LTST-C195KGJSKT 双色贴片LED规格书 - 封装尺寸3.2x2.8x1.9mm - 电压2.0-2.4V - 功率75mW - 绿色与黄色 - 中文技术文档

1. 产品概述

本文档提供了LTST-C195KGJSKT型号的完整技术规格，这是一款双色表面贴装器件（SMD）LED。该元件将两个独立的发光芯片集成在一个紧凑的封装内，专为自动化组装工艺设计。它适用于空间受限、需要可靠且高可见度状态指示或背光的应用场景。

1.1 核心优势

这款LED的主要优势源于其设计和材料技术。两个芯片均采用超高亮度AlInGaP（铝铟镓磷）半导体材料，实现了高发光效率和优异的色彩纯度。与使用两个独立的单色LED相比，单封装双色设计节省了宝贵的PCB空间。其与红外回流焊接工艺的兼容性，使其能够适应现代化、大批量的生产线，确保与电路板可靠且一致的连接。

1.2 目标市场与应用

这款LED适用于广泛的电子设备。其微型尺寸和高可靠性使其成为便携式和紧凑型设备的理想选择。主要应用领域包括：

• 通信设备：路由器、调制解调器和手机上的状态指示灯。
• 计算机外设：笔记本电脑、笔记本及外置驱动器上的键盘背光和状态灯。
• 消费电子：家用电器、音视频设备及游戏设备上的指示灯。
• 工业控制：机械和控制系统上的面板指示灯。
• 微型显示与标识：符号或小型信息显示的低亮度照明。

2. 技术参数：深入客观解读

LED的性能由一组在标准条件下（Ta=25°C）测量的电气、光学和热学参数定义。理解这些参数对于正确的电路设计和应用至关重要。

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，不适用于正常工作状态。

• 功耗（Pd）：每芯片75 mW。超过此值可能导致过热并加速性能衰减。
• 直流正向电流（IF）：连续30 mA。标准测试和工作条件为20 mA。
• 峰值正向电流：80 mA，仅在脉冲条件下（1/10占空比，0.1ms脉冲宽度）允许，以应对短暂浪涌。
• 反向电压（VR）：5 V。施加更高的反向电压可能导致结击穿。
• 工作与存储温度：分别为-30°C至+85°C和-40°C至+85°C，定义了器件功能性和非工作存储的环境极限。
• 焊接温度：可承受260°C持续10秒，兼容无铅（Pb-free）回流焊曲线。

2.2 光电特性

这些是正常工作条件下（IF=20mA）的典型性能值。

• 发光强度（Iv）：衡量亮度的关键指标。对于绿色芯片，典型值为35.0 mcd（毫坎德拉），最小值为18.0 mcd。黄色芯片更亮，典型值为75.0 mcd，最小值为28.0 mcd。这种差异源于半导体材料特性和人眼敏感度的不同。
• 正向电压（VF）：典型值为2.0 V，在20mA时最大为2.4 V。此参数对于设计与LED串联的限流电阻至关重要。较高的VF需要较低的电阻值以获得相同电流，这会影响电阻的功耗。
• 视角（2θ1/2）：130度。这个宽视角表明LED在较宽的锥角范围内发光，使其适用于指示灯需要从多个角度（而不仅仅是正面）可见的应用。
• 峰值波长（λP）与主波长（λd）：绿色芯片的典型峰值波长为574 nm，主波长为571 nm。黄色芯片的峰值波长为591 nm，主波长为589 nm。主波长是人眼感知的单色波长，用于颜色分档。
• 光谱线半宽（Δλ）：两种颜色均为15.0 nm。这定义了色彩纯度；宽度越窄，意味着颜色越饱和、越纯净。
• 反向电流（IR）：在5V反向偏压下最大为10 μA，表明关断状态下的漏电流非常低。

3. 分档系统说明

为确保生产中的颜色和亮度一致性，LED根据测量参数被分入不同的档位。这使得设计者可以选择满足特定美学或功能要求的部件。

3.1 发光强度（亮度）分档

LED被分类到定义了最小和最大发光强度值的档位中。每个档位内的容差为+/-15%。

• 绿色芯片档位：M（18.0-28.0 mcd）、N（28.0-45.0 mcd）、P（45.0-71.0 mcd）、Q（71.0-112.0 mcd）。
• 黄色芯片档位：N（28.0-45.0 mcd）、P（45.0-71.0 mcd）、Q（71.0-112.0 mcd）、R（112.0-180.0 mcd）。

选择更高的档位代码（例如Q或R）可保证LED更亮，这在环境光较强或观看距离较远时可能是必要的。

3.2 色调（主波长）分档

对于绿色芯片，通过主波长分档来管理颜色一致性，每个档位的容差为+/-1 nm。

• 绿色芯片色调档位：C（567.5-570.5 nm）、D（570.5-573.5 nm）、E（573.5-576.5 nm）。

这确保了组装中所有绿色LED呈现相同的绿色色调。产品规格书或具体订单应指定所需的性能组合档位代码（例如，强度档位 + 色调档位）。

4. 性能曲线分析

图形数据提供了LED在不同条件下行为的更深入洞察，这对于稳健设计至关重要。

4.1 电流-电压（I-V）特性

I-V曲线是非线性的，类似于标准二极管。正向电压随电流呈对数增长。在远高于推荐值20mA的条件下工作，将导致VF和功耗（Pd = IF * VF）不成比例地增加，从而产生过多热量。设计者必须使用限流电阻或恒流驱动器将IF维持在安全范围内。

4.2 发光强度与正向电流关系

在正常工作范围内，发光强度大致与正向电流成正比。然而，在极高电流下，由于热量增加，效率可能会下降。降低电流（例如，在15mA而非20mA下工作）可以显著提高长期可靠性和光通维持率，而感知亮度仅略有降低。

4.3 温度依赖性

LED性能对温度敏感。随着结温（Tj）升高：

• 发光强度降低：在工作温度范围内，输出可能下降10-20%。
• 正向电压降低：VF具有负温度系数（典型值为-2 mV/°C）。在简单的电阻驱动电路中，这可能导致LED发热时电流略有增加，可能需要考虑热管理。
• 波长偏移：主波长可能随温度升高而轻微偏移（通常向更长波长方向），导致细微的颜色变化。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

该LED符合EIA标准封装外形。关键尺寸约为长3.2mm、宽2.8mm、高1.9mm，公差为±0.1mm。封装采用水清透镜，不会改变发射光的颜色，使芯片的纯色（绿色或黄色）得以显现。

5.2 引脚分配与极性识别

该器件有四个引脚。对于LTST-C195KGJSKT型号：

• 引脚1和3是绿色AlInGaP芯片的阳极和阴极。
• 引脚2和4是黄色AlInGaP芯片的阳极和阴极。

极性由物理封装标记（通常是引脚1附近的一个点或倒角）指示。必须确保极性正确；施加反向偏压可能损坏LED。

5.3 推荐的PCB焊盘布局

提供了建议的焊盘图形（封装尺寸），以确保正确的焊接和机械稳定性。焊盘设计适应封装尺寸，并允许在回流焊期间形成良好的焊角。遵循此建议有助于防止立碑现象（一端翘起）并确保可靠的电气连接。

6. 焊接与组装指南

6.1 红外回流焊接参数

该LED兼容无铅（Pb-free）焊接工艺。提供了建议的回流焊曲线，通常遵循JEDEC标准，如J-STD-020。关键参数包括：

• 预热：150-200°C，最长120秒，以逐渐加热电路板和元件，激活助焊剂并防止热冲击。
• 峰值温度：最高260°C。
• 液相线以上时间（TAL）：焊料处于熔融状态的时间，对于焊点形成至关重要。曲线建议在峰值温度下最长10秒。
• 限制：LED不应承受超过两次回流焊循环。

重要提示：必须根据具体的PCB设计、焊膏和使用的炉子来表征实际曲线。

6.2 烙铁手工焊接

如需手工焊接，需格外小心：

• 烙铁温度：最高300°C。
• 焊接时间：每个焊点最长3秒。
• 限制：仅允许一次焊接循环，以防止对塑料封装和内部键合线造成热损伤。

6.3 存储与操作条件

• ESD敏感性：LED对静电放电（ESD）敏感。必须在ESD防护区域内操作，使用接地腕带和导电垫。
• 湿度敏感等级（MSL）：该器件等级为MSL 3。这意味着：
  • 一旦打开原装防潮袋，元件必须在168小时（1周）内，在工厂车间条件下（<30°C/60% RH）完成焊接。
  • 如果暴露时间更长，在焊接前需要在约60°C下烘烤至少20小时，以去除吸收的湿气并防止“爆米花”现象（回流焊期间封装开裂）。
• 长期存储：未开封的袋子应存储在低于30°C和90% RH的环境中。已开封的部件应存储在干燥环境中，最好放在带有干燥剂的密封容器中。

6.4 清洁

如需焊后清洁，应仅使用指定的溶剂。建议使用室温下的异丙醇（IPA）或乙醇，时间少于一分钟。使用刺激性或未指定的化学品可能会损坏塑料透镜或封装材料，导致变色或开裂。

7. 包装与订购信息

7.1 编带与卷盘规格

LED以行业标准的压纹载带形式提供，卷绕在7英寸（178mm）直径的卷盘上，便于自动化贴片组装。关键细节：

• 料袋间距：载带中元件料袋之间的距离。
• 卷盘容量：每满盘4000片。
• 最小起订量（MOQ）：剩余数量为500片。
• 质量：载带用盖带密封。允许的最大连续缺件数为两片，以确保供料可靠性。

包装符合ANSI/EIA-481标准。

8. 应用建议与设计考量

8.1 典型应用电路

最常见的驱动方法是简单的串联电阻。电阻值（R）使用欧姆定律计算：R = (Vcc - VF) / IF，其中Vcc是电源电压，VF是LED正向电压（使用最大值进行最坏情况电流计算），IF是所需正向电流（例如20mA）。电阻的额定功率应至少为IF² * R。对于微控制器GPIO驱动，确保GPIO能够吸收/提供所需电流（IF加上任何电阻电流）。要独立驱动两种颜色，请使用两个独立的限流电路。

8.2 可靠性设计考量

• 热管理：尽管功耗较低，但确保LED焊盘周围有足够的PCB铜面积有助于将热量从结区传导出去，从而维持亮度和使用寿命。
• 电流降额：对于要求高可靠性或在较高环境温度下工作的应用，考虑以低于最大额定值的电流（例如15-18 mA）驱动LED。
• 反向电压保护：在LED可能暴露于反向偏压的电路中（例如，在交流耦合或感性负载场景中），建议并联一个保护二极管（阴极对阳极）。

9. 技术对比与差异化

LTST-C195KGJSKT在其类别中提供特定优势：

• 单封装双色：与放置两个独立的0603或0805尺寸的单色LED相比，这种4引脚封装节省了空间并减少了贴装时间/成本。
• 材料技术：绿色和黄色均采用AlInGaP，与一些较旧的技术（如传统GaP）相比，具有更高的效率和更好的温度稳定性。
• 宽视角：130度的视角比许多“顶视”LED更宽，提供了更好的离轴可见性，这对于面板指示灯至关重要。
• 标准化包装：符合EIA和ANSI/EIA-481标准，确保与来自不同制造商的自动化组装设备兼容。

10. 常见问题解答（基于技术参数）

Q1：我可以同时以20mA驱动绿色和黄色芯片吗？
A1：可以，但必须考虑总功耗。每个芯片功耗最高为75mW。如果两者均以20mA连续点亮且VF为典型值（2.0V），则每个功耗为40mW（P=IV），总计80mW，如果安装得当，这在封装的总热容量范围内。但是，务必检查实际VF并确保PCB有足够的散热。

Q2：为什么绿色和黄色的典型发光强度不同？
A2：这主要是由于人眼的明视觉响应曲线（CIE曲线），其在黄绿区域（约555 nm）达到峰值。黄色芯片的波长（589 nm）比绿色芯片的波长（571 nm）更接近此峰值灵敏度，因此来自黄色芯片的相同辐射功率（光能量）在人眼感知中表现为更高的流明或坎德拉值。

Q3：“水清”透镜对颜色意味着什么？
A3：水清（非漫射、无色）透镜允许半导体芯片的固有颜色无改变地通过。与漫射透镜相比，这会产生更饱和且可能更窄的光束，漫射透镜会散射光线以获得更宽、更柔和的外观，但会降低峰值强度。

Q4：如何解读订购时的分档代码？
A4：您通常需要指定部件号（LTST-C195KGJSKT）以及每种颜色所需的发光强度和色调分档代码（例如，绿色：P/D，黄色：Q）。请咨询制造商或分销商以获取可用的分档组合。

11. 实际应用示例

场景：网络设备的双状态指示灯。
路由器设计需要一个指示灯来显示两种状态：“电源开启/系统正常”（常亮绿色）和“数据活动”（闪烁黄色）。使用LTST-C195KGJSKT简化了此设计。

• 电路：使用系统微控制器的两个GPIO引脚。每个引脚通过一个限流电阻连接到一种LED颜色的阳极（例如，(3.3V - 2.4V)/0.02A = 45Ω，使用47Ω标准值）。阴极连接到地。
• 软件：固件驱动绿色GPIO为高电平以实现常亮状态。对于数据活动，它以适当的闪烁频率（例如2 Hz）切换黄色GPIO。
• 优势：与两个分立LED相比，节省了一个PCB占位面积。从面板上的单一点提供清晰、分明的颜色状态。宽视角确保了在办公室或家庭环境中从各个角度都能清晰可见。

12. 工作原理简介

发光二极管（LED）是通过电致发光发光的半导体器件。当正向电压施加在p-n结上时，来自n型材料的电子与来自p型材料的空穴在活性区复合。这种复合以光子（光粒子）的形式释放能量。发射光的特定波长（颜色）由半导体材料的带隙能量决定。AlInGaP（铝铟镓磷）是一种化合物半导体，通过调整其成分比例可以调节其带隙，从而在红色、橙色、琥珀色、黄色和绿色光谱区域产生高效率的光。在此双色LED中，两个独立的半导体芯片（一个为绿色，一个为黄色，各自具有略微不同的带隙）被封装在一个具有独立电气连接的环氧树脂封装内。

13. 技术趋势

SMD指示灯LED的总体趋势继续朝着更高效率、更小封装尺寸和更高集成度发展。虽然AlInGaP在琥珀色到绿色范围内仍占主导地位，但InGaN（氮化铟镓）技术在蓝色、白色和真绿色LED中更为普遍。未来的发展可能包括：

• 进一步小型化：用于超紧凑设备的尺寸小于2.0x1.0mm的封装。
• 集成元件：在同一封装内集成限流电阻、保护二极管甚至驱动IC的LED，以简化电路设计。
• 增强光学控制：集成透镜或反射器的封装，无需外部光学元件即可实现特定光束模式。
• 改进热性能：更有效地将热量从半导体结传导到PCB的封装设计，允许更高的驱动电流或在标准电流下提高使用寿命。

这些趋势旨在为设计师提供更通用、更可靠、更节省空间的照明解决方案，以满足不断扩大的电子产品范围。