SMD LED LTST-S115KGKFKT-5A 規格書 - 側視型雙色（綠/橘）LED - 5mA - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件提供 LTST-S115KGKFKT-5A 的完整技術規格，這是一款側視型、雙色表面黏著裝置（SMD）發光二極體（LED）。此元件在單一封裝內整合了兩個不同的半導體晶片：一個發射綠光，另一個發射橘光。其設計適用於空間受限且需要從單一元件位置提供多種顏色狀態的應用，例如需要緊湊、可靠且明亮指示燈或背光的場合。

此LED的兩個晶片均採用先進的磷化鋁銦鎵（AlInGaP）半導體技術，該技術以產生高發光效率和出色的色彩純度而聞名。元件封裝符合標準EIA規範，使其與自動化取放組裝設備以及大量電子製造中使用的標準紅外線（IR）迴焊製程相容。本產品符合RoHS（有害物質限制）指令，歸類為環保產品。

2. 絕對最大額定值

絕對最大額定值定義了可能導致元件永久損壞的應力極限。這些額定值是在環境溫度（Ta）為25°C下指定，且封裝內的綠色和橘色晶片規格相同。

• 功率消耗（Pd）：每晶片最大75 mW。超過此限制可能導致過熱和災難性故障。
• 峰值順向電流（I_FP）：最大80 mA。此額定值適用於工作週期為1/10、脈衝寬度為0.1 ms的脈衝條件下。不應用於連續直流操作。
• 直流順向電流（I_F）：連續操作最大30 mA。這是建議的最大電流，以確保可靠的長期性能。
• 操作溫度範圍：-30°C 至 +85°C。元件設計在此環境溫度範圍內運作。
• 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：在迴焊焊接期間，封裝可承受最高260°C的峰值溫度，最長10秒，這符合典型的無鉛（Pb-free）組裝製程。

3. 電氣與光學特性

以下參數是在Ta=25°C、順向電流（I_F）為5 mA的條件下測量（除非另有說明）。這些代表元件的典型性能。

3.1 發光強度與視角

• 綠色晶片發光強度（I_V）：最小9.0 mcd，典型值未指定，最大22.4 mcd。
• 橘色晶片發光強度（I_V）：最小11.2 mcd，典型值未指定，最大28.0 mcd。
• 視角（2θ_1/2）：兩種顏色均為120度（典型）。視角定義為發光強度為中心軸（0°）測得強度一半時的全角。此寬視角是側視型LED封裝的特點。

3.2 光譜特性

• 綠色晶片峰值波長（λ_P）：575 nm（典型）。
• 橘色晶片峰值波長（λ_P）：611 nm（典型）。
• 綠色晶片主波長（λ_d）：在 I_F=5mA 時，範圍從 567.5 nm（最小）到 576.5 nm（最大）。主波長是人眼感知定義顏色的單一波長。
• 橘色晶片主波長（λ_d）：在 I_F=5mA 時，範圍從 600.5 nm（最小）到 612.5 nm（最大）。
• 光譜線半高寬（Δλ）：綠色約為20 nm（典型），橘色約為17 nm（典型）。此參數表示發射光的光譜純度。

3.3 電氣參數

• 順向電壓（V_F）：對於綠色和橘色晶片，在 I_F=5mA 時，V_F範圍從 1.7 V（最小）到 2.4 V（最大）。
• 逆向電流（I_R）：當施加5V逆向電壓（V_R）時，兩個晶片的最大逆向電流均為10 μA。重要注意事項：此LED並非設計用於逆向偏壓操作。I_R測試僅用於特性描述；在電路中施加逆向電壓可能會損壞元件。

4. 分級系統說明

為確保亮度和顏色的一致性，LED會根據測量的發光強度和主波長進行分級。這使設計師能夠選擇符合特定應用均勻性要求的零件。

4.1 發光強度分級

綠色晶片：在 I_F=5mA 下分級。

- 分級代碼 KL：9.0 mcd（最小）至 14.0 mcd（最大）。

- 分級代碼 LM：14.0 mcd（最小）至 22.4 mcd（最大）。

每個強度分級內的公差為 +/-15%。

橘色晶片：在 I_F=5mA 下分級。

- 分級代碼 L：11.2 mcd（最小）至 18.0 mcd（最大）。

- 分級代碼 M：18.0 mcd（最小）至 28.0 mcd（最大）。

每個強度分級內的公差為 +/-15%。

4.2 主波長分級

綠色晶片：在 I_F=5mA 下分級。

- 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。

每個波長分級的公差為 +/- 1 nm。

橘色晶片：在 I_F=5mA 下分級。

- 分級代碼 P：600.5 nm 至 603.5 nm。

- 分級代碼 Q：603.5 nm 至 606.5 nm。

- 分級代碼 R：606.5 nm 至 609.5 nm。

- 分級代碼 S：609.5 nm 至 612.5 nm。

每個波長分級的公差為 +/- 1 nm。

5. 性能曲線分析

規格書中引用了典型的性能曲線，這些對於理解元件在不同條件下的行為至關重要。雖然具體圖表未在文字中重現，但其含義對設計至關重要。

• 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降之間的關係。它是非線性的，這是二極體的典型特性。設計師使用此曲線來確定給定電源電壓下適當的限流電阻值，以達到所需的工作電流（例如，5mA或最高30mA直流）。
• 發光強度 vs. 順向電流：此圖表說明光輸出如何隨電流增加。在建議的工作範圍內通常是線性的，但在非常高的電流下會飽和。它有助於選擇所需亮度的驅動電流。
• 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。此曲線對於在高溫環境下運作的應用至關重要，以確保維持足夠的亮度。
• 光譜分佈：這些曲線繪製了相對輻射功率與波長的關係，顯示了峰值波長和主波長以及光譜半高寬，確認了色彩純度。

6. 機械與封裝資訊

6.1 封裝尺寸與接腳分配

本元件使用標準EIA封裝佔位面積。具體的尺寸圖提供了PCB（印刷電路板）焊墊圖案設計的關鍵尺寸。接腳分配如下：橘色晶片的陰極連接到接腳C1，綠色晶片的陰極連接到接腳C2。共陽極通常是圖紙中定義的另一個接腳。組裝時必須注意正確的極性。

6.2 建議焊墊佈局

提供了建議的焊墊佔位面積，以確保在迴焊過程中形成可靠的焊點。遵循這些尺寸有助於防止墓碑效應（元件一端翹起），並確保適當的潤濕和機械強度。

7. 焊接與組裝指南

7.1 迴焊溫度曲線

為無鉛組裝製程提供了詳細的建議紅外線迴焊溫度曲線。關鍵參數包括：

- 預熱區：升溫至150-200°C。

- 均熱/預熱時間：最長120秒。

- 峰值溫度：最高260°C。

- 液相線以上時間（TAL）：在峰值溫度±5°C範圍內的時間應受到限制，根據絕對額定值，通常最長為10秒。

關鍵注意事項：規格書明確指出，除非PCB有鍍錫，否則峰值溫度低於245°C的焊接溫度曲線可能不足，這突顯了使用無鉛焊料形成適當焊點需要足夠的熱能。

7.2 手工焊接

如果需要手工焊接，應使用溫控烙鐵進行。

- 烙鐵溫度：最高300°C。

- 焊接時間：每個焊點最長3秒。

- 頻率：此操作應僅進行一次，以避免對LED封裝或打線造成熱應力損壞。

7.3 清潔

如果焊接後需要清潔，應僅使用指定的溶劑。規格書建議將LED在常溫下浸入乙醇或異丙醇中，時間少於一分鐘。使用未指定的化學品可能會損壞塑膠透鏡或封裝材料。

8. 包裝與處理

8.1 載帶與捲盤規格

LED以業界標準的8mm載帶供應，捲繞在7英吋（178mm）直徑的捲盤上。此包裝與自動化SMD組裝設備相容。

- 每捲數量：3000顆。

- 最小包裝數量：剩餘數量為500顆。

- 包裝遵循ANSI/EIA-481規範。載帶中的空穴用蓋帶密封。

8.2 儲存條件

適當的儲存對於保持可焊性和性能至關重要。

- 密封包裝：儲存在≤30°C且相對濕度（RH）≤90%的環境中。當儲存在帶有乾燥劑的原廠防潮袋中時，元件從日期代碼起可使用一年。

- 已開封包裝：如果防潮袋被打開，儲存環境不應超過30°C / 60% RH。元件應在暴露後一週內進行紅外線迴焊焊接。若暴露時間更長，建議在組裝前以約60°C烘烤至少20小時，以去除吸收的水分並防止爆米花現象（迴焊時封裝開裂）。

8.3 靜電放電（ESD）預防措施

AlInGaP LED對靜電放電敏感。必須採取處理預防措施：

- 使用接地腕帶或防靜電手套。

- 確保所有工作站、工具和設備都正確接地。

- 在ESD安全包裝中運輸和儲存元件。

9. 應用建議與設計考量

典型應用：此雙色側發光LED非常適合需要狀態指示且空間受限的應用。例如：

- 消費性電子產品、網路設備或工業控制面板上的面板安裝狀態指示燈。

- 前面板上符號或圖示的背光，需要光線平行於PCB方向導出。

- 使用單一元件佔位面積的多狀態指示器（例如，綠色表示開啟/就緒，橘色表示待機/警告）。

設計考量：

1. 電流限制：始終使用串聯電阻將順向電流限制在所需值（例如，標準亮度為5mA，最大亮度為30mA）。使用公式 R = (V_電源- V_F) / I_F 計算電阻值，為保守設計，使用規格書中的最大 V_F值。

2. 熱管理：雖然功率消耗低，但請確保PCB佈局不會在LED周圍積聚熱量，特別是在接近最大直流電流驅動時。足夠的銅箔面積有助於散熱。

3. 驅動電路：兩個晶片有獨立的陰極（C1, C2）和一個共陽極。它們可以獨立驅動，方法是將共陽極連接到正電源，並通過電晶體或配置為電流吸收器的微控制器GPIO接腳，從相應的陰極接腳吸收電流。

4. 光學設計：120度的側發光模式有利於廣角可見性。考慮相對於導光管或擴散器的放置位置，以達到所需的視覺效果。

10. 技術比較與差異化

此LED的關鍵差異化特點是其側視型封裝中的雙色功能以及使用AlInGaP技術.

• 與單色側視型LED相比：此元件用一個組件取代了兩個獨立的單色LED，節省了PCB空間和組裝成本，簡化了物料清單和佈局。
• AlInGaP與其他技術相比：與傳統的磷化鎵（GaP）LED相比，AlInGaP提供了顯著更高的發光效率，從而在相同的驅動電流下產生更亮的輸出。與一些較舊的技術相比，它還提供了更優異的色彩飽和度以及隨溫度和使用壽命的穩定性。
• 封裝相容性：標準的EIA佔位面積確保了與許多現有設計和自動化組裝線的直接相容性，減少了認證工作。

11. 常見問題（FAQ）

Q1：我可以同時驅動綠色和橘色晶片嗎？

A1：可以，但您必須確保總功率消耗不超過封裝限制。如果以最大直流電流（各30mA）和典型的 V_F約2.0V同時驅動兩者，功率將約為120mW，超過了每晶片75mW的額定值。因此，不建議以全電流同時操作。若要同時使用，請降低電流以將總功率保持在安全限度內。

Q2：峰值波長和主波長有什麼區別？

A2：峰值波長（λ_P）是發射光譜強度達到最大值時的波長。主波長（λ_d）是人眼感知為光顏色的單一波長，是從CIE色度座標計算得出的。在應用中，λ_d通常與顏色規格更相關。

Q3：既然我不應該施加逆向電壓，為什麼逆向電流額定值很重要？

A3：I_R額定值是製造商的品質和漏電流測試參數。在您的電路中，必須保護LED免受意外逆向電壓的影響，這可能在熱插拔或某些電路配置中發生。使用串聯二極體或確保正確的極性至關重要。

Q4：訂購時如何解讀分級代碼？

A4：型號 LTST-S115KGKFKT-5A 包含特定的分級代碼（例如，KG代表綠色強度/波長，KF代表橘色）。訂購時，請查閱製造商的詳細分級代碼列表，或指定您所需的亮度（例如，LM分級代表更亮的綠色）和顏色（例如，D分級代表特定的綠色色調），以確保收到符合您均勻性要求的零件。

12. 運作原理

此LED的光發射基於AlInGaP半導體材料中的電致發光。當施加超過二極體導通電壓（約1.7-2.4V）的順向電壓時，電子和電洞分別從n型和p型層注入半導體晶片的主動區域。這些電荷載子重新結合，以光子（光）的形式釋放能量。發射光的特定波長（顏色）由AlInGaP合金成分的能隙決定，該成分在晶片製造過程中經過精心設計，以產生綠色（約575 nm）和橘色（約611 nm）光。側視型封裝包含一個模製透鏡，將發射光塑造成寬120度的視角模式，使其平行於PCB的安裝平面導出。