LTST-S220KFKT 橙色侧发光SMD LED规格书 - AlInGaP芯片 - 20mA - 90mcd - 中文技术文档

1. 产品概述

LTST-S220KFKT是一款高亮度侧发光表面贴装器件（SMD）LED。它采用AlInGaP（铝铟镓磷）半导体芯片，该技术以产生高效、明亮的橙色光而闻名。该元件专为自动化组装工艺设计，兼容标准的红外回流焊接技术，适用于大批量生产。其主要应用是作为各种电子设备中的指示灯或背光源，尤其适用于空间受限且侧发光外形具有优势的场景。

1.1 核心优势

• 高亮度：AlInGaP技术可提供高发光强度，在正向电流20mA下，典型值可达90毫坎德拉（mcd）。
• 宽视角：具备130度视角（2θ1/2），确保从不同角度均有良好的可见性。
• 自动化友好：以8mm载带盘装形式提供，兼容自动贴片设备，便于高效的PCB组装。
• 坚固结构：设计可承受标准无铅红外回流焊接温度曲线，峰值温度耐受能力为260°C持续10秒。
• 合规性：产品符合RoHS（有害物质限制）指令。

2. 深入技术参数分析

本节详细分解了定义LED性能和操作极限的关键电气、光学和热学参数。

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。不建议在接近或达到这些极限的条件下长时间工作。

• 功耗（Pd）：75 mW。这是LED封装可以安全耗散为热量的最大功率。
• 峰值正向电流（IFP）：80 mA。这是最大允许的脉冲电流，通常在1/10占空比和0.1ms脉冲宽度等条件下规定。用于短暂的高强度闪光。
• 连续正向电流（IF）：30 mA DC。这是连续工作的最大稳态电流。
• 反向电压（VR）：5 V。在反向偏置下超过此电压可能会损坏LED的PN结。
• 工作温度范围（Topr）：-30°C 至 +85°C。LED设计在此环境温度范围内正常工作。
• 存储温度范围（Tstg）：-40°C 至 +85°C。器件未通电时安全存储的温度范围。

2.2 光电特性

在标准环境温度25°C下测量，这些参数定义了LED在正常工作条件下的典型性能。

• 发光强度（Iv）：在IF=20mA时，范围从最小45.0 mcd到典型值90.0 mcd。这衡量了人眼感知的光输出亮度。
• 正向电压（VF）：典型值为2.4V，在IF=20mA时最大为2.4V。这是LED导通电流时两端的电压降。
• 峰值波长（λP）：611 nm。这是光功率输出达到最大值时的波长。对于这颗橙色LED，它位于光谱的橙红色部分。
• 主波长（λd）：605 nm。这是根据CIE色度图计算得出的，代表了最能描述人眼感知光色的单一波长。
• 光谱线半宽（Δλ）：17 nm。这表示光谱纯度；数值越小意味着光输出越接近单色（颜色越纯）。
• 反向电流（IR）：在VR=5V时最大为10 μA。这是LED在其最大额定值内反向偏置时流过的微小漏电流。

3. 分档系统说明

为确保不同生产批次间亮度的一致性，LED会根据其测量的发光强度进行分档。LTST-S220KFKT采用以下代码和范围的分档系统，测量条件为20mA。每个亮度档的容差为+/-15%。

• 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
• 分档代码 S：180.0 - 280.0 mcd

这使得设计人员可以为需要均匀亮度水平的应用选择特定分档的LED。

4. 性能曲线分析

虽然规格书中引用了具体的图形曲线，但其含义对设计至关重要。

4.1 电流与发光强度关系曲线

LED的光输出（发光强度）在一定范围内与其流过的正向电流成正比。在高于推荐的连续电流（30mA）下工作可能导致过热、寿命缩短和颜色偏移。脉冲电流额定值（80mA）允许在不造成热损伤的情况下实现短时的高亮度闪光。

4.2 温度依赖性

LED性能对温度敏感。随着结温升高：

• 发光强度降低：光输出通常会下降。规格书中的参数是在25°C下给出的；在更高的工作温度下，输出会更低。
• 正向电压降低：VF具有负温度系数。
• 波长偏移：峰值波长和主波长可能会发生轻微偏移，可能影响感知的颜色。

4.3 光谱分布

光谱曲线显示了不同波长下的光强度。611nm处的峰值和17nm的半宽确认了这是一颗具有相对较窄光谱带宽的橙色LED，能提供饱和的颜色。

5. 机械与封装信息

该LED采用侧发光封装设计，意味着主要光线是从元件的侧面而非顶部发出。这非常适用于边缘照明应用。

5.1 封装尺寸与极性

该元件遵循EIA标准封装外形。关键尺寸公差通常为±0.10mm。阴极（负极端子）通常通过封装上的标记（如凹口、圆点或修剪过的引脚）来指示。规格书包含详细的尺寸图以及建议的焊盘布局，以确保回流焊过程中正确的对位和焊点形成。

5.2 建议焊盘设计

提供了推荐的焊盘图形（焊盘布局），以促进良好的焊接良率和机械稳定性。遵循此设计有助于防止立碑（一端翘离焊盘）或焊点不足等问题。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊温度曲线

该LED兼容无铅红外回流工艺。提供了建议的温度曲线，遵循JEDEC标准。关键参数包括：

• 预热：150-200°C，最长120秒，以逐渐加热电路板并激活焊膏助焊剂。
• 峰值温度：最高260°C。
• 液相线以上时间：焊点在其熔点以上的时间应足以确保良好的润湿，但不应过长以避免对LED造成热应力。曲线建议峰值温度时间最长10秒。

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的烙铁。每个焊点的接触时间限制在3秒以内，并且只焊接一次，以防止对塑料封装和内部键合线造成热损伤。

6.3 清洗

如果需要进行焊后清洗，请仅使用指定的溶剂。在室温下将LED浸入乙醇或异丙醇中不超过一分钟是可以接受的。避免使用可能损坏塑料透镜或封装的强效或未指定的化学品。

6.4 存储与操作

• ESD预防措施：LED对静电放电（ESD）敏感。操作时请使用防静电腕带、防静电垫和正确接地的设备。
• 湿度敏感性：虽然规格书表明封装是密封的，但对于SMD元件，在原包装打开后，仍需遵循标准的MSL（湿度敏感等级）预防措施。如果暴露在环境湿度中，在回流焊之前可能需要进行烘烤（例如，60°C下20小时），以防止“爆米花”现象（加热过程中因蒸汽压力导致封装开裂）。
• 存储条件：对于已打开的包装，建议存储在≤30°C且相对湿度≤60%的环境中。为获得最佳效果，建议在一周内使用。

7. 包装与订购信息

标准包装格式对于自动化组装至关重要。

• 载带与卷盘：元件放置在8mm宽的凸起载带中。
• 卷盘尺寸：直径7英寸。
• 每盘数量：4000颗。
• 包装说明：空位用盖带密封。连续缺失元件的最大数量为两颗。剩余数量的最小订购量为500颗。包装符合ANSI/EIA-481规范。

8. 应用说明与设计考量

8.1 典型应用电路

LED是电流驱动器件。为确保亮度一致性和使用寿命，必须使用恒流驱动，或在使用电压源时串联限流电阻。

串联电阻计算示例（使用5V电源，典型VF=2.4V，IF=20mA）：
电阻值，R = (电源电压 - VF) / IF = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 欧姆。
电阻额定功率，P = (电源电压 - VF) * IF = (2.6V) * 0.020A = 0.052W。标准的1/8W（0.125W）或1/10W电阻即可满足要求。

对于多个LED，如果电源电压足够高，串联连接优于并联连接，因为它能确保流过每个LED的电流相同，从而促进亮度均匀。

8.2 设计考量

• 热管理：确保PCB布局提供足够的热释放，特别是在接近最大电流额定值工作时。将散热焊盘（如果有）连接到地平面有助于散热。
• 电流限制：切勿在没有限流机制的情况下将LED直接连接到电压源。
• 反向电压保护：避免施加反向偏置。在可能出现反向电压的电路中（例如，交流耦合），考虑在LED两端并联一个保护二极管（阴极对阴极，阳极对阳极）。

9. 技术对比与差异化

LTST-S220KFKT通过结合AlInGaP技术和侧视封装实现差异化。与较旧的GaAsP或GaP LED相比，AlInGaP为橙/红色提供了显著更高的效率和亮度。侧发光外形为需要光线水平穿过表面的应用提供了设计灵活性，例如按键背光、设备边缘的状态指示灯或导光条。

10. 常见问题解答

10.1 峰值波长与主波长有何区别？

峰值波长（λP）是LED发射光功率最强的物理波长。主波长（λd）是基于人眼色觉（CIE图）计算得出的值，最能代表我们看到的颜色。它们通常接近但并不完全相同。

10.2 我可以用3.3V电源驱动这颗LED吗？

可以。使用20mA下典型VF为2.4V的条件，串联电阻计算为 R = (3.3V - 2.4V) / 0.020A = 45 欧姆。确保电阻额定功率足够（0.9V * 0.02A = 0.018W）。

10.3 为什么峰值电流额定值远高于连续电流？

峰值电流额定值（80mA）适用于非常短的脉冲（0.1ms）。这使得LED可以在不导致结温上升到损坏水平的情况下，为信号目的产生更亮的闪光，因为没有足够的时间积累热量。对于恒定照明，不得超过连续电流（30mA）。

10.4 如何解读分档代码？

卷盘标签或包装上的分档代码（例如P、Q、R、S）表示内部LED的发光强度范围。从单一分档中选择可确保产品中亮度的一致性。例如，在相同电流驱动下，S档LED将明显比P档LED更亮。

11. 实际应用示例

场景：为便携式设备设计低电量指示灯。
LTST-S220KFKT是一个绝佳选择。其橙色是常见的警告指示颜色。侧视封装允许其安装在PCB边缘，将光线导向设备外壳上的透光窗口。通过设备的3.3V电源轨，经由一个GPIO引脚和一个串联电阻以15-20mA驱动，它可以提供清晰、明亮的信号。130度的宽视角确保即使从侧面观察设备，指示灯也清晰可见。其与回流焊接的兼容性使其能够与其他所有SMD元件一次性完成组装，降低了制造成本。

12. 工作原理

LED是一种半导体二极管。当施加超过其带隙电压的正向电压时，电子和空穴在有源区（本例中为AlInGaP芯片）内复合。这种复合以光子（光）的形式释放能量。半导体的特定材料成分（AlInGaP）决定了带隙能量，进而决定了发射光的波长（颜色）——在本例中为橙色。侧视封装包含一个模塑塑料透镜，用于塑形并将芯片发出的光线导向侧面。

13. 技术趋势

AlInGaP材料的使用代表了生产高效红、橙、黄LED的成熟技术。更广泛的LED行业的持续发展集中在提高效率（每瓦流明）、改善显色性以及实现更高功率密度。对于像LTST-S220KFKT这样的指示型LED，趋势包括进一步小型化、开发更宽的视角以及增强与苛刻组装工艺的兼容性。电子制造向更高自动化和可靠性发展的趋势，继续使坚固、可回流焊接的SMD LED成为优于通孔元件的标准选择。