SMD LED LTST-E212KRKGWT 規格書 - 尺寸 2.0x1.25x0.8mm - 電壓 1.8-2.5V - 功率 75mW - 紅/綠雙色 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTST-E212KRKGWT 是一款緊湊型表面黏著LED，專為空間受限應用中的自動化印刷電路板組裝而設計。其特點是採用擴散透鏡，並提供兩種不同的光源技術：用於紅光發射的AlInGaP以及用於綠光發射的InGaN。這種在單一封裝尺寸內實現的雙色能力，使其在狀態指示、背光照明和標誌應用中極具靈活性，可在同一元件位置提供多種顏色。

1.1 核心優勢

• 微型化外形尺寸：小型封裝尺寸非常適合現代便攜式和消費性電子產品中的高密度PCB佈局。
• 雙色光源：透過提供具有相容引腳配置的紅光和綠光選項，提供設計靈活性，簡化了雙色應用的庫存管理和PCB設計。
• 自動化相容性：以8mm載帶包裝於7英吋捲盤上，完全相容於高速自動貼片設備，簡化製造流程。
• 穩固的製程相容性：設計可承受標準紅外線（IR）迴焊製程，包括無鉛（Pb-free）焊接組裝所需之製程。
• 環保法規符合性：本產品符合RoHS（有害物質限制）指令。

1.2 目標市場與應用

此LED適用於廣泛的電子設備。主要應用領域包括通訊設備（無線電話和行動電話）、便攜式計算裝置（筆記型電腦、平板電腦）、網路系統、家用電器以及室內標誌或顯示面板。其可靠性和小巧尺寸使其成為消費性和工業電子產品的首選，這些應用對一致性能和高效組裝至關重要。

2. 深入技術參數分析

以下章節針對LTST-E212KRKGWT LED在環境溫度（Ta）為25°C下測得的關鍵電氣和光學參數，提供詳細、客觀的解釋。

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。不保證在這些極限下或超出極限的操作。

• 功率耗散（Pd）：紅光和綠光版本均為75 mW。此參數限制了可在LED晶片內轉換為光和熱的總電功率（順向電流 * 順向電壓）。
• 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）。在直流操作中超過此值可能會導致過熱。
• 直流順向電流（I_F）：30 mA。這是建議的最大連續電流，以確保可靠的長期運作。
• 溫度範圍：操作和儲存溫度範圍為-40°C至+100°C，表明其適用於溫度變化大的環境。

2.2 電氣與光學特性

這些是標準測試條件下（I_F= 20mA）的典型性能參數。

• 發光強度（I_V）：紅光LED的典型光輸出為75 mcd，綠光LED為65 mcd，兩者的最低保證值均為28 mcd。此強度是使用經過濾波以匹配人眼明視覺反應的感測器測量的。
• 視角（2θ_1/2）：指定典型值為120度。這種擴散透鏡特有的寬視角，確保了在廣闊區域內的良好可見性，使其適合面板指示器。
• 波長：
  • 紅光（AlInGaP）：峰值發射波長（λ_P）典型值為639 nm。主波長（λ_d）典型值為631 nm。
  • 綠光（InGaN）：峰值發射波長（λ_P）典型值為574 nm。主波長（λ_d）典型值為566 nm。
  峰值波長與主波長之間的微小差異是正常的，與發射光譜的形狀有關。
• 譜線半寬度（Δλ）：兩種顏色的典型值均為20 nm，表示發射光的光譜純度或頻寬。
• 順向電壓（V_F）：在20mA時，範圍從1.8V（最小值）到2.5V（最大值）。設計時應考慮典型值約在中點附近，但電路必須能適應整個範圍。註明容差為±0.1V。
• 逆向電流（I_R）：在逆向電壓（V_R）為5V時，最大值為10 µA。必須注意，此元件並非設計用於逆向操作；此測試僅用於品質驗證。

3. 分級系統說明

為確保量產的一致性，LED會根據性能進行分級。LTST-E212KRKGWT對發光強度以及綠光版本的主波長使用獨立的分級代碼。

3.1 發光強度（I_V）分級

紅光和綠光LED共用相同的強度分級代碼，以毫燭光（mcd）為單位在20mA下測量。每個分級代碼有11%的容差。

• 分級 N：28.0 – 45.0 mcd
• 分級 P：45.0 – 71.0 mcd
• 分級 Q：71.0 – 112.0 mcd
• 分級 R：112.0 – 180.0 mcd

例如，標示為強度分級Q的LED，其典型輸出將在71至112 mcd之間。設計師應指定所需的分級代碼，以確保其應用中的最低亮度水平。

3.2 綠光主波長（WD）分級

僅綠光LED有指定的波長分級代碼，以奈米（nm）為單位在20mA下測量，每個分級代碼的容差為±1 nm。

• 分級 G1：566.0 – 569.0 nm
• 分級 G2：569.0 – 572.0 nm
• 分級 G3：572.0 – 575.0 nm

這種分級允許對確切的綠色色調進行更嚴格的控制，這對於多LED顯示器的色彩匹配或特定的美學要求可能很重要。

4. 性能曲線分析

雖然規格書中引用了具體圖表（例如，圖1為光譜分佈，圖6為視角），但此處分析其一般含義。

4.1 順向電流 vs. 順向電壓（I-V曲線）

LED的I-V特性是非線性的。對於LTST-E212KRKGWT，在20mA的典型工作電流下，順向電壓落在1.8V至2.5V之間。一旦順向電壓超過二極體的導通閾值，曲線將顯示電流急劇增加。這就需要在使用電壓源供電時，與LED串聯使用限流電阻或恆流驅動器，以防止熱失控。

4.2 發光強度 vs. 順向電流

在元件的工作範圍內，光輸出（發光強度）通常與順向電流成正比。然而，在非常高的電流下，由於熱量增加，效率可能會下降。在建議的20mA下操作可確保亮度和壽命之間的最佳平衡。

4.3 光譜分佈

所引用的光譜圖將顯示每種顏色（紅光約639nm，綠光約574nm）具有單一的主峰，典型半寬度為20nm。與其他一些紅光技術相比，AlInGaP紅光LED通常具有更窄的光譜，而InGaN綠光譜是其類型的標準。擴散透鏡略微加寬了這些波長的角分佈，但不會顯著改變峰值光譜輸出。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸與極性

SMD封裝具有標準的佔位面積。關鍵尺寸包括本體尺寸和引腳間距。引腳配置對於正確方向至關重要：

• 紅光LED（AlInGaP）：陽極和陰極分別分配給引腳1和3。
• 綠光LED（InGaN）：陽極和陰極分別分配給引腳1和4。

這種差異意味著單一的PCB佔位可以容納任一種顏色，但驅動電路必須連接到正確的引腳。應始終參考封裝外形圖（規格書中隱含）以獲取精確尺寸和焊盤位置。

5.2 建議的PCB焊接墊佈局

提供了建議的焊盤圖案，以確保正確的焊接和機械穩定性。焊盤設計通常包括散熱設計，以利於焊接，同時提供足夠的銅面積用於散熱和強力黏附。遵循此建議有助於防止墓碑效應（迴焊時一端翹起）並確保可靠的焊點。

6. 焊接與組裝指南

6.1 紅外線迴焊溫度曲線

規格書參考J-STD-020B的無鉛製程條件。建議的通用曲線具有以下關鍵限制：

• 預熱：150°C至200°C。
• 預熱時間：最長120秒，以緩慢升溫並活化助焊劑。
• 峰值溫度：最高260°C。高於液相線（例如217°C）的時間應根據焊膏規格進行控制。
• 峰值溫度下的焊接時間：最長10秒，且迴焊次數不應超過兩次。

強調最佳曲線取決於特定的PCB組裝，需要進行特性分析。

6.2 手工焊接

如果需要手工焊接，烙鐵溫度不應超過300°C，且每次操作的接觸時間應限制在最長3秒。過多的熱量或時間可能會損壞LED封裝或內部引線鍵合。

6.3 儲存與處理

LED對濕氣敏感。關鍵儲存規則包括：

• 密封包裝：儲存在≤ 30°C和≤ 70% RH的環境中。在乾燥包裝日期後一年內使用。
• 已開封包裝：對於從防潮袋中取出的元件，環境應為≤ 30°C和≤ 60% RH。
• 車間壽命：建議在打開原始包裝後的168小時（7天）內完成紅外線迴焊。
• 重新烘烤：如果暴露時間超過168小時，則需要在焊接前以約60°C烘烤至少48小時，以去除吸收的水分並防止"爆米花"效應（迴焊時封裝開裂）。

6.4 清潔

如果需要焊後清潔，僅應使用指定的醇類溶劑，如乙醇或異丙醇，在常溫下清潔少於一分鐘。未指定的化學品可能會損壞塑膠透鏡或封裝材料。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 載帶與捲盤規格

產品標準供應形式為壓紋載帶配保護蓋帶，纏繞在直徑7英吋（178mm）的捲盤上。標準捲盤數量為3000件。剩餘訂單的最小包裝數量為500件。載帶和捲盤尺寸符合ANSI/EIA-481規範，確保與標準自動組裝設備送料器相容。

8. 應用說明與設計考量

8.1 典型應用電路

最常見的驅動方法是電壓源（V_CC）串聯一個限流電阻（R_S）。電阻值可使用歐姆定律計算：R_S= (V_CC- V_F) / I_F。例如，使用5V電源，典型V_F為2.2V，期望I_F為20mA：R_S= (5 - 2.2) / 0.02 = 140 Ω。將選擇最接近的標準值（例如150 Ω），這會略微降低電流。電阻的額定功率應至少為I_F²* R_S.

。

8.2 熱管理

儘管功率耗散很低（最大75mW），但適當的熱設計可以延長LED壽命。確保建議的PCB焊盤連接到足夠的銅面積以作為散熱片。避免在高環境溫度下連續以絕對最大電流（30mA DC）操作，因為這會加速光通量衰減。

8.3 逆向電壓保護

由於該元件並非為逆向偏壓設計，因此在可能出現逆向電壓的電路中（例如，在背對背LED配置或帶有感應負載時）加入保護是明智的。一個與LED並聯（陰極對陽極）的簡單二極體即可提供此保護。

9. 技術比較與差異化

LTST-E212KRKGWT的主要差異化在於其在標準化SMD封裝內實現了雙光源（AlInGaP/InGaN）、雙色能力。與單色LED相比，它提供了設計靈活性。相較於其他雙色LED，其使用成熟、高效的半導體材料（紅光用AlInGaP，綠光用InGaN）通常能帶來良好的發光效率和穩定的溫度性能。其擴散透鏡提供的120度寬視角是相對於窄視角LED的關鍵特徵，使其在需要廣域可見性的應用中表現更優。

10. 常見問題（FAQ）

10.1 我可以直接從3.3V或5V微控制器引腳驅動此LED嗎？答案：

不行，不能直接驅動。微控制器GPIO引腳是電壓源，其電流源/汲能力有限（通常為20-25mA）。直接連接LED有可能同時超過LED的最大電流和GPIO引腳的額定值，可能損壞兩者。務必使用串聯限流電阻或電晶體驅動電路。

10.2 峰值波長和主波長有什麼區別？答案：_P峰值波長（λ_d）是光譜功率分佈達到最大值時的單一波長。主波長（λ_d）是單色光的波長，當與指定的白色參考光結合時，與LED的感知顏色相匹配。λ

更接近於人眼對顏色的感知。

10.3 為什麼儲存條件如此嚴格？答案：

塑膠LED封裝會從空氣中吸收水分。在高溫迴焊過程中，這些被困住的水分會迅速蒸發，產生內部壓力，可能導致封裝分層或晶片開裂（"爆米花"效應）。嚴格的儲存和烘烤程序控制水分含量，以防止這種失效模式。

11. 實用設計案例研究情境：

為網路路由器設計一個狀態指示面板，需要在非常緊湊的空間內提供紅色（故障/錯誤）和綠色（運行/就緒）指示燈。實施方案：

使用LTST-E212KRKGWT允許單一PCB佔位用於兩種狀態顏色。PCB佈局包含建議的焊盤圖案。微控制器韌體控制兩個GPIO引腳，每個引腳通過適當的限流電阻（例如，5V電源使用150Ω）連接到LED的引腳1（共陽極）。一個GPIO驅動引腳3（紅光陰極），另一個驅動引腳4（綠光陰極）。與使用兩個獨立的單色LED相比，此設計將所需的PCB空間減少了一半，並簡化了組裝。

12. 工作原理

發光二極體（LED）是通過電致發光發射光線的半導體元件。當順向電壓施加在p-n接面上時，來自n型區域的電子與來自p型區域的電洞在主動層內復合。這種復合以光子（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能量決定。LTST-E212KRKGWT利用AlInGaP（磷化鋁銦鎵）產生紅光，利用InGaN（氮化銦鎵）產生綠光，每種材料都是根據其在各自光譜中的效率和色純度而選擇的。

13. 技術趨勢