侧发光SMD LED LTST-S110TGKT规格书 - 封装尺寸 - 正向电压3.2V - 发光强度高达450mcd - 绿色530nm - 中文技术文档

1. 产品概述

本文档提供了一款侧发光表面贴装器件（SMD）LED的完整技术规格。该元件专为需要从紧凑的侧发光封装中获得宽视角和高亮度的应用而设计。它采用氮化铟镓（InGaN）半导体芯片产生绿光，在效率和性能之间取得了平衡，适用于现代电子组装。

该LED以8mm编带包装，卷绕在7英寸直径的卷盘上，完全兼容大批量制造中使用的高速自动化贴片设备。其设计遵循电子工业联盟（EIA）标准包装，确保了在行业内的广泛兼容性。

2. 技术参数深度解析

2.1 绝对最大额定值

绝对最大额定值定义了可能导致器件永久损坏的应力极限。这些值在环境温度（Ta）为25°C时指定，在任何工作条件下均不得超过。

• 功耗（Pd）：76 mW。这是LED封装在不超出其热极限的情况下，能够以热量形式耗散的最大功率。
• 峰值正向电流（IFP）：100 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）指定，以防止芯片过热。
• 直流正向电流（IF）：20 mA。这是建议的最大连续正向电流，以确保长期可靠运行。
• 工作温度范围：-20°C 至 +80°C。保证器件在此环境温度范围内正常工作。
• 存储温度范围：-30°C 至 +100°C。器件可在此范围内存储而不会劣化。
• 红外回流焊条件：峰值温度260°C，最长持续10秒。这定义了无铅（Pb-free）焊接组装工艺的热曲线耐受度。

2.2 电气与光学特性

典型工作特性在Ta=25°C、正向电流（IF）为20 mA的条件下测量，除非另有说明。这些参数定义了正常使用下的预期性能。

• 发光强度（Iv）：范围从最小值71.0 mcd到最大值450.0 mcd。强度使用经过滤光片匹配CIE明视觉（人眼）响应曲线的传感器测量。具体单元的实际值取决于其分档代码（见第3节）。
• 视角（2θ1/2）：130度。这是发光强度降至中心轴（0°）处值一半时的全角。130°的宽视角使该LED非常适合需要从侧面可见光的背光和指示灯应用。
• 峰值发射波长（λP）：530 nm。这是LED光谱功率输出达到最大值时的波长。
• 主波长（λd）：525 nm。这是从CIE色度图推导出来的，代表最能描述所发光感知颜色的单一波长。对于颜色的描述，它比峰值波长更准确。
• 光谱线半宽（Δλ）：35 nm。该参数表示发射光的光谱纯度或带宽，以发射光谱的半高全宽（FWHM）测量。
• 正向电压（VF）：典型值3.20 V，在IF=20mA时范围从2.80 V（最小）到3.60 V（最大）。这是LED工作时两端的电压降。
• 反向电流（IR）：当施加5V反向电压（VR）时，最大为10 μA。必须注意，此LED并非设计用于反向偏置工作；此测试条件仅用于表征漏电流。

3. 分档系统说明

为确保大规模生产的一致性，LED根据关键参数被分类到不同的性能档位中。这使得设计者能够选择满足颜色、亮度和电压特定要求的部件。

3.1 正向电压分档

单元根据其在20mA下的正向电压（VF）进行分类。每个档位内的容差为 +/-0.1V。

• 档位 D7：VF = 2.80V - 3.00V
• 档位 D8：VF = 3.00V - 3.20V
• 档位 D9：VF = 3.20V - 3.40V
• 档位 D10：VF = 3.40V - 3.60V

3.2 发光强度分档

单元根据其在20mA下的发光强度（Iv）进行分类。每个档位内的容差为 +/-15%。

• 档位 Q：Iv = 71.0 mcd - 112.0 mcd
• 档位 R：Iv = 112.0 mcd - 180.0 mcd
• 档位 S：Iv = 180.0 mcd - 280.0 mcd
• 档位 T：Iv = 280.0 mcd - 450.0 mcd

3.3 主波长分档

单元根据其在20mA下的主波长（λd）进行分类。每个档位内的容差为 +/-1nm，确保严格的颜色一致性。

• 档位 AP：λd = 520.0 nm - 525.0 nm
• 档位 AQ：λd = 525.0 nm - 530.0 nm
• 档位 AR：λd = 530.0 nm - 535.0 nm

从特定档位中选择，可以在多LED应用（如显示器或背光阵列）中实现精确的颜色匹配和亮度均匀性。

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），但此处分析其典型含义。这些曲线对于理解器件在不同条件下的行为至关重要。

正向电流 vs. 发光强度（I-Iv曲线）：LED的发光强度与正向电流成正比，在推荐工作范围内通常呈近线性关系。超过最大直流电流不仅会使亮度非线性增加，还会产生过多热量，可能缩短寿命并导致主波长偏移。

正向电流 vs. 正向电压（I-V曲线）：LED的I-V特性是指数型的。如果未通过驱动电路或串联电阻进行适当的限流，电压略微超过典型正向电压（例如3.2V）可能导致电流大幅且可能具有破坏性的增加。

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。更高的温度导致内部量子效率降低，从而在相同驱动电流下光输出减少。
• 正向电压降低。半导体的带隙随温度略微变窄，降低了达到给定电流所需的电压。
• 主波长偏移。通常，对于基于InGaN的绿光LED，随着温度升高，波长可能会略微向长波方向偏移（红移），影响颜色感知。

这些因素凸显了在PCB设计中实施适当热管理的重要性。

5. 机械与包装信息

5.1 封装尺寸

该LED采用侧发光SMD封装。所有关键尺寸，包括本体长度、宽度、高度和引脚位置，均在规格书图纸中提供，一般公差为±0.10 mm（0.004"）。这种精度确保了自动化机器的可靠贴装和焊接。

5.2 焊盘布局与极性

规格书包含建议的PCB布局焊盘图形。遵循这些建议对于实现可靠的焊点和正确的对准至关重要。元件具有极性标记（通常是封装本体上的阴极指示器）。组装时必须注意正确的方向，因为施加反向电压会立即损坏LED。

5.3 编带与卷盘规格

该器件以带有保护盖带的凸起载带形式提供，卷绕在7英寸（178 mm）直径的卷盘上。标准卷盘数量为3000片。关键的编带规格包括口袋间距、编带宽度和卷盘尺寸，这些设计均符合ANSI/EIA-481-1-A标准，适用于自动处理设备。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊温度曲线

提供了针对无铅（Pb-free）焊接工艺的建议红外（IR）回流焊温度曲线。关键参数包括：

• 预热区：150°C 至 200°C，最长预热时间120秒，以逐渐加热电路板和元件，激活助焊剂并最小化热冲击。
• 峰值温度：最高260°C。元件不得暴露在此极限以上的温度中。
• 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。该曲线建议在峰值温度下最长10秒，且回流焊操作不应超过两次。

此曲线基于JEDEC标准，作为通用目标；最终曲线应根据具体的PCB设计、焊膏和炉子特性进行验证。

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：最高300°C。
• 焊接时间：每个焊点最长3秒。
• 频率：应仅进行一次，以避免对塑料封装和内部键合线造成热应力。

6.3 清洗

如果需要进行焊后清洗，应仅使用指定的溶剂，以避免损坏LED的塑料透镜和封装。推荐的清洗剂为酒精基，如乙醇或异丙醇（IPA）。LED应在常温下浸泡少于一分钟。必须避免使用刺激性或未指定的化学清洁剂。

6.4 静电放电（ESD）防护

LED对静电放电（ESD）和电涌敏感。必须采取操作防护措施：

• 操作器件时使用接地腕带或防静电手套。
• 确保所有工作站、设备和工具正确接地。
• 在ESD防护包装中存储和运输元件。

7. 存储与操作条件

正确的存储对于保持可焊性和器件可靠性至关重要，特别是对于湿气敏感的SMD封装。

• 密封包装：LED在其原始未开封的防潮袋（内含干燥剂）中，应存储在≤30°C且相对湿度（RH）≤90%的条件下。在此条件下的推荐保质期为一年。
• 开封包装：一旦防潮袋开封，存储环境不应超过30°C和60% RH。强烈建议在开封后一周内完成红外回流焊工艺。
• 延长存储（已开封）：如需存储超过一周，应将元件放入装有新鲜干燥剂的密封容器或氮气吹扫的干燥器中。
• 烘烤：如果元件暴露在环境条件下超过一周，建议在焊接前进行烘烤处理（约60°C，至少20小时），以去除吸收的湿气，防止回流焊过程中发生“爆米花”现象（封装开裂）。

8. 应用建议

8.1 典型应用场景

侧发光特性和宽视角使该LED非常适合多种应用：

• 垂直面板上的状态指示灯：非常适合PCB垂直于用户视线安装的设备，如网络硬件、音频调音台或工业控制面板。
• 侧入式背光：可用于从侧面照亮小型显示器、键盘或装饰面板中的导光板，产生均匀的光晕。
• 消费电子产品：智能手机、平板电脑、笔记本电脑、游戏机和家用电器中的指示灯。
• 汽车内饰照明：用于非关键的内饰状态灯，前提是满足工作温度和可靠性要求。

8.2 设计考量

• 电流限制：始终使用恒流源或串联限流电阻驱动LED。电阻值可使用公式计算：R = (电源电压 - VF) / IF，其中VF取自规格书的典型值或最大值正向电压，以确保在所有条件下的安全运行。
• 热管理：尽管功耗较低（76 mW），确保PCB上焊盘周围有足够的铜面积有助于散热，维持LED性能和寿命，尤其是在高环境温度或密闭空间中。
• 光学设计：设计光导管、透镜或扩散器时，需考虑130°的视角，以有效捕获和引导发射光。
• ESD保护：在易发生ESD事件的应用中，考虑在LED驱动线上添加瞬态电压抑制（TVS）二极管或其他保护电路。

9. 技术对比与差异化

与标准的顶部发光SMD LED相比，此侧发光型号在PCB顶面空间有限或需要水平方向出光的应用中具有明显优势。其主要差异化特点包括：

• 发光方向：主要光输出来自封装侧面，而非顶部。
• 宽视角：130°的视角通常比许多顶部发光LED更宽，提供更广的可见范围。
• 兼容性：保持与标准SMD组装工艺（回流焊、贴片）的完全兼容性，不像某些可能需要手动组装的特殊侧发光器件。
• InGaN技术：使用InGaN产生绿光，相比某些绿光波段的旧技术（如AlInGaP），具有更高的效率和更好的性能稳定性。

10. 常见问题解答（FAQ）

10.1 峰值波长与主波长有何区别？

峰值波长（λP）是LED发射光功率最大的单一波长。主波长（λd）是从CIE色坐标计算得出的，代表感知到的颜色。对于像这种绿光这样的单色LED，两者通常接近，但λd在以人为本的应用中是更相关的颜色规格参数。

10.2 我可以不加限流电阻驱动此LED吗？

No.LED的正向电压具有负温度系数，并且不同单元之间存在差异（如分档所示）。将其直接连接到电压源，即使电压与其典型VF匹配，也会导致电流不受控制，很可能超过绝对最大额定值并立即损坏器件。必须使用串联电阻或恒流驱动器。

10.3 为何存在分档系统？我应该选择哪个档位？

分档系统是为了应对半导体制造中的自然差异。它允许您选择满足特定需求的部件：

• 选择特定的主波长档位（AP, AQ, AR），以在显示器等应用中的多个LED之间实现严格的颜色一致性。
• 选择更高的发光强度档位（S, T），如果最大亮度是优先考虑的因素。
• 选择特定的正向电压档位（D7-D10），如果设计需要非常精确的电源电压裕量。

对于大多数通用应用，指定一个范围（例如，颜色选AQ档，强度选R或S档）就足够了，且更具成本效益。

10.4 如何理解“260°C持续10秒”的焊接条件？

这意味着在回流焊过程中，在LED引脚或封装本体上测得的温度不应超过260°C。此外，温度处于或接近此峰值（通常在峰值温度±5-10°C内）的持续时间不应超过10秒。超过这些限制可能会损坏塑料封装、内部芯片粘接或键合线。

11. 实际设计案例分析

场景：为便携式医疗设备设计状态指示灯。PCB垂直安装在纤薄外壳内。指示灯必须从宽角度清晰可见，并呈现一致的绿色。

实施方案：

1. 元件选择：选择此侧发光LED。为确保颜色一致性，设计指定AQ档（525-530nm主波长）。为获得足够亮度，选择S档（180-280 mcd）。
2. 电路设计：设备由5V系统电源供电。为安全起见，使用规格书中的最大VF计算串联电阻：R = (5V - 3.6V) / 0.020A = 70欧姆。选择最接近的标准值68欧姆，产生的电流约为(5V - 3.2V)/68Ω ≈ 26.5mA，略高于典型的20mA，但仍处于绝对最大直流电流额定值内。可添加小信号MOSFET用于微控制器控制。
3. PCB布局：使用规格书中建议的焊盘布局。在阴极和阳极焊盘上添加额外的散热铜箔，以帮助散热，同时不使手工返修变得困难。
4. 光学集成：设计一个简单的注塑塑料光导管，将侧发光引导至设备前面板上的小孔。LED的130°视角确保了与光导管的高效耦合。
5. 组装：LED在使用前一直保存在其密封袋中。组装好的PCB使用经过验证的温度曲线进行回流焊，该曲线保持在260°C持续10秒的限制内。

这种方法产生了一个可靠、一致且明亮的状态指示灯，适合该应用。

12. 技术原理简介

该LED基于氮化铟镓（InGaN）半导体技术。其核心原理是电致发光。当在半导体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（量子阱）。在那里，电子与空穴复合，以光子（光）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，而带隙能量又由InGaN合金的精确成分（铟与镓的比例）控制。较高的铟含量通常会使发射光向更长波长偏移（例如，绿光而非蓝光）。侧发光封装是通过将半导体芯片侧向安装在引线框架的腔体内实现的，使其主要发光面通过模塑塑料透镜的侧面朝外，而不是向上。

13. 行业趋势与发展

SMD LED市场持续发展，呈现出几个明显的趋势：

• 效率提升（lm/W）：材料科学和芯片设计的持续改进，使得单位电功率产生更多的光输出，降低了能耗和热负荷。
• 小型化：封装尺寸持续缩小（例如，从0603到0402再到0201公制尺寸），同时保持或改善光学性能，使得电子设计更密集、更紧凑。
• 颜色一致性与分档改进：外延生长和制造控制的进步带来了更紧密的参数分布，减少了对广泛分档的需求，并提高了良率。
• 更高的可靠性与寿命：封装材料（如高温塑料、坚固的芯片粘接）和芯片技术的增强，延长了工作寿命，使LED适用于要求更严苛的汽车、工业和医疗应用。
• 集成化解决方案：内置驱动器（恒流IC）、保护功能（ESD、浪涌）甚至用于可寻址RGB应用（如WS2812型LED）的微控制器的LED不断增长。

虽然这份具体的规格书代表了一款成熟可靠的产品，但新一代产品可能会以更好的性能指标和可能更小的外形尺寸来体现这些趋势。