LTST-S326KGJRKT 雙色側視SMD LED 規格書 - 側視型 - AlInGaP 綠光與紅光 - 30mA - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件提供 LTST-S326KGJRKT 表面黏著元件 (SMD) LED 燈的完整技術規格。此元件為側視型雙色 LED，在單一緊湊封裝內整合了獨立的 AlInGaP（磷化鋁銦鎵）晶片，分別發出綠光與紅光。專為自動化印刷電路板 (PCB) 組裝而設計，非常適合廣泛應用於消費性與工業電子產品中空間受限的場合。

1.1 核心特色與優勢

LTST-S326KGJRKT 為現代電子設計提供了以下幾項關鍵優勢：

• 雙色光源：整合了獨立的超高亮度 AlInGaP 晶片，用於發出綠光與紅光，可透過獨立接腳控制（C1 為紅光，C2 為綠光）。
• 側視型封裝：主要光線從元件側面發出，適用於邊緣照明、狹小空間內的狀態指示，以及無法採用頂部安裝的背光應用。
• 製造相容性：封裝符合 EIA 標準，並以 8mm 載帶包裝於 7 吋捲盤上供應，完全相容於高速自動貼片設備。
• 穩固的組裝製程：設計可承受標準紅外線 (IR) 迴焊製程，利於可靠的表面黏著組裝。
• 環保法規符合性：本元件符合 RoHS（有害物質限制）指令。
• 電氣相容性：本元件與積體電路相容，在許多情況下可直接由微控制器或邏輯輸出驅動。

1.2 目標應用與市場

此 LED 專為需要可靠、緊湊指示器的電子設備的多功能性而設計。主要應用領域包括：

• 通訊設備：無線電話、行動電話及網路系統硬體中的狀態指示燈。
• 電腦與辦公室自動化：筆記型電腦及其他可攜式裝置中鍵盤與鍵盤的背光；周邊設備的狀態燈。
• 消費性與家用電器：廣泛家用設備中的電源、模式或功能指示燈。
• 工業設備：面板指示燈、機器狀態燈及控制系統回饋指示。
• 特殊顯示器：適用於微型顯示器，以及作為小型訊號與符號照明的光源。

2. 深入技術參數分析

以下章節針對規格書中定義的關鍵電氣、光學及可靠性參數，提供詳細且客觀的解讀。

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能導致元件永久損壞的應力極限。不建議在正常使用下於或接近這些極限值操作。所有額定值均在環境溫度 (Ta) 25°C 下指定。

• 功率消耗 (Pd)：每晶片 75 mW。這是每個 LED 晶片能以熱形式消散的最大功率。超過此值可能導致接面溫度過高，加速劣化或故障。
• 峰值順向電流 (I_FP)：80 mA，僅允許在脈衝條件下（1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度）。這允許短時間的高強度閃爍而不會過熱。
• 連續順向電流 (I_F)：30 mA DC。這是建議用於連續操作的最大電流，可在亮度與長期可靠性之間取得平衡。
• 逆向電壓 (V_R)：5 V。施加高於此值的逆向偏壓可能導致崩潰並損壞半導體接面。
• 操作與儲存溫度：元件操作溫度範圍為 -30°C 至 +85°C，儲存溫度範圍為 -40°C 至 +85°C。這些範圍確保了在大多數商業與工業環境中的功能性。
• 焊接熱極限：在 IR 迴焊過程中，封裝可承受最高 260°C 的峰值溫度長達 10 秒，此為無鉛組裝製程的標準。

2.2 電氣與光學特性

這些是在標準測試條件下（Ta=25°C，I_F=20mA，除非另有說明）測量的典型性能參數。它們定義了元件在電路中的預期行為。

• 發光強度 (I_V)：感知亮度的關鍵度量。綠光晶片的典型值為 35.0 mcd（毫燭光），範圍從 18.0 mcd（最小值）到 112.0 mcd（最大值）。紅光晶片的典型值較高，為 45.0 mcd，具有相同的最小/最大值範圍。寬廣的範圍使得後續描述的分級系統成為必要。
• 視角 (2θ_1/2)：130 度（典型值）。這是發光強度降至其峰值（軸上）值一半時的全角。寬廣的 130° 視角是帶有擴散透鏡的側視型 LED 的特徵，提供適合區域照明或廣角可見度的寬廣發光模式。
• 順向電壓 (V_F)：在 20mA 下，兩種顏色的典型值均為 2.0 V，最大值為 2.4 V。相較於某些藍光或白光 LED，此電壓相對較低，簡化了驅動電路設計。顏色間一致的 V_F允許在分別驅動時使用相似的限流電阻值。
• 峰值波長 (λ_P) 與主波長 (λ_d)：
  • 綠光：峰值 574 nm（典型值），主波長 571 nm（典型值）。這使其位於光譜的純綠色區域。
  • 紅光：峰值 639 nm（典型值），主波長 631 nm（典型值）。這是標準的紅色，有別於深紅或橘紅色。
  主波長是從 CIE 色度圖推導出的顏色單一波長感知。
• 譜線半寬度 (Δλ)：綠光約為 15 nm，紅光約為 20 nm。這表示光譜純度；數值越小表示輸出越接近單色（純色）。
• 逆向電流 (I_R)：在 5V 逆向偏壓下最大值為 10 µA，表示接面品質高且漏電流低。

3. 分級系統說明

為確保量產的一致性，LED 會根據關鍵光學參數進行分類（分級）。LTST-S326KGJRKT 採用二維分級系統。

3.1 發光強度（亮度）分級

綠光與紅光晶片在 20mA 下的發光強度分級方式相同。分級代碼定義了最小與最大亮度範圍。每個分級內的公差為 +/-15%。

• 分級代碼 M：18.0 – 28.0 mcd
• 分級代碼 N：28.0 – 45.0 mcd（涵蓋典型值）
• 分級代碼 P：45.0 – 71.0 mcd
• 分級代碼 Q：71.0 – 112.0 mcd

設計人員必須根據其應用所需的亮度選擇適當的分級。使用較高的分級（例如 P 或 Q）可確保最低亮度較高，但可能伴隨成本溢價。

3.2 綠光之色調（主波長）分級

僅綠光晶片有指定的色調（波長）分級，以控制顏色一致性。每個分級的公差為 +/- 1 nm。

• 分級代碼 C：567.5 – 570.5 nm
• 分級代碼 D：570.5 – 573.5 nm（包含典型的 571 nm）
• 分級代碼 E：573.5 – 576.5 nm

紅光晶片的主波長在本規格書中僅指定為典型值（631 nm），沒有正式的分級表，這意味著製程控制更嚴格，或應用中對顏色偏移的敏感度較低。

4. 性能曲線分析

雖然規格書中引用了特定的圖形曲線（例如圖 1、圖 5），但它們的一般含義對於設計至關重要。

4.1 電流 vs. 電壓 (I-V) 特性

順向電壓 (V_F) 具有正溫度係數，並且也隨電流略微增加。在 20mA 下典型的 V_F為 2.0V，這是設計限流電路的關鍵參數。通常一個簡單的串聯電阻就足夠了：R = (V_電源- V_F) / I_F。設計人員應使用最大 V_F(2.4V) 進行最壞情況電流計算，以避免過度驅動 LED。

4.2 發光強度 vs. 順向電流

在正常工作範圍內，光輸出 (I_V) 大致與順向電流 (I_F) 成正比。以低於 20mA 的電流驅動 LED 將按比例降低亮度。在 20mA 以上至最大 30mA 的電流下操作將增加亮度，但也會增加功率消耗和接面溫度，這可能影響壽命並導致波長輕微偏移。

4.3 溫度相依性

與所有 LED 一樣，AlInGaP 晶片的性能對溫度敏感。隨著接面溫度升高：

• 發光強度降低：光輸出下降。規格書中可能顯示降額曲線。
• 順向電壓降低：由於半導體能隙的變化而略微降低。
• 波長偏移：通常，主波長會隨溫度增加（向較長波長偏移）。這在 AlInGaP LED 中比在某些其他類型的 LED 中更為明顯。在關鍵應用中，PCB 上適當的熱管理對於顏色穩定性至關重要。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸與極性

本元件使用標準 SMD 佔位面積。接腳定義明確：陰極 1 (C1) 用於紅光晶片，陰極 2 (C2) 用於綠光晶片。陽極可能是共用的或根據封裝圖內部連接，必須查閱封裝圖以獲取確切的佈局。所有關鍵尺寸均以毫米為單位提供，標準公差為 ±0.1 mm，確保可靠的放置與焊接。

5.2 建議的 PCB 焊墊設計

規格書包含建議的 PCB 焊墊佈局圖。遵循此設計對於實現可靠的焊點、正確的對齊以及在迴焊過程中管理散熱至關重要。焊墊設計考慮了焊錫圓角的形成，並防止墓碑效應（迴焊時一端翹起）。

6. 焊接、組裝與操作指南

6.1 IR 迴焊參數

對於無鉛組裝，建議採用以下迴焊溫度曲線：

• 預熱：150–200°C
• 預熱時間：最長 120 秒。
• 峰值溫度：元件接腳處最高 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。

6.2 手動焊接（如需要）

如果需要手動返工，請使用溫度不超過 300°C 的烙鐵。與焊墊的接觸時間應限制在單次操作最多 3 秒。過多的熱量或時間可能損壞塑膠封裝或內部打線。

6.3 清潔

如果需要焊後清潔，僅使用指定的溶劑。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。未指定或具侵蝕性的化學品可能損壞透鏡材料或封裝環氧樹脂。

6.4 儲存與濕度敏感性

LED 包裝在帶有乾燥劑的防潮袋中。在此密封狀態下，應儲存在 ≤30°C 且 ≤90% RH 的環境中，並在一年內使用。一旦打開原始包裝袋，元件的濕度敏感等級為 MSL3。這意味著它們必須在暴露於工廠環境條件（≤30°C/60% RH）後一週內進行 IR 迴焊。對於開封後較長時間的儲存，必須將其儲存在帶有乾燥劑的密封容器中或氮氣環境中。暴露超過一週的元件在焊接前需要在 60°C 下烘烤至少 20 小時，以去除吸收的水分並防止 "爆米花" 效應（迴焊期間因蒸氣壓力導致封裝破裂）。

6.5 靜電放電 (ESD) 預防措施

AlInGaP LED 對靜電放電敏感。在操作和組裝過程中必須實施適當的 ESD 控制措施。這包括使用接地腕帶、防靜電墊，並確保所有設備正確接地。ESD 可能導致立即故障或潛在損壞，從而縮短元件壽命。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 載帶與捲盤規格

元件以供自動化組裝的凸紋載帶形式供應，捲繞在直徑 7 吋（178 mm）的捲盤上。

• 載帶寬度：8 mm。
• 每捲數量：3000 顆。
• 最小訂購量 (MOQ)：剩餘數量為 500 顆。
• 料穴覆蓋：空料穴以覆蓋膠帶密封。
• 缺件：根據包裝標準，最多允許連續缺失兩個 LED。

8. 應用設計考量

8.1 驅動電路設計

由於兩種顏色具有獨立的陰極，因此可以分別驅動。對於每個通道，簡單的恆流源或限流電阻就足夠了。考慮到相似的 V_F，如果從相同的電壓軌驅動，通常可以對兩種顏色使用相同的電阻值，但建議進行單獨計算以確保精度。對於多工或 PWM 調光，請確保驅動電流和切換速度在元件的額定值範圍內。

8.2 熱管理

雖然功率消耗較低（每晶片最大 75 mW），但 PCB 上有效的熱管理對於維持穩定的光輸出和長期可靠性仍然很重要，特別是在高環境溫度下或以最大連續電流驅動時。確保 PCB 焊墊具有足夠的散熱通道或連接到銅平面以散熱。

8.3 光學整合

此 LED 的側視特性需要謹慎的機械設計。可能需要導光板、反射器或擴散片來將光線引導至所需的觀看區域或創造均勻的背光。寬廣的 130 度視角有助於照亮較大區域而不產生熱點。

9. 技術比較與差異化

LTST-S326KGJRKT 透過其特定的功能組合在市場上實現差異化：

• 與單色側視型 LED 相比：它在相同的佔位面積上提供雙重功能，與安裝兩個獨立的單色 LED 相比，節省了 PCB 空間和組裝時間。
• 與頂視型雙色 LED 相比：側發光特性是其主要的差異化因素，使得在光線必須平行於 PCB 表面發出的獨特機械設計成為可能。
• 與其他雙色技術相比：對兩種顏色均使用 AlInGaP 技術，與 GaP 等舊技術相比，為紅光和綠光提供了高效率與良好的色彩飽和度。
• 與 RGB LED 相比：這是一個雙原色（紅/綠）元件。它無法產生藍光或白光。它被選用於特別僅需要紅光和綠光指示燈的應用（例如，電源/狀態、運行/警告訊號）。

10. 常見問題解答（基於技術參數）

Q1：我可以同時驅動紅光和綠光 LED 來產生黃色/橙色嗎？

A：可以，透過同時開啟兩個晶片，組合的光輸出將被感知為黃色或黃橙色，具體取決於每個晶片的相對強度。可以透過調整兩個通道之間的電流比來微調確切的色調。

Q2：峰值波長與主波長有何不同？

A：峰值波長 (λ_P) 是光譜功率分佈最高的波長。主波長 (λ_d) 是從 CIE 色度座標推導出來的，代表具有相同顏色的單色光的單一波長。λ_d在應用中對於顏色規格更為相關。

Q3：為什麼需要分級系統？我該如何指定所需的分級？

A：分級系統是為了應對半導體製造中的自然變異。它允許客戶為其產品選擇符合特定亮度和顏色一致性要求的 LED。訂購時，您必須指定所需的發光強度分級代碼（例如 "N"），以及對於綠光，指定色調分級代碼（例如 "D"），以確保您收到的元件在這些性能範圍內。

Q4：此 LED 是否需要散熱片？

A：在正常操作條件下（I_F≤ 30mA，Ta ≤ 85°C），通常不需要專用的散熱片。然而，建議採用良好的 PCB 熱設計——例如使用足夠的銅焊墊和走線——以盡可能降低接面溫度，從而最大化光輸出和壽命。

11. 實際應用範例

範例 1：可攜式裝置狀態指示燈：在手持醫療設備中，LED 可以安裝在主 PCB 的邊緣。綠光可以表示 "就緒/開啟"，紅光可以表示 "錯誤/低電量"，同時開啟兩者可以表示 "待機/充電中"。側發光使得光線可以透過設備外殼的細縫可見。

範例 2：工業控制面板背光：可以將一系列此類 LED 沿著半透明薄膜開關面板的側邊放置。側光耦合到面板材料中，為標籤或符號提供均勻、低眩光的背光。雙色可以區分操作模式（例如，綠色表示自動，紅色表示手動）。

12. 技術原理介紹

LTST-S326KGJRKT 使用磷化鋁銦鎵 (AlInGaP) 半導體材料作為其發光晶片。AlInGaP 是一種直接能隙 III-V 族化合物半導體。透過精確控制鋁、銦和鎵的比例，可以調整材料的能隙能量。當施加順向偏壓時，電子和電洞在晶片的主動區域復合，以光子的形式釋放能量。這些光子的波長（顏色）由能隙能量決定：較大的能隙產生較短的波長（綠光），而稍小的能隙產生較長的波長（紅光）。該元件包含兩個這樣的晶片，以不同的材料成分製造，封裝在一個帶有擴散透鏡的反射塑膠封裝中，將光輸出塑造成寬廣的側發光模式。

13. 產業趨勢與背景

此類側視型 SMD LED 的發展是由電子設備持續微型化以及對更小尺寸中更複雜使用者介面的需求所驅動。影響此產品領域的趨勢包括：

• 整合度提高：從多個分立指示燈轉向多晶片、多色封裝，以節省空間並簡化組裝。
• 效率更高：AlInGaP 和 InGaN（用於藍/綠光）磊晶生長技術的持續改進，導致更高的發光效率（每電瓦產生更多光輸出）。
• 對顏色一致性的需求：更嚴格的分級規格和先進的晶圓級測試變得越來越普遍，以滿足顏色匹配至關重要的應用需求，例如多 LED 陣列或標誌。
• 惡劣環境下的穩健性：封裝材料和密封技術的改進提高了對濕氣、熱循環和化學暴露的可靠性，擴展了在汽車和戶外應用中的使用。