LTST-S220KEKT 贴片LED规格书 - 侧发光 - 红光 (AlInGaP) - 20mA - 50mcd - 中文技术文档

1. 产品概述

LTST-S220KEKT是一款表面贴装器件（SMD）发光二极管（LED），主要设计用于侧向发光照明应用。其核心结构采用铝铟镓磷（AlInGaP）半导体芯片，旨在产生高强度的红光。该元件的主要设计意图和关键市场是作为液晶显示（LCD）面板的背光源，适用于需要均匀边缘照明的场景。

该元件采用符合EIA标准的封装形式，以8毫米编带缠绕在7英寸直径的卷盘上供应。此包装与现代电子制造中常用的高速自动化贴片设备完全兼容。该LED还兼容标准的红外（IR）回流焊、气相回流焊和波峰焊工艺，适合大批量生产。

1.1 核心优势

• 专业光学设计：侧发光透镜设计经过优化，可将光线导向侧面，非常适合将光线导入LCD背光单元（BLU）中使用的导光板。
• 高亮度：采用AlInGaP技术，可在小芯片面积上实现高发光强度。
• 制造就绪性：编带卷盘包装和回流焊工艺兼容性，支持高效、自动化组装，从而减少生产时间和成本。
• 高可靠性：该器件额定工作温度范围宽达-55°C至+85°C，支持在各种环境下的应用。

2. 深入技术参数分析

除非另有说明，所有规格均在环境温度（Ta）为25°C下定义。理解这些参数对于可靠的电路设计和确保长期性能至关重要。

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。不保证在接近或达到这些极限的条件下工作，为确保可靠运行应予以避免。

• 功耗（Pd）：75 mW。这是器件内部允许的最大功率损耗。
• 连续正向电流（IF）：30 mA。可以持续施加的直流电流。
• 峰值正向电流：80 mA。仅在脉冲条件下允许（占空比1/10，脉冲宽度0.1ms）。
• 降额系数：0.4 mA/°C。环境温度每升高1°C，最大允许连续正向电流必须按此值减少。
• 反向电压（VR）：5 V。在反向偏压下超过此电压可能导致结击穿。
• 工作与存储温度范围：-55°C 至 +85°C。

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。

• 发光强度（Iv）：在正向电流（IF）为20 mA时，最小值为30.0 mcd，典型值为50.0 mcd。强度测量使用经过滤光片匹配CIE明视觉响应曲线的传感器进行。
• 视角（2θ½）：典型值为130度。这个宽视角是侧发光设计的特征，表明光线在一个宽阔的侧向平面上发射。
• 峰值发射波长（λPeak）：典型值为632 nm。这是光谱输出最强的波长。
• 主波长（λd）：典型值为624 nm。这是人眼感知到的单一波长，源自CIE色度坐标，定义了红色色点。
• 光谱线半宽（Δλ）：典型值为20 nm。这是峰值强度一半处的发射光谱带宽，指示颜色纯度。
• 正向电压（VF）：在IF=20mA时，最小值为2.0 V，典型值为2.4 V。此参数对于计算串联电阻值和电源设计至关重要。
• 反向电流（IR）：在VR=5V时，最大值为100 µA。
• 电容（C）：在VF=0V，f=1MHz时，典型值为40 pF。与高频开关应用相关。

3. 性能曲线分析

虽然文本摘录未提供具体的图形数据，但此类器件的典型曲线对于设计分析至关重要。工程师通常会查阅以下关系曲线，这些是LED表征的标准内容：

3.1 电流-电压（I-V）曲线

此曲线显示了正向电压与电流之间的指数关系。AlInGaP LED的拐点电压（电流开始急剧上升的点）通常在1.8-2.0V左右。该曲线对于确定LED的动态电阻和设计合适的限流电路至关重要。

3.2 发光强度-正向电流曲线

此图通常在推荐工作范围内显示正向电流与光输出之间近乎线性的关系。它帮助设计者选择驱动电流以达到所需的亮度水平，同时保持在热限制范围内。

3.3 温度依赖性

正向电压和发光强度等关键参数会随结温变化。VF通常随温度升高而降低（负温度系数），而发光强度通常也会降低。理解这些变化对于在宽温度范围或高功率水平下工作的设计至关重要。

3.4 光谱分布

相对强度与波长的关系图将显示峰值在632nm附近，典型半宽为20nm，证实了AlInGaP芯片的单色红光输出。

4. 机械与包装信息

4.1 器件尺寸

该LED符合标准的EIA封装外形。关键尺寸包括本体长度、宽度、高度以及阴极标识（通常是编带上的凹口或绿色标记）的位置。确切的毫米尺寸和公差（±0.1mm）在规格书的封装图纸中提供。

4.2 极性识别

必须确保正确的方向。阴极通常在器件本体上有标记，或在编带凹槽中有特定特征指示。方向错误将导致LED不发光，施加反向偏压可能损坏器件。

4.3 建议的焊盘布局

提供了PCB焊盘的推荐布局，以确保在回流焊过程中形成良好的焊点、机械稳定性和热释放。遵循此布局可最大限度地减少立碑和其他组装缺陷。

4.4 编带与卷盘规格

该元件以带有保护盖带的压纹载带形式供应。关键规格包括：8毫米带宽、7英寸卷盘直径、每卷4000片。包装遵循ANSI/EIA 481-1-A-1994标准。每卷最多允许连续两个缺失元件（空凹槽）。

5. 焊接与组装指南

5.1 回流焊条件

该LED适用于常见的焊接工艺。规格书规定了最大暴露条件，以防止对塑料封装和键合线造成热损伤：

• 红外（IR）/波峰焊：峰值温度260°C，最长5秒。
• 气相焊：215°C，最长3分钟。

通常建议采用详细的时间与温度约束的回流焊曲线（预热、保温、回流、冷却），以确保可靠的焊点而不降低LED性能。

5.2 清洗

焊后清洗需谨慎。应仅使用指定的化学品。规格书明确建议：

• 在常温下浸入乙醇或异丙醇中。
• 浸入时间应少于一分钟。
• 必须避免使用未指定的化学液体，因为它们可能损坏LED的环氧树脂透镜或封装。

5.3 存储与操作

器件应储存在其原始的、密封的防潮袋中，袋内放有干燥剂，并置于受控环境（-55°C至+85°C范围内）。焊接前暴露在过高湿度下可能导致回流焊时出现“爆米花”现象。操作时应遵守标准的ESD（静电放电）预防措施。

6. 应用说明与设计考量

6.1 主要应用：LCD背光

侧发光设计非常适合侧入式背光单元。多个LED沿导光板（LGP）的一个或多个边缘放置。LED发出的光被注入导光板的边缘，通过全内反射在其中传播，并通过印刷或模塑的表面特征向上提取至LCD面板，从而形成均匀的面光源。

6.2 驱动电路设计

LED是电流驱动器件。串联限流电阻是最简单的驱动方法。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（为可靠性起见使用典型值或最大值），IF是所需的正向电流（例如20mA）。为了在多个LED之间或不同温度下保持亮度恒定，建议使用恒流驱动电路。

6.3 热管理

尽管功耗较低（最大75mW），但有效的热管理对于延长寿命和稳定光输出至关重要。PCB充当散热器。确保有足够的铜面积连接到LED的散热焊盘（如果有）或焊接焊盘，以将热量从结区传导出去。在环境温度超过25°C时，需遵循电流降额曲线。

6.4 光学集成

对于背光应用，LED发光面与导光板边缘之间的精确机械对准和距离对于最大化耦合效率和最小化光学损耗至关重要。130度的宽视角有助于实现这种耦合。

7. 技术对比与差异化

与其他用于红光发射的LED技术相比：

• 与传统GaAsP相比：AlInGaP提供显著更高的发光效率和更好的温度稳定性，从而产生更亮、更一致的红色光。
• 与AlInGaP顶发光LED相比：关键区别在于光束模式。此侧发光变体发出的光平行于PCB平面，而标准LED垂直发光。这使得它不适合直接指示，但非常适合边缘照明。
• 与用于背光的白光LED相比：像这样的单色红光LED通常用于多色（RGB）背光系统以创建宽色域，或用于需要特定红色照明的单色显示器。

8. 常见问题解答（FAQ）

8.1 我可以直接用5V或3.3V逻辑输出来驱动这个LED吗？

不可以。必须使用串联电阻或恒流驱动器将电流限制在规定的最大值（30mA连续）。直接将其连接到电压源会导致电流过大，可能损坏LED。

8.2 峰值波长和主波长有什么区别？

峰值波长（λPeak）是光谱功率最高的物理波长。主波长（λd）是源自色彩科学（CIE图）的感知度量，代表人眼感知到的与LED颜色匹配的单一波长。对于单色LED，它们通常接近但不完全相同。

8.3 我可以串联多少个LED？

数量取决于您的电源电压（Vcc）和每个LED的正向电压（VF）。串联链中所有LED的VF之和必须小于Vcc，并为限流元件（电阻或稳压器）留出足够的余量。例如，使用12V电源且VF=2.4V，理论上可以串联4个LED（4 * 2.4V = 9.6V），为限流电阻留下2.4V。

8.4 这个LED适合汽车应用吗？

其工作温度范围（-55°C至+85°C）涵盖了许多汽车要求。然而，真正的汽车级元件通常需要针对振动、湿度和恶劣条件下的延长寿命进行额外的认证。此规格书未指定AEC-Q101或类似的汽车认证，因此未经进一步验证，可能不适合安全关键或外部汽车照明。

9. 实际设计案例分析

场景：为需要侧向照亮小型亚克力光导管的便携式设备设计一个简单的状态指示灯。

实施方案：LTST-S220KEKT是一个绝佳选择。将其放置在主PCB上，使其发光表面对准亚克力光导管的边缘。为3.3V系统计算串联电阻：R = (3.3V - 2.4V) / 0.020A = 45欧姆。选择一个标准的47欧姆电阻，产生的正向电流约为19.1mA，完全在限制范围内。宽视角确保了与光导管的高效耦合，在设备外壳上指示灯的出口点提供明亮、均匀的红色辉光。

10. 技术原理介绍

LTST-S220KEKT基于铝铟镓磷（AlInGaP）半导体技术。当在p-n结上施加正向电压时，电子和空穴被注入有源区并在其中复合。在AlInGaP中，这种复合事件主要释放红光至黄橙色光谱范围内的光子（光），具体取决于确切的合金成分。侧发光封装包含一个模塑环氧树脂透镜，其形状设计用于折射和引导发射的光线侧向射出，平行于安装平面，而不是向上。这是通过特定的透镜曲率和半导体芯片在封装内的定位来实现的。

11. 行业趋势与发展

侧发光LED市场持续发展。主要趋势包括：

• 效率提升：持续的材料科学改进旨在提高AlInGaP和其他彩色LED的每瓦流明数（光效），从而降低背光单元的功耗。
• 小型化：不断推动更小的封装尺寸（例如0603、0402公制），以实现更薄的显示器和更紧凑的设备。
• 集成化解决方案：趋势正朝着多LED模块或“灯条”发展，这些模块将多种颜色（RGB）或白光LED与驱动器和光学元件集成在一个预组装的单元中，从而简化背光的设计和组装。
• 替代技术：对于白光背光，采用荧光粉转换的蓝光LED仍占主导地位。然而，对于彩色显示器，直接发射的红、绿、蓝（RGB）LED或迷你/微型LED阵列因其在高端显示器中卓越的色域和局部调光能力而日益受到青睐。