SMD LED LTST-T680QSWT 规格书 - 扩散型黄色AlInGaP LED - 20mA - 130mW - 中文技术文档

1. 产品概述

本文档提供了一款表面贴装器件（SMD）LED的技术规格。该元件专为自动化印刷电路板（PCB）组装工艺设计，具有微型外形，适用于空间受限的应用。该LED采用AlInGaP（铝铟镓磷）半导体材料，可产生扩散型黄色光输出。其主要功能是作为各种电子系统中的状态指示灯、信号灯或前面板背光。

1.1 特性

• 符合RoHS（有害物质限制）指令。
• 采用8mm载带包装，卷绕在7英寸直径的卷盘上，适用于自动化贴片机。
• 标准化的EIA（电子工业联盟）封装焊盘布局。
• 输入兼容标准集成电路（IC）逻辑电平。
• 设计用于兼容自动化元件贴装系统。
• 可承受标准红外（IR）回流焊接工艺。
• 已进行预处理，加速达到JEDEC（联合电子设备工程委员会）湿度敏感等级3级。

1.2 应用

该LED适用于广泛的消费类、商业和工业电子设备。典型应用领域包括通信设备（例如无绳/蜂窝电话）、办公自动化设备（例如笔记本电脑、网络系统）、家用电器和通用工业控制面板。其具体作用是作为状态指示灯、信号或符号照明以及前面板背光。

2. 技术参数：深入客观解读

以下章节详细分析了在标准测试条件（Ta=25°C）下LED的关键性能参数。

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。不保证在或接近这些极限下工作，为确保长期可靠性能，应避免此类操作。

• 功耗（Pd）：130 mW。这是封装能够以热量形式耗散的最大功率。
• 峰值正向电流（I_F(峰值)）：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）规定，以防止过热。
• 连续正向电流（I_F）：50 mA。这是连续工作时推荐的最大直流电流。
• 反向电压（V_R）：5 V。施加超过此值的反向偏置电压可能导致结击穿。
• 工作温度范围：-40°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 +100°C。非工作状态下的储存温度范围。

2.2 光电特性

这些参数定义了器件在正常工作条件下的性能（I_F= 20mA，Ta=25°C）。

• 发光强度（I_V）：710 - 1400 mcd（毫坎德拉）。这是单位立体角内感知到的光功率。宽范围表明采用了分档系统（见第3节）。测量遵循CIE明视觉响应曲线。
• 视角（2θ_1/2）：120°（典型值）。这是发光强度为光轴（0°）处值一半时的全角。120°的视角表明其具有宽泛、扩散的发射模式，适用于大面积照明。
• 峰值发射波长（λ_P）：592 nm（典型值）。光谱辐射强度达到最大值时的波长。
• 主波长（λ_d）：584.5 - 594.5 nm。这是最能代表光感知颜色的单一波长，源自CIE色度图。它是颜色规格的关键参数。
• 光谱线半宽（Δλ）：15 nm（典型值）。发射光谱在其最大强度一半处的宽度。15nm的值是AlInGaP材料的特征，表明其黄色相对纯净。
• 正向电压（V_F）：2.1V（典型值），20mA时最大2.6V。LED在流过指定正向电流时两端的压降。
• 反向电流（I_R）：10 μA（最大值），V_R=5V时。器件在其最大额定值内反向偏置时流过的微小漏电流。

3. 分档系统说明

为确保批量生产的一致性，LED会根据性能进行分档。这使得设计人员能够为其应用选择满足特定电压、亮度和颜色要求的元件。

3.1 正向电压（V_f）等级

LED根据其在20mA下的正向压降进行分档。这对于设计限流电路和确保并联阵列中亮度均匀至关重要。

• 档位 D2：1.8V - 2.0V
• 档位 D3：2.0V - 2.2V
• 档位 D4：2.2V - 2.4V
• 档位 D5：2.4V - 2.6V
• 每档容差：±0.1V

3.2 发光强度（I_V）等级

此分档确保给定产品代码具有最低亮度水平。

• 档位 U2：710 mcd - 900 mcd
• 档位 V1：900 mcd - 1120 mcd
• 档位 V2：1120 mcd - 1400 mcd
• 每档容差：±11%

3.3 主波长（W_d）等级

此分档控制LED发出的精确黄色色调。

• 档位 H：584.5 nm - 587.0 nm
• 档位 J：587.0 nm - 589.5 nm
• 档位 K：589.5 nm - 592.0 nm
• 档位 L：592.0 nm - 594.5 nm
• 每档容差：±1 nm

4. 性能曲线分析

虽然规格书中引用了具体的图形数据，但可以描述AlInGaP LED的典型性能趋势。

4.1 电流 vs. 电压（I-V）特性

正向电压（V_F）与正向电流（I_F）呈对数关系。低于开启电压（AlInGaP约为~1.8V）时，电流极小。超过此阈值后，V_F随 I_F相对线性增加，斜率由二极管的动态电阻决定。在推荐的20mA下工作可确保性能稳定在典型V_F range.

4.2 发光强度 vs. 正向电流

在正常工作范围内，发光强度（I_V）近似与正向电流（I_F）成正比。然而，在极高电流下，由于结温升高和其他非线性效应，效率可能会降低。在指定连续电流（50mA）或以下驱动LED对于维持额定输出和寿命至关重要。

4.3 温度特性

LED的性能与温度相关。通常，正向电压（V_F）具有负温度系数，随着结温升高而降低。相反，发光强度通常随着结温升高而降低。应用中适当的热管理（例如，PCB上足够的铜面积用于散热）对于在指定工作温度范围内保持稳定的光输出和器件可靠性至关重要。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

该LED采用标准表面贴装封装。所有关键尺寸均以毫米为单位提供，除非另有说明，一般公差为±0.2mm。封装包含一个扩散透镜，可产生120°的宽视角。

5.2 推荐的PCB焊盘布局

提供了适用于红外或气相回流焊接的焊盘图形设计。遵循此推荐的焊盘布局可确保形成良好的焊点、回流过程中的自对准以及可靠的机械连接。焊盘设计也有助于LED封装散热。

5.3 极性标识

表面贴装LED通常在封装上有一个标记或形状特征（如凹口或斜角）来指示阴极（负极）端子。PCB上正确的极性方向是器件正常工作的必要条件。

6. 焊接与组装指南

6.1 红外回流焊接曲线（无铅工艺）

规格书引用了符合J-STD-020B标准的曲线。典型的无铅回流曲线包括：

• 预热/升温：逐渐升温至约150-200°C，以激活助焊剂并最小化热冲击。
• 保温区：通常在150-200°C之间的平台区，最长120秒，以使PCB上温度均衡。
• 回流区：温度快速升高至最高260°C的峰值。液相线以上（例如217°C）的时间应加以控制。
• 冷却：受控的冷却阶段，以使焊点固化。
• 注意：必须针对实际的PCB组装优化具体曲线，需考虑板厚、元件密度和焊膏规格。

6.2 储存与处理

• 密封包装：在≤30°C和≤70% RH条件下储存。当存放在带干燥剂的防潮袋中时，请在包装日期后一年内使用。
• 已开封包装：对于从干燥包装中取出的元件，推荐的储存环境为≤30°C和≤60% RH。元件应在暴露后168小时（1周）内进行红外回流焊接。若暴露时间更长，建议在焊接前进行60°C下48小时的烘烤，以去除吸收的水分，防止回流过程中发生\"爆米花\"现象。

6.3 清洗

如果需要焊后清洗，请使用酒精类溶剂，如异丙醇（IPA）或乙醇。浸泡应在常温下进行，时间少于一分钟。避免使用可能损坏LED透镜或封装材料的未指定化学清洁剂。

7. 包装与订购信息

7.1 载带与卷盘规格

元件以带保护盖带的压纹载带形式提供，卷绕在7英寸（178mm）直径的卷盘上。标准卷盘数量为每盘2000片。包装符合ANSI/EIA-481规范，以确保与自动化组装设备的兼容性。

8. 应用建议

8.1 典型应用电路

LED是电流驱动器件。连接到电压源时，必须串联一个限流电阻。电阻值（R_s）可以使用欧姆定律计算：R_s= (V_电源- V_F) / I_F。当并联驱动多个LED以实现均匀亮度时，强烈建议为每个LED使用单独的限流电阻，而不是为整个并联阵列使用单个电阻。这可以补偿各个LED之间正向电压（V_F）的自然差异。

8.2 设计注意事项

• 热管理：确保PCB布局提供足够的热释放，尤其是在接近最大电流额定值工作时。连接到LED散热焊盘的铜浇注区域有助于散热。
• ESD保护：虽然并非所有LED都明确说明，但在连接到LED的信号线上实施基本的ESD保护对于敏感环境是良好的设计实践。
• 光学设计：扩散透镜提供宽视角。对于定向光，可能需要外部光学器件（反射器、导光管）。

9. 技术对比与差异化

这款基于AlInGaP的黄色LED具有特定优势。与GaAsP（磷砷化镓）等旧技术的黄色LED相比，AlInGaP提供了显著更高的发光效率，从而在相同驱动电流下实现更亮的输出，并且在温度和寿命期间具有更好的颜色稳定性。带有扩散透镜的120°宽视角是需要宽泛、均匀照明而非聚焦光束的应用的关键特性，这使其有别于为定向光设计的窄视角LED。

10. 常见问题解答（基于技术参数）

10.1 使用5V电源时，我应该使用多大的电阻值？

使用20mA下典型V_F值2.1V：R = (5V - 2.1V) / 0.02A = 145 欧姆。最接近的标准值150欧姆将导致I_F≈ 19.3mA，这是可以接受的。始终使用最大V_F（2.6V）进行计算，以确保最小电流满足您的亮度要求：R_最小值= (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 欧姆。

10.2 我能否使用恒流源驱动此LED而无需限流电阻？

可以，设置为20mA的恒流驱动器是驱动LED的极佳方法，因为它能确保精确的电流调节，不受正向电压变化的影响。这在关键的亮度应用中通常是首选。

10.3 为什么峰值电流额定值（100mA）高于连续电流（50mA）？

峰值电流额定值允许短暂的高电流脉冲，这对于多路复用方案或产生短暂、明亮的闪光非常有用。低占空比（1/10）确保了平均功耗和结温保持在安全限度内，防止热损坏。

11. 实际用例示例

场景：网络路由器前面板状态指示灯

设计师需要在路由器前面板上使用多个黄色状态LED来指示电源、互联网连接和Wi-Fi活动。他们选择此LED是因为其宽视角，确保从各个角度都能看到灯光。LED通过微控制器的GPIO引脚以15mA（低于20mA测试条件以延长寿命）驱动。每个LED使用一个150欧姆的串联电阻，连接到3.3V电源轨。扩散透镜提供柔和、不刺眼的光线，适合家庭/办公室环境。LED根据推荐的焊盘布局放置在PCB上，并使用标准的无铅回流曲线进行组装。

12. 工作原理简介

LED是一种半导体二极管。当施加超过材料带隙能量的正向电压时，电子和空穴在p-n结处复合。在AlInGaP LED中，这种复合事件以光子（光）的形式释放能量。铝、铟、镓和磷化物层的特定成分决定了带隙能量，这直接定义了发射光的波长（颜色）——在本例中，位于黄色光谱（约590nm）。包围半导体芯片的扩散环氧树脂透镜散射光线，形成宽泛的发射模式。

13. 技术趋势

LED技术的总体趋势是朝着更高效率（每瓦更多流明）、更好的显色性和更高的可靠性发展。对于指示灯型LED，在保持或增加光输出的同时，小型化仍在继续。同时，也致力于拓宽SMD封装中可用的色域。使用AlInGaP制造黄色、琥珀色和红色LED代表了一种成熟的高性能技术。未来的发展可能涉及新材料系统或纳米结构，以实现更窄的光谱发射或在高温下更高的效率。