SMD LED LTST-E681VEWT 规格书 - 尺寸 2.8x3.5x1.9mm - 电压 2.2V - 功率 196mW - 红色 - 中文技术文档

1. 产品概述

LTST-E681VEWT 是一款高亮度表面贴装 LED，专为需要可靠高效指示照明的现代电子应用而设计。该器件采用 AlInGaP（铝铟镓磷）半导体材料，可产生鲜艳的红光输出。它采用紧凑的行业标准封装，兼容自动化组装工艺，适用于大批量生产。

该 LED 的核心优势包括其符合 RoHS（有害物质限制）指令，确保环境安全。它采用 8mm 载带包装，卷绕在直径为 7 英寸的卷盘上，这是自动化贴片设备的标准配置。该器件还设计为兼容红外回流焊接工艺，这是组装表面贴装技术板的主流方法。其主要目标市场包括消费电子、工业控制面板、汽车内饰照明以及空间受限且可靠性至关重要的通用指示灯应用。

2. 深度技术参数分析

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极限。不建议在超出这些值的条件下操作 LED。

• 功耗 (Pd):196 mW。这是 LED 封装在环境温度 (Ta) 为 25°C 时能够以热量形式耗散的最大功率。超过此限制有过热损坏半导体结的风险，导致寿命缩短或灾难性故障。
• 峰值正向电流 (I_FP):100 mA。这是最大允许的脉冲正向电流，在占空比为 1/10、脉冲宽度为 1ms 的条件下规定。它远高于直流额定值，允许进行短暂的高强度闪烁。
• 直流正向电流 (I_F):70 mA。这是在正常工作条件下可以施加到 LED 上的最大连续正向电流。
• 工作温度范围:-40°C 至 +85°C。LED 设计为在此环境温度范围内正常工作。
• 储存温度范围:-40°C 至 +100°C。器件在不工作时，可以在此更宽的温度范围内储存而不会劣化。

2.2 电气与光学特性

这些参数在标准测试条件 Ta=25°C 和 I_F=50mA 下测量，除非另有说明。它们定义了器件的典型性能。

• 发光强度 (I_V):900 至 2800 mcd（毫坎德拉）。这是衡量在特定方向上发射的光的感知功率。宽范围表明使用了分档系统（详见第 3 节）。测量使用经过滤光片处理的传感器，以近似人眼的明视觉响应（CIE 曲线）。
• 视角 (2θ_1/2):120 度。这是发光强度下降到其轴向（0°）测量值一半时的全角。120° 的视角意味着宽泛、漫射的光型，适用于需要广泛可见性的应用。
• 峰值发射波长 (λ_P):632 nm（典型值）。这是发射光的光谱功率分布达到最大值时的波长。它落在可见光谱的红色区域内。
• 主波长 (λ_d):624 nm（典型值）。源自 CIE 色度图，这是最能代表人眼感知到的 LED 颜色的单一波长。它是颜色规格的关键参数。
• 光谱线半宽 (Δλ):20 nm（典型值）。这是光谱发射在其最大功率一半处的宽度。20nm 的值是 AlInGaP 红光 LED 的特征，表明颜色相对纯净。
• 正向电压 (V_F):2.2 V（典型值），容差为 ±0.1V。这是在指定 50mA 电流驱动下 LED 两端的电压降。对于设计限流电路至关重要。
• 反向电流 (I_R):在 V_R=5V 时最大为 10 μA。此参数仅用于质量保证测试。该 LED并非设计用于反向偏压工作，在电路中施加反向电压可能会损坏它。

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。LTST-E681VEWT 使用基于 50mA 下发光强度的分档系统。

分档代码（V2, W1, W2, X1, X2）代表最小和最大发光强度的递增范围。例如，分档代码 X2 包含强度在 2240 mcd 至 2800 mcd 之间的 LED。每个分档内应用 ±11% 的容差。该系统允许设计人员根据其应用选择合适的亮度等级，平衡成本与性能。该规格书未表明此特定型号在主波长或正向电压上有单独的分档，这表明在制造过程中对这些参数进行了严格控制。

4. 性能曲线分析

虽然具体图表在提供的文本中有所提及但未完全详述，但此类 LED 的典型曲线包括：

• I-V（电流-电压）曲线:显示正向电流与正向电压之间的指数关系。曲线在约 1.8-2.0V 处会有一个明显的“拐点”电压，此后电流随电压微小增加而迅速增大，这突显了恒流驱动为何至关重要。
• 发光强度 vs. 正向电流:表明光输出大致与正向电流成正比，但在极高电流下可能显示出饱和或效率下降。
• 发光强度 vs. 环境温度:显示光输出随着结温升高而降低。对于在高温环境下运行的应用，这是一个关键的考量因素。
• 光谱分布:相对功率与波长的关系图，显示峰值约在 632nm，半峰宽约 20nm。
• 视角分布图:显示光强度角度分布的极坐标图，由于漫射透镜的作用，确认了 120° 视角，并呈现朗伯或近朗伯分布。

5. 机械与封装信息

5.1 器件尺寸

该 LED 符合 EIA 标准 SMD 封装。关键尺寸（单位：mm）如下：

• 总长度: 3.2 mm
• 总宽度: 2.8 mm
• 总高度: 1.9 mm
• 透镜宽度: 2.2 mm
• 透镜长度: 3.5 mm
• 引脚宽度: 0.7 mm
• 引脚长度: 0.8 mm

除非另有规定，公差为 ±0.2mm。原始规格书中提供了详细的尺寸标注图。

5.2 极性识别与焊盘设计

标识了阳极（正极）连接。为确保焊接可靠性，提供了推荐的印刷电路板附着焊盘布局，该布局针对红外和气相回流焊接工艺进行了优化。正确的焊盘设计对于防止立碑（元件一端翘起）以及确保焊膏用量合适的可靠焊点至关重要。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊参数

该器件兼容无铅红外回流焊接。推荐的温度曲线应符合 JEDEC 标准 J-STD-020B。关键参数包括：

• 预热:150-200°C，最长 120 秒，以逐渐加热电路板和元件，激活助焊剂并防止热冲击。
• 峰值温度:最高 260°C。应控制高于液相线（无铅焊料通常为 217°C）的时间。
• 总焊接时间:在峰值温度下最长 10 秒。回流焊最多限制为两个循环。

需要强调的是，最佳温度曲线取决于具体的 PCB 设计、元件、焊膏和炉子，应为每个应用进行特性分析。

6.2 手工焊接

如果必须进行手工焊接，必须格外小心：

• 烙铁温度:最高 300°C。
• 焊接时间:每个引脚最长 3 秒，并且只允许一个焊接循环，以防止塑料封装和内部键合线承受过度的热应力。

6.3 储存条件

LED 是湿敏器件。

• 密封包装:储存在 ≤30°C 和 ≤70% 相对湿度条件下。当储存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:元件必须在暴露于环境空气（≤30°C / ≤60% RH）后的 168 小时（7 天）内使用。如果超过此时间，在焊接前需要对 LED 进行烘烤，在约 60°C 下烘烤至少 48 小时，以去除吸收的水分并防止“爆米花”现象（回流焊期间因蒸汽压力导致封装开裂）。对于已开封包装的长期储存，请使用带有干燥剂的密封容器或充氮干燥器。

6.4 清洗

如果需要焊后清洗，只能使用指定的醇基溶剂，如乙醇或异丙醇，在常温下清洗不超过一分钟。未指定的化学品可能会损坏塑料透镜或封装。

7. 包装与订购信息

• 载带规格:LED 以 8mm 宽压纹载带形式提供。
• 卷盘规格:载带卷绕在标准的 7 英寸（178mm）直径卷盘上。
• 每卷数量:2000 片。
• 最小起订量:剩余数量为 500 片。
• 标准:包装符合 ANSI/EIA-481 规范。
• 型号:LTST-E681VEWT。命名规则通常包括系列代码、封装/样式、颜色/波长代码，以及可能的其他变体。

8. 应用说明与设计考量

8.1 驱动电路设计

LED 是电流驱动器件。为确保稳定均匀的亮度，尤其是在并联驱动多个 LED 时，为每个 LED必须串联一个限流电阻。电阻值 (R) 使用欧姆定律计算：R = (V_电源- V_F) / I_F。使用典型的 V_F= 2.2V，期望的 I_F= 20mA，电源电压为 5V：R = (5V - 2.2V) / 0.02A = 140 欧姆。标准的 150 欧姆电阻是合适的。直接从电压源驱动 LED 而不加限流将导致电流过大并迅速失效。

8.2 热管理

尽管功耗相对较低（196mW），但有效的热管理对于保持长期可靠性和一致的光输出仍然很重要。确保 PCB 有足够的铜面积连接到 LED 的散热焊盘（如果适用）或引脚，以帮助散热。避免长时间在绝对最大电流和温度极限下运行。

8.3 应用范围

该 LED 适用于通用电子设备，如办公设备、通信设备和家用电器。它并非设计或认证用于故障可能危及生命或健康的安全关键应用（例如，航空、医疗生命支持、交通控制）。对于此类应用，必须采购具有相应可靠性认证的元件。

9. 技术对比与差异化

LTST-E681VEWT 在其类别中的关键差异化优势包括：

• 材料技术:采用 AlInGaP，与 GaAsP 等旧技术相比，通常为红色和琥珀色光提供更高的效率和更好的温度稳定性。
• 亮度:最大强度达 2800mcd，在标准封装尺寸内提供高亮度。
• 视角:配备漫射透镜的 120° 宽视角提供了出色的离轴可见性，对于状态指示灯而言，优于窄光束 LED。
• 工艺兼容性:完全兼容自动化 SMT 组装和标准无铅回流焊温度曲线，降低了制造复杂性和成本。

10. 常见问题解答 (FAQ)

问：如果我的电源电压正好是 2.2V，我可以不用串联电阻驱动这个 LED 吗？

答：不可以。正向电压有容差（±0.1V）并且随温度变化。轻微的过压会导致电流不受控制地大幅增加，可能损坏 LED。务必使用限流机制。

问：峰值波长和主波长有什么区别？

答：峰值波长是物理上发射最多光能量的位置。主波长是根据色度坐标计算得出的，代表了人眼感知到的颜色。对于像这种红色 LED 这样的单色 LED，两者通常很接近，但主波长是颜色匹配的关键参数。

问：我的电路板在焊接后会进行清洗。这个 LED 兼容吗？

答：规格书规定只能用醇基溶剂（异丙醇或乙醇）清洗，时间不超过一分钟。许多水基或强效助焊剂清洗剂可能会损坏封装。请验证与您特定清洗工艺的兼容性。

问：为什么打开包装袋后有 168 小时的车间寿命限制？

答：塑料封装会从空气中吸收水分。在回流焊的高温下，这些水分会迅速变成蒸汽，导致内部压力，可能使封装开裂或内部层分层（“爆米花”现象）。168 小时的限制和烘烤程序就是为了管理这种风险。

11. 实际应用示例

场景:为 12V 直流路由器设计电源状态指示灯。

设计步骤:

1. 选择驱动电流:为延长寿命和降低热量，选择保守的 I_F= 15mA。

2. 计算电阻:使用典型 V_F= 2.2V。R = (12V - 2.2V) / 0.015A = 653 欧姆。使用最接近的标准值，680 欧姆。

3. 计算电阻功率: P_R= I_F²* R = (0.015)²* 680 = 0.153W。标准的 1/4W (0.25W) 电阻足够。

4. PCB 布局:将 LED 及其 680Ω 电阻靠近放置。遵循规格书中推荐的焊盘布局以确保焊接可靠性。

5. 组装:使用符合 JEDEC 标准的无铅回流焊温度曲线。如果电路板在 LED 包装袋打开超过 7 天后才组装，请先烘烤 LED。

12. 工作原理

LTST-E681VEWT 中的光发射基于 AlInGaP 材料制成的半导体 p-n 结中的电致发光。当施加超过结内建电势的正向电压时，来自 n 型区域的电子和来自 p 型区域的空穴被注入到有源区。当这些载流子复合时，它们以光子（光）的形式释放能量。AlInGaP 合金的具体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，红色，波长约为 624-632 nm。芯片上方的漫射环氧树脂透镜用于将光从半导体中提取出来，并将其角度分布塑造成宽 120 度的模式。

13. 技术趋势

指示灯 LED 的光电行业持续发展。与 LTST-E681VEWT 等器件相关的一般趋势包括：

• 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，从而在相同电流下实现更亮的输出，或在相同亮度下实现更低的功耗和更少的热量。
• 小型化:虽然像这样的标准封装仍然普遍存在，但为了日益纤薄的电子设备，不断有压力要求减小封装面积和高度。
• 可靠性增强:封装材料、芯片贴装技术和键合线的改进旨在延长工作寿命并提高对热应力和机械应力的耐受性。
• 颜色一致性:更严格的分档容差和先进的制造控制正在减少批次间的颜色和亮度差异，这对于使用多个 LED 的应用至关重要。
• 集成化:存在将驱动电路、保护功能（如 ESD 二极管）或多个 LED 芯片集成到单个封装中的趋势，尽管在许多应用中，分立式 LED 因其简单性和成本优势仍然是基础。