SMD LED LTST-M140KSKT 数据手册 - 黄色 AlInGaP - 30mA - 72mW - 英文技术文档

1. 产品概述

本文档提供了LTST-M140KSKT的完整技术规格，这是一款表面贴装器件（SMD）发光二极管（LED）。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，具有微型尺寸和结构，适用于空间受限的应用。该LED采用AlInGaP（铝铟镓磷）半导体材料产生黄色光输出，并封装在水晶透明透镜内。

其核心设计理念侧重于与现代大批量电子制造的兼容性。该器件设计为兼容自动贴片设备，并能承受标准红外（IR）回流焊接工艺的热曲线，使其成为高效流水生产线的理想选择。

目标市场和应用领域广泛，体现了该元器件的多功能性和可靠性。主要应用包括状态指示灯、前面板背光，以及电信设备、办公自动化设备、家用电器和各种工业设备内部的信号或符号照明。

2. 技术参数详解

2.1 绝对最大额定值

绝对最大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。这些数值均在环境温度（Ta）为25°C时规定。最大连续正向电流（DC）为30 mA。在占空比为1/10、脉冲宽度为0.1ms的脉冲条件下，器件可承受80 mA的峰值正向电流。施加在LED两端的最大允许反向电压为5 V。总功耗不得超过72 mW。器件的工作温度额定范围为-40°C至+85°C，储存环境温度范围为-40°C至+100°C。

2.2 电气与光学特性

典型的电气与光学性能是在Ta=25°C、正向电流(IF)为20 mA的标准测试条件下测得的。关键参数包括：

• 光通量(Φv)： 范围从最小0.42流明（lm）到典型最大值1.35流明。此数值衡量的是所发射光的总感知功率。
• 发光强度（Iv）： 对应于光通量，最小值为140毫坎德拉（mcd），典型最大值为450毫坎德拉。强度沿中心轴测量。
• 视角（2θ1/2）： 光强为轴向值一半时的全角通常为120度，表明其具有宽广的视角模式。
• 峰值波长 (λP): 光谱发射强度最强的波长通常为591纳米 (nm)。
• 主波长 (λd): 定义感知颜色的单一波长，其值介于584.5 nm至594.5 nm之间，以确保一致的黄色色调。
• 谱线半宽度 (Δλ): 通常为15纳米，描述发射光的光谱纯度或带宽。
• 正向电压（VF）： 在20 mA电流下，范围从1.8 V到2.4 V，分档部件的容差为±0.1 V。
• 反向电流（IR）： 施加5V反向偏压时，最大值为10微安（μA）。

3. Binning System 说明

为确保量产一致性，LED会根据关键参数进行分档。这使得设计人员能够选择符合其应用特定要求的器件。

3.1 正向电压 (VF) 分档

LED在20 mA电流下被分为三个电压档（D2、D3、D4）。D2档涵盖1.8V至2.0V，D3档涵盖2.0V至2.2V，D4档涵盖2.2V至2.4V。每档的容差为±0.1V。选择更窄的电压档有助于设计更一致的驱动电路，尤其是在多个LED串联连接时。

3.2 光通量与光强分档

光输出被划分为五个主要代码（C2, D1, D2, E1, E2）。例如，C2档位对应的光通量范围是0.42 lm至0.54 lm（相当于140-180 mcd），而最高输出档位E2则覆盖1.07 lm至1.35 lm（355-450 mcd）。每个光强档位的容差为±11%。这种分档对于需要在多个指示灯或背光阵列中实现均匀亮度的应用至关重要。

3.3 色调（主波长）分档

定义黄色精确色调的主波长被分为四个档位：H (584.5-587.0 nm)、J (587.0-589.5 nm)、K (589.5-592.0 nm) 和 L (592.0-594.5 nm)。每个档位的容差为 ±1 nm。这使得在需要特定黄色色调的应用中，例如交通信号灯或特定状态指示灯，能够实现精确的颜色匹配。

4. 性能曲线分析

尽管数据手册中引用了具体的图形数据，但此类LED的典型性能曲线提供了关键的设计参考。这些曲线通常包括：

• 电流-电压（I-V）特性曲线： 展示了正向电压与电流之间的指数关系。该曲线对于确定工作点和设计限流电路至关重要。
• 发光强度与正向电流关系曲线（I-L曲线）： 展示了光输出如何随电流增加，通常在推荐工作范围内呈近似线性关系。这有助于根据所需亮度选择驱动电流。
• 发光强度与环境温度关系： 说明了随着结温升高，光输出会下降。理解这种降额特性对于在高温环境下运行的应用至关重要。
• 光谱分布曲线： 绘制了相对强度与波长的关系图，显示峰值在~591 nm处，半宽为15 nm，证实了其为单色黄光发射。
• 视角分布图： 一种显示光强度角度分布的极坐标图，通常用于确认具有朗伯型或类似发射模式的120度视角。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

该LED采用标准SMD封装。除非另有说明，所有尺寸均以毫米为单位提供，通用公差为±0.2毫米。数据手册包含详细的机械图纸，显示了俯视图、侧视图和焊盘布局，包括主体长度、宽度、高度以及焊盘的位置和尺寸等关键尺寸。

5.2 焊盘设计与极性标识

针对红外和汽相回流焊接工艺，均提供了推荐的PCB焊盘图形（贴装焊盘）。该图形经过优化，以确保形成可靠的焊点并具备机械稳定性。该元件具有极性标记，通常通过封装本体上的阴极标识（如凹口、圆点或修剪过的引脚）来指示。正确的方向至关重要，因为LED是二极管，只允许电流单向流动。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊温度曲线

数据手册提供了一个符合J-STD-020B标准的无铅工艺建议红外回流温度曲线。关键参数包括预热区、受控升温至峰值温度以及受控冷却阶段。建议的最高峰值温度为260°C，并需严格控制温度高于217°C（典型无铅焊料的液相线温度）的时间，以防止对LED封装或半导体芯片造成热损伤。

6.2 储存与操作注意事项

LED为湿敏器件。当密封在带有干燥剂的原始防潮包装中时，应储存在温度≤30°C、相对湿度≤70%的环境中，并在一年内使用。一旦密封袋打开，"车间寿命"即开始计算。元件应储存在温度≤30°C、相对湿度≤60%的环境中，并建议在168小时内完成红外回流焊（JEDEC Level 3）。若存储时间超过此期限，焊接前需在约60°C下烘烤至少48小时，以去除吸收的湿气，防止回流焊过程中发生"爆米花"现象。

6.3 清洁

若焊接后需进行清洁，应仅使用指定溶剂。建议将LED在室温下的乙醇或异丙醇中浸泡不超过一分钟。未指定的化学清洁剂可能会损坏环氧树脂透镜或封装材料。

7. 包装与订购信息

用于自动化组装的标准包装为缠绕在7英寸（178毫米）直径卷盘上的12毫米宽压纹载带。每卷包含3000件。载带与卷盘规格符合ANSI/EIA-481标准。对于零数订单，最小包装数量为500件。载带包含用于密封元件口袋的盖带，且每卷中允许的连续缺失元件最大数量为两个。

8. 应用建议

8.1 典型应用电路

最常见的驱动方式是恒流源或简单的串联电阻。电阻值（R）的计算公式为：R = (Vsupply - VF) / IF，其中VF是LED在目标电流IF下的正向电压。例如，在5V电源、VF为2.0V、目标IF为20mA的情况下，所需串联电阻为(5V - 2.0V) / 0.02A = 150欧姆。应选择额定功率至少为(5V-2.0V)*0.02A = 0.06W的电阻，通常使用1/8W或1/10W的电阻。

8.2 设计注意事项

• 电流限制： 务必使用限流装置（电阻或驱动IC）。直接连接至电压源将导致电流过大并立即损坏。
• 热管理： 尽管功耗较低，确保焊盘周围有足够的PCB铜箔面积或散热过孔有助于散热，尤其是在高环境温度条件下或以较高电流驱动时。
• ESD保护： 尽管未明确标注为高敏感器件，但在组装过程中仍需遵循标准的静电放电防护措施。
• 光学设计： 其120度的宽广视角使其适用于需要大范围可见度的应用。如需聚焦光线，则需要使用次级光学元件（透镜）。

9. 技术对比与差异化分析

LTST-M140KSKT 的差异化在于其采用 AlInGaP 技术实现黄色发光。与 GaAsP 等老旧技术相比，AlInGaP LED 具有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，并具备更好的温度稳定性。120度的宽广视角是指示器应用的一个关键特性。其与标准红外回流焊工艺和卷带包装的兼容性，使其相比需要手动插装的通孔式 LED，成为自动化、大批量生产中更具成本效益的选择。

10. 常见问题解答 (FAQs)

问：光通量（lm）和发光强度（mcd）有什么区别？
答：光通量衡量的是向所有方向发射的可见光总量。发光强度衡量的是特定方向（通常是中心轴）上的亮度。对于像这样的广角LED，mcd值是一个参考点，但总的光输出用流明值表示更为准确。

问：我可以用3.3V电源驱动这个LED吗？
答：可以。使用公式计算，典型正向电压VF为2.0V，目标电流为20mA，所需串联电阻为(3.3V - 2.0V) / 0.02A = 65欧姆。请确保电阻的额定功率足够。

问：为什么分档很重要？
答：分档能确保颜色和亮度的一致性。如果您在产品中使用多个LED（例如，一组状态指示灯），从相同的电压、光强和波长分档中订购，可以保证外观均匀。

问：如果我超过5V的绝对最大反向电压会发生什么？
A> Applying a reverse voltage beyond the rating can cause a sudden, catastrophic breakdown of the LED's PN junction, leading to immediate and permanent failure.

11. 实际用例示例

场景：为网络路由器设计一个状态指示面板。 该面板需要四个黄色LED来显示不同端口的链路活动状态。亮度与颜色的一致对用户体验至关重要。
设计步骤：
选择LTST-M140KSKT，因其黄色外观、适宜的亮度以及SMD封装形式。
指定分档：选择单一光强分档（例如D2对应224-280 mcd）和单一主波长分档（例如J对应587.0-589.5 nm）以确保一致性。中档电压分档（D3）可以接受。
电路设计：使用路由器PCB上的公共3.3V电源轨。为每个LED计算串联电阻。假设VF为2.1V（D3分档中值），目标电流20mA：R = (3.3V - 2.1V) / 0.02A = 60欧姆。使用标准的62欧姆、1/10W电阻。
布局：将LED对称放置在PCB前面板上。遵循数据手册推荐的焊盘图案以确保良好的可焊性。
组装：遵循推荐的回流焊温度曲线。确保已开封的LED卷带在168小时的车间寿命内使用，若存储时间更长则需进行适当的烘烤。

12. 工作原理

该LED的发光原理基于AlInGaP材料制成的半导体PN结中的电致发光现象。当施加超过结内建电势的正向电压时，来自N型区的电子和来自P型区的空穴被注入有源区。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其带隙能量，这直接对应于发射光的波长（颜色）——在本例中为黄色（约591纳米）。透明环氧树脂透镜封装了半导体芯片，提供机械保护，并塑造了光输出模式。

13. 技术趋势

LTST-M140KSKT等SMD LED的发展是电子行业更广泛趋势的一部分，即向小型化、更高可靠性和自动化制造发展。AlInGaP技术为红色、橙色和黄色LED提供了一种成熟高效的解决方案。该行业的持续趋势包括追求更高的发光效率（每瓦电输入产生更多的光输出）、通过更严格的分档提高颜色一致性，以及开发更小的封装尺寸（例如芯片级封装）以实现更密集的集成。此外，重点还在于增强在恶劣环境条件（如更高的温度和湿度范围）下的可靠性，以满足汽车和工业应用的需求。