LTST-C990KRKT 贴片LED规格书 - 红色AlInGaP芯片 - 20mA - 1.6-2.4V - 中文技术文档

1. 产品概述

本文档详细阐述了一款紧凑型、高亮度表面贴装器件（SMD）LED灯的技术规格。该元件专为自动化印刷电路板（PCB）组装而设计，是各类电子设备中空间受限应用的理想选择。

1.1 产品特性

• 符合RoHS环保指令要求。
• 采用圆顶形透镜，优化光分布。
• 使用超高亮度铝铟镓磷（AlInGaP）半导体芯片，在红色光谱范围内实现高发光效率。
• 采用8mm编带包装，卷盘直径为7英寸，兼容标准自动化贴片设备。
• 符合EIA（电子工业联盟）标准封装外形。
• 设计为可直接由集成电路（IC）输出驱动。
• 完全兼容红外（IR）回流焊接工艺。

1.2 应用领域

此LED适用于广泛的应用场景，包括但不限于：

• 通信设备、办公自动化设备、家用电器及工业控制系统。
• 键盘和按键的背光照明。
• 状态与电源指示灯。
• 微型显示器与面板指示灯。
• 信号灯与符号照明。

2. 技术参数：深入客观解读

2.1 绝对最大额定值

以下额定值定义了超出此范围可能导致器件永久性损坏的极限。所有值均在环境温度（Ta）为25°C时指定。

• 功耗（Pd）：62.5 mW。这是LED封装在不发生性能退化的情况下，能够耗散为热量的最大功率。
• 峰值正向电流（I_F(PEAK)）：60 mA。这是最大允许的脉冲正向电流，通常在占空比1/10、脉冲宽度0.1ms的条件下指定，以防止过热。
• 直流正向电流（I_F）：25 mA。这是为确保长期可靠运行而推荐的最大连续正向电流。
• 反向电压（V_R）：5 V。在反向偏置下超过此电压可能导致结击穿。
• 工作温度范围：-30°C 至 +85°C。器件设计工作的环境温度范围。
• 储存温度范围：-40°C 至 +85°C。非工作状态下的储存温度范围。
• 红外焊接条件：可承受260°C峰值温度达10秒，符合无铅（Pb-free）回流工艺标准。

2.2 电气与光学特性

这些参数定义了器件在标准测试条件（Ta=25°C，I_F=20mA，除非另有说明）下的典型性能。

• 发光强度（I_V）：180.0 - 1120.0 mcd（毫坎德拉）。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。此宽范围通过分档系统进行管理。
• 视角（2θ_1/2）：75度。这是发光强度为中心轴（0°）测量值一半时的全角。圆顶透镜形成了这种宽视角光型。
• 峰值发射波长（λ_P）：639 nm（典型值）。光谱功率输出达到最大值时的波长。
• 主波长（λ_d）：624.0 - 636.0 nm。根据CIE色度图计算得出，这是人眼感知的、定义颜色（红色）的单波长。
• 光谱线半宽（Δλ）：20 nm（典型值）。在峰值强度一半处测量的发射光谱带宽，指示颜色纯度。
• 正向电压（V_F）：1.6 - 2.4 V。在20mA驱动下，LED两端的电压降。设计驱动器时必须考虑此范围。
• 反向电流（I_R）：10 μA（最大值）。施加5V反向偏压时的漏电流。

3. 分档系统说明

为确保应用中的一致性，LED根据关键光学参数进行分类（分档）。

3.1 发光强度分档代码

该器件根据其在20mA下测量的最小和最大发光强度进行分类。每个档位内的容差为 +/-15%。

• S档：180.0 - 280.0 mcd
• T档：280.0 - 450.0 mcd
• U档：450.0 - 710.0 mcd
• V档：710.0 - 1120.0 mcd

选择合适的分档对于需要多个LED亮度均匀的应用至关重要。

4. 性能曲线分析

虽然规格书中引用了特定图表（例如图1、图5），但以下分析基于提供的表格数据和标准LED行为。

4.1 IV（电流-电压）曲线含义

在20mA下，正向电压（V_F）范围为1.6V至2.4V，这体现了二极管的典型指数关系。特定单元的实际V_F取决于半导体材料特性和结温。设计人员必须确保限流电路能够适应此范围，以维持稳定的电流，从而保证亮度一致。

4.2 温度特性

规定的工作温度范围为-30°C至+85°C。需要注意的是，LED特性具有温度依赖性。通常，正向电压（V_F）具有负温度系数（随温度升高而降低），而发光强度也随结温升高而下降。PCB上充分的散热管理对于维持性能和寿命至关重要，尤其是在接近最大额定电流工作时。

4.3 光谱分布

主波长在624nm至636nm之间，典型光谱半宽为20nm，此LED发出饱和的红光。相对较窄的光谱是AlInGaP技术的特征，与GaAsP等旧技术相比，提供了更好的颜色纯度。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

该LED符合标准SMD封装外形。所有尺寸均以毫米为单位，典型公差为±0.1mm，除非另有说明。具体的封装尺寸和高度在封装图纸中定义，这对于PCB布局和间隙检查至关重要。

5.2 推荐PCB焊盘布局

提供了建议的焊盘图形（铜焊盘设计），以确保可靠的焊接和机械稳定性。遵循此建议有助于在回流过程中形成正确的焊角和对齐。

5.3 极性识别

阴极通常在器件上标记，常见方式包括凹口、绿色标记或封装内较短的引脚。组装时正确的极性方向对于确保器件正常工作至关重要。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊参数（无铅工艺）

该器件额定适用于峰值温度为260°C、最长10秒的红外回流焊接。建议采用示例温度曲线，包括预热阶段（150-200°C，最长120秒），以逐步加热组件并最小化热冲击。应根据JEDEC标准并结合具体的PCB设计和焊膏来制定和验证温度曲线。

6.2 手工焊接

如需进行手工焊接，应使用温度控制烙铁，最高温度设定为300°C。与LED端子的接触时间不应超过3秒，并且每个焊盘应仅限焊接一次，以防止环氧树脂封装和半导体芯片受到热损伤。

6.3 储存条件

LED是对湿度敏感的器件（MSL 3级）。当储存在原装密封防潮袋（内含干燥剂）中时，应保持在≤30°C和≤90%相对湿度的环境下，并在一年内使用。一旦打开包装袋，储存环境不应超过30°C和60%相对湿度。暴露在环境空气中超过一周的元件，应在回流焊前在大约60°C下烘烤至少20小时，以去除吸收的水分，防止焊接过程中发生“爆米花”现象。

6.4 清洗

如需进行焊后清洗，仅应使用酒精类溶剂，如异丙醇（IPA）或乙醇。LED应在常温下浸泡少于一分钟。未指定的化学清洁剂可能会损坏塑料透镜或封装材料。

7. 包装与订购信息

7.1 编带与卷盘规格

元件以8mm宽度的压纹载带供应，卷绕在7英寸（178mm）直径的卷盘上。每卷包含3000片。载带用覆盖带密封以保护元件。口袋间距和方向遵循行业标准（ANSI/EIA 481）。

7.2 最小订购量

标准包装数量为每卷3000片。对于零散数量，最小包装为500片。

8. 应用建议

8.1 驱动电路设计

LED是电流驱动器件。为确保亮度均匀并防止电流不均，强烈建议为每个LED串联一个限流电阻，即使多个LED并联连接到电压源时（如规格书中的“电路模型A”所示）。不建议直接使用电压源驱动LED而不进行电流调节（“电路模型B”），因为这会导致亮度变化，并由于不同单元间V_F的差异而可能导致过流损坏。

8.2 设计考量

• 电流设定：在推荐值20mA直流正向电流或以下工作，以获得最佳寿命。使用能达到所需亮度的最小电流。
• 热管理：确保PCB有足够的铜面积或散热过孔来散热，特别是在高环境温度或大电流应用中。
• ESD防护：该器件对静电放电（ESD）敏感。在操作和组装过程中必须使用适当的ESD控制措施（防静电腕带、接地工作站）。

9. 技术对比与差异化

这款AlInGaP红色LED具有多项优势：

• 更高效率与亮度：与传统的GaAsP红色LED相比，AlInGaP技术在相同的驱动电流下提供显著更高的发光强度。
• 更好的温度稳定性：与其他一些技术相比，AlInGaP LED的发光强度随温度升高的下降幅度通常更小。
• 标准化封装：符合EIA标准的SMD封装确保了与大量自动化组装设备和PCB设计库的兼容性，降低了设计和制造复杂性。

10. 常见问题解答（基于技术参数）

10.1 为何发光强度范围如此之大（180-1120 mcd）？

此范围代表了整个生产批次的总分布。通过分档系统（S、T、U、V），单元被分入更紧密的组别。设计人员指定所需的分档，以确保其应用中的一致性。

10.2 我能否以25mA电流持续驱动此LED？

虽然25mA是绝对最大直流电流额定值，但为确保长期可靠运行并考虑实际热条件，建议将驱动电路设计为较低的电流，例如典型的测试条件20mA。降额使用可提高可靠性。

10.3 峰值波长与主波长有何区别？

峰值波长（λ_P）是光谱输出最强的物理波长。主波长（λ_d）是基于人眼色觉感知（CIE图表）计算得出的值，定义了感知到的颜色。对于像这种红色LED这样的单色光源，两者接近但不一定完全相同。

11. 实际设计案例

场景：设计一个状态指示面板，需要5个亮度均匀的红色LED，由5V电源轨供电。

1. 分档选择：选择U档（450-710 mcd），以获得高且一致的亮度。
2. 驱动电流：每个LED目标电流设为18mA，以在亮度和寿命之间取得良好平衡。
3. 串联电阻计算：使用欧姆定律：R = (V_电源- V_F) / I_F。为适应V_F范围（1.6V-2.4V），采用保守设计，使用最大V_F值计算：R = (5V - 2.4V) / 0.018A ≈ 144 Ω。最接近的标准值为150 Ω。针对最小V_F重新计算电流：I_F= (5V - 1.6V) / 150Ω ≈ 22.7mA，仍在安全限值内。因此，为每个LED串联一个150Ω、1/8W的电阻是合适的。
4. 布局：根据推荐的焊盘布局放置LED和电阻。确保LED焊盘周围有足够的铜箔区域用于散热。

12. 原理简介

发光二极管（LED）是通过电致发光发光的半导体器件。当正向电压施加在p-n结两端时，电子和空穴在有源区（本例中为AlInGaP芯片）复合。这种复合以光子（光）的形式释放能量。半导体的特定材料成分（铝、铟、镓、磷）决定了带隙能量，从而直接定义了发射光的波长（颜色）——在本例中为红色。圆顶形环氧树脂透镜用于保护芯片，增强从半导体中提取的光，并将辐射模式塑造成宽视角。

13. 发展趋势

SMD LED技术的总体趋势继续朝着更高的发光效率（每瓦电输入产生更多光输出）、更高的可靠性以及更小的封装尺寸（支持更高密度设计）发展。同时，也注重更严格的颜色和强度分档公差，以满足需要精确颜色匹配和均匀性的应用需求，如全彩显示器和汽车照明。此外，封装材料的进步旨在提供更好的热性能以及对高湿度和温度循环等恶劣环境条件的耐受性。