。