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1. 产品概述
LTST-C171TGKT是一款高性能表面贴装器件(SMD)发光二极管(LED),专为需要紧凑外形和可靠运行的现代电子应用而设计。该器件采用InGaN(氮化铟镓)半导体技术来产生绿光。其主要设计目标是提供一个坚固、高效的光源,兼容大批量制造中常见的自动化组装工艺。
这款LED的主要优势在于其极薄的外形,高度仅为0.8毫米,非常适合空间受限的应用。它被归类为绿色产品,并符合RoHS(有害物质限制)指令。该器件采用行业标准的8毫米载带包装,卷绕在7英寸卷盘上,便于高效的拾取和贴装组装。该器件完全兼容红外(IR)和气相回流焊接工艺,确保在大规模生产中形成可靠的焊点。
2. 技术参数深度客观解读
2.1 绝对最大额定值
绝对最大额定值定义了可能导致器件永久损坏的应力极限。对于LTST-C171TGKT,这些值是在环境温度(Ta)为25°C时指定的。最大连续直流正向电流为20 mA。在占空比为1/10、脉冲宽度为0.1ms的脉冲工作条件下,允许的峰值正向电流为100 mA。最大功耗为76 mW。该器件可承受高达5 V的反向电压。工作温度范围为-20°C至+80°C,而存储温度范围为-30°C至+100°C。正向电流在50°C以上以每°C 0.25 mA的速率线性降额,这对于应用设计中的热管理至关重要。
2.2 电气与光学特性
典型性能在Ta=25°C下测量。在正向电流(IF)为20 mA时,发光强度(Iv)范围从最小值71.0 mcd到最大值450.0 mcd。视角(2θ1/2)定义为强度为轴向值一半时的全角,为130度,表明其具有宽广的发光模式。峰值发射波长(λP)典型值为530 nm。主波长(λd)定义了感知颜色,在IF=20mA时为525 nm。光谱线半宽(Δλ)为35 nm,描述了光谱纯度。正向电压(VF)范围为2.80 V至3.60 V,在IF=20mA时典型值为3.20 V。在反向电压(VR)为5V时,反向电流(IR)最大为10 μA。
3. 分档代码系统说明
该产品根据关键参数进行分类,以确保应用中的一致性。这使得设计人员可以选择特性紧密分组的LED,以获得均匀的外观和性能。
3.1 正向电压分档
正向电压以0.2V为步长进行分档。分档代码为D7(2.80V - 3.00V)、D8(3.00V - 3.20V)、D9(3.20V - 3.40V)和D10(3.40V - 3.60V)。每个分档的容差为±0.1V。
3.2 发光强度分档
发光强度分为四档:Q(71.0 - 112.0 mcd)、R(112.0 - 180.0 mcd)、S(180.0 - 280.0 mcd)和T(280.0 - 450.0 mcd)。每个强度分档的容差为±15%。
3.3 主波长分档
主波长进行分档以控制颜色一致性。分档为AP(520.0 - 525.0 nm)、AQ(525.0 - 530.0 nm)和AR(530.0 - 535.0 nm)。每个分档的容差为±1 nm。
4. 性能曲线分析
虽然规格书中引用了具体的图形曲线(例如图1、图6),但可以描述其典型行为。正向电流(IF)与正向电压(VF)之间的关系是指数型的,这是二极管的特征。在指定的工作范围内,发光强度大致与正向电流成正比。光谱分布曲线显示在530 nm附近有一个单峰,并具有定义的半宽。对于这种广角器件,视角模式通常是朗伯型或接近朗伯型,这意味着强度随着与轴线夹角的余弦值减小。
5. 机械与封装信息
该LED符合EIA标准封装尺寸。封装具有水清透镜。详细的尺寸图规定了长度、宽度、高度和引脚位置。0.8毫米的超薄外形是一个关键的机械特征。极性由阴极标记指示,通常是封装上的一个凹口或绿点。提供了推荐的焊盘尺寸,以确保在回流焊接过程中及之后形成正确的焊点并保持机械稳定性。
6. 焊接与组装指南
6.1 回流焊接曲线
提供了两种建议的红外(IR)回流焊接曲线:一种用于普通(锡铅)工艺,一种用于无铅工艺。对于使用Sn-Ag-Cu焊膏的无铅工艺,必须仔细控制焊接曲线。峰值温度不应超过260°C,并且必须控制高于焊料液相线温度的时间,以防止对LED封装造成热损伤,同时确保焊料正确回流。
6.2 波峰焊与手工焊
对于波峰焊,规定最高温度为260°C,持续5秒。对于使用烙铁的手工焊接,烙铁头温度不应超过300°C,每个焊点的接触时间应限制在3秒以内,且仅限一次。
6.3 存储与操作
LED应存储在不超过30°C和70%相对湿度的环境中。从原始防潮包装(MSL 2a)中取出的元件应在672小时(28天)内进行回流焊接。如果存储时间超过此期限,建议在组装前在60°C下烘烤至少24小时,以去除吸收的湿气,防止在回流过程中发生“爆米花”效应。
6.4 清洗
如果焊接后需要清洗,只能使用指定的溶剂。将LED在常温下浸入乙醇或异丙醇中不超过一分钟是可以接受的。未指定的化学品可能会损坏环氧树脂透镜或封装。
7. 包装与订购信息
标准包装为8毫米宽的压纹载带,卷绕在7英寸直径的卷盘上。每卷包含3000片。载带带有用顶盖带密封的口袋。包装遵循ANSI/EIA 481-1-A-1994规范。对于订购数量不是整卷倍数的情况,剩余部分的最小包装数量为500片。
8. 应用建议
8.1 典型应用场景
这款LED适用于消费电子产品(例如移动设备、LCD面板)的背光、状态指示灯、装饰照明以及汽车内饰照明,这些应用对薄型化要求很高。其宽广的视角使其非常适合需要大面积照明或多角度可见性的应用。
8.2 设计注意事项
驱动电路:LED是电流驱动器件。为了确保多个LED并联连接时亮度均匀,强烈建议为每个LED串联一个独立的限流电阻。不鼓励在没有独立电阻的情况下直接将LED并联(电路模型B),因为LED之间正向电压(Vf)特性的微小差异会导致显著的电流不平衡,从而导致亮度不均,并使Vf最低的LED可能承受过大的应力。
热管理:尽管功耗较低,但正确的PCB布局以散热仍然很重要,尤其是在接近最大额定值或高环境温度下工作时。必须遵循降额曲线。
ESD防护:该器件对静电放电(ESD)敏感。在操作和组装过程中必须实施适当的ESD控制措施。这包括使用接地腕带、防静电垫,并确保所有设备正确接地。可以使用离子发生器来中和工作区域的静电荷。
9. 技术对比
LTST-C171TGKT的主要差异化优势在于其0.8毫米的超薄高度,这明显低于许多标准SMD LED(例如,0805或1206封装通常高度超过1.0毫米)。这使得它可以设计到日益纤薄的电子产品中。与窄角LED相比,130度的宽广视角提供了更漫射的光线,从而在某些应用中减少了对二次光学元件的需求。针对强度、电压和波长的明确分档结构为设计人员提供了可预测的性能和跨生产批次颜色一致性。
10. 常见问题解答(基于技术参数)
问:我可以用5V电源直接驱动这个LED吗?
答:不可以。其典型正向电压为3.2V。在没有限流电阻的情况下将其直接连接到5V电源会导致过大电流流过,可能立即损坏LED。务必使用串联电阻来设置适当的电流(例如,20 mA)。
问:峰值波长和主波长有什么区别?
答:峰值波长(λP)是光谱功率输出最大的波长(530 nm)。主波长(λd)是产生相同感知颜色的单色光波长(525 nm)。主波长对于颜色规格更为相关。
问:如何解读发光强度分档代码(例如“T”)?
答:分档代码表示该组LED保证的最小和最大强度。一个“T”档LED在20 mA驱动下,其强度将在280.0至450.0 mcd之间。选择更高的分档代码通常意味着更亮的LED。
问:这款LED适合户外使用吗?
答:其工作温度范围为-20°C至+80°C。虽然它可以在某些户外环境中工作,但不建议在没有适当封装和环境保护的情况下,长时间暴露在直射阳光、潮湿或超出规定范围的温度中。规格书规定其适用于普通电子设备。
11. 实际设计案例
场景:为便携式医疗设备设计一个状态指示灯面板。该面板需要在非常薄的壳体内安装10个亮度均匀的绿色指示灯。
实施方案:在PCB上放置十个LTST-C171TGKT LED。为确保亮度均匀,每个LED通过其自身的串联电阻从公共的5V电源轨驱动。电阻值使用欧姆定律计算:R = (电源电压 - LED的Vf) / If。使用典型的Vf 3.2V和目标If 20 mA:R = (5V - 3.2V) / 0.020A = 90欧姆。选择标准的91欧姆电阻。所有LED都指定为相同的发光强度分档(例如“S”档),以保证最小的亮度差异。0.8毫米的高度使得整个组件可以安装在1.2毫米厚的外壳内。
12. 原理介绍
该LED的发光基于InGaN半导体中的电致发光。当在p-n结上施加正向电压时,电子和空穴被注入到有源区。当这些载流子复合时,能量以光子(光)的形式释放。氮化铟镓合金的具体成分决定了带隙能量,进而决定了发射光的波长(颜色)——在本例中为绿色。水清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. 发展趋势
用于消费电子产品的SMD LED发展趋势继续朝着更高效率(每单位电功率产生更多光输出)、更小占位面积和更薄外形的方向发展。同时,为了满足高分辨率显示器和均匀照明的需求,也在推动改进颜色一致性和更严格的分档容差。此外,由于全球环境法规和先进PCB材料的采用,兼容无铅和高温回流焊接工艺仍然至关重要。在LED封装本身集成板上电流调节或保护功能是简化驱动电路设计的一个持续发展领域。
LED规格术语详解
LED技术术语完整解释
一、光电性能核心指标
| 术语 | 单位/表示 | 通俗解释 | 为什么重要 |
|---|---|---|---|
| 光效(Luminous Efficacy) | lm/W(流明/瓦) | 每瓦电能发出的光通量,越高越节能。 | 直接决定灯具的能效等级与电费成本。 |
| 光通量(Luminous Flux) | lm(流明) | 光源发出的总光量,俗称"亮度"。 | 决定灯具够不够亮。 |
| 发光角度(Viewing Angle) | °(度),如120° | 光强降至一半时的角度,决定光束宽窄。 | 影响光照范围与均匀度。 |
| 色温(CCT) | K(开尔文),如2700K/6500K | 光的颜色冷暖,低值偏黄/暖,高值偏白/冷。 | 决定照明氛围与适用场景。 |
| 显色指数(CRI / Ra) | 无单位,0–100 | 光源还原物体真实颜色的能力,Ra≥80为佳。 | 影响色彩真实性,用于商场、美术馆等高要求场所。 |
| 色容差(SDCM) | 麦克亚当椭圆步数,如"5-step" | 颜色一致性的量化指标,步数越小颜色越一致。 | 保证同一批灯具颜色无差异。 |
| 主波长(Dominant Wavelength) | nm(纳米),如620nm(红) | 彩色LED颜色对应的波长值。 | 决定红、黄、绿等单色LED的色相。 |
| 光谱分布(Spectral Distribution) | 波长 vs. 强度曲线 | 显示LED发出的光在各波长的强度分布。 | 影响显色性与颜色品质。 |
二、电气参数
| 术语 | 符号 | 通俗解释 | 设计注意事项 |
|---|---|---|---|
| 正向电压(Forward Voltage) | Vf | LED点亮所需的最小电压,类似"启动门槛"。 | 驱动电源电压需≥Vf,多个LED串联时电压累加。 |
| 正向电流(Forward Current) | If | 使LED正常发光的电流值。 | 常采用恒流驱动,电流决定亮度与寿命。 |
| 最大脉冲电流(Pulse Current) | Ifp | 短时间内可承受的峰值电流,用于调光或闪光。 | 脉冲宽度与占空比需严格控制,否则过热损坏。 |
| 反向电压(Reverse Voltage) | Vr | LED能承受的最大反向电压,超过则可能击穿。 | 电路中需防止反接或电压冲击。 |
| 热阻(Thermal Resistance) | Rth(°C/W) | 热量从芯片传到焊点的阻力,值越低散热越好。 | 高热阻需更强散热设计,否则结温升高。 |
| 静电放电耐受(ESD Immunity) | V(HBM),如1000V | 抗静电打击能力,值越高越不易被静电损坏。 | 生产中需做好防静电措施,尤其高灵敏度LED。 |
三、热管理与可靠性
| 术语 | 关键指标 | 通俗解释 | 影响 |
|---|---|---|---|
| 结温(Junction Temperature) | Tj(°C) | LED芯片内部的实际工作温度。 | 每降低10°C,寿命可能延长一倍;过高导致光衰、色漂移。 |
| 光衰(Lumen Depreciation) | L70 / L80(小时) | 亮度降至初始值70%或80%所需时间。 | 直接定义LED的"使用寿命"。 |
| 流明维持率(Lumen Maintenance) | %(如70%) | 使用一段时间后剩余亮度的百分比。 | 表征长期使用后的亮度保持能力。 |
| 色漂移(Color Shift) | Δu′v′ 或 麦克亚当椭圆 | 使用过程中颜色的变化程度。 | 影响照明场景的颜色一致性。 |
| 热老化(Thermal Aging) | 材料性能下降 | 因长期高温导致的封装材料劣化。 | 可能导致亮度下降、颜色变化或开路失效。 |
四、封装与材料
| 术语 | 常见类型 | 通俗解释 | 特点与应用 |
|---|---|---|---|
| 封装类型 | EMC、PPA、陶瓷 | 保护芯片并提供光学、热学接口的外壳材料。 | EMC耐热好、成本低;陶瓷散热优、寿命长。 |
| 芯片结构 | 正装、倒装(Flip Chip) | 芯片电极布置方式。 | 倒装散热更好、光效更高,适用于高功率。 |
| 荧光粉涂层 | YAG、硅酸盐、氮化物 | 覆盖在蓝光芯片上,部分转化为黄/红光,混合成白光。 | 不同荧光粉影响光效、色温与显色性。 |
| 透镜/光学设计 | 平面、微透镜、全反射 | 封装表面的光学结构,控制光线分布。 | 决定发光角度与配光曲线。 |
五、质量控制与分档
| 术语 | 分档内容 | 通俗解释 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分档 | 代码如 2G、2H | 按亮度高低分组,每组有最小/最大流明值。 | 确保同一批产品亮度一致。 |
| 电压分档 | 代码如 6W、6X | 按正向电压范围分组。 | 便于驱动电源匹配,提高系统效率。 |
| 色区分档 | 5-step MacAdam椭圆 | 按颜色坐标分组,确保颜色落在极小范围内。 | 保证颜色一致性,避免同一灯具内颜色不均。 |
| 色温分档 | 2700K、3000K等 | 按色温分组,每组有对应的坐标范围。 | 满足不同场景的色温需求。 |
六、测试与认证
| 术语 | 标准/测试 | 通俗解释 | 意义 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 流明维持测试 | 在恒温条件下长期点亮,记录亮度衰减数据。 | 用于推算LED寿命(结合TM-21)。 |
| TM-21 | 寿命推演标准 | 基于LM-80数据推算实际使用条件下的寿命。 | 提供科学的寿命预测。 |
| IESNA标准 | 照明工程学会标准 | 涵盖光学、电气、热学测试方法。 | 行业公认的测试依据。 |
| RoHS / REACH | 环保认证 | 确保产品不含有害物质(如铅、汞)。 | 进入国际市场的准入条件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效认证 | 针对照明产品的能效与性能认证。 | 常用于政府采购、补贴项目,提升市场竞争力。 |