LTST-S327KGJRKT 雙色 SMD LED 規格書 - 封裝尺寸 - 綠/紅 - 30mA - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件提供一款雙色表面黏著元件（SMD）LED 燈的完整技術規格。此元件採用微型封裝設計，適用於自動化印刷電路板（PCB）組裝製程，是空間受限應用的理想選擇。其主要功能是作為視覺指示器或背光源。

1.1 核心優勢與目標市場

此 LED 為現代電子製造提供了多項關鍵優勢。它符合 RoHS（有害物質限制）指令。封裝採用側視設計，端子鍍錫，增強了可焊性與可靠性。它採用超亮 AlInGaP 半導體技術，實現高效光輸出。元件以業界標準的 8mm 載帶、7 吋直徑捲盤供應，便於高速自動化取放組裝。它完全相容於紅外線（IR）迴焊製程，符合現代無鉛（Pb-free）組裝線要求。此元件亦設計為可直接相容於積體電路（IC）邏輯位準。

目標應用廣泛，涵蓋通訊設備、辦公室自動化裝置、家電產品及工業控制系統。具體用途包括鍵盤與按鍵的背光照明、狀態指示、整合至微型顯示器，以及一般訊號或符號照明。

2. 技術參數：深入客觀解讀

本節詳述元件的絕對極限與操作特性。除非另有說明，所有參數均在環境溫度（Ta）25°C 下定義。

2.1 絕對最大額定值

這些數值代表在任何條件下均不得超過的應力極限，否則可能對元件造成永久性損壞。不暗示可在這些極限外操作。

• 功率消耗（Pd）：綠光與紅光晶片的最大值均為 75 mW。這是可安全以熱形式散逸的總功率（順向電壓 * 順向電流）。
• 峰值順向電流（I_FP）：最大值 80 mA，僅允許在脈衝條件下（1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度）。這允許短暫的高強度閃爍。
• 直流順向電流（I_F）：最大連續電流 30 mA。這是大多數光學特性所指定的標準工作電流。
• 逆向電壓（V_R）：最大值 5 V。施加高於此值的逆向電壓可能擊穿 LED 的半導體接面。
• 操作溫度範圍：-30°C 至 +85°C。保證元件在此環境溫度範圍內正常運作。
• 儲存溫度範圍：-40°C 至 +85°C。元件在此範圍內儲存不會劣化。
• 紅外線焊接條件：在迴焊過程中，可承受最高 260°C 的峰值溫度，最長 10 秒。

2.2 電氣與光學特性

這些是在標準測試條件下（I_F= 20mA, Ta=25°C）測得的典型性能參數。

• 發光強度（I_V）：兩種顏色的範圍均為最小值 18.0 mcd 至最大值 112.0 mcd。典型值落在此範圍內，並受分級影響（見第 3 節）。
• 視角（2θ_1/2）：130 度（典型值）。此寬視角表示其為擴散、非聚焦的發光模式，適合廣區域照明。
• 峰值發射波長（λ_P）：綠光為 574 nm（典型值），紅光為 639 nm（典型值）。這是光譜輸出最強的波長。
• 主波長（λ_d）：綠光為 571 nm（典型值），紅光為 631 nm（典型值）。這是人眼感知、定義顏色的單一波長。
• 譜線半寬度（Δλ）：綠光為 15 nm（典型值），紅光為 20 nm（典型值）。此參數定義了色純度；數值越小表示光越接近單色光。
• 順向電壓（V_F）：典型值 2.0 V，在 20mA 時最大值為 2.4 V。這是 LED 工作時兩端的電壓降。
• 逆向電流（I_R）：在逆向電壓 5V 下，最大值為 10 μA。

3. 分級系統說明

為確保生產中性能一致，LED 會根據關鍵光學參數進行分級。這讓設計師能選擇特性嚴格控制的元件。

3.1 發光強度（I_V）分級

綠光與紅光晶片在 20mA 下的發光強度分級方式相同。分級定義如下，每個級別內的容差為 ±15%：

• 分級代碼 M：18.0 mcd（最小）至 28.0 mcd（最大）
• 分級代碼 N：28.0 mcd 至 45.0 mcd
• 分級代碼 P：45.0 mcd 至 71.0 mcd
• 分級代碼 Q：71.0 mcd 至 112.0 mcd

3.2 綠色晶片色調（主波長）分級

綠色晶片進一步根據其主波長分級，以控制顏色一致性。每個級別的容差為 ±1 nm。

• 分級代碼 C：567.5 nm 至 570.5 nm
• 分級代碼 D：570.5 nm 至 573.5 nm
• 分級代碼 E：573.5 nm 至 576.5 nm

註：在提供的內容中，規格書未指定紅色晶片的色調分級。

4. 性能曲線分析

雖然文字摘錄中未詳述具體的圖形曲線，但典型的 LED 規格書會包含數個用於設計分析的關鍵圖表。根據標準實務，以下曲線至關重要：

4.1 順向電流 vs. 順向電壓（I-V 曲線）

此曲線顯示流經 LED 的電流與其兩端電壓之間的非線性關係。對於設計限流電路（例如串聯電阻或恆流驅動器）至關重要。曲線將顯示一個臨界電壓（對於這些 AlInGaP LED 約為 1.8-2.0V），超過此電壓後，電流會隨著電壓的微小增加而迅速增加。

4.2 發光強度 vs. 順向電流

此圖表說明光輸出如何隨著驅動電流增加。在一定範圍內通常是線性的，但在較高電流下會因熱效應和效率下降而飽和。在建議的 20mA 或以下操作可確保最佳效率與使用壽命。

4.3 發光強度 vs. 環境溫度

LED 的光輸出會隨著接面溫度升高而降低。對於在寬廣溫度範圍內操作的應用，此曲線至關重要，因為它讓設計師能夠根據需要降低預期亮度或實施熱管理。

4.4 光譜分佈

這些圖表將顯示綠光和紅光晶片在可見光譜範圍內的相對輻射功率，分別以其峰值波長 574nm 和 639nm 為中心，並具有指定的半寬度。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸與極性識別

LED 封裝於標準 SMD 封裝內。透鏡為水清色。引腳分配對於正確操作至關重要：引腳 A1 是綠色晶片的陽極，引腳 A2 是紅色晶片的陽極。陰極可能是共用的，但應從封裝圖中確認電路圖。所有尺寸均以毫米為單位提供，標準公差為 ±0.1mm，除非另有說明。

5.2 建議的 PCB 焊墊設計與焊接方向

規格書包含建議的 PCB 焊墊佈局（Footprint），以確保迴焊過程中形成可靠的焊點。它還標示了元件在載帶上相對於 PCB 的正確方向，以便自動化組裝。

6. 焊接與組裝指南

6.1 無鉛製程的迴焊參數

提供了建議的紅外線迴焊溫度曲線。雖然文字中未詳述具體的升溫速率，但關鍵參數是峰值溫度（最高 260°C）和液相線以上時間（可能針對無鉛焊錫膏調整）。曲線應包括預熱階段（例如 150-200°C）以活化助焊劑並減少熱衝擊，接著是受控的升溫至峰值溫度，以及受控的冷卻階段。

6.2 手工焊接

若需手工焊接，應使用溫度控制的烙鐵，設定最高 300°C。每個引腳的焊接時間不得超過 3 秒，且應僅執行一次，以防止對塑膠封裝和半導體晶片造成熱損傷。

6.3 清潔

若需在焊接後清潔，僅應使用指定的溶劑。在室溫下將 LED 浸入乙醇或異丙醇中少於一分鐘是可接受的。未指定的化學品可能會損壞封裝材料或透鏡。

6.4 儲存與處理

靜電放電（ESD）：此元件對 ESD 敏感。必須遵循適當的處理程序，包括使用接地腕帶、防靜電墊以及防靜電包裝和設備。

濕度敏感性：此封裝等級為 MSL3（濕度敏感等級 3）。這意味著一旦打開原始防潮袋，在儲存條件 ≤ 30°C / 60% RH 下，元件必須在 168 小時（一週）內進行迴焊。若開封後需儲存更長時間，應在組裝前以約 60°C 烘烤至少 20 小時，以去除吸收的濕氣並防止迴焊過程中發生爆米花效應。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 載帶與捲盤規格

元件以 8mm 寬的凸版載帶供應。載帶纏繞在標準 7 吋（178mm）直徑的捲盤上。每捲包含 3000 個元件。對於少於整捲的數量，剩餘零件的包裝最小數量為 500 個。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_s）使用歐姆定律計算：R_s= (V_電源- V_F) / I_F。使用最大 V_F（2.4V）可確保即使元件有變異，電流也足夠。例如，使用 5V 電源且目標 I_F為 20mA：R_s= (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 歐姆。標準的 130Ω 或 150Ω 電阻是合適的。對於精確的電流控制或多工驅動多個 LED，建議使用恆流驅動器 IC。

8.2 設計考量

• 電流限制：務必使用限流裝置（電阻或驅動器）。將 LED 直接連接到電壓源會導致過量電流流動並立即損壞。
• 熱管理：雖然功率消耗低，PCB 佈局仍應考慮散熱，特別是當多個 LED 聚集在一起或在環境溫度高的情況下操作時。在散熱焊墊（如有）周圍提供足夠的銅箔面積或連接到內層的導通孔會有所幫助。
• 分級選擇：對於需要均勻亮度或顏色的應用，請指定適當的分級代碼（例如，最高亮度用 Q 級，特定綠色調用 D 級）。
• 逆向電壓保護：如果存在施加逆向電壓的可能性（例如，在背對背配置或帶有感應性負載的電路中），考慮在 LED 兩端並聯一個保護二極體。

9. 技術比較與差異化

此雙色 LED 的主要差異在於將兩個不同的光源（AlInGaP 綠光和紅光）整合在一個緊湊的 SMD 封裝中。與使用兩個獨立的單色 LED 相比，這節省了 PCB 空間，減少了元件數量，並簡化了組裝。兩種顏色均採用 AlInGaP 技術，與舊技術（如標準 GaP）相比，提供了更高的效率和更好的溫度穩定性。130 度的寬視角是需要廣泛可見性的應用的關鍵特性，與用於聚焦光束的窄視角 LED 形成對比。

10. 常見問題解答（基於技術參數）

問：我可以連續以 30mA 驅動此 LED 嗎？

答：可以，30mA 是額定的最大連續直流順向電流。然而，為了獲得最佳使用壽命並考慮實際的熱條件，建議以典型工作電流 20mA 進行設計。

問：峰值波長和主波長有什麼區別？

答：峰值波長（λ_P）是發射光譜中強度最高的物理點。主波長（λ_d）是基於人眼顏色感知（CIE 色度）的計算值，代表我們看到的顏色。它們通常接近但不完全相同。

問：為什麼要有分級系統？

答：製造變異會導致性能略有不同。分級將 LED 分類為具有相似特性（亮度、顏色）的組別，使製造商能夠提供一致的產品，並讓設計師選擇滿足其均勻性特定需求的零件。

問：260°C 持續 10 秒的迴焊規格有多關鍵？

答：非常關鍵。超過此時間-溫度組合會對內部打線造成過度應力，使環氧樹脂透鏡劣化，或損壞半導體晶片，導致立即故障或縮短使用壽命。

問：11. 實際使用案例

情境：網路路由器上的雙狀態指示燈

設計師需要一個指示燈來顯示兩種狀態：系統開啟/運作中（綠光）和網路錯誤（紅光）。使用 LTST-S327KGJRKT 簡化了設計。一個微控制器 GPIO 引腳可連接到綠色陽極（A1），另一個連接到紅色陽極（A2），兩個陰極都連接到地。微控制器可以獨立開啟綠色或紅色晶片。如果兩個 LED 從不同時開啟，可以在共陰極上放置一個限流電阻；或者，可以在每個陽極上使用單獨的電阻以實現獨立控制。寬視角確保從設備周圍各個角度都能看到指示燈。

12. 工作原理簡介

發光二極體（LED）是透過電致發光發光的半導體元件。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）的形式釋放能量。發射光的特定波長（顏色）由所用半導體材料的能隙決定。此元件對紅光和綠光晶片均使用磷化鋁銦鎵（AlInGaP），這是一種在黃色到紅色光譜中具有高效率的材料系統，透過特定的摻雜和結構調整來實現綠光發射。

13. 技術趨勢

SMD 指示燈 LED 的總體趨勢是朝向更高效率（每單位電功率輸出更多光）、更小的封裝尺寸以及更高的可靠性。同時，為了滿足需要高顏色和亮度一致性的應用（如全彩顯示器和汽車照明）的需求，分級公差也趨向更嚴格。將多種顏色甚至 RGB 晶片整合到單一封裝中，對於空間受限的多指示燈應用來說，仍然是一個重要趨勢。此外，相容於日益嚴格的汽車和工業溫度及可靠性標準，是產品開發的關鍵驅動力。