1. 产品概述
本文档提供了LTST-C170KDKT（一种表面贴装器件（SMD）LED灯）的完整技术规格。该元件属于专为自动化印刷电路板（PCB）组装而设计的LED系列，具有紧凑的外形尺寸，非常适合空间受限的应用。该LED采用超亮铝铟镓磷（AllnGaP）半导体芯片产生红光，并封装在透明透镜内。其设计优先考虑与现代大批量制造工艺的兼容性。
1.1 特性
- 符合RoHS（有害物质限制）指令。
- 采用AllnGaP芯片技术实现高亮度输出。
- 封装在8毫米载带上，卷绕于7英寸直径卷盘，适用于自动化贴片设备。
- 标准EIA（电子工业联盟）封装外形。
- 输入兼容标准集成电路（IC）逻辑电平。
- 专为自动元器件贴装系统设计。
- 耐受红外（IR）回流焊接工艺，是无铅（Pb-free）组装的关键要求。
1.2 目标应用
LTST-C170KDKT适用于需要可靠、紧凑状态指示或背光的各类电子设备。主要应用领域包括：
- Telecommunications Equipment: 无绳电话、蜂窝电话及网络系统硬件中的状态指示灯。
- 计算设备： 用于笔记本电脑及其他便携式电子设备的键盘和按键背光。
- Consumer & Industrial Electronics: 家用电器、办公自动化设备及工业控制系统中的指示灯。
- Display & Signage: 用于室内信号或符号灯具的微型显示器及低照度照明。
2. Technical Parameters: In-Depth Objective Interpretation
LED的性能由一组绝对最大额定值和标准工作特性定义。理解这些参数对于可靠的电路设计和确保器件长期性能至关重要。
2.1 绝对最大额定值
这些数值代表应力极限，超出此极限可能导致LED发生永久性损坏。不保证在此条件下运行。所有额定值均在环境温度(Ta)为25°C时指定。
- 功耗 (Pd): 50 mW。器件能以热量形式耗散的最大总功率。
- 峰值正向电流 (IFP): 40 mA。这是最大允许瞬时正向电流，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 (IF): 20 mA。可连续施加的最大直流电流。
- 反向电压 (VR): 5 V。施加超过此值的反向电压可能导致结击穿。
- 工作温度范围： -30°C 至 +85°C。设备设计可正常工作的环境温度范围。
- 存储温度范围： -40°C 至 +85°C。
- 红外焊接条件： 在回流焊接过程中，可承受最高260°C的峰值温度，最长持续10秒。
2.2 电光特性
这些参数定义了LED在标准测试条件下的典型性能（除非另有说明，环境温度Ta=25°C，工作电流IF=10mA）。
- 发光强度(IV): 2.8 - 28.0 mcd。这是指通过匹配人眼光谱光视效率（CIE曲线）的滤光传感器测量到的光输出感知亮度。其宽泛的范围表明采用了分档系统（详见第3节）。
- 视角(2θ1/2): 130度。这是光强降至其轴向（0°）测量值一半时的全角。130°角表示一种宽泛、弥散的发射模式，适用于大面积照明。
- Peak Emission Wavelength (λP): 650 nm (typical)。光谱功率输出达到最大值时的波长。
- 主波长 (λd): 630 - 645 nm。这是人眼感知到的、用于定义LED颜色（红色）的单波长值，由CIE色度坐标推导得出。
- 谱线半宽 (Δλ): 20 nm（典型值）。在最大强度一半处测得的发射光谱带宽（半高全宽 - FWHM）。
- 正向电压 (VF): 1.6 - 2.4 V。指在10mA驱动电流下，LED两端的电压降。此范围涵盖了半导体结在正常制造过程中的差异。
- 反向电流 (IR): 10 μA (最大值)。指施加最大反向电压(5V)时流过的微小漏电流。
2.3 热学考量
虽然未在单独的热阻参数中明确详述，但功耗（50mW）和工作温度范围（-30°C 至 +85°C）是主要的热约束条件。超过最高结温（这些额定值间接限制了该温度）将降低发光输出和使用寿命。对于在接近最大电流下运行的应用，建议采用适当的PCB布局以利于散热。
3. 分档系统说明
为确保终端产品亮度的一致性，LED会根据其测量的发光强度进行分选（分档）。LTST-C170KDKT对其红色输出采用以下分档代码系统。
3.1 发光强度 (IV) 分档
发光强度在正向电流为10mA的条件下测量。分档定义如下，每个档位内的容差为±15%。
- 分档 H： 2.8 mcd（最小值）至 4.5 mcd（最大值）
- 分档 J： 4.5 mcd 至 7.1 mcd
- Bin K: 7.1 mcd 至 11.2 mcd
- Bin L: 11.2 mcd 至 18.0 mcd
- Bin M: 18.0 mcd 至 28.0 mcd
该系统允许设计人员根据其应用选择合适的亮度等级，从而在成本和性能之间取得平衡。例如，高亮度指示灯可能需要Bin M，而要求较低的状态指示灯则可使用Bin H或J。
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表示光谱输出，图5表示视角分布图），但以下将基于标准LED行为和所提供的参数来描述其一般含义。
4.1 电流与电压 (I-V) 特性
正向电压 (VF对于红色AllnGaP LED，在10mA电流下，其正向压降的典型范围为1.6V至2.4V。其I-V曲线呈指数关系，与标准二极管类似。低于阈值电压（对于这种材料约为1.4-1.5V）时，几乎没有电流流过。超过此阈值后，电流会随着电压的微小增加而迅速增大。这就是为什么LED必须采用限流机制（电阻或恒流源）驱动，而不能直接用电压源驱动的原因。
4.2 发光强度与正向电流的关系
在相当大的范围内，光输出（发光强度）近似与正向电流成正比。在最大连续电流（20mA）下驱动LED，其产生的发光强度通常约为标准测试条件（10mA）下测量值的两倍，尽管在较高电流下由于发热，效率可能会略有下降。
4.3 温度依赖性
LED的性能对温度敏感。随着结温升高：
- 正向电压 (VF): 降低。这具有负温度系数。
- 发光强度(IV): 降低。更高的温度会降低半导体的内量子效率，导致在相同驱动电流下光输出降低。
- 主波长 (λd): 可能会略微偏移，通常随着温度升高向更长波长方向移动（红移）。
4.4 光谱分布
其光谱输出特征为峰值波长650nm，主波长在630-645nm之间。20nm的光谱半高宽表明，与白炽灯等宽光谱光源相比，这是一种相对纯净、饱和的红色。窄带宽是AllnGaP这类直接带隙半导体发光器的典型特征。
5. 机械与封装信息
5.1 封装尺寸
该LED符合标准EIA SMD封装外形。所有用于PCB焊盘设计和元件布局的关键尺寸均在数据手册图纸中提供，除非另有说明，标准公差为±0.1mm。该封装采用透明透镜，不会对光线进行扩散，从而呈现出芯片固有的130°宽视角光型。
5.2 推荐的PCB焊盘布局
提供了一种建议的PCB焊盘图形（焊盘几何形状），以确保在回流焊过程中形成良好的焊点。遵循此建议有助于获得良好的焊料润湿性、机械强度以及元件的正确对位。该焊盘设计考虑了必要的焊料圆角，并能防止立碑现象（元件在回流焊时一端翘起）。
5.3 极性标识
数据手册中包含指示阳极和阴极端子的标记或图示。正确的极性对器件工作至关重要。施加超过5V额定值的反向偏压可能导致器件立即损坏。
6. 焊接与组装指南
6.1 红外回流焊参数
该LED适用于无铅焊接工艺。关键参数如下：
- 预热温度： 150°C 至 200°C。
- 预热时间： 组件加热和焊膏助焊剂活化的最长时间为120秒。
- 峰值回流温度： 最高260°C。元件可承受此温度的时间有限。
- 液相线以上时间（在峰值温度时）： 最长10秒。器件承受峰值温度的时间不应超过此时长。最多允许进行两次回流焊循环。
6.2 手工焊接（如必要）
如需手动维修：
- 电烙铁温度： 最高300°C。
- 接触时间： 每个焊点最多3秒。
- 限制： 每个焊点只允许进行一次手工焊接循环，以最大限度地减少对封装的热应力。
6.3 清洁
若需进行焊后清洁，应仅使用指定溶剂，以避免损坏塑料封装。推荐试剂包括室温下的乙醇或异丙醇。LED浸入时间应少于一分钟。必须避免使用未指定的化学清洁剂。
6.4 存储与操作
- ESD（静电放电）防护注意事项： LED对静电敏感。操作时应采取防静电措施，如佩戴防静电腕带、使用接地工作台和导电泡沫。
- Moisture Sensitivity Level (MSL)： The device is rated MSL 2a. This means that once the original moisture-proof barrier bag is opened, the components must be soldered within 672 hours (28 days) under factory floor conditions (<30°C / 60% RH).
- 延长存储（开封后）: 若存储时间超过672小时，应将器件存放于带有干燥剂的密封容器或氮气环境中。如果暴露时间超过限制，在焊接前需进行约60°C、至少20小时的烘烤，以去除吸收的湿气并防止“爆米花”现象（回流焊过程中封装开裂）。
- 原包装储存： 未开封的卷带应在30°C或更低温度、90%或更低的相对湿度下储存，自日期代码起建议保质期为一年。
7. 包装和订购信息
7.1 卷带包装规格
这些LED采用行业标准压花载带供货，适用于自动化组装。
- 载带宽度： 8毫米。
- 卷盘直径： 7英寸。
- 每卷数量： 3000件。
- 尾数最小起订量： 500件。
- 盖带： 空置的元件口袋由顶部盖带密封。
- 元件缺失： 根据ANSI/EIA-481标准，卷带中允许的连续缺失LED最大数量为两个。
8. 应用建议
8.1 典型应用电路
LED是一种电流驱动器件。最基本且可靠的驱动方法是使用串联限流电阻，如数据手册中的“电路A”所示。对于电源电压VCC，电阻值R的计算公式为：R = (VCC - VF) / IF. 使用最大VF (2.4V) 进行计算可确保电流不超过所需的IF ，即使是低VF 器件。对于多个LED，强烈建议为每个并联的LED使用独立的电阻，以确保亮度均匀，因为不同器件之间的正向电压可能存在差异。
8.2 设计考量
- 当前设置： 工作电流应处于或低于20mA的最大直流电流。为延长寿命并降低功耗，10mA甚至5mA通常已足够，尤其是指示用途时。
- 散热： 若需在高电流下持续工作，请确保PCB布局允许热量从LED的散热焊盘（如适用）或焊点处散发。
- 光学设计： 130°的视角提供了宽广的覆盖范围。如需更聚焦的光线，可能需要外部透镜或导光件。
- 调光： Brightness can be controlled via Pulse Width Modulation (PWM), where the LED is switched on and off at a frequency faster than the eye can perceive (typically >100Hz). The average current, and thus the perceived brightness, is controlled by the duty cycle. This is more efficient and provides better color stability than analog (DC) dimming.
9. Technical Comparison and Differentiation
LTST-C170KDKT的主要差异化优势在于其技术与封装的结合：
- AllnGaP芯片与其他技术对比： 与传统的GaAsP（磷化砷化镓）红色LED相比，AllnGaP技术具有显著更高的发光效率（每单位电功率产生更多的光输出）以及更好的温度稳定性，从而实现更明亮、更稳定的性能表现。
- 宽视角： 130°的视角明显比许多为定向照明设计的SMD LED更宽。这使其非常适合需要宽广、均匀照明而非聚焦光束的应用。
- 制造兼容性： 与红外回流焊和自动贴装的完全兼容性，使其成为现代大批量表面贴装生产线的高性价比选择，这与需要手动或波峰焊的直插式LED不同。
10. 常见问题解答（基于技术参数）
Q1: 我可以直接用3.3V或5V微控制器引脚驱动这个LED吗？
A1: 不可以。必须始终串联一个限流电阻。直接连接会试图汲取过大电流，可能损坏LED和微控制器输出引脚。请按照第8.1节所述计算电阻值。
Q2: 发光强度分档代码（H, J, K, L, M）对我的设计意味着什么？
A2: 它定义了亮度范围。如果您的设计要求满足特定规格（例如，日光可读性）的最低亮度，则必须选择能保证该最低亮度的分档（例如，最高亮度的M档）。对于非关键指示灯，选择较低的分档可能更具成本效益。
Q3: 数据手册显示最高焊接温度为260°C，但我的电路板上有其他元件要求250°C。这样可以吗？
A3：可以。260°C的额定值是最高耐受值。采用较低峰值温度（例如250°C）的焊接曲线是完全可接受的，并且会使LED承受更少的热应力，这对可靠性是有益的。
Q4：LED的使用寿命有多长？
A4：LED寿命通常定义为光输出衰减至初始值50%或70%的时间点（L70/L50）。虽然这份基础数据手册未作具体说明，但AllnGaP LED在额定范围内工作时通常具有非常长的寿命（数万小时），尤其是在低于最大电流且散热管理良好的情况下。
11. 实用设计与应用案例
案例：为网络路由器设计状态指示灯面板
设计师需要为消费级路由器的“电源”、“互联网”、“Wi-Fi”和“以太网”指示灯配备多个红色状态LED。LTST-C170KDKT是一个极佳的选择。
- 电路设计： 路由器使用3.3V电源轨。以保守的10mA驱动电流为目标，并采用最大2.4V的VF 以留出安全裕量：R = (3.3V - 2.4V) / 0.010A = 90欧姆。选择最接近的标准值91欧姆。四个LED各使用一个独立的91欧姆电阻。
- 亮度一致性： 通过使用独立电阻，每个LED的VF 差异（例如一个为1.8V，另一个为2.2V）不会导致显著的亮度差异，因为流经每个LED的电流由其电阻独立设定。
- 组装： LED采用推荐的焊盘布局安装在PCB上。整个电路板经过标准的无铅红外回流焊工艺，峰值温度为245°C，完全在器件额定范围内。
- 结果： 该面板利用LED的宽视角特性，可从不同角度清晰可见，提供均匀、明亮的红色状态指示，具有高可靠性。
12. Operating Principle Introduction
发光二极管（LED）是一种通过电致发光过程将电能直接转换为光的半导体器件。LTST-C170KDKT的核心是一个由铝铟镓磷（AllnGaP）材料制成的芯片。该材料是一种直接带隙半导体。当施加正向电压时，来自n型区域的电子和来自p型区域的空穴被注入到结区。当这些载流子在结区的有源层内复合时，会释放能量。在间接带隙材料中，该能量主要以热的形式释放。而在像AllnGaP这样的直接带隙材料中，该能量的很大一部分以光子（光粒子）的形式释放。发射光的具体波长（颜色）由半导体材料的带隙能量决定，该能量在晶体生长过程中经过设计，以产生红光（峰值波长约650nm）。其水色透明环氧树脂封装用于封装和保护脆弱的半导体芯片，其圆顶形状有助于高效地提取光，从而实现宽广的视角。
13. 技术趋势
在更高效率、更低成本和新应用需求的推动下，LED技术领域持续发展。对于像LTST-C170KDKT这样的指示灯型LED，有几个趋势值得关注：
- 效率提升： 持续进行的材料科学研究旨在提高AllnGaP及其他化合物半导体的内量子效率（IQE）和光提取效率，从而在相同驱动电流下实现更亮的LED，或在更低功耗下达到相同亮度。
- 小型化： 为了在日益紧凑的便携式电子产品中节省PCB空间，业界不断推动采用更小的封装尺寸（例如0402、0201公制尺寸）。
- 增强的可靠性与鲁棒性： 封装材料和芯片贴装技术的改进增强了防潮性、热循环性能及整体使用寿命。
- 集成化： 尽管这是一个分立元件，但趋势包括将多个LED芯片（RGB、多色）集成到单个封装中，或将控制IC与LED结合以实现“智能”照明解决方案，不过这些在照明级产品中比基础指示灯更为常见。
- 扩展色域： 量子点或新型荧光粉等材料的发展使得色彩饱和度更高、更精准，这些技术可能逐渐渗透到专业显示应用的指示灯市场。
LED规格术语
LED 技术术语完整解析
光电性能
| 术语 | 单位/表示法 | 简要说明 | 重要性原因 |
|---|---|---|---|
| Luminous Efficacy | lm/W (流明每瓦) | 每瓦电力产生的光输出，数值越高表示能效越高。 | 直接决定能效等级和电费成本。 |
| 光通量 | lm (流明) | 光源发出的总光量，通常称为“亮度”。 | 判断光线是否足够明亮。 |
| Viewing Angle | °（度），例如：120° | 光强降至一半时的角度，决定了光束宽度。 | 影响照明范围与均匀度。 |
| CCT (色温) | K (开尔文)，例如 2700K/6500K | 光的暖度/冷度，数值越低越偏黄/暖，数值越高越偏白/冷。 | 决定照明氛围与适用场景。 |
| CRI / Ra | 无量纲，0–100 | 准确呈现物体颜色的能力，Ra≥80为佳。 | 影响色彩真实性，用于商场、博物馆等高要求场所。 |
| SDCM | MacAdam椭圆步长，例如“5步” | 颜色一致性指标，步长越小表示颜色一致性越高。 | 确保同一批次LED的颜色均匀一致。 |
| 主波长 | nm（纳米），例如：620nm（红色） | 彩色LED对应颜色的波长。 | 决定红色、黄色、绿色单色LED的色调。 |
| Spectral Distribution | 波长-强度曲线 | 显示各波长上的强度分布。 | 影响色彩还原与画质。 |
Electrical Parameters
| 术语 | Symbol | 简要说明 | 设计考量 |
|---|---|---|---|
| 正向电压 | Vf | 点亮LED所需的最小电压，类似于“启动阈值”。 | 驱动电压必须≥Vf，串联LED的电压会累加。 |
| 正向电流 | If | 正常LED工作电流值。 | Usually constant current drive, current determines brightness & lifespan. |
| Max Pulse Current | Ifp | 短时间内可承受的峰值电流，用于调光或闪烁。 | Pulse width & duty cycle must be strictly controlled to avoid damage. |
| Reverse Voltage | Vr | LED可承受的最大反向电压，超过此值可能导致击穿。 | 电路必须防止反接或电压尖峰。 |
| 热阻 | Rth (°C/W) | 芯片到焊点的传热阻力，数值越低越好。 | 高热阻需要更强的散热能力。 |
| ESD Immunity | V (HBM)，例如 1000V | 抗静电放电能力，数值越高意味着越不易受损。 | 生产中需采取防静电措施，尤其是对于敏感的LED。 |
Thermal Management & Reliability
| 术语 | 关键指标 | 简要说明 | 影响 |
|---|---|---|---|
| 结温 | Tj (°C) | LED芯片内部实际工作温度。 | 每降低10°C，寿命可能延长一倍；温度过高会导致光衰、色偏。 |
| 光通维持率 | L70 / L80 (小时) | 亮度衰减至初始值70%或80%所需时间。 | 直接定义了LED的“使用寿命”。 |
| Lumen Maintenance | %（例如，70%） | 经过一段时间后保留的亮度百分比。 | 表示长期使用下的亮度保持率。 |
| 色偏移 | Δu′v′ 或 MacAdam 椭圆 | 使用过程中的颜色变化程度。 | 影响照明场景中的色彩一致性。 |
| Thermal Aging | 材料退化 | 因长期高温导致的劣化。 | 可能导致亮度下降、颜色变化或开路故障。 |
Packaging & Materials
| 术语 | Common Types | 简要说明 | Features & Applications |
|---|---|---|---|
| 封装类型 | EMC, PPA, 陶瓷 | 壳体材料保护芯片，提供光学/热学界面。 | EMC：耐热性好，成本低；陶瓷：散热更佳，寿命更长。 |
| 芯片结构 | 正面，倒装芯片 | 芯片电极排布。 | 倒装芯片：散热更佳，效能更高，适用于大功率。 |
| Phosphor Coating | YAG, 硅酸盐, 氮化物 | 覆盖蓝色芯片，将部分蓝光转换为黄/红光，混合成白光。 | 不同的荧光粉会影响光效、相关色温和显色指数。 |
| 透镜/光学器件 | 平面型、微透镜型、全内反射型 | 表面光学结构，用于控制光分布。 | 决定视角和光分布曲线。 |
Quality Control & Binning
| 术语 | 分箱内容 | 简要说明 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分档 | 代码，例如 2G, 2H | 按亮度分组，每组具有最小/最大流明值。 | 确保同批次产品亮度均匀。 |
| Voltage Bin | 代码，例如：6W、6X | 按正向电压范围分组。 | 促进司机匹配，提升系统效率。 |
| Color Bin | 5-step MacAdam ellipse | 按色坐标分组，确保范围紧密。 | 保证颜色一致性，避免灯具内部颜色不均。 |
| CCT Bin | 2700K, 3000K等 | 按CCT分组，每组有对应的坐标范围。 | 满足不同场景的CCT要求。 |
Testing & Certification
| 术语 | 标准/测试 | 简要说明 | 显著性 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 光通维持率测试 | 恒温长期点亮，记录亮度衰减。 | 用于估算LED寿命（采用TM-21标准）。 |
| TM-21 | 寿命估算标准 | 基于LM-80数据估算实际工况下的寿命。 | 提供科学的寿命预测。 |
| IESNA | 照明工程学会 | 涵盖光学、电学、热学测试方法。 | 行业公认的测试依据。 |
| RoHS / REACH | 环境认证 | 确保不含有害物质（铅、汞）。 | 国际市场的准入要求。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效认证 | 照明产品的能效与性能认证。 | 适用于政府采购、补贴项目，提升产品竞争力。 |