LTST-S110KGKT SMD LED規格書 - AlInGaP綠色發光二極管 - 25mA - 62.5mW - 技術文檔

1. 產品概述

LTST-S110KGKT是一款專為自動化印刷電路板（PCB）組裝而設計的表面貼裝器件（SMD）LED燈。它屬於微型LED系列，旨在滿足各類電子設備中空間受限的應用需求。

1.1 核心優勢與目標市場

呢款LED為現代電子製造提供咗多項關鍵優勢。其主要特性包括符合RoHS（有害物質限制）指令，適用於環保法規嚴格嘅全球市場。該器件採用超高亮度嘅AlInGaP（鋁銦鎵磷）半導體芯片，以喺綠色光譜範圍內嘅高效率和良好色純度而聞名。封裝採用鍍錫處理，增強咗可焊性和長期可靠性。佢完全兼容自動化貼片設備同紅外（IR）回流焊接工藝，呢啲係大規模生產嘅標準流程。LED以行業標準嘅8毫米載帶、7英寸卷盤形式供貨，便於高效處理同組裝。

目標應用領域多樣，主要集中在尺寸緊湊、可靠性高同視覺指示清晰至關重要嘅領域。呢啲領域包括電信設備（例如手機）、辦公自動化設備（例如手提電腦）、網絡系統、各種家用電器以及室內標識或符號照明。喺呢啲設備中嘅具體用途涵蓋鍵盤背光、狀態指示燈、微型顯示屏同通用信號燈。

2. 深入技術參數分析

透徹理解電氣、光學和熱學規格對於正確的電路設計和可靠運行至關重要。

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能對器件造成永久性損壞的極限條件，規定在環境溫度（Ta）為25°C下。最大連續直流正向電流（IF）為25 mA。在佔空比1/10、脈衝寬度0.1ms的脈衝條件下，器件可承受60 mA的峰值正向電流。最大允許反向電壓（VR）為5 V。總功耗不應超過62.5 mW。工作溫度範圍為-30°C至+85°C，儲存溫度範圍稍寬，為-40°C至+85°C。關鍵的是，LED可承受峰值溫度為260°C、最長10秒的紅外回流焊接，這與常見的無鉛（Pb-free）組裝工藝曲線相符。

2.2 電氣與光學特性

呢啲係喺標準測試條件下、Ta=25°C時量度到嘅典型性能參數。發光強度（Iv）係感知亮度嘅量度，喺標準測試電流20 mA驅動下，其範圍由最小值18.0毫坎德拉（mcd）到最大值71.0 mcd。視角定義為2θ1/2（半角嘅兩倍），為130度。呢種闊視角令LED適用於離軸位置可見性好重要嘅應用。

光譜特性由幾個波長定義。峰值發射波長（λP）典型值為574 nm。決定感知顏色嘅主波長（λd）喺20 mA下規定範圍為567.5 nm至576.5 nm。譜線半寬（Δλ）典型值為15 nm，表明咗所發射綠光嘅光譜純度。

電氣方面，喺20 mA下嘅正向電壓（VF）範圍為最小值1.9 V至最大值2.4 V。當施加5 V反向電壓時，最大反向電流（IR）規定為10 μA。

3. 分級系統說明

為確保大規模生產的一致性，LED根據關鍵參數被分類到不同的性能檔位中。這使得設計人員能夠為其應用選擇滿足特定要求的部件。

3.1 正向電壓（VF）分級

LED會根據其在20 mA下的正向壓降進行分級。級別代碼、最小及最大電壓如下：代碼4（1.9V - 2.0V）、代碼5（2.0V - 2.1V）、代碼6（2.1V - 2.2V）、代碼7（2.2V - 2.3V）及代碼8（2.3V - 2.4V）。每個級別內的容差為±0.1伏。當多個LED在沒有獨立限流電阻的情況下並聯連接時，選用相同VF級別的LED有助於保持亮度均勻。

3.2 發光強度（IV）分級

此分檔根據LED在20 mA下的光輸出進行分類。檔位為：代碼M（18.0 - 28.0 mcd）、代碼N（28.0 - 45.0 mcd）和代碼P（45.0 - 71.0 mcd）。每個強度檔位的容差為±15%。這使得設計人員可以根據應用需求選擇適當的亮度級別，無論是需要高可見度還是較低功耗。

3.3 色調（主波長）分級

為控制顏色一致性，LED按其主波長進行分檔。檔位為：代碼C（567.5 - 570.5 nm）、代碼D（570.5 - 573.5 nm）和代碼E（573.5 - 576.5 nm）。每個檔位的容差為±1 nm。在多個指示燈之間顏色匹配很重要的應用中，使用相同色調檔位的LED至關重要。

4. 性能曲線分析

圖形數據提供了在不同條件下器件行為的更深入洞察，這對於穩健設計至關重要。

4.1 正向電流 vs. 正向電壓（I-V曲線）

I-V特性曲線顯示了流過LED的電流與其兩端電壓之間的關係。對於像這樣的典型AlInGaP LED，該曲線呈指數上升。電流開始顯著增加的「拐點」電壓大約在1.8-1.9V。超過此點，電壓的微小增加會導致電流的大幅增加。這強調了使用恆流驅動器或限流電阻以防止熱失控並確保穩定運行的重要性。

4.2 發光強度 vs. 正向電流

該曲線展示了光輸出如何隨驅動電流變化。通常，發光強度在一定範圍內隨電流近似線性增加。然而，在非常高的電流下，由於芯片內部發熱增加（效率下降），效率會降低。在建議的20mA或以下工作可確保最佳效率和壽命。

4.3 發光強度 vs. 環境溫度

LED嘅光輸出同溫度有關。隨住環境溫度（或結溫）升高，發光強度通常會降低。呢條降額曲線對於設計必須喺規定工作溫度範圍（特別係接近+85°C上限）內保持一定亮度水平嘅應用至關重要。

4.4 光譜分佈

光譜功率分佈圖顯示咗每個波長處發射光嘅相對強度。對於綠色AlInGaP LED，呢條曲線通常係圍繞主波長中心嘅單一、相對較窄嘅峰。15 nm嘅半寬（Δλ）表明係一種中等純度嘅綠色，對於清晰、飽和嘅指示燈嚟講係理想嘅。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

該LED符合行業標準的SMD封裝外形。關鍵尺寸包括總長、寬和高。透鏡為水白色。除非另有說明，所有尺寸均以毫米為單位提供，標準公差為±0.1 mm。精確的尺寸數據對於創建準確的PCB焊盤圖案以及確保正確的放置和焊接至關重要。

5.2 推薦的PCB焊盤圖案與極性

提供建議嘅焊盤佈局（焊盤圖案），以確保喺回流焊接過程中形成可靠嘅焊點並正確對齊。該設計考慮到焊料圓角嘅形成同熱釋放。陰極（負極）端子通常透過封裝體上嘅標記（例如凹口、圓點或綠色標記）嚟識別。組裝時正確嘅極性方向係器件正常運作嘅必要條件。

6. 焊接與組裝指南

6.1 紅外回流焊接參數

對於無鉛（Pb-free）焊接工藝，推薦特定的溫度曲線。該曲線通常包括預熱區（例如150-200°C）、受控的升溫區、峰值溫度區和冷卻區。關鍵參數是器件本體溫度不得超過260°C超過10秒。遵守此曲線對於防止損壞LED的環氧樹脂透鏡、內部鍵合線或半導體芯片本身是必要的。

6.2 手工焊接

若必須進行手工焊接，則必須格外小心。烙鐵頭溫度不應超過300°C，並且對於單次焊接操作，與LED端子的接觸時間應限制在最多3秒。施加過多熱量可能會不可逆地損壞元件。

6.3 清洗

焊後清洗必須使用兼容的溶劑進行。只能使用酒精類清洗劑，如乙醇或異丙醇（IPA）。LED應在常溫下浸泡少於一分鐘。使用刺激性或未指定的化學清洗劑可能會降解塑料封裝，導致變色、開裂或光輸出降低。

6.4 儲存與處理

正確嘅儲存對於保持可焊性至關重要。未開封、帶乾燥劑嘅防潮袋有保質期。一旦原始包裝被打開，LED對環境濕度敏感（濕度敏感等級，MSL 3）。佢哋應喺一星期內使用，或儲存喺乾燥環境中（例如帶乾燥劑嘅密封容器或氮氣櫃）。如果暴露喺環境濕度中超過一星期，則需要喺焊接前進行烘烤處理（例如60°C至少20小時），以去除吸收嘅水分並防止迴流焊過程中出現「爆谷」現象。

6.5 靜電放電（ESD）預防措施

LED對靜電放電敏感。處理程序必須包括適當的接地。操作人員應使用腕帶或防靜電手套。所有工作站、設備和機器必須正確接地，以防止可能劣化或破壞半導體結的ESD事件。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 載帶與捲盤規格

該產品為自動化組裝供貨。它包裝在8毫米寬的凸起載帶中。載帶纏繞在標準的7英寸（178毫米）直徑捲盤上。每捲包含3000個LED。對於少於整捲的數量，最小包裝數量為500個。包裝符合ANSI/EIA-481標準，確保與貼片機上標準載帶供料器的兼容性。

8. 應用說明與設計考量

8.1 限流

LED係電流驅動器件。當從電壓源供電時，串聯電阻係最簡單嘅限流方法。電阻值可以用歐姆定律計算：R = (V_電源 - VF_LED) / I_期望。例如，使用5V電源，VF為2.1V，期望電流為20mA，則電阻值為（5 - 2.1）/ 0.02 = 145歐姆。標準嘅150歐姆電阻將會係合適嘅。亦必須考慮電阻嘅額定功率：P = I^2 * R = (0.02)^2 * 150 = 0.06W，因此1/8W（0.125W）或更大功率嘅電阻就足夠。

8.2 熱管理

雖然體積細，但LED喺半導體結嗰度會產生熱量。過高嘅結溫會降低光輸出、改變波長同縮短壽命。對於喺高環境溫度或者接近最大電流下工作嘅設計，要考慮PCB佈局。喺LED嘅熱焊盤（如果有）下面用帶接地層或者散熱孔嘅PCB有助散熱。避免將LED擺喺靠近其他發熱元件嘅地方。

8.3 應用範圍與可靠性

此LED設計用於標準商業及工業電子設備。對於需要極高可靠性、且故障可能危及安全或健康的應用（例如航空、醫療生命支持、關鍵運輸系統），需要進行額外的資格認證及具體諮詢。未經進一步評估，標準器件可能不適合此類高可靠性應用。

9. 技術對比與差異化

基於AlInGaP技術嘅LTST-S110KGKT，同某啲波長嘅其他綠色LED技術（例如傳統嘅GaP（磷化鎵）或者InGaN（氮化銦鎵））相比，具有明顯嘅優勢。AlInGaP LED通常喺琥珀色到紅色光譜範圍內提供更高嘅效率同更好嘅溫度穩定性，而且對於特定嘅綠色波長，同較舊嘅GaP技術相比，佢可以喺亮度同顏色穩定性方面提供更優越嘅性能。其130度視角比一啲設計用於更定向光線嘅側視或頂視封裝更寬，令佢成為廣角可見性有益嘅狀態指示嘅通用選擇。透明透鏡同高亮度AlInGaP芯片嘅結合產生咗鮮豔、飽和嘅綠色，易於區分。

10. 常見問題解答（FAQ）

10.1 峰值波長和主波長有什麼區別？

峰值波長（λP）係光譜功率分佈曲線達到最大強度嘅波長。主波長（λd）源自CIE色度圖，代表同LED感知顏色相匹配嘅純單色光嘅單一波長。對於光譜較窄嘅LED，呢啲數值通常好接近，但λd係顏色規格更相關嘅參數。

10.2 我可以用電壓源直接驅動呢個LED嗎？

不可以。LED的正向電壓具有負溫度係數，並且每個單元之間都有差異。將其直接連接到電壓源將導致不受控制的電流流動，很可能超過最大額定值並損壞器件。務必使用限流機制，例如串聯電阻或恆流驅動器。

10.3 點解發光強度同波長要有分檔系統？

製造差異導致單個LED之間嘅性能略有不同。分檔將佢哋分類到特性緊密匹配嘅組別中。咁樣設計人員就可以為其應用購買具有保證最小/最大性能（例如亮度、顏色）嘅部件，確保最終產品嘅一致性，特別係喺使用多個LED時。

10.4 如果喺回流焊期間超過260°C下10秒嘅限制會點？

超過時間-溫度曲線可能導致多種故障：環氧樹脂透鏡嘅熱應力開裂、內部矽膠封裝材料嘅劣化（導致變暗）、鍵合線失效或半導體芯片本身損壞。呢啲會導致光輸出降低、顏色偏移或器件完全失效。

11. 實際設計與使用示例

11.1 消費類設備狀態指示燈

喺便攜式藍牙喇叭中，單個LTST-S110KGKT可以用作電源/充電狀態指示燈。透過限流電阻從主3.3V或5V電源軌以10-15 mA驅動，佢提供清晰、明亮嘅綠光。130度嘅寬視角確保從幾乎任何角度都能睇到狀態。設計必須包括正確嘅PCB焊盤圖案，並確保LED冇放置喺需要更高驅動電流嘅深色或漫射透鏡後面。

11.2 薄膜鍵盤背光

對於醫療設備鍵盤，可以將來自相同強度檔位（例如代碼N）嘅多個LED排列喺周邊，以提供均勻嘅背光。佢哋會以串並聯組合方式連接，並配備適當嘅限流電阻，以確保亮度均勻。如果喺密閉空間內同時驅動好多LED，則必須考慮熱管理。

12. 技術介紹

LTST-S110KGKT採用生長在襯底上的AlInGaP（鋁銦鎵磷）半導體材料。當施加正向電壓時，電子和空穴在芯片的有源區複合，以光子（光）的形式釋放能量。AlInGaP合金的具體成分決定了帶隙能量，從而決定了發射光的波長（顏色），在本例中為綠色。芯片安裝在引線框架封裝中，進行引線鍵合，並用透明的環氧樹脂透鏡封裝，以保護芯片並塑造光束。外部引腳的鍍錫確保了良好的可焊性和抗氧化性。

13. 技術趨勢

SMD指示燈LED的總體趨勢繼續朝着更高效率（每單位電功率產生更多光輸出）、改進的顏色一致性和飽和度以及更小的封裝尺寸發展，以實現更密集的PCB設計。同時，也注重在惡劣條件（如更高溫度和濕度）下增強可靠性。小型化的驅動力持續存在，對於空間最受限的應用，芯片級封裝（CSP）LED正變得越來越普遍。此外，將控制電子器件直接與LED芯片集成（例如用於恆流驅動或混色）是一個持續發展的領域。