SMD LED LTST-C19DKFKT-NB 数据手册 - 橙色 AlInGaP - 20mA - 50mW - 英文技术文档

1. 产品概述

本文档提供了一款表面贴装器件（SMD）发光二极管（LED）的完整技术规格。该器件采用铝铟镓磷（AlInGaP）半导体芯片来产生橙色光。此LED专为自动化印刷电路板（PCB）组装而设计，采用行业标准的8毫米载带包装于7英寸卷盘上，适用于大批量生产环境。其微型封装尺寸和坚固结构，能满足各电子领域中空间受限且注重可靠性的应用需求。

1.1 特性

• 符合《有害物质限制》（RoHS）指令。
• 采用超高亮度AlInGaP半导体芯片，实现高发光效率。
• 封装于8毫米载带，卷绕在7英寸直径卷盘上，适用于自动化贴片设备。
• 符合电子工业联盟（EIA）标准封装外形规范。
• 输入逻辑电平与标准集成电路（IC）输出兼容。
• 设计用于兼容自动化表面贴装技术（SMT）贴装设备。
• 可承受无铅（Pb-free）组装工艺中使用的标准红外（IR）回流焊接温度曲线。

1.2 应用

该LED设计用于需要可靠、紧凑的指示或背光的广泛电子设备。主要应用领域包括：

• 电信设备： 路由器、调制解调器和手机中的状态指示灯。
• 办公自动化： 打印机和扫描仪中键盘、按键以及状态指示灯用的背光。
• 消费类电器： 家用电器中的电源、模式或功能指示灯。
• 工业设备： 用于机械和控制系统的面板指示灯。
• Microdisplays & Signage: 用于符号指示器或小型信息显示的低照度照明。

2. 技术参数：深入客观解读

以下章节详细分析了设备在规定条件下的运行极限和性能特征。除非另有说明，所有额定值和特性均在环境温度（Ta）为25°C时指定。

2.1 绝对最大额定值

这些额定值定义了器件的应力极限，超过此极限可能导致永久性损坏。不保证器件在此极限下或处于此极限时能正常工作，电路设计中应避免这种情况。

• Power Dissipation (Pd): 50 mW。这是封装在不超出其最高结温的情况下，能够以热量形式耗散的最大总功率（电流 * 正向电压）。
• 峰值正向电流 (I_FP): 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，以控制温升。
• Continuous Forward Current (I_F): 20 mA。这是连续工作时最大推荐直流电流，可确保长期可靠性和稳定的光输出。
• Reverse Voltage (V_R): 5 V。施加超过此值的反向偏置电压可能导致结击穿和设备故障。
• 工作温度范围： -30°C 至 +85°C。设备设计为可在此环境温度范围内正常工作。
• 储存温度范围： -40°C 至 +85°C。设备在非工作状态下存储且性能不退化所允许的温度范围。
• 焊接温度： 可承受 260°C 持续 10 秒，这定义了其与无铅回流焊接工艺的兼容性。

2.2 电光特性

这些参数定义了器件在正常工作条件下的典型性能（I_F = 5mA，Ta=25°C）。

• 发光强度（I_V): 8.2 至 28.0 毫坎德拉 (mcd)。在轴上测量，使用经过滤光以匹配明视觉（人眼）响应曲线的传感器。通过分档系统管理此宽范围。
• 视角 (2θ_1/2): 50 度。这是光强降至其轴上（0°）值一半时的全角，定义了光束的扩散范围。
• 峰值发射波长 (λ_P): 约611 nm。指发射光的光谱功率分布达到最大值时所对应的波长。
• 主波长 (λ_d): 595至610 nm。这是人眼感知光源颜色时所对应的单一波长值，由CIE色度坐标计算得出。它是颜色规格的关键参数。
• 谱线半宽度 (Δλ): 约 17 nm。发射光谱在其最大功率一半处的宽度，表示色纯度。
• 正向电压 (V_F): 1.70 至 2.30 V。当以 5mA 电流驱动时，LED 两端的电压降。此范围也通过分档进行管理。
• 反向电流 (I_R): 最大10 μA。这是在施加最大反向电压（5V）时流过的微小漏电流。

3. Binning System Explanation

为确保大规模生产的一致性，LED会根据关键参数进行分选（分档）。这使得设计人员能够为其应用选择满足特定电压、亮度和颜色要求的器件。

3.1 正向电压 (V_F) 分档

分档定义了在5mA测试电流下的正向电压范围。这对于设计限流电路至关重要，尤其是在多个LED并联连接时，以确保电流均匀分配。

• 分档 D1: V_F = 1.7V 至 1.9V
• Bin D2: V_F = 1.9V 至 2.1V
• Bin D3: V_F = 2.1V 至 2.3V
• 每档容差：±0.1V

3.2 发光强度 (I_V) 分档

Bin通过划分最小和最大光通量输出范围，便于根据亮度需求进行选择。

• Bin K: I_V = 8.2 mcd 至 11.0 mcd
• Bin L: I_V = 11.0 mcd 至 18.0 mcd
• Bin M: I_V = 18.0 mcd 至 28.0 mcd
• 每档容差：±15%

3.3 主波长 (λ_d) 分档

这种分档确保了不同生产批次间的颜色一致性，这对于需要颜色匹配的应用至关重要。

• Bin N: λ_d = 595 nm to 600 nm
• Bin P: λ_d = 600 nm to 605 nm
• Bin Q: λ_d = 605 nm 至 610 nm
• 每个分档的容差：±1 nm

4. 性能曲线分析

图形数据有助于深入了解器件在不同条件下的行为。虽然数据手册中引用了具体的曲线，但典型的对应关系描述如下。

4.1 电流-电压 (I-V) 特性

正向电压 (V_F与正向电流（I）呈对数关系。_F它呈非线性增加，在极低电流（接近开启电压）时上升更陡峭，而在较高电流时由于芯片和封装内的串联电阻，增加更趋线性。在规定的电流范围内操作LED可确保稳定的V和最佳效率。_F 4.2 光强与正向电流的关系

4.2 发光强度与正向电流关系

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。然而，在极高电流下，由于热效应加剧和效率下降，效能（流明每瓦）可能会降低。数据手册中选取5mA的典型工作条件，是为了在亮度、效能和寿命之间取得平衡。

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（V_F) 通常会降低。
- 在给定电流下，发光强度会降低。
- 主波长可能发生轻微偏移（对于AlInGaP材料通常向长波方向偏移）。在PCB设计中实施有效的热管理，对于确保器件在工作温度范围内保持稳定的光学性能至关重要。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

该器件符合标准SMD封装外形。除非另有说明，关键尺寸公差为±0.1mm。透镜为水清色并配有黑色顶盖，可通过减少杂散光反射并提升橙色发射光的感知亮度来增强对比度。

5.2 推荐PCB焊盘布局

提供建议的焊盘布局，以确保回流焊期间形成可靠的焊点。该布局旨在促进良好的焊料润湿、正确的对位以及足够的机械强度，同时最大限度地减少桥连。遵循此建议对于组装良率至关重要。

5.3 极性标识

阴极通常在器件本体上标有标记，常见方式包括透镜上的绿色色调、凹口或圆点。安装时必须注意正确的极性，以确保电路正常工作。

6. 焊接与组装指南

6.1 红外回流焊参数（无铅工艺）

本器件适用于无铅焊接。一个关键参数是本体峰值温度不得超过260°C，且持续时间最长不超过10秒。完整的回流曲线包括：
- 预热/升温： 受控斜坡升温以激活助焊剂并最大限度减少热冲击。
- 均热区： 通常为150-200°C，持续最多120秒，以使电路板温度均匀。
- 回流区： 峰值温度最高260°C，并控制液相线以上时间（TAL）。
- 冷却区： 控制降温速率以使焊点凝固。
应根据具体的PCB组装件制定温度曲线，遵循JEDEC标准及焊膏制造商的建议。

6.2 手工焊接

若必须进行手工焊接，请使用最高温度设定为300°C的温控烙铁。每个焊点与焊盘的接触时间应限制在3秒或更短，且应仅操作一次，以防止对LED封装或键合线造成热损伤。

6.3 存储与操作

- 静电防护注意事项： LED对静电放电（ESD）敏感。操作时需使用接地腕带、防静电垫，并在受控环境中进行。
- 湿度敏感性： 该封装等级为湿度敏感性等级 (MSL) 3。如果原厂密封的防潮袋被打开，元件必须在工厂条件（≤30°C/60% RH）下的一周（168小时）内进行红外回流焊。若需存储超过此期限，请在焊接前于60°C下烘烤至少20小时。
- 长期存储： 未开封的包装袋应在温度≤30°C、相对湿度≤90%的条件下储存，自日期代码起建议保质期为一年。

6.4 清洁

如需要进行焊后清洁，应使用温和的醇基溶剂，如异丙醇（IPA）或乙醇。浸泡应在室温下进行，时间不超过一分钟。使用刺激性或未指明的化学品可能会损坏塑料透镜和封装。

7. 包装与订购信息

7.1 卷带包装规格

本器件采用带保护盖带的压纹载带包装，卷绕在直径为7英寸（178毫米）的卷盘上。标准包装为每盘4000片。对于少于整盘的订购数量，最小包装量为500片。载带与卷盘尺寸符合ANSI/EIA-481标准，以确保与自动送料器的兼容性。

7.2 零件号解读

型号 LTST-C19DKFKT-NB 编码了以下特定属性：
- LTST： 产品系列/产品线标识符。
- C19DKFKT： 定义封装类型、颜色和性能特性的内部代码。
- NB: 后缀通常表示特定的料仓组合或特殊选项（例如，特定的V_F/I_V/λ_d 箱）。此后缀对应的具体箱码应与供应商确认。

8. 应用建议与设计考量

8.1 电流限制

LED是一种电流驱动器件。务必使用串联限流电阻或恒流驱动电路。电阻值可通过欧姆定律计算：R = (V_supply - V_F) / I_F使用最大V_F 来自数据手册（或选定分档）以确保即使电源电压波动和元件容差存在，电流也不会超过最大额定值。

8.2 热管理

尽管功耗较低，但通过PCB铜焊盘进行有效散热可延长使用寿命并保持稳定的光输出。使用连接到散热焊盘的足够铜箔面积，并考虑使用通孔连接到内层或底层以改善散热，尤其是在高环境温度下或驱动电流接近最大值时。

8.3 光学设计

50度视角提供了宽广的光束。对于需要更聚焦光束的应用，可采用二次光学元件（透镜）。黑色帽盖可减少侧面眩光，使得该LED适用于需要最小化离轴可见度的前面板指示灯。

9. 技术对比与差异化分析

与其他技术相比，这款AlInGaP橙色LED具有显著优势：
- 与传统GaAsP/GaP技术对比： 在相同驱动电流下，AlInGaP能显著提高发光效率和亮度，从而在给定光输出时实现更低功耗，或获得更高的可见度。
- 对比荧光粉转换型LED： 直接发光的AlInGaP LED通常具有更窄的光谱带宽（≈17nm），与经过滤光以呈现橙色的荧光粉转换白光LED的宽光谱相比，能提供更饱和、更纯净的橙色。
- 对比其他封装尺寸： 标准化的EIA封装确保了与行业标准PCB焊盘布局和贴片机吸嘴的广泛兼容性，降低了设计和组装复杂度。

10. 常见问题解答（基于技术参数）

Q1: 我能否直接用3.3V或5V逻辑输出来驱动这颗LED？
A: 不能，必须串联限流电阻。其正向电压约为1.8V，直接连接到3.3V或5V会导致电流过大，从而损坏LED。务必计算并使用合适的串联电阻。

Q2: 为什么发光强度范围如此之宽（8.2 至 28.0 mcd）？
A: 这是由于半导体制造中固有的自然差异。分档系统（K, L, M）允许您根据应用需求选择所需的亮度等级，从而确保同一生产批次内的一致性。

Q3：峰值波长与主波长有何区别？
A：峰值波长（λ_P）是光谱的物理峰值。主波长（λ_d）根据CIE色度坐标计算得出，代表人眼感知到的颜色所对应的单一波长。λ_d 是颜色规范和匹配中更相关的参数。

Q4：这款LED可以承受多少次回流焊？
A：数据手册规定，焊接条件（260°C，10秒）最多可应用两次。这已考虑到潜在的返工情况。最佳实践是尽量减少回流焊次数。

11. 实际应用示例

场景：为网络交换机设计状态指示灯。
LED将指示每个端口的“链路活动”状态。该设计采用3.3V电源轨。
1. 当前选择： 选择 I_F = 5mA 以获得足够的亮度和长寿命。
2. 电阻计算： 假设采用保守的V_F 为2.3V（数据手册中的最大值），R = (3.3V - 2.3V) / 0.005A = 200Ω。使用标准的220Ω电阻将提供I_F ≈ (3.3-1.8)/220 ≈ 6.8mA，这仍然是安全的，并能提供良好的亮度。
3. 分档： 为确保面板上所有端口外观一致，请指定一个严格的主波长分档（例如，分档P：600-605nm）和一个一致的光强分档（例如，分档L：11-18mcd）。
4. PCB布局： 使用推荐的焊盘图形。将阴极焊盘连接至稍大的铜箔区域，以实现辅助散热。
5. 组装： 遵循红外回流焊温度曲线指南。如果LED暴露时间超过MSL 3的车间寿命，请确保对电路板进行烘烤。

12. 工作原理

该LED基于半导体p-n结的电致发光原理工作。其有源区由铝铟镓磷化物（AlInGaP）构成。当施加超过结导通电压的正向偏压时，来自n型区的电子和来自p型区的空穴被注入有源区。在此，它们发生辐射复合，以光子的形式释放能量。AlInGaP合金的特定带隙能量决定了发射光的波长（颜色），在本例中为橙色光谱（主波长≈605nm）。环氧树脂透镜封装用于保护半导体芯片、提供机械稳定性并塑造出射光型。

13. 技术趋势

此类SMD LED的发展是光电子学更广泛趋势的一部分：
- 效率提升： 当前的材料科学研究旨在提高AlInGaP及其他化合物半导体的内量子效率和光提取效率，从而实现更高的流明每瓦性能。
- 小型化： 对更小、更密集电子产品的追求持续推动封装尺寸的缩小（例如，从0603到0402公制尺寸），同时保持或提升光学性能。
- 集成： 趋势包括将多个LED芯片（RGB）集成到单个封装中以实现混色，或将控制IC与LED结合以实现“智能”照明解决方案。
- 可靠性与标准化： 强调严格的质量标准、更长的使用寿命以及标准化的测试/性能指标（例如，用于寿命预测的TM-21），以满足汽车、工业和专业照明应用的需求。

LED规格术语

LED技术术语详解

光电性能

术语	单位/表示法	简明解释	重要性
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”。	决定光线是否足够明亮。
视角	° (度)，例如：120°	光强降至一半时的角度，决定了光束宽度。	影响照明范围和均匀性。
CCT (Color Temperature)	K（开尔文），例如 2700K/6500K	光线的暖/冷色调，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	能够准确还原物体颜色，显色指数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	麦克亚当椭圆步数，例如“5步”	颜色一致性指标，步数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。
Dominant Wavelength	nm (nanometers), e.g., 620nm (red)	对应彩色LED颜色的波长。	决定红色、黄色、绿色单色LED的色调。
光谱分布	波长-强度曲线	显示各波长上的强度分布。	影响显色性和质量。

Electrical Parameters

术语	符号	简明解释	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”。	驱动器电压必须≥Vf，串联LED时电压相加。
正向电流	If	正常LED工作时的电流值。	Usually constant current drive, current determines brightness & lifespan.
最大脉冲电流	Ifp	可短时耐受的峰值电流，用于调光或闪烁。	Pulse width & duty cycle must be strictly controlled to avoid damage.
Reverse Voltage	Vr	发光二极管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)	芯片到焊料的热阻，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	承受静电放电的能力，数值越高表示越不易受损。	生产中需采取防静电措施，尤其对于敏感的LED器件。

Thermal Management & Reliability

术语	Key Metric	简明解释	影响
Junction Temperature	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和色偏。
光通维持率	L70 / L80（小时）	亮度降至初始值70%或80%所需的时间。	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能力。
色偏移	Δu′v′ 或 MacAdam 椭圆	使用过程中的颜色变化程度。	影响照明场景中的颜色一致性。
热老化	材料降解	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	常见类型	简明解释	Features & Applications
封装类型	EMC, PPA, 陶瓷	保护芯片并提供光/热接口的外壳材料。	EMC：良好的耐热性，成本低；陶瓷：散热更佳，寿命更长。
Chip Structure	Front, Flip Chip	芯片电极排列。	倒装芯片：散热更佳，效能更高，适用于大功率。
荧光粉涂层	YAG, Silicate, Nitride	覆盖蓝色芯片，将部分蓝光转换为黄光/红光，混合形成白光。	不同荧光粉影响光效、色温及显色指数。
Lens/Optics	平面、微透镜、全内反射	表面光学结构控制光分布。	决定视角和光分布曲线。

Quality Control & Binning

术语	分档内容	简明解释	目的
光通量分档	Code e.g., 2G, 2H	按亮度分组，每组具有最小/最大流明值。	确保同批次内亮度均匀。
电压档位	代码，例如 6W, 6X	按正向电压范围分组。	便于驱动器匹配，提升系统效率。
Color Bin	5阶麦克亚当椭圆	按色坐标分组，确保色容差范围紧密。	保证颜色一致性，避免灯具内部颜色不均。
CCT Bin	2700K, 3000K etc.	按CCT分组，每组均有对应的坐标范围。	满足不同场景的CCT要求。

Testing & Certification

术语	标准/测试	简明解释	意义
LM-80	光通维持率测试	在恒温条件下进行长期照明，记录亮度衰减。	用于估算LED寿命（结合TM-21）。
TM-21	寿命评估标准	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	Illuminating Engineering Society	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）。	国际市场准入要求。
ENERGY STAR / DLC	能效认证	照明产品能效与性能认证	用于政府采购、补贴项目，提升竞争力