反向贴装SMD LED规格书 - 橙色 - 5mA正向电流 - 2.3V正向电压 - 中文技术文档

1. 产品概述

本文档详细说明了一款高亮度、反向贴装的表面贴装器件（SMD）发光二极管（LED）的规格。该器件采用铝铟镓磷（AlInGaP）半导体芯片，以其高发光效率和优异的色纯度而闻名，尤其在橙光至红光光谱范围内。其主要应用是作为各种电子组件中紧凑、可靠的指示灯，适用于空间受限且反向贴装配置有利于设计或美观的场合。

该元件的核心优势包括符合RoHS（有害物质限制）指令，使其成为环保的选择。它采用行业标准的8毫米载带卷绕在7英寸卷盘上包装，确保与高速自动化贴片组装设备兼容。此外，该器件设计可承受现代电子制造中常用的标准红外（IR）回流焊工艺，便于轻松集成到印刷电路板（PCB）组件中。

2. 深入技术参数分析

.1 Absolute Maximum Ratings

绝对最大额定值定义了可能对器件造成永久性损坏的应力极限。在任何工作条件下均不得超过这些值。

• 功耗 (Pd):75 mW。这是LED封装在不降低性能或可靠性的情况下，能够以热量形式耗散的最大功率。
• 峰值正向电流 (I_F(峰值)):80 mA。这是最大允许的瞬时正向电流，通常在脉冲条件下（1/10占空比，0.1ms脉冲宽度）规定，以防止半导体结过热。
• 连续正向电流 (I_F):30 mA DC。这是可以连续施加的最大稳态电流。
• 反向电压 (V_R):5 V。施加超过此值的反向电压可能导致LED击穿和失效。
• 工作与存储温度:-30°C 至 +85°C（工作），-40°C 至 +85°C（存储）。这些范围确保LED的机械和电气完整性。
• 焊接温度:可承受260°C持续10秒，符合无铅（Pb-free）焊接曲线要求。

2.2 电气与光学特性

除非另有说明，这些参数均在环境温度（T_a）为25°C、正向电流（I_F）为5 mA的标准测试条件下测量。

• 发光强度 (I_V):范围从最小值11.2毫坎德拉（mcd）到最大值71.0 mcd。具体单元的实测值取决于其分配的分档代码（见第3节）。
• 视角 (2θ_1/2):130度。这是发光强度为中心轴（0°）测量值一半时的全角。如此宽的视角对于采用水清透镜的LED来说是典型的，可提供适合指示灯应用的宽广、漫射光型。
• 峰值波长 (λ_P):典型值611纳米（nm）。这是光谱功率输出最大的波长。
• 主波长 (λ_d):典型值605 nm。这是人眼感知到的、定义光色的单一波长，源自CIE色度图。它是颜色规格的关键参数。
• 光谱带宽 (Δλ):典型值17 nm。这是发射光谱的半高全宽（FWHM），表示色纯度。带宽越小，表示光源的单色性越好。
• 正向电压 (V_F):在5 mA下，范围从1.9V（最小）到2.3V（最大）。这是LED导通电流时两端的电压降。设计者必须确保驱动电路能提供足够的电压。
• 反向电流 (I_R):在5V反向电压下最大10 µA。这是LED在其安全极限内反向偏置时流过的微小漏电流。
• 电容 (C):在0V偏压和1 MHz下测量，典型值为40 pF。这种寄生电容在高频开关应用中可能需要考虑。

3. 分档系统说明

为了管理半导体制造过程中的自然差异，LED被分类到不同的性能档位中。这确保了生产批次内的一致性。对于本产品，分档主要基于发光强度。

分档代码列表定义了四个不同的组别：

• L档:发光强度从11.2 mcd到18.0 mcd。
• M档:发光强度从18.0 mcd到28.0 mcd。
• N档:发光强度从28.0 mcd到45.0 mcd。
• P档:发光强度从45.0 mcd到71.0 mcd。

每个档位内的强度值允许有+/-15%的容差。设计者应根据其应用所需的亮度选择合适的分档，需理解在相同驱动条件下，来自较高档位（例如P档）的单元将比较低档位（例如L档）的单元更亮。

4. 性能曲线分析

虽然规格书中引用了具体的图形曲线（例如，图1为光谱分布，图5为视角），但文本数据允许分析关键关系。

正向电流 vs. 发光强度:发光强度在I_F= 5mA下规定。通常，对于AlInGaP LED，发光强度在较低电流水平下随电流超线性增加，然后在较高电流下由于热效应和效率下降而趋于饱和。在显著高于测试电流下工作可能会产生更高的输出，但必须在电流和功耗的绝对最大额定值范围内仔细管理。

正向电流 vs. 正向电压:V_F范围在5mA下给出。正向电压具有负温度系数，意味着它随着结温升高而降低。它也随电流呈对数增加。

温度依赖性:LED的光输出随着结温升高而降低。这一特性对于LED可能在高温环境工作或高驱动电流导致自发热显著的应用至关重要。规定的-30°C至+85°C工作温度范围定义了LED在其公布的规格范围内运行的环境。

5. 机械与封装信息

该器件符合EIA（电子工业联盟）标准封装外形。作为反向贴装类型，LED旨在安装在PCB的与观察面相反的一侧，光线通过板上的孔或开口发出。这在用户侧创造了光滑、齐平的外观。

详细的封装尺寸，包括本体长度、宽度、高度和引脚位置，在规格书图纸中提供。这些关键尺寸对于设计PCB焊盘布局（包括透镜开孔和焊盘布局）是必需的。

极性识别:阴极通常有标记，例如通过凹口、绿点或不同的引脚长度/形状来标识。组装时必须注意正确的极性，因为施加超过5V的反向电压会损坏器件。

建议的焊盘尺寸:规格书包含推荐的PCB设计焊盘图形（焊盘几何形状）。遵循这些建议有助于在回流焊期间形成可靠的焊点、确保正确对准并获得良好的机械强度。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊温度曲线

为无铅（Pb-free）焊接工艺提供了建议的红外（IR）回流焊曲线。该曲线的关键参数包括：

• 预热区:升温至150-200°C。
• 保温/预热时间:最长120秒，以使PCB整体温度稳定。
• 峰值温度:最高260°C。LED额定可承受此温度最长10秒。
• 液相线以上时间 (TAL):必须控制焊料处于熔融状态的时间，以确保形成适当的焊点，同时避免LED承受过度的热应力。

该曲线基于JEDEC标准，确保与标准表面贴装技术（SMT）组装线兼容。考虑到PCB厚度、元件密度和焊膏类型，为特定PCB设计表征具体的温度曲线至关重要。

6.2 手工焊接

如果必须进行手工焊接，必须极其小心：

• 烙铁温度不得超过300°C。
• 每个引脚的焊接时间必须限制在最长3秒。
• 应仅进行一次焊接，以避免对塑料封装和内部引线键合造成热损伤。

6.3 清洗

应仅使用指定的清洗剂。推荐的溶剂包括乙醇或异丙醇（IPA）。LED应在常温下浸泡少于一分钟。使用刺激性或未指定的化学品可能会损坏环氧树脂透镜和封装材料，导致变色、开裂或分层。

6.4 存储与操作

• ESD（静电放电）预防措施:LED对静电敏感。必须采取适当的ESD控制措施，包括使用接地腕带、防静电垫和导电容器。
• 湿度敏感性:该封装具有湿度敏感等级（MSL）。对于从原始防潮包装（含干燥剂）中取出的器件，建议在存储条件不超过30°C和60%相对湿度的情况下，在672小时（28天）内完成红外回流焊接。如果超过此窗口，则需要在焊接前在大约60°C下烘烤至少20小时，以去除吸收的水分，防止回流焊期间发生“爆米花”现象（封装开裂）。

7. 包装与订购信息

本产品以与自动化组装设备兼容的载带卷盘形式提供。

• 载带宽度:8 毫米。
• 卷盘直径:7 英寸。
• 每卷数量:3000 件。
• 最小起订量 (MOQ):剩余数量500件起订。
• 包装标准:符合ANSI/EIA-481规范。载带口袋用顶盖带密封。允许的连续空口袋（缺失元件）最大数量为两个。

部件号LTST-C230KFKT-5A唯一标识此特定型号：反向贴装、水清透镜、AlInGaP芯片、橙色。

8. 应用说明与设计考量

典型应用:此LED适用于消费电子产品、办公设备、通信设备和家用电器中的通用指示灯用途。其反向贴装设计非常适合前面板、控制界面和状态显示，在这些场合需要简洁、基于开孔的外观。

限流:当从电压源驱动LED时，几乎总是需要一个外部限流电阻。电阻值（R）可以使用欧姆定律计算：R = (V_电源- V_F) / I_F。使用规格书中的最大V_F（2.3V）以确保在所有条件下都有足够的电流驱动。例如，要从5V电源以5mA驱动LED：R = (5V - 2.3V) / 0.005A = 540 欧姆。一个标准的560欧姆电阻将是一个安全的选择。

热管理:虽然功耗较低，但在高环境温度下以高电流（例如，接近30mA最大值）连续工作会提高结温。这会降低光输出并可能影响长期可靠性。确保焊盘周围有足够的PCB铜面积或散热过孔以帮助散热，特别是对于使用多个LED或高驱动电流的设计。

光学设计:130度的视角提供了宽广的散射。对于需要更聚焦光束的应用，需要次级光学元件（例如安装在PCB开孔上方的透镜）。水清透镜不会在内部漫射光线，因此光型将由芯片几何形状和封装的主透镜定义。

9. 技术对比与差异化

该元件的关键差异化特征是其反向贴装配置。与标准的顶部发光SMD LED相比，这种设计允许PCB本身充当导光板和边框，提供独特的美观性，并可能节省面板背后的垂直空间。

使用AlInGaP半导体技术是橙光/红光的另一个显著优势。与砷化镓磷（GaAsP）等较旧技术相比，AlInGaP LED通常提供更高的发光效率和更好的温度稳定性。这导致在器件的整个寿命和工作温度范围内，具有更亮、更一致的色彩输出。

其与标准IR回流焊和自动贴装的兼容性使其像任何其他SMD元件一样易于组装，尽管其贴装方式特殊，但最大限度地减少了生产复杂性。

10. 常见问题解答 (FAQ)

问："反向贴装"是什么意思？

答：反向贴装LED设计安装在PCB的与观察面相反的一侧。光线通过PCB上的孔发出，使得LED本体可以隐藏在面板后面，实现无缝外观。

问：我可以在没有限流电阻的情况下驱动这个LED吗？

答：不可以。将LED直接连接到超过其正向电压的电压源会导致过大电流流过，迅速损坏器件。务必使用串联电阻或恒流驱动器。

问：发光强度范围很宽（11.2 到 71.0 mcd）。我怎么知道我会得到什么？

答：具体强度由分档代码（L, M, N, P）决定。订购时必须指定所需的分档。如果未订购特定分档，您可能会收到产品范围内任何分档的单元。

问：这个LED适合户外使用吗？

答：工作温度范围为-30°C至+85°C，涵盖了许多环境。但是，规格书没有规定防尘防水的IP等级。对于户外使用，需要额外的密封（如三防漆、垫圈）来保护LED及其焊点免受湿气和污染物的影响。

问：如何识别阳极和阴极？

答：请参考规格书中的封装标记图。通常阴极有标记。如有疑问，请使用万用表的二极管测试模式；当正向偏置时（正极接阳极，负极接阴极），LED会微弱发光。

11. 实际设计示例

场景:为网络路由器设计一个状态指示灯。指示灯应为前面板上的一个小橙色圆点，与表面齐平。

1. PCB布局:在PCB的元件（底部）侧，使用规格书中建议的焊盘尺寸设计焊盘图形。在顶部（用户侧），在阻焊层和任何覆盖层中创建一个与LED透镜位置对齐的小开孔。孔径应略大于透镜以避免阻挡光线。
2. 电路设计:路由器的微控制器工作在3.3V。为了以保守的5mA驱动LED，计算串联电阻：R = (3.3V - 2.3V) / 0.005A = 200 欧姆。使用一个标准的200欧姆或220欧姆电阻，与LED串联放置在同一PCB层上。
3. 组装:PCB使用标准的无铅回流焊工艺组装。LED从载带卷盘自动贴装到底部焊盘上。在回流焊过程中，它被焊接到位。
4. 最终组装:PCB安装到路由器机箱中。前面板有一个与PCB开孔对齐的小窗口。通电时，橙光通过开孔和前面板窗口发出，形成一个简洁、现代的指示灯。

12. 技术原理

发光二极管是一种通过称为电致发光的过程发光的半导体器件。当正向电压施加在p-n结两端时，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，能量以光子（光）的形式释放。发射光的特定波长（颜色）由有源区所用半导体材料的带隙能量决定。

这款特定的LED使用铝铟镓磷（AlInGaP）化合物半导体。通过在晶体生长过程中精确控制铝、铟、镓和磷的比例，工程师可以调整带隙，以高效率产生黄光、橙光和红光光谱范围内的光。与用于这些颜色的替代材料相比，AlInGaP材料体系以其高内量子效率和良好的高温性能而闻名。

13. 行业趋势

LED行业继续朝着更高效率、更小尺寸和更高集成度的方向发展。对于像这样的指示灯型LED，趋势包括：

• 小型化:开发更小的封装尺寸（例如，0402，0201公制），以在日益紧凑的设备中节省PCB空间。
• 更低电流下的更高亮度:芯片设计和材料的改进允许在极低驱动电流（例如，1-2 mA）下获得足够的亮度，从而降低整体系统功耗，这对于电池供电的物联网设备至关重要。
• 改进的色彩一致性:更严格的分档规格和先进的制造控制导致生产批次内颜色和亮度的变化更小，这对于使用多个LED的应用（例如，灯条、阵列）非常重要。
• 增强的可靠性:封装材料（环氧树脂、硅胶）的持续改进，以更好地承受更高的回流焊温度、更恶劣的环境条件，并提供更长的使用寿命。
• 集成解决方案:内置电阻或驱动IC的LED不断增长，通过减少外部元件数量简化了电路设计。

反向贴装配置本身是消费电子和工业电子中朝着更具美学集成性和机械鲁棒性的照明解决方案这一更广泛趋势的一部分。