LTSA-G6SPVAKTU 贴片LED规格书 - 琥珀色AlInGaP - 140mA - 2.65V - 530mW - 中文技术文档

1. 产品概述

本文档提供了一款专为高可靠性应用设计的表面贴装器件（SMD）LED的完整技术规格。该元件采用铝铟镓磷（AlInGaP）半导体材料产生琥珀色光，并封装在水晶透明透镜中。其设计旨在满足现代电子组装工艺和严苛运行环境的严格要求。

1.1 核心优势与目标市场

这款LED的主要设计优势包括其与自动化贴片设备和标准红外（IR）回流焊接工艺的兼容性，这对于大批量生产至关重要。其封装符合EIA标准尺寸，确保了互换性并易于集成到现有PCB布局中。其通过AEC-Q101标准（D版）的关键认证，突显了其适用于汽车电子领域，特别是针对车辆内部的非关键配件应用。该元件也符合《有害物质限制》（RoHS）指令。

2. 深入技术参数分析

LED的性能是在特定的电气、光学和热条件下定义的，通常在环境温度（Ta）为25°C时测量。

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性损坏的极限。在这些条件下运行无法得到保证。关键极限包括最大功耗530mW、峰值正向电流400mA（在占空比1/10、脉冲宽度0.1ms的脉冲条件下）以及5mA至200mA的连续直流正向电流范围。器件的工作和存储温度范围为-40°C至+110°C。根据人体模型（HBM，符合ANSI/ESDA/JEDEC JS-001 Class 2），其可承受高达2kV的静电放电（ESD）。该封装可承受峰值温度为260°C、最长10秒的红外回流焊接，这符合无铅（Pb-free）组装工艺标准。

2.2 热特性

热管理对于LED的性能和寿命至关重要。当安装在标准1.6mm厚、带有16mm²铜焊盘的FR4 PCB上时，从半导体结到环境空气的热阻（RθJA）典型值为50°C/W。从结到焊点的热阻（RθJS）典型值为30°C/W，为热量散发到电路板提供了更直接的路径。最大允许结温（Tj）为125°C。超过此温度将加速光输出衰减，并可能导致灾难性故障。

2.3 电气与光学特性

这些是在标准测试条件（IF = 140mA， Ta=25°C）下测得的典型性能参数。发光强度（Iv）范围从最小7.1坎德拉（cd）到最大11.2 cd。光的空间分布特点是具有120度的宽视角（2θ½），这意味着在中心轴±60度处，发光强度为其峰值的一半。光发射峰值波长（λP）约为625纳米（nm）。决定感知颜色的主波长（λd）规定在612 nm至624 nm之间。表示颜色纯度的光谱带宽（Δλ）典型值为18 nm。在140mA下驱动LED所需的正向电压（VF）范围为1.90V至2.65V。当施加12V反向偏压时，反向漏电流（IR）典型值为10 μA，尽管该器件并非设计用于反向偏压工作。

3. 分档系统说明

为确保应用中的一致性，LED在制造后根据关键参数被分类到不同的性能档位。印在产品标签上的分档代码格式为：Vf档位 / Iv档位 / Wd档位（例如：F/EA/3）。

3.1 正向电压（Vf）分档

根据LED在140mA下的正向压降，将其分为五个电压档位（C至G）。C档：1.90V至2.05V，D档：2.05V至2.20V，E档：2.20V至2.35V，F档：2.35V至2.50V，G档：2.50V至2.65V。每个档位的容差为±0.1V。这使得设计人员可以为电流调节电路选择具有一致电压要求的LED。

3.2 发光强度（Iv）分档

光输出分为两个强度档位。EA档的强度范围为7.1 cd至9.0 cd（相当于20.0至25.2流明），而EB档的范围为9.0 cd至11.2 cd（25.2至31.3流明）。每个强度档位的容差为±11%。这种分档确保了在需要多个LED的应用中亮度均匀。

3.3 主波长（Wd）分档

颜色（主波长）分为三个档位以保持颜色一致性。2档：612 nm至616 nm，3档：616 nm至620 nm，4档：620 nm至624 nm。每个波长档位的容差为±1 nm。这对于需要精确颜色匹配的应用（如指示灯组或背光）至关重要。

4. 性能曲线分析

图形数据提供了在不同条件下器件行为的更深入洞察。

4.1 相对发光强度 vs. 正向电流

特性曲线显示了正向电流（IF）与相对发光强度之间的关系。光输出随电流增加而增加，但呈非线性关系。在远高于推荐电流（例如200mA）下工作，可能带来光输出收益递减，同时急剧增加发热并加速性能衰减。该曲线强调了通过恒流源或限流电阻进行适当电流驱动的重要性。

4.2 正向电压 vs. 正向电流

这条IV曲线说明了二极管的电压与电流之间的指数关系。电流开始快速增加的“拐点”电压是AlInGaP材料系统的特征。该曲线对于设计驱动电路至关重要，确保电源有足够的电压裕量，以在指定的VF范围和温度变化下实现所需的工作电流。

4.3 空间分布（辐射模式）

极坐标图描绘了空间辐射模式，确认了120度视角。该模式通常是朗伯型或接近朗伯型，意味着强度与视角的余弦成正比。这种宽广、均匀的分布非常适合需要大面积照明或宽视角可见性的应用，例如状态指示灯。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸与极性

该LED符合标准SMD封装尺寸。详细的机械图纸规定了长度、宽度、高度、引脚间距和总体公差（通常为±0.2mm）。必须注意，阳极引线框架也充当器件的主要散热器。正确的PCB焊盘设计必须连接到这个阳极焊盘，以促进有效的散热。阴极通常通过视觉标记（如封装上的凹口或绿色标记）来识别。

5.2 推荐的PCB贴装焊盘布局

图示显示了用于红外回流焊接的印刷电路板上最优的铜焊盘设计。此布局确保了可靠的焊点形成、从LED散热器（阳极）到PCB的适当热传递，并最大限度地降低了立碑（回流过程中一端翘起）的风险。焊盘的尺寸和形状设计为与引线框架匹配，以实现最大的可焊性和机械强度。

6. 焊接、组装与操作指南

6.1 红外回流焊接曲线

详细的温度-时间图根据J-STD-020标准规定了无铅焊膏的推荐回流曲线。关键参数包括预热温升速率、浸润时间和温度、液相线以上时间（TAL）、峰值温度（不超过260°C）和冷却速率。遵守此曲线对于防止热冲击、分层或焊点缺陷至关重要，同时确保对湿气敏感的器件（MSL 2级）得到正确处理。

6.2 存储与湿气敏感性

根据JEDEC J-STD-020标准，该LED被归类为湿气敏感等级（MSL）2级。在带有干燥剂的密封防潮袋中，当存储在≤30°C和≤70% RH条件下时，其保质期为一年。一旦打开袋子，必须在规定的车间寿命内（对于MSL2，在≤30°C/60% RH条件下通常为168小时）使用元件，或者在回流焊接前重新烘烤（例如，60°C下48小时），以防止因焊接过程中吸收的湿气蒸发而造成的“爆米花”损坏。

6.3 清洗

如果需要进行焊后清洗，只能使用指定的溶剂。将LED在室温下浸入乙醇或异丙醇中不超过一分钟是可以接受的。使用刺激性或未指定的化学品可能会损坏环氧树脂透镜或封装标记。

7. 包装与订购规格

7.1 编带包装

为便于自动化组装，LED以压纹载带形式提供，并用盖带密封。载带尺寸、口袋尺寸和进料方向均按照EIA-481标准规定。元件卷绕在标准的7英寸（178mm）直径卷盘上。一整盘包含1000片。部分卷盘（剩余部分）的最小订购量为500片。包装规格还规定了允许的最大连续空口袋数量（两个）。

7.2 卷盘尺寸

机械图纸详细说明了卷盘的轴心直径、法兰直径、总宽度和键控特征，以确保与标准SMT供料器设备的兼容性。

8. 应用指南与设计考量

8.1 目标应用场景

主要应用领域是汽车电子，特别是配件功能。这包括内饰照明、非关键指示灯的仪表板背光、中控台照明以及车辆内其他非安全关键的信号应用。其AEC-Q101认证为汽车环境中典型的温度、湿度和运行应力提供了保证。

8.2 设计考量

• 电流驱动：务必使用恒流驱动器或串联限流电阻。根据电源电压（Vcc）、LED的最大正向电压（来自分档的VF max）和所需工作电流（IF）计算电阻值。使用公式：R = (Vcc - VF) / IF。确保电阻的额定功率足够（P = (Vcc - VF) * IF）。
• 热管理：阳极为散热焊盘。设计PCB时，应提供足够的连接到该焊盘的铜箔作为散热器。对于大电流或高环境温度运行，连接到内层或底层的散热过孔可以显著改善散热并维持较低的结温。
• ESD保护：尽管额定值为2kV HBM，但建议在敏感输入线上实施ESD保护二极管，或在组装区域采用防静电操作规范，以增强可靠性。
• 光学设计：120度视角提供了宽广的覆盖范围。对于聚焦光，可能需要外部二次光学器件（透镜）。水晶透明透镜适用于需要真实琥珀色芯片颜色的应用。

9. 技术对比与差异化

与标准直插式LED相比，这款SMD元件具有显著优势：占用空间小得多，外形更低矮适合轻薄设计，更适合自动化组装，并且通过PCB实现更好的热性能。在SMD琥珀色LED细分市场中，其主要差异化特点是其明确的汽车级AEC-Q101认证、120度宽视角以及用于颜色和强度一致性的详细分档系统。与用于琥珀色的GaAsP等旧技术相比，AlInGaP技术的使用通常提供更高的效率和更好的温度稳定性。

10. 常见问题解答（FAQ）

10.1 峰值波长和主波长有什么区别？

峰值波长（λP）是光谱功率分布达到最大值时的单一波长。主波长（λd）源自CIE色度图，代表与LED感知颜色相匹配的纯单色光的单一波长。λd在应用中对颜色规格更为相关。

10.2 我可以用3.3V电源不加电阻驱动这个LED吗？

不可以。正向电压最高可达2.65V。将其直接连接到3.3V电源，电流将仅受二极管动态电阻和电源内阻限制，很可能超过绝对最大额定电流并立即损坏LED。始终需要限流电阻或稳压器。

10.3 这款LED适用于刹车灯或转向灯等安全关键应用吗？

规格书明确指出其适用于“配件应用”，并建议对于故障可能危及安全的应用咨询制造商。对于外部信号等安全关键功能，应选择具有更严格认证（例如，用于分立LED的AEC-Q102）且可能具有不同可靠性等级的元件。

10.4 如何解读标签上的分档代码 F/EA/3？

这表示一个特定的性能子集：F = 正向电压在2.35V至2.50V之间。EA = 发光强度在7.1 cd至9.0 cd之间。3 = 主波长在616 nm至620 nm之间。这允许在单个生产批次或项目内精确匹配LED。

11. 实际设计与使用示例

场景：为汽车信息娱乐控制旋钮设计一个状态指示灯。该指示灯必须具有宽视角可见性，从车辆的12V系统（本地稳压至5V）工作，并保持一致的色彩和亮度。

实施方案：

1. 选型：选择分档为F/EB/3的LED以获得更高亮度（EB）和一致的橙琥珀色（3档）。电压档位（F）用于驱动器设计参考。
2. 原理图：使用5V电源轨。计算串联电阻：R = (5V - 2.5V_max) / 0.14A ≈ 17.9Ω。选择一个标准18Ω电阻，额定功率至少为(5V-2.5V)*0.14A = 0.35W；建议使用0.5W电阻。
3. PCB布局：根据推荐的焊盘布局设计封装。将阳极焊盘连接到顶层的大面积铜箔，并通过多个散热过孔连接到内部接地层以散热。将限流电阻放置在靠近LED的位置。
4. 组装：遵循指定的红外回流焊接曲线。确保在打开防潮袋后，卷盘在其车间寿命内使用。
5. 结果：一个适用于汽车座舱环境的可靠、亮度一致、宽视角的琥珀色指示灯。

12. 技术原理介绍

这款LED基于生长在衬底上的铝铟镓磷（AlInGaP）半导体材料。当施加正向电压时，电子和空穴被注入到有源区，在那里它们复合并以光子的形式释放能量。晶格中铝、铟和镓的特定比例决定了带隙能量，这直接对应于发射光的波长（颜色）——在本例中为琥珀色（约615nm）。水晶透明环氧树脂封装保护半导体芯片，充当透镜以塑造光输出，并且可能包含荧光粉或染料（尽管对于纯琥珀色AlInGaP LED，它通常是透明的）。阳极和阴极引线提供电气连接和机械固定，阳极框架设计用于有效地将有源结的热量传导出去。

13. 行业趋势与发展

用于汽车和工业应用的SMD LED的总体趋势是朝着更高效率（每瓦更多流明）、更高功率密度、在更严苛的温度和湿度条件下提高可靠性，以及通过更严格的分档增强颜色一致性的方向发展。同时，在保持或改善热性能的同时，也在朝着小型化方向发展。先进材料和封装技术（如倒装芯片设计和陶瓷基板）的采用不断推动这些边界。此外，对于复杂的照明系统，将驱动器和控制电路集成到“智能LED”模块中是一个新兴趋势。此处描述的元件代表了表面贴装光电子更广泛生态系统中的一个成熟、可靠的解决方案，为其目标应用平衡了性能、成本和可制造性。