LTST-C195TGKSKT 双色贴片LED规格书 - EIA标准封装 - 绿/黄光 - 20mA/30mA - 中文技术文档

1. 产品概述

LTST-C195TGKSKT是一款双色表面贴装LED，专为需要紧凑尺寸和可靠性能的现代电子应用而设计。它在一个标准的EIA封装内集成了两种不同的半导体芯片：用于发射绿光的InGaN（氮化铟镓）芯片和用于发射黄光的AlInGaP（铝铟镓磷）芯片。这种配置允许在极小的空间内实现双色指示或简单的颜色混合。器件以8mm编带形式提供，卷绕在7英寸卷盘上，完全兼容高速自动化贴片设备。其设计符合RoHS指令，确保不含铅、汞、镉等有害物质。

1.1 核心优势

• 双色光源：在一个封装内结合绿光和黄光发射，节省电路板空间，简化多状态指示设计。
• 高亮度：采用先进的InGaN和AlInGaP芯片技术，提供高发光强度。
• 坚固封装：EIA标准封装确保机械兼容性和可靠的焊接性能。
• 工艺兼容性：适用于标准的红外（IR）回流焊、气相回流焊和波峰焊工艺，包括无铅（Pb-free）组装温度曲线。
• 自动化就绪：采用编带卷盘包装，便于高效、大批量生产。

2. 深入技术参数分析

除非另有说明，所有参数均在环境温度（Ta）为25°C时指定。理解这些规格对于可靠的电路设计和实现预期性能至关重要。

2.1 绝对最大额定值

这些额定值定义了可能导致器件永久损坏的应力极限。不保证在或超过这些极限下运行。

• 功耗（Pd）：绿光：76 mW，黄光：75 mW。这是LED能以热量形式耗散的最大功率。
• 峰值正向电流（I_FP）：绿光：100 mA，黄光：80 mA。仅适用于脉冲条件（1/10占空比，0.1ms脉冲宽度）。
• 直流正向电流（I_F）：绿光：20 mA，黄光：30 mA。推荐的连续工作电流。
• 降额：绿光：0.25 mA/°C，黄光：0.4 mA/°C。当环境温度超过25°C时，必须根据此系数线性降低最大正向电流。
• 反向电压（V_R）：两种颜色均为5 V。在反向偏置下超过此电压可能导致结击穿。
• 温度范围：工作温度：-20°C 至 +80°C；存储温度：-30°C 至 +100°C。
• 焊接温度：可承受260°C持续5秒（IR/波峰焊）或215°C持续3分钟（气相焊）。

2.2 电气与光学特性

这些是正常工作条件下的典型性能参数（I_F= 20mA）。

• 发光强度（I_V）：衡量亮度的关键指标。
  • 绿光：典型值180 mcd（最小值45 mcd，参见分档代码）。
  • 黄光：典型值75 mcd（最小值28 mcd，参见分档代码）。
  • 使用匹配人眼明视觉响应（CIE曲线）的滤光传感器测量。
• 视角（2θ_1/2）：两种颜色均为130度（典型值）。这是发光强度降至轴向值一半时的全角，表明具有宽广的视角模式。
• 峰值波长（λ_P）：绿光：525 nm（典型值），黄光：591 nm（典型值）。发射光功率达到最大值时的波长。
• 主波长（λ_d）：绿光：530 nm（典型值），黄光：589 nm（典型值）。人眼感知到的单一波长，定义了CIE色度图上的色点。
• 光谱带宽（Δλ）：绿光：35 nm（典型值），黄光：15 nm（典型值）。发射光谱在半高全宽（FWHM）处的宽度。黄色AlInGaP LED的光谱通常比绿色InGaN LED更窄。
• 正向电压（V_F）：
  • 绿光：典型值3.30 V，最大值3.50 V @ 20mA。较高的电压是基于InGaN的蓝/绿/白光LED的特性。
  • 黄光：典型值2.00 V，最大值2.40 V @ 20mA。较低的电压是基于AlInGaP的红/黄/橙光LED的特性。
• 反向电流（I_R）：两种颜色在V_R=5V时最大为10 µA。
• 电容（C）：黄光芯片典型值40 pF @ V_F=0V，f=1MHz。绿光未指定。

3. 分档系统说明

为确保亮度一致性，LED会根据性能进行分档。LTST-C195TGKSKT采用发光强度分档系统。

3.1 发光强度分档

强度在20mA的标准测试电流下测量。每个分档的容差为±15%。

绿光分档：

• P档：45.0 mcd（最小值）至71.0 mcd（最大值）
• Q档：71.0 mcd 至 112.0 mcd
• R档：112.0 mcd 至 180.0 mcd
• S档：180.0 mcd 至 280.0 mcd

黄光分档：

• N档：28.0 mcd 至 45.0 mcd
• P档：45.0 mcd 至 71.0 mcd
• Q档：71.0 mcd 至 112.0 mcd
• R档：112.0 mcd 至 180.0 mcd

设计者在订购时应指定所需的分档代码，以保证应用中多个器件之间的亮度均匀性。

4. 性能曲线分析

虽然规格书中引用了具体图表（图1，图6），但以下趋势是此类LED的标准特性，可以从提供的数据中推断：

4.1 正向电流与正向电压关系（I-V曲线）

I-V关系呈指数特性。20mA时指定的V_F提供了一个工作点。对于相同的电流，绿色LED较高的V_F需要比黄色LED更高的驱动电压。限流电阻对于正确设置工作点和防止热失控至关重要。

4.2 发光强度与正向电流关系

在正常工作范围内（直至I_F），发光强度大致与正向电流成正比。在高于推荐的直流电流下工作会增加亮度，但也会增加功耗和结温，可能缩短寿命并导致颜色偏移。

4.3 温度依赖性

降额系数（0.25-0.4 mA/°C）表明，随着环境温度升高，最大允许电流会降低。此外，大多数LED的发光强度会随着结温升高而降低。对于AlInGaP（黄光），这种热淬灭效应可能比InGaN（绿光）更明显。对于高可靠性应用，建议在PCB上进行适当的热管理。

5. 机械与封装信息

5.1 引脚分配

该器件有四个引脚（1， 2， 3， 4）。

• 绿光芯片：连接到引脚1和3。
• 黄光芯片：连接到引脚2和4。

这种配置通常允许独立控制每种颜色。封装透镜为水白色。

5.2 封装尺寸与焊盘布局

该LED符合EIA标准SMD封装外形。除非另有规定，所有尺寸均以毫米为单位，标准公差为±0.10mm。规格书包含元件本身的详细尺寸图以及推荐的焊盘布局，以确保正确的焊接和机械稳定性。遵循建议的焊盘布局对于在回流焊过程中实现可靠的焊点和正确的对位至关重要。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊温度曲线

规格书提供了两种建议的红外（IR）回流焊温度曲线：

1. 对于常规工艺：适用于锡铅（SnPb）焊料的标准曲线。
2. 对于无铅工艺：专为高温无铅焊料合金（例如SAC305）设计的曲线。此曲线通常具有更高的峰值温度（符合260°C持续5秒的额定值）。

温度曲线包括预热区、保温区、回流区和冷却区。控制液相线以上时间和峰值温度对于防止损坏LED封装或内部引线键合至关重要。

6.2 清洗

如果焊接后需要清洗，应仅使用指定的溶剂。规格书建议将LED在常温下浸入乙醇或异丙醇中不超过一分钟。未指定的化学品可能会损坏环氧树脂透镜或封装材料。

6.3 存储与操作

• ESD预防措施：LED对静电放电（ESD）敏感。操作时必须使用接地腕带、防静电手套和正确接地的工作台。建议使用离子风机中和静电荷。
• 湿度敏感性：虽然没有明确分级（例如MSL），但规格书建议，从原始防潮包装中取出的LED应在一周内进行回流焊接。如需更长时间存储，应将其保存在带有干燥剂的密封容器中或氮气环境中。如果未包装存储超过一周，建议在组装前在60°C下烘烤24小时，以去除吸收的水分，防止回流焊过程中发生“爆米花”效应。

7. 包装与订购信息

7.1 编带与卷盘规格

产品以标准压纹载带形式提供：

• 卷盘尺寸：直径7英寸。
• 每卷数量：4000片。
• 最小起订量（MOQ）：剩余数量为500片。
• 载带宽度： 8mm.
• 载带用顶盖带密封。规格遵循ANSI/EIA 481-1-A-1994标准。

8. 应用说明与设计考量

8.1 驱动电路设计

LED是电流驱动器件。最关键的设计规则是为每个LED芯片串联一个限流电阻。

• 推荐电路（模型A）：每个LED（或双色LED内的每个颜色芯片）都有自己专用的限流电阻连接到驱动电压。这通过补偿不同LED之间正向电压（V_F）的自然差异来确保亮度均匀。
• 不推荐（模型B）：不鼓励将多个LED直接并联并共享一个电阻。V_F的微小差异会导致显著的电流不平衡，导致亮度不均，并使V_F.

最低的LED可能过流。 电阻值（R）使用欧姆定律计算：R = (V_电源- V_F) / I_F。使用规格书中的最大V_F进行保守设计，以确保即使V_F较低的LED，其I_F part.

也不会超过限制。

• 8.2 典型应用场景双色状态指示灯：
• 用于消费电子、工业控制面板和汽车仪表盘，以显示不同的系统状态（例如，开机=绿，待机=黄，故障=交替闪烁）。符号/图标背光：
• 用于多功能按钮或显示器的照明，其中颜色表示功能。装饰照明：

用于安装多个单色LED空间有限的紧凑型设备中。

9. 技术对比与差异化

该元件的关键差异化在于将两种化学性质不同的半导体材料（InGaN和AlInGaP）集成在一个封装内。这提供了清晰的绿光和黄光分离，而使用单一荧光粉转换的LED可能更难实现这一点。每个芯片的独立控制提供了共阳/共阴极预混合双色LED所不具备的设计灵活性。EIA封装确保了广泛的行业焊盘兼容性。

10. 常见问题解答（FAQ）

10.1 能否同时以满额电流驱动绿色和黄色芯片？

可以，但必须考虑总功耗。如果两个芯片都以最大直流电流驱动（绿光 20mA @ ~3.3V = 66mW，黄光 30mA @ ~2.0V = 60mW），总功耗约为126mW。这超过了各自的Pd额定值（76mW， 75mW），也可能超过了封装的总额定值。对于连续同时工作，建议降低电流，使总功耗保持在安全范围内，尤其是在环境温度较高时。

10.2 为什么两种颜色的正向电压不同？

正向电压是半导体材料带隙能量的基本属性。InGaN（绿光）的带隙（~2.4 eV对应525nm）比AlInGaP（黄光，~2.1 eV对应589nm）更宽。更宽的带隙需要电子跨越更多的能量，这表现为相同电流下更高的正向电压。

10.3 如何解读型号中的分档代码？

发光强度的分档代码并未嵌入基础型号LTST-C195TGKSKT中。具体的强度分档（例如，绿光R档，黄光Q档）通常在卷盘标签或订购文件中注明。您必须与供应商协商，在订单中指定并确认所需的分档。

11. 实际设计案例分析场景：

为5V USB供电设备设计一个双状态指示灯。绿色表示“工作”，黄色表示“充电”。

1. 设计步骤：选择工作电流：_F为两种颜色选择I
2. = 20mA，以获得良好的亮度和寿命。
   • 计算限流电阻：_F对于绿光（使用最大V_{= 3.5V）：R}绿光
   • = (5V - 3.5V) / 0.020A = 75Ω。使用最接近的标准值（例如75Ω或82Ω）。 对于黄光（使用最大V_F= 2.4V）：R_黄光= (5V - 2.4V) / 0.020A = 130Ω。使用130Ω或120Ω。
3. 电阻额定功率：P = I²R。P_绿光= (0.02^2)*75 = 0.03W。标准的1/10W（0.1W）电阻足够。
4. 微控制器驱动：将阴极引脚（通过电阻）连接到配置为开漏/开源的微控制器GPIO引脚。将引脚拉低即可点亮LED。确保MCU GPIO能够灌入/输出20mA电流。
5. PCB布局：遵循规格书中推荐的焊盘尺寸。确保焊盘之间有足够的间隙。将LED远离主要热源放置。

12. 工作原理

LED的发光基于半导体p-n结的电致发光。当施加正向电压时，来自n型区域的电子和来自p型区域的空穴被注入到有源区。当这些载流子复合时，它们以光子（光）的形式释放能量。发射光的波长（颜色）由半导体材料的带隙能量决定。InGaN材料用于较短波长（蓝、绿），而AlInGaP材料用于较长波长（红、橙、黄）。水白色环氧树脂透镜封装芯片，提供机械保护，并塑造光输出光束。

13. 技术趋势

此类SMD LED的发展受到小型化、更高效率和更高集成度趋势的推动。未来方向可能包括：

• 效率提升：外延生长和芯片设计的持续改进带来更高的发光效率（每瓦电能产生更多光输出）。
• 颜色调谐：荧光粉技术和多芯片设计的进步使得色点更精确、更稳定，包括可调白光。
• 改进的热管理：新的封装材料和结构可以更好地散热，允许更高的驱动电流并在高温下保持性能。
• 智能集成：在系统级封装（SiP）模块中，将控制IC（用于恒流、混色或寻址）直接与LED封装集成的潜力。