SMD LED LTST-C150TBKT-5A 数据手册 - 蓝色 InGaN - 5mA - 45mcd - 英文技术文档

产品概述

本文档提供了一款表面贴装器件（SMD）发光二极管（LED）的技术规格。该器件采用氮化铟镓（InGaN）半导体芯片产生蓝光。其设计适用于自动化组装工艺，并以卷带包装形式供货，适用于大批量生产。

该元件的核心优势包括其与红外回流焊接工艺的兼容性、适用于自动贴装设备，以及符合RoHS标准的绿色产品分类。其主要目标市场包括消费电子产品、指示灯、背光应用以及需要紧凑可靠蓝色光源的通用照明领域。

深度技术参数分析

2.1 绝对最大额定值

严禁在超出这些极限的条件下操作设备，以防造成永久性损坏。

• 功耗： 76 mW。这是LED封装在特定条件下能够以热量形式耗散的最大功率。
• 峰值正向电流： 100 mA。这是最大瞬时电流，仅在脉冲条件下允许（1/10占空比，0.1ms脉冲宽度）。
• 直流正向电流： 20毫安。这是为确保长期可靠运行而推荐的最大连续正向电流。
• 工作温度范围： -20°C 至 +80°C。这是LED设计可正常工作的环境温度范围。
• 存储温度范围： -30°C 至 +100°C。设备非工作状态下的存储温度范围。
• 红外回流焊接条件： 回流焊接过程中，元件可承受的最高热曲线为260°C持续10秒。

2.2 电气与光学特性

这些参数是在环境温度（Ta）为25°C时测量的，定义了典型性能。

• 发光强度 (I_V): 在正向电流 (I_F) 为5mA时，其值为11.2 - 45.0 mcd（最小值 - 最大值）。此项指标衡量光输出的感知亮度。
• 视角 (2θ_1/2): 130度（典型值）。这是光强降至其峰值一半时的全角，表明其具有较宽的视角模式。
• 峰值发射波长 (λ_P): 468纳米（典型值）。光谱功率分布达到最大值时的波长。
• 主波长 (λ_d): 465.0 - 475.0 nm 在 I_F=5mA 时。这是最能代表光感知颜色的单一波长。
• 谱线半宽 (Δλ): 25 nm（典型值）。光谱纯度的度量；数值越小表示光源的单色性越好。
• 正向电压 (V_F): 2.65 - 3.05 V（最小值 - 最大值），在 I_F=5mA 时。LED 导通电流时的电压降。
• 反向电流 (I_R): 反向电压(V)下最大10 μA_R) 为5V。LED反向偏置时存在微小漏电流。本器件非为反向工作设计。

3. Binning System 说明

为确保生产一致性，LED会根据关键参数进行分档。这使得设计者能够选择符合其应用特定公差要求的元器件。

3.1 正向电压分档

元器件根据其在5mA电流下的正向电压被分为四个档位（1-4），每档电压范围0.1V。各档容差为±0.1V。

• Bin 1: 2.65V - 2.75V
• Bin 2: 2.75V - 2.85V
• Bin 3: 2.85V - 2.95V
• Bin 4: 2.95V - 3.05V

3.2 发光强度分档

根据5mA电流下的发光强度，将器件分选为六个等级（L1、L2、M1、M2、N1、N2）。每个等级的容差为±15%。

• L1: 11.2 - 14.0 mcd
• L2: 14.0 - 18.0 mcd
• M1: 18.0 - 22.4 mcd
• M2: 22.4 - 28.0 mcd
• N1: 28.0 - 35.5 mcd
• N2: 35.5 - 45.0 mcd

3.3 主波长分档

根据5mA电流下的主波长，将单元分为两个档位（AC、AD）。每个档位的容差为±1纳米。

• AC：465.0 - 470.0 纳米
• AD: 470.0 - 475.0 nm

4. 性能曲线分析

虽然数据手册中引用了特定的图形曲线（例如，图1表示光谱分布，图5表示视角），但其典型解读对于设计至关重要。

4.1 电流-电压 (I-V) 特性

正向电压 (V_F) 与正向电流 (I_F它是非线性的，具有一个阈值电压（对于蓝色InGaN LED约为2.6-2.8V），低于此电压时几乎没有电流流过。超过此阈值后，电压的微小增加会导致电流的大幅增加。因此，LED通常采用恒流源而非恒压源驱动，以确保稳定的光输出并防止热失控。

4.2 光强-电流特性

在一个相当大的范围内，光输出（发光强度）通常与正向电流成正比。然而，效率（流明每瓦）可能在某个特定电流值达到峰值，随后在更高电流下因发热增加以及半导体内部其他非辐射复合过程而下降。

4.3 温度依赖性

LED的性能对温度敏感。通常，随着结温升高：

• 正向电压 (V_F): 会降低。这对恒压驱动电路有影响。
• 发光强度/光通量： 降低。更高的温度会降低内部量子效率。
• 主波长： 可能发生轻微偏移，通常向更长波长方向移动（红移），这可能影响精密应用中的颜色感知。

有效的热管理对于维持性能和延长使用寿命至关重要。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

该器件符合EIA标准封装外形。所有尺寸均以毫米为单位提供，除非另有说明，一般公差为±0.10毫米。封装采用水清透镜，因其不会改变颜色输出（与漫射或着色透镜不同），故对蓝色InGaN芯片而言是最佳选择。

5.2 极性标识

极性是LED安装的关键方面。数据手册中包含显示元件上阴极和阳极标记的示意图。通常，阴极通过绿色标记、凹口或较短的引脚/焊片来指示。错误的极性将导致LED无法点亮，而施加较大的反向电压可能会损坏器件。

5.3 建议的焊盘布局

本文档提供了一个推荐的印刷电路板（PCB）焊盘图形（封装尺寸）。遵守这些尺寸可确保在回流焊接过程中及之后形成良好的焊点、正确的对位以及机械稳定性。焊盘设计也影响着从LED结区散热的热通路。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊温度曲线

本文提供了一个适用于无铅（Pb-free）焊接工艺的红外（IR）回流焊建议温度曲线。关键参数包括：

• 预热： 在150-200°C下加热最多120秒，以逐步加热电路板并激活助焊剂。
• 峰值温度： 最高260°C。
• 液相线以上时间： 焊点在焊膏熔点以上停留的时间对于良好润湿至关重要。数据手册第3页的曲线图提供了符合JEDEC标准的直观参考。
• 冷却速率： 建议采用受控冷却，以最大限度地减少对元件和电路板的热应力。

需要强调的是，最佳温度曲线取决于具体的电路板设计、元件、焊膏和回流焊炉，因此进行特性分析是必要的。

6.2 手工焊接

若必须进行手工焊接，务必格外小心：

• 烙铁温度： 最高300°C。
• 焊接时间： 每个焊点最多3秒。
• 限制： 手工焊接应仅进行一次，以避免对塑料封装和半导体芯片造成热损伤。

6.3 清洁

若焊接后需要清洁，应仅使用指定的溶剂。建议将LED在常温下浸入乙醇或异丙醇中不超过一分钟。使用未指定的化学品可能会损坏塑料封装材料或透镜。

6.4 储存与处理

• 静电放电预防措施： LED对静电放电（ESD）敏感。操作时必须佩戴腕带、防静电手套，并在正确接地的设备上进行。
• 湿度敏感性： 本封装对湿度敏感。一旦打开原装密封防潮袋（内含干燥剂），若储存环境为≤30°C且≤60%相对湿度，应在开袋后一周内使用完毕。如需在原装袋外长期储存，必须将其置于带有干燥剂的密封容器中或在氮气环境中储存。在原包装外储存超过一周的元件，在焊接前应进行烘烤（例如，在60°C下烘烤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。

7. 包装与订购信息

7.1 卷带包装规格

本器件采用适用于自动化组装的行业标准包装：

• 卷盘尺寸： 7英寸直径。
• 每卷数量： 3000 件。
• 最小订单量： 剩余数量为500件。
• 载带规格： 符合ANSI/EIA 481-1-A-1994标准。空元件袋由顶部盖带密封。
• 缺件： 胶带上连续缺失组件（“缺失灯珠”）的最大数量为两个。

8. 应用说明与设计注意事项

8.1 典型应用场景

• 状态指示灯： 消费电子产品、家用电器和工业设备上的电源、连接或运行状态指示灯。
• 背光： 适用于小型LCD显示屏、键盘或装饰面板。
• 装饰照明： 用于标牌、重点照明或消费电子产品。
• 传感器系统： 作为光学传感器或遮断器的光源。

重要通知： 数据手册明确指出，这些LED适用于普通电子设备。若应用场景对可靠性有极高要求，特别是故障可能危及生命或健康的情况（例如航空、医疗设备、安全系统），则需事先咨询并获得批准。

8.2 电路设计注意事项

• 电流限制： 务必使用串联限流电阻或专用的恒流LED驱动IC。阻值根据欧姆定律计算：R = (V_supply - V_F) / I_F使用数据手册中的最大V_F 以确保即使存在器件间的差异，电流也不会超过限制。
• 功耗： 确保计算出的功率（P = V_F * I_F）不超过76 mW的绝对最大额定值，同时考虑最坏情况下的V_F 和环境温度。
• 反向电压保护： 如果存在施加反向电压的可能性（例如，在交流电路或感性负载中），应在LED两端并联一个保护二极管（阴极对阳极）以钳位反向电压。
• 热管理： 对于工作在高电流或高环境温度下的设计，确保PCB提供足够的热缓解。连接到地/电源层的铜焊盘有助于散热。

9. 技术介绍与工作原理

该LED基于氮化铟镓（InGaN）半导体芯片。InGaN是一种直接带隙半导体材料，其带隙能量可通过改变铟与镓的比例进行调节。对于蓝色LED，采用特定组分，使其带隙对应于蓝色波长范围（约465-475纳米）的光子发射。

当施加正向电压时，电子和空穴被注入半导体的有源区。它们以辐射形式复合，以光子（光）的形式释放能量。水晶透明环氧树脂封装起到透镜作用，塑造光输出形态，并为精密的半导体芯片和键合线提供环境保护。

10. 常见问题解答 (FAQ)

10.1 Peak Wavelength 与 Dominant Wavelength 有何区别？

峰值波长 (λ_P): 指光谱功率输出最高的单一波长。这是一个物理测量值。
主波长 (λ_d): 指最能匹配人眼感知光色（根据CIE色度图定义）的单一波长。对于蓝光LED等单色光源，两者通常非常接近，但主波长与颜色感知更为相关。

10.2 我可以持续以20mA的电流驱动这颗LED吗？

可以，20mA是推荐的最大直流正向电流。然而，为了获得最长的使用寿命和最高的效率，以较低的电流（例如，测试中使用的5mA）驱动它通常对于指示灯应用来说已经足够，并且产生的热量更少。

10.3 为何存在分档系统？

制造差异导致V值存在细微差别_F, 单个LED之间的亮度、强度和波长存在差异。分档工艺将它们按严格控制的参数分组。这使得设计人员能够选择特定档位，确保产品中所有单元的亮度和颜色保持一致，这对于多LED阵列或具有严格色彩要求的应用至关重要。

10.4 如何解读视角？

130度视角 (2θ_1/2) 表示亮度降至轴向中心值50%时所对应的角度为65度。因此，光束的半功率角总宽度为130度。这表明其光型非常宽广、漫射，适用于大面积照明或需要从多角度可见的指示灯。