LTST-C235KGKRKT 雙色 SMD LED 規格書 - 反向安裝型 - 綠/紅 - 20mA - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件提供一款雙色、反向安裝、表面黏著元件 (SMD) LED 的完整技術規格。此元件在單一封裝內整合了兩個獨立的 AlInGaP 半導體晶片，可發射綠光與紅光。其設計適用於自動化組裝製程，並符合 RoHS 環保標準。

此 LED 主要應用於背光、狀態指示器以及裝飾照明等空間受限且需要單一元件佔位提供雙色指示的場合。其反向安裝配置允許光線透過印刷電路板發射，實現創新且節省空間的設計解決方案。

2. 技術參數詳解

2.1 絕對最大額定值

為避免永久性損壞，不得在超出這些限制的條件下操作元件。

• 功率消耗 (Pd)：每色 (綠/紅) 75 mW。此定義了 LED 能以熱能形式消散的最大功率。
• 峰值順向電流 (I_FP)：80 mA (脈衝，1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度)。適用於短暫的電流突波。
• 連續順向電流 (I_F)：30 mA DC。確保長期可靠性能的標準操作電流。
• 逆向電壓 (V_R)：5 V。超過此值可能導致接面崩潰。
• 操作溫度 (T_opr)：-30°C 至 +85°C。正常操作下的環境溫度範圍。
• 儲存溫度 (T_stg)：-40°C 至 +85°C。
• 焊接溫度：可承受 260°C 達 10 秒，相容於無鉛 (Pb-free) 迴焊製程。

2.2 電氣與光學特性 @ T_a=25°C, I_F=20mA

這些參數定義了在典型操作條件下的性能。

• 發光強度 (I_V)：
  • 綠光：典型值 35.0 mcd (最小值 18.0 mcd)
  • 紅光：典型值 45.0 mcd (最小值 18.0 mcd)
  • 使用經過 CIE 明視覺響應曲線濾波器校正的感測器進行量測。
• 視角 (2θ_1/2)：130 度 (兩色典型值)。此寬廣視角提供了適合區域照明的寬廣發光模式。
• 峰值波長 (λ_P)：
  • 綠光：574 nm (典型值)
  • 紅光：639 nm (典型值)
• 主波長 (λ_d)：
  • 綠光：571 nm (典型值)
  • 紅光：631 nm (典型值)
  • 此為人眼感知的單一波長，由 CIE 色度圖推導得出。
• 頻譜頻寬 (Δλ)：
  • 綠光：15 nm (典型值)
  • 紅光：20 nm (典型值)
• 順向電壓 (V_F)：
  • 典型值：兩色均為 2.0 V。
  • 最大值：兩色均為 2.4 V。
  • 低 V_F有助於提高效率。
• 逆向電流 (I_R)：在 V_R=5V 時，最大值為 10 µA。

靜電放電注意事項：此 LED 對靜電放電 (ESD) 敏感。為防止潛在或災難性故障，必須使用接地腕帶、防靜電墊及設備進行適當操作。

3. 分級系統說明

LED 根據關鍵光學參數進行分類 (分級)，以確保生產批次內的一致性。

3.1 發光強度分級

分級由 20mA 下的最小與最大發光強度值定義。每個分級內的公差為 +/-15%。

• 代碼 M：18.0 – 28.0 mcd
• 代碼 N：28.0 – 45.0 mcd
• 代碼 P：45.0 – 71.0 mcd
• 代碼 Q：71.0 – 112.0 mcd

此分級分別適用於綠光與紅光晶片。

3.2 主波長分級 (本規格書僅適用於綠光)

對於綠光發射體，分級確保顏色一致性。公差為 +/-1 nm。

• 代碼 C：567.5 – 570.5 nm
• 代碼 D：570.5 – 573.5 nm
• 代碼 E：573.5 – 576.5 nm

4. 性能曲線分析

雖然規格書中參考了特定圖表 (例如，圖1、圖6)，但其含義對設計至關重要。

• 相對發光強度 vs. 順向電流：光輸出在達到最大額定直流電流前，與電流大致呈線性關係。超過 I_F驅動會增加輸出，但由於熱量積聚，會降低效率並縮短使用壽命。
• 順向電壓 vs. 順向電流：呈現標準二極體的指數關係。在 20mA 下典型的 V_F值 2.0V 是驅動器設計 (例如，限流電阻計算) 的關鍵參數。
• 相對發光強度 vs. 環境溫度：對於 AlInGaP LED，光輸出通常隨溫度升高而降低。在高環境溫度下運作的應用必須考慮此降額效應。
• 頻譜分佈：圖表顯示了 AlInGaP 技術特有的窄發射峰，中心約在 574nm (綠光) 和 639nm (紅光)。15-20nm 的頻寬表示良好的色純度。
• 視角分佈圖：130 度的視角配合接近朗伯分佈，確保在離軸觀看時，寬廣區域內亮度均勻。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸與接腳定義

此 LED 符合業界標準的 SMD 封裝外型 (EIA 標準)。關鍵尺寸公差為 ±0.10mm。

• 接腳定義：
  • 接腳 1 & 2：綠光 chip.
  • 晶片的陽極/陰極 接腳 3 & 4：紅光 chip.
• 晶片的陽極/陰極透鏡：

水清色。這提供了最寬廣的視角，且不會對發射光線產生色調影響。

5.2 建議焊墊佈局

提供焊墊圖案，以確保形成正確的焊點、可靠的電氣連接以及在迴焊過程中的機械穩定性。遵循此圖案可防止墓碑效應並確保正確對位。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴焊溫度曲線

• 提供建議的紅外線 (IR) 迴焊溫度曲線，符合 JEDEC 無鉛組裝標準。預熱：
• 150-200°C，持續最多 120 秒，以緩慢升溫並活化助焊劑。峰值溫度：
• 最高 260°C。液相線以上時間：

溫度曲線確保錫膏在正確的時間內熔化，以形成可靠的焊點，同時不對 LED 封裝造成熱損傷。元件可承受 260°C 達 10 秒。注意：

最佳溫度曲線取決於特定的 PCB 設計、錫膏和迴焊爐。建議進行電路板層級的特性分析。

6.2 手工焊接

• 如有必要，可在嚴格限制下進行手工焊接：烙鐵溫度：
• 最高 300°C。接觸時間：
• 每個焊點最多 3 秒。嘗試次數：

僅限一次。重複加熱可能損壞封裝或打線接合。

6.3 清潔

• 僅應使用指定的清潔劑：推薦：
• 室溫下的乙醇或異丙醇。浸泡時間：
• 少於一分鐘。避免：

未指定的化學溶劑，可能損壞環氧樹脂透鏡或封裝。

• 6.4 儲存與操作密封袋 (含乾燥劑)：
• 儲存於 ≤30°C 且 ≤90% RH。開封後一年內使用。開封後：
• 儲存於 ≤30°C 且 ≤60% RH。為達最佳效果，請在一週內完成紅外線迴焊。長期儲存 (已開封)：
• 儲存在帶有乾燥劑的密封容器中，或氮氣乾燥櫃中。烘烤：

若在原始包裝袋外儲存超過一週，在焊接前應以 60°C 烘烤至少 20 小時，以去除濕氣並防止迴焊時發生 "爆米花效應"。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 載帶與捲盤規格

• 此元件供應形式適用於自動化取放組裝。載帶寬度：
• 8 mm。捲盤直徑：
• 7 英吋。每捲數量：
• 3000 顆。最小訂購量 (MOQ)：
• 剩餘數量為 500 顆。口袋密封：
• 頂部蓋帶密封空口袋。缺件：

根據產業標準 (ANSI/EIA 481-1-A-1994)，最多允許連續兩個元件缺失。

8. 應用建議

• 8.1 典型應用情境消費性電子產品：
• 路由器、充電器或音訊設備上的雙狀態指示器 (例如，綠光表示電源/就緒，紅光表示充電/錯誤)。汽車內裝照明：
• 低功率氣氛燈或指示燈，利用其寬廣視角。工業控制面板：
• 多狀態機器狀態指示器。可攜式裝置：
• 空間受限且需要雙色回饋的裝置。反向安裝應用：

背光面板或標誌，其中 LED 安裝在 PCB 的反面，光線透過孔洞或半透明材料導出。

• 8.2 設計考量電流驅動：_{始終使用恆流驅動器或與每個 LED 晶片串聯的限流電阻。使用公式 R = (V}電源_F- V_F.
• ) / I計算電阻值。
• 熱管理：雖然功率消耗低，但應確保 PCB 提供足夠的散熱設計，特別是在以最大電流或接近最大電流驅動時，以維持 LED 壽命和顏色穩定性。
• 靜電放電保護：如果連接到 LED 陽極的信號線暴露於使用者介面，應加入靜電放電保護二極體。

混色：

通過獨立控制每個晶片的電流，可以透過加法混色創造中間色 (例如，黃色、橙色)。

• 9. 技術比較與差異化此元件在其利基市場中提供特定優勢：
• 相較於單色 LED：在單一封裝中提供兩種顏色，減少了元件數量、PCB 佔位面積和組裝成本。
• 相較於 RGB LED：當僅需要綠色和紅色時，提供更簡單、通常更具成本效益的解決方案，無需藍光晶片、螢光粉或三個獨立驅動器的複雜性。
• 反向安裝能力：關鍵差異化因素，實現標準頂部發光 LED 無法達成的獨特光學設計。
• AlInGaP 技術：與舊技術相比，為綠光和紅光提供高效率與出色的色純度 (窄頻譜)。

寬廣視角 (130°)：

比視角較窄的 LED 提供更好的離軸可見度，是面板指示器的理想選擇。

10. 常見問題 (FAQ)Q1：我可以同時以 30mA 驅動綠光和紅光晶片嗎？A1：不行。絕對最大功率消耗為每顆晶片 75 mW。在 30mA 和典型 V_F值 2.0V 下，每顆晶片的功率為 60 mW (P=IV)。同時以全電流驅動兩顆晶片會導致總消耗功率達 120 mW，這可能超出封裝的散熱能力，特別是在高環境溫度下。建議在雙色同時使用時進行降額或採用脈衝操作。

Q2：峰值波長和主波長有何區別？

A2：峰值波長 (λ_P) 是頻譜功率輸出最高的物理波長。主波長 (λ_d) 是從 CIE 色度圖計算得出的值，代表光線的單一感知顏色。對於像這樣的單色 LED，兩者非常接近，但 λ_d對於顏色規格更為相關。

Q3：訂購時應如何解讀分級代碼？

A3：指定所需的發光強度分級代碼 (例如，代碼 N) 和主波長分級代碼 (例如，綠光代碼 D)，以確保收到亮度與顏色一致的 LED。若未指定，您可能會收到產品範圍內的任何分級。

Q4：是否需要散熱片？

A4：在高環境溫度下以最大直流電流 (30mA) 連續運作時，透過 PCB (銅箔鋪設、散熱孔) 進行熱管理非常重要。如果 PCB 設計得當，對於這種低功率 SMD 元件，通常不需要額外的散熱片。

11. 設計導入案例研究

情境：設計一個帶有多狀態指示器的緊湊型物聯網感測器節點。

挑戰：PCB 空間有限，需要清晰的 "電源/網路/錯誤" 狀態指示。

解決方案：使用雙色 LED。

實作方式：

• 僅綠光 (20mA)：裝置開機且正常運作。
• 僅紅光 (20mA)：錯誤狀態 (例如，感測器故障)。
• 綠光與紅光同時 (例如，各 10mA 以保持在熱限值內)：網路活動/閃爍模式。

12. 技術原理介紹

此 LED 的兩個發光晶片均採用磷化鋁銦鎵 (AlInGaP) 半導體材料。AlInGaP 是一種直接能隙半導體，其中電子-電洞復合以光子 (光) 的形式釋放能量。光的特定波長 (顏色) 由材料的能隙能量決定，該能量是通過在晶體生長過程中精確控制鋁、銦、鎵和磷的比例來設計的。綠光晶片的能隙 (~2.16 eV 對應 574nm) 比紅光晶片 (~1.94 eV 對應 639nm) 更寬。晶片透過打線接合在具有透明透鏡的反射性環氧樹脂封裝內，透鏡用於塑形光輸出。反向安裝設計意味著晶片的主要發光面朝向 PCB，需要電路板上的導孔或開孔讓光線逸出。

13. 技術趨勢

此類 SMD LED 的發展遵循幾項產業趨勢：

• 微型化與整合：將多種功能 (雙色) 整合到單一封裝中，節省電路板空間，這是電子產品持續的驅動力。
• 更高效率：AlInGaP 磊晶生長和晶片設計的持續改進，帶來更高的發光效率 (每電瓦輸出更多光)。
• 自動化製程的穩健性：封裝設計能承受更高的迴焊溫度 (適用於無鉛焊接) 以及載帶捲盤處理和放置過程中的機械應力。
• 擴展色域：雖然此 LED 使用獨立的綠光和紅光晶片，但趨勢是朝向多晶片封裝 (RGB, RGBW) 和先進的螢光粉轉換 LED，以實現更廣泛的顏色範圍和更高的演色性指數，適用於照明應用。
• 改善熱性能：新的封裝材料和設計能更好地管理熱量，允許在小型佔位面積下使用更高的驅動電流和獲得更大的光輸出。