LTST-S220KSKT 黄色贴片LED规格书 - EIA封装 - 电压2.4V - 功率75mW - 中文技术文档

1. 产品概述

LTST-S220KSKT是一款专为现代电子组装工艺设计的表面贴装器件（SMD）发光二极管（LED）。它属于侧发光芯片LED系列，这意味着其主要发光方向平行于印刷电路板（PCB）的安装平面。这种方向对于需要边缘照明或从设备侧面可见的状态指示灯应用特别有用。该LED采用铝铟镓磷（AlInGaP）半导体材料，这种材料以在黄光至红光光谱范围内产生高效率光而闻名。器件封装在透明透镜中，该透镜不会扩散光线，从而产生更集中、更强烈的光束，适用于指示灯用途。

该元件的核心优势包括其符合RoHS（有害物质限制）指令，使其适用于具有严格环保法规的全球市场。它采用镀锡引脚，以提高可焊性和耐腐蚀性。封装根据EIA（电子工业联盟）规范进行标准化，确保与大批量制造中使用的各种自动贴片设备兼容。此外，它设计用于承受红外（IR）回流焊接工艺，这是表面贴装技术中组装无铅（Pb-free）焊点的标准工艺。

该LED的目标市场包括消费电子产品、工业控制面板、汽车内饰照明、仪器仪表以及任何需要可靠、明亮、黄色状态指示灯且可通过自动化装配线集成的应用。

2. 技术参数深度客观解读

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。不保证在或超过这些极限下运行。绝对最大额定值在环境温度（Ta）为25°C时指定。

• 功耗（Pd）：75 mW。这是LED封装在不降低其性能或寿命的情况下可以耗散为热量的最大功率。超过此限制有热损坏风险。
• 峰值正向电流（IFP）：80 mA。这是最大允许瞬时正向电流，通常在脉冲条件下（1/10占空比，0.1ms脉冲宽度）指定，以防止结温过度升高。
• 直流正向电流（IF）：30 mA。这是为可靠长期运行推荐的最大连续正向电流。测试光学特性的典型工作条件是20 mA。
• 反向电压（VR）：5 V。施加高于此值的反向电压可能导致LED的PN结击穿和不可逆损坏。
• 工作温度范围：-30°C 至 +85°C。LED设计在此环境温度范围内工作。
• 存储温度范围：-40°C 至 +85°C。器件可在此更宽的温度范围内非工作状态存储。
• 红外焊接条件：260°C 持续10秒。这定义了回流焊接过程的峰值温度和时间容差，对于无铅组装至关重要。

2.2 光电特性

这些参数在标准测试条件（Ta=25°C， IF=20mA）下测量，定义了器件的性能。

• 发光强度（Iv）：18.0 - 54.0 mcd（典型值）。这测量了人眼（明视觉）感知的LED亮度。宽范围表示使用了分档系统（见第3节）。强度使用模拟CIE人眼响应曲线的滤光片测量。
• 视角（2θ1/2）：130度（典型值）。这是发光强度降至中心轴（0°）值一半时的全角。130°角表示相对较宽的发光模式。
• 峰值发射波长（λP）：591 nm（典型值）。这是LED光谱功率输出最大的波长。它落在可见光谱的黄色区域。
• 主波长（λd）：589 nm（典型值）。这是从CIE色度图推导出来的，代表最能描述光感知颜色的单一波长。对于此器件，它非常接近峰值波长。
• 光谱线半宽（Δλ）：20 nm（典型值）。这是发射光谱在其最大功率一半处的宽度。20 nm的值表示中等纯度的黄色。
• 正向电压（VF）：2.0 V（最小值），2.4 V（典型值），（最大值在20mA时未指定）。这是在指定电流下工作时LED两端的电压降。对于设计限流电路至关重要。
• 反向电流（IR）：在VR=5V时，最大10 μA。这是在施加指定反向电压时流动的小漏电流。

关于ESD的说明：规格书警告，静电和浪涌可能损坏LED。强烈建议在处理过程中采取适当的静电放电（ESD）预防措施，例如使用接地腕带、防静电手套，并确保所有设备接地。

3. 分档系统说明

为确保不同生产批次间亮度的一致性，LED根据其在标准测试电流（20mA）下测得的发光强度进行分类。LTST-S220KSKT使用以下分档代码列表：

• M档：18.0 - 28.0 mcd
• N档：28.0 - 45.0 mcd
• P档：45.0 - 71.0 mcd
• Q档：71.0 - 112.0 mcd
• R档：112.0 - 180.0 mcd

每个强度档的容差为 +/- 15%。这意味着标记为N档的LED的实际强度可能在约23.8 mcd至51.75 mcd之间。设计人员在为其应用指定亮度要求时必须考虑这种变化。规格书未表明此特定型号在波长或正向电压上有单独的分档，这表明对这些参数有更严格的控制或采用单档规格。

4. 性能曲线分析

虽然提供的文本中未详述具体图表，但此类LED的典型曲线包括：

• 相对发光强度 vs. 正向电流（I-V曲线）：此曲线显示光输出如何随正向电流增加而增加。在较低电流下通常是线性的，但在较高电流下可能因热效应和效率下降而饱和。
• 相对发光强度 vs. 环境温度：此图说明了随着环境（或结）温度升高，光输出的降额情况。AlInGaP LED的输出通常随温度升高而降低。
• 正向电压 vs. 正向电流：这显示了二极管的指数关系特性。电压随电流增加而增加。
• 正向电压 vs. 环境温度：正向电压通常具有负温度系数，这意味着它随温度升高而略有下降。
• 光谱分布：相对辐射功率与波长的关系图，显示峰值在591 nm附近，半高宽约为20 nm。

这些曲线对于理解器件在非标准工作条件下的行为以及进行热管理设计至关重要。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

该LED符合EIA标准的SMD封装外形。所有尺寸均以毫米为单位提供，除非另有说明，典型公差为±0.10 mm。规格书包含详细的尺寸图，显示了PCB焊盘设计所需的长度、宽度、高度、引脚间距和其他关键机械特征。

5.2 焊盘设计与极性

规格书提供了PCB布局的建议焊接焊盘尺寸。遵循这些建议可确保回流焊过程中焊点可靠且对位准确。元件有极性标记，通常是封装体上的凹口或阴极指示器。正确的方向至关重要，因为LED只允许电流单向流动。

5.3 编带与卷盘包装

LED以行业标准的8mm编带形式供应在7英寸直径的卷盘上，以便与自动化组装设备兼容。关键包装说明包括：

• 空的元件口袋用顶盖胶带密封。
• 每个7英寸卷盘包含4000片。
• 剩余部件的最小包装数量为500片。
• 根据卷盘规格，最多允许连续两个缺失的LED（空口袋）。
• 包装遵循ANSI/EIA 481规范。

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）回流温度曲线。关键参数是：

• 预热温度：150–200°C
• 预热时间：最长120秒
• 峰值温度：最高260°C
• 峰值温度时间：最长10秒（且最多允许两次回流循环）。

该曲线基于JEDEC标准。规格书强调，最佳曲线取决于具体的PCB设计、元件、焊膏和炉子，因此需要进行特性分析。

6.2 手工焊接

如果必须进行手工焊接，适用以下限制：

• 烙铁温度：最高300°C
• 焊接时间：最长3秒（仅限一次）。

6.3 清洗

不应使用未指定的化学清洁剂，因为它们可能损坏LED封装。如果需要清洗，建议在常温下浸入乙醇或异丙醇中不超过一分钟。

6.4 存储条件

• 密封包装：在≤30°C和≤90%相对湿度（RH）下存储。当存储在带有干燥剂的原始防潮袋中时，保质期为一年。
• 已开封包装：存储环境不应超过30°C或60% RH。从原始包装中取出的LED应在一周内进行红外回流焊接。
• 长期存储（已开封）：对于超过一周的存储，请将LED放入带有干燥剂的密封容器或氮气干燥器中。在包装外存储超过一周的LED在焊接前应在约60°C下烘烤至少20小时，以去除吸收的湿气并防止回流焊过程中的“爆米花”现象。

7. 应用建议

7.1 典型应用场景

这款侧发光黄色LED非常适合PCB顶面空间受限，或需要从边缘查看指示灯的应用。常见用途包括：

• 消费电子产品（路由器、机顶盒、充电器）上的状态指示灯。
• 薄膜开关或侧光面板的背光。
• 汽车内饰中的仪表盘和仪表板照明。
• 工业设备状态和故障指示灯。
• 便携式设备中的电池电量或充电指示灯。

7.2 设计考量

• 电流驱动：LED是电流驱动器件。为确保亮度均匀，尤其是当多个LED并联时，限流机制至关重要。这通常通过串联电阻或恒流驱动电路来实现。电阻值可使用公式计算：R = (Vcc - VF) / IF，其中Vcc是电源电压，VF是LED正向电压（为安全起见使用最大值或典型值），IF是所需的正向电流（例如20mA）。
• 热管理：虽然功耗较低，但将结温保持在极限范围内对于寿命和稳定的光输出至关重要。如果在高环境温度或接近最大电流下工作，请确保足够的PCB铜面积或散热过孔。
• ESD保护：在与LED连接的敏感信号线上加入ESD保护二极管，或确保驱动电路具有固有的保护功能，特别是如果LED是用户可接触的。
• 光学设计：透明透镜产生聚焦光束。如果需要漫射或更宽的照明模式，必须在机械设计中考虑外部漫射器或导光件。

8. 技术对比与差异化

与其他黄色指示灯LED相比，LTST-S220KSKT的关键差异化在于：

• 侧视封装：与顶部发光LED不同，这种外形节省了垂直空间，并实现了独特的照明几何形状，这是一个明显的机械优势。
• AlInGaP技术：与基于旧式磷化镓（GaP）的黄色LED相比，提供更高的效率和更好的温度稳定性，从而实现更亮、更一致的输出。
• 全流程兼容性：其针对编带卷盘包装、自动贴装和红外回流焊接的设计，使其成为经济高效、大批量、自动化制造的首选。
• RoHS合规性：符合现代环保标准，这是许多市场的强制性要求。

9. 常见问题解答（基于技术参数）

Q1：对于5V电源，我需要多大的电阻？

A：使用典型正向电压（VF）2.4V和目标电流（IF）20mA，串联电阻值为 R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 欧姆。标准的130Ω或150Ω电阻是合适的。始终验证实际亮度，并考虑使用最大VF进行更保守的设计。

Q2：我可以用3.3V微控制器引脚驱动这个LED吗？

A：可以，但可用的电压裕量很小。VF_min为2.0V，VF_typ为2.4V。在3.3V下，电阻计算变为 R = (3.3V - 2.4V) / 0.02A = 45 欧姆。这是可行的，但VF和电源电压的变化可能导致显著的电流变化。对于关键应用，建议使用恒流驱动器或进行仔细的特性分析。

Q3：为什么视角这么宽（130°）？

A：侧视封装和透明透镜设计旨在优化宽半球范围内的光发射。这对于需要从不同角度可见而无需漫射透镜的指示灯是有益的。

Q4：如何解读订单上的分档代码（例如N）？

A：分档代码规定了发光强度的保证范围。订购N档可确保您收到的LED在20mA时强度在28.0至45.0 mcd之间。对于需要最低亮度的应用，请指定适当的分档或咨询供应商的供货情况。

10. 实际应用案例

场景：为网络路由器设计状态指示灯

设计师需要一个从纤薄路由器正面可见的电源/活动指示灯。PCB垂直安装，因此侧发光LED是理想选择。他们将LTST-S220KSKT放置在PCB边缘，面向一个导光件，该导光件将光线引导至路由器面板上的一个小窗口。他们使用47Ω串联电阻从3.3V系统电源轨驱动它，产生约19mA的电流（(3.3V-2.4V)/47Ω）。他们选择P档LED以确保通过导光件后有足够的亮度可见。该设计利用了规格书中指定的自动贴片和回流工艺，确保了可靠且快速的组装。

11. 原理简介

发光二极管（LED）是一种当电流通过时会发光的半导体器件。这种现象称为电致发光。在LTST-S220KSKT中，有源区由铝铟镓磷（AlInGaP）制成。当施加正向电压时，来自n型半导体的电子和来自p型半导体的空穴被注入有源区。当一个电子与一个空穴复合时，它会从较高的能态跃迁到较低的能态，以光子（光粒子）的形式释放能量。AlInGaP合金的具体成分决定了带隙能量，进而决定了发射光的波长（颜色）——在本例中为黄色（约589-591 nm）。侧视封装包含一个反射腔和一个模制环氧树脂透镜，以将产生的光横向引导出封装。

12. 发展趋势

像这样的SMD指示灯LED的发展趋势持续朝着几个关键领域发展：

• 效率提升：持续的材料科学改进旨在产生更高的每瓦流明数（光效），在相同亮度下降低功耗。
• 小型化：封装尺寸持续缩小（例如从0603到0402公制尺寸），同时保持或改善光学性能，从而实现更密集的PCB设计。
• 更高的可靠性和稳定性：封装材料和芯片贴装技术的改进提高了寿命和颜色随时间和温度的稳定性。
• 更广的色域和一致性：波长和强度的更严格分档容差正在成为标准，为设计人员提供更可预测的性能。
• 集成化：将多个LED（例如RGB）、控制IC甚至无源元件集成到单个更智能的模块化封装中的趋势日益增长。

像LTST-S220KSKT这样的元件代表了在这个不断发展的领域中一个成熟、高度优化的解决方案，平衡了性能、成本和可制造性。