SMD LED LTST-S320KRKT 规格书 - 红光 - 639nm峰值波长 - 20mA - 2.4V - 中文技术文档

1. 产品概述

LTST-S320KRKT是一款高亮度侧发光表面贴装器件（SMD）LED，专为需要可靠高效指示或背光功能的现代电子应用而设计。该LED采用先进的AlInGaP（铝铟镓磷）芯片技术，在红光光谱范围内提供卓越的发光强度和色彩纯度。其侧发光设计使光线平行于安装表面射出，非常适合侧光式面板、垂直PCB上的状态指示灯，或顶部向下照明不可行的空间受限应用。

该元件的主要优势包括符合RoHS（有害物质限制）指令，属于环保产品。封装采用水清透镜，可最大化光输出，并以行业标准的8mm载带卷装在7英寸卷盘上供应，确保与高速自动化贴片组装设备兼容。该器件还设计用于承受标准红外（IR）回流焊接工艺，便于集成到高效的表面贴装技术（SMT）生产线中。

2. 技术参数详解

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。不保证在此条件下运行，为确保可靠性能应避免。

• 功耗（Pd）：75 mW。这是LED封装在不超出其最高结温的情况下，能够以热量形式耗散的最大功率。
• 峰值正向电流（I_F(PEAK)）：80 mA。此电流仅可在脉冲条件下施加，具体为占空比1/10、脉冲宽度0.1ms。适用于多路复用或短暂的高强度闪光。
• 连续正向电流（I_F）：30 mA DC。这是连续运行的最大推荐电流，可确保长期可靠性和稳定的光输出。
• 反向电压（V_R）：5 V。在反向偏压下超过此电压可能导致LED结立即发生灾难性故障。
• 工作与存储温度：分别为-30°C至+85°C和-40°C至+85°C。这些范围确保LED在各种环境条件下的机械完整性和性能。
• 焊接条件：可承受260°C持续10秒，符合典型的无铅（Pb-free）回流焊接曲线。

2.2 光电特性

在标准环境温度（T_a）25°C和正向电流（I_F）20 mA下测量，这些参数定义了LED的核心性能。

• 发光强度（I_V）：范围从最小值18.0 mcd到典型值54.0 mcd。实际提供的强度经过分档（见第3节），为设计提供可预测的亮度等级。
• 视角（2θ_1/2）：130度。这种宽视角是带有漫射透镜的侧发光LED的特征，提供宽广、均匀的照明模式，适合状态指示灯。
• 峰值波长（λ_P）：639 nm。这是光谱功率输出最大的波长，决定了红光的感知色调。
• 主波长（λ_d）：631 nm。源自CIE色度图，这是最能代表人眼感知颜色的单一波长。
• 光谱带宽（Δλ）：20 nm。这种窄带宽表明色彩纯度高，大部分发射光集中在峰值波长附近。
• 正向电压（V_F）：典型值2.4 V，在20mA时最大为2.4 V。此参数对于设计限流电路至关重要。
• 反向电流（I_R）：在反向电压5V时最大10 µA，表明结质量良好。

3. 分档系统说明

为确保不同生产批次间亮度的一致性，LTST-S320KRKT采用发光强度分档系统。每个LED都会根据其在20 mA下测得的强度进行测试并分类到特定的分档代码。

• 分档代码 M：18.0 - 28.0 mcd
• 分档代码 N：28.0 - 45.0 mcd
• 分档代码 P：45.0 - 71.0 mcd
• 分档代码 Q：71.0 - 112.0 mcd
• 分档代码 R：112.0 - 180.0 mcd

每个强度分档应用了+/-15%的容差。设计人员应根据其应用的亮度要求选择合适的分档。例如，高可见度指示灯可能需要R档或Q档，而要求不高的状态灯可使用M档或N档。该系统可实现可预测的性能，并简化制造商的库存管理。

4. 性能曲线分析

虽然规格书中引用了特定的图形曲线（例如图1、图6），但其含义对于AlInGaP LED来说是标准的。设计人员可以预期以下一般关系：

• I-V（电流-电压）曲线：正向电压（V_F）与电流呈对数关系。在推荐的工作电流范围内，它围绕典型的2.4V保持相对稳定，但随着电流和温度的升高而增加。
• 发光强度 vs. 正向电流：强度在达到最大额定电流之前大致与正向电流成正比。然而，效率（流明每瓦）通常在低于绝对最大值的电流处达到峰值，之后由于热效应而下降。
• 温度依赖性：AlInGaP LED的发光强度具有负温度系数。随着结温升高，光输出降低。正向电压也随温度升高而略有下降。适当的热管理对于保持一致的亮度至关重要。
• 光谱分布：发射光谱是一个以639 nm（峰值）为中心、半宽为20 nm的类高斯曲线。主波长（631 nm）可能随着结温和驱动电流的增加而轻微偏移（通常向更长波长偏移）。

5. 机械与封装信息

该LED符合EIA（电子工业联盟）侧发光SMD LED的标准封装尺寸。主要机械特性包括：

• 封装类型：标准侧视SMD封装。
• 透镜：水清，非漫射（针对KRKT型号），最大化光输出。
• 端子：引脚镀锡（Sn），提供良好的可焊性并与无铅工艺兼容。
• 极性识别：阴极通常通过封装上的标记（如凹口、圆点或修剪过的引脚）来识别。规格书包含示意图，显示建议的焊盘布局和方向，以确保正确放置。
• 载带与卷盘：包装在8mm宽压纹载带上，卷装在直径7英寸（178mm）的卷盘上。标准卷盘数量为3000片。此包装符合ANSI/EIA-481自动处理规范。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊接曲线

提供了建议的无铅组装红外（IR）回流曲线。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，最大限度地减少热冲击。
• 峰值温度：最高260°C。元件额定在此峰值温度下持续10秒。
• 液相线以上时间（TAL）：应对曲线进行表征，以确保形成良好的焊点而不使LED过热。示例曲线基于JEDEC标准。

6.2 手工焊接

如果必须进行手工焊接，请使用温度控制在最高300°C的电烙铁。将每个引脚的接触时间限制在3秒以内，并且仅执行此操作一次，以防止损坏塑料封装和内部键合线。

6.3 存储与处理

• ESD（静电放电）敏感性：LED对ESD敏感。在处理过程中，请使用适当的防静电预防措施，如接地腕带、导电垫和ESD安全包装。
• 湿度敏感性：虽然密封卷盘提供保护，但从原始包装中取出的元件应在一周内使用。如需更长时间存储，请将其保存在干燥环境（< 30°C，< 60% RH）或带有干燥剂的密封容器中。如果未包装存储超过一周，建议在焊接前进行60°C烘烤20小时以上，以防止“爆米花”现象（回流焊接时因水分汽化导致封装开裂）。
• 清洁：如果需要焊后清洁，请仅使用指定的溶剂，如室温下的异丙醇（IPA）或乙醇，时间不超过一分钟。避免使用可能损坏环氧树脂透镜或封装的强效或未指定的化学品。

7. 应用建议

7.1 典型应用场景

• 消费电子：智能手机、平板电脑、路由器和音频设备上的电源、电池或功能状态指示灯。
• 工业控制：机器状态、故障报警或操作模式的面板安装指示灯。
• 汽车内饰：按钮、开关或次要状态显示的背光（需满足特定的汽车级认证，此标准件可能不具备）。
• 仪器仪表：测试设备、医疗设备（用于非关键功能）和通信硬件上的指示灯。

7.2 设计注意事项

• 限流：始终使用恒流源或与电压源串联的限流电阻来驱动LED。使用公式 R = (V_电源- V_F) / I_F 计算电阻值。对于5V电源，目标I_F为20mA，V_F=2.4V：R = (5 - 2.4) / 0.02 = 130 Ω。使用最接近的标准值（例如120Ω或150Ω）并检查实际电流。
• 热管理：尽管功耗较低，但应确保焊盘周围有足够的PCB铜面积或散热过孔，以将热量从LED结传导出去，尤其是在接近最大电流或高环境温度下运行时。
• 光学设计：侧发光特性要求设计包含导光条或位置合适的观察窗，以将光线引导至产品外壳上的所需位置。

8. 技术对比与差异化

LTST-S320KRKT通过以下几个关键特性在市场中脱颖而出：

• 芯片技术：与旧的GaAsP或标准GaP相比，采用AlInGaP技术可显著提高发光效率和更好的温度稳定性，从而产生更亮、更一致的红光。
• 侧发光封装：为顶发光LED提供了设计替代方案，解决了光线需要平行于PCB传播的特定布局挑战。
• 高亮度分档：提供高达180 mcd（R档）的分档，适用于需要极高可见度的应用。
• 强大的工艺兼容性：明确兼容IR回流和自动贴装，简化了制造流程，与通孔替代方案相比，降低了组装成本和复杂性。

9. 常见问题解答（FAQ）

问：我可以直接从微控制器GPIO引脚驱动这个LED吗？

答：这取决于GPIO的电流输出能力。许多MCU引脚只能输出10-25mA。在20mA时，您可能达到或超过了极限。更安全的方法是使用GPIO控制一个晶体管（例如MOSFET）来开关更高的LED电流。

问：为什么峰值波长（639nm）和主波长（631nm）之间存在差异？

答：峰值波长是发射光谱的物理最大值。主波长是基于人眼颜色感知（CIE图表）的计算值。人眼的灵敏度（明视觉响应）导致了这种偏移，使得“表观”颜色对应于631nm。

问：如果我以30mA连续驱动LED会怎样？

答：虽然这是最大直流额定值，但在绝对最大值下运行会产生更多热量，随时间推移降低发光效率，并可能缩短LED的使用寿命。为了获得最佳可靠性，对于大多数应用，建议降额使用至15-20mA。

问：订购时如何解读分档代码？

答：在您的采购订单中指定所需的光强度分档代码（例如“P”），以确保您收到的LED亮度在45-71 mcd范围内。这保证了您产品外观的一致性。

10. 设计案例研究

场景：为紧凑型物联网传感器模块设计状态指示灯。PCB布局密集，指示灯必须从封闭单元的侧面可见。

实施方案：选择LTST-S320KRKT是因为其侧发光特性。它被放置在PCB边缘。一个120Ω限流电阻连接到3.3V电源轨，产生的正向电流约为(3.3V - 2.4V)/120Ω = 7.5mA。这为室内使用提供了足够的亮度，同时最大限度地降低了功耗，这对于电池供电的物联网设备至关重要。LED的宽视角确保了即使用户的视线没有完全对齐也能可见。该元件使用标准SMT组装放置，并调整IR回流曲线以保持在260°C持续10秒的极限内，确保可靠的焊点而无热损伤。

11. 技术原理介绍

LTST-S320KRKT基于AlInGaP半导体技术。这种材料是来自III-V族的化合物半导体。当在p-n结上施加正向电压时，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。在这里，它们复合，以光子（光）的形式释放能量。有源层中铝、铟、镓和磷的特定成分决定了半导体的带隙能量，这直接决定了发射光的波长（颜色）。对于这款红光LED，带隙经过设计以产生能量对应于约639 nm的光子。水清环氧树脂透镜封装芯片，提供机械保护，塑造光输出模式（130度视角），并增强从半导体材料中的光提取效率。

12. 行业趋势

像LTST-S320KRKT这样的指示灯LED的趋势继续朝着更高效率、更小封装和更高集成度发展。虽然AlInGaP仍然是高效红光和琥珀光LED的主导技术，但InGaN（氮化铟镓）技术已发展到能够高效覆盖整个可见光谱，包括绿光、蓝光和白光。未来的发展可能会看到侧发光封装的进一步小型化，以及芯片级封装（CSP）LED的更多采用，这种封装消除了传统的塑料封装，以实现更小的占位面积和潜在更好的热性能。此外，越来越强调精确的色彩调校和更严格的分档，以满足全彩指示灯阵列和复杂人机界面等应用的需求，在这些应用中，一致的颜色和亮度至关重要。