橙色SMD LED LTST-C150KFKT规格书 - EIA封装 - 20mA - 90mcd - 中文技术文档

1. 产品概述

LTST-C150KFKT是一款高亮度表面贴装LED，专为需要可靠高效橙色指示照明的现代电子应用而设计。它采用先进的AlInGaP半导体芯片，该芯片以在橙红色光谱范围内产生高发光强度和高效率而闻名。该元件采用符合EIA标准的封装形式，兼容大批量制造中常用的自动化贴片组装系统。器件以8mm载带形式提供，卷绕在7英寸直径的卷盘上，便于高效处理和加工。

其主要设计目标是提供一致的光学性能、兼容无铅焊接工艺，并符合RoHS等环境标准。"水清"透镜材料使芯片固有颜色得以发射，无显著扩散或色偏，从而产生饱和的橙色光输出。

2. 技术参数详解

2.1 绝对最大额定值

这些额定值定义了可能导致器件永久损坏的应力极限。不保证在此极限下或超过此极限的操作，为确保长期可靠性能，应避免此类操作。

• 功耗：75 mW。这是在环境温度为25°C时，封装能够耗散的最大总功率。超过此限制有过热损坏半导体结的风险。
• 直流正向电流：30 mA。可施加的最大连续正向电流。
• 峰值正向电流：80 mA。此电流仅在脉冲条件下允许，以应对短暂的电流浪涌。
• 降额因子：环境温度每升高1°C，最大允许直流正向电流必须降低0.4 mA，以防止热过应力。
• 反向电压：5 V。施加超过此值的反向电压可能导致击穿和失效。
• 工作与存储温度范围：-55°C 至 +85°C。器件可在此全范围内工作和存储。
• 焊接温度耐受性：器件可承受260°C波峰焊或红外回流焊5秒，以及215°C气相焊接3分钟。

2.2 电气与光学特性

这些是在Ta=25°C和IF=20mA标准测试条件下测得的典型性能参数。

• 发光强度：45.0 mcd，典型值90.0 mcd。这是以毫坎德拉为单位测量的光输出。该值使用经过滤光片匹配人眼光谱响应曲线的传感器测量。
• 视角：典型值130°。此宽视角表明光以宽广的朗伯型模式发射，适用于需要宽范围可见性的应用。
• 峰值发射波长：典型值611 nm。光谱输出最强的特定波长。
• 主波长：典型值605 nm。这是人眼感知到的、定义LED颜色的单一波长，源自CIE色度图。
• 光谱线半宽：典型值17 nm。这表示光谱纯度；宽度越窄意味着输出越接近单色。
• 正向电压：在IF=20mA时，最小2.0V，典型2.4V。LED工作时两端的电压降。这对于设计限流电路至关重要。
• 反向电流：在VR=5V时，最大10 µA。器件反向偏置时的小漏电流。
• 电容：在VF=0V，f=1MHz时，典型值40 pF。结电容，可能与高速开关应用相关。

3. 分档系统说明

LED的发光强度可能因批次而异。为确保最终用户的一致性，产品根据测量性能被分类到不同的"分档"中。对于LTST-C150KFKT，主要分档依据是20mA下的发光强度。

• 分档代码 P：45.0 - 71.0 mcd
• 分档代码 Q：71.0 - 112.0 mcd
• 分档代码 R：112.0 - 180.0 mcd分档代码 S：180.0 - 280.0 mcd

每个亮度分档应用了+/-15%的容差。在设计对亮度均匀性要求严格的系统时，指定单一分档代码或了解分档范围对于避免可见的亮度差异至关重要。

4. 性能曲线分析

虽然规格书中引用了具体图表，但其隐含的特性是AlInGaP LED的标准特性，对设计至关重要。

4.1 正向电流与正向电压关系曲线

该关系呈指数性。电压超过开启阈值后的小幅增加会导致电流大幅增加。这就是为什么LED必须由限流源驱动，而不是恒压源，以防止热失控和损坏。

4.2 发光强度与正向电流关系

在工作范围内，光输出通常与正向电流成正比。然而，效率通常在低于最大额定值的电流下达到峰值，并在更高电流下因热量增加而降低。

4.3 温度依赖性

发光强度和正向电压具有温度依赖性。随着结温升高：

• 发光强度降低：输出可能显著下降，这是热管理中必须考虑的因素。
• 正向电压降低：VF具有负温度系数。如果环境温度变化很大，这会影响简单电阻限流电路中的电流。

4.4 光谱分布

光谱输出曲线将以611 nm峰值波长为中心。17 nm的半宽表明光谱相对较窄，这是AlInGaP等直接带隙半导体的特征，从而产生纯净的橙色光。

5. 机械与封装信息

器件符合标准EIA表面贴装封装外形。关键尺寸说明包括：

• 所有主要尺寸均以毫米为单位。除非另有说明，标准公差为±0.10 mm。

规格书包含LED本体的详细尺寸图，这对于创建PCB焊盘图形至关重要。还提供了建议的焊盘布局，以确保可靠的焊点形成和回流焊过程中的正确对位。极性由器件上的阴极标记指示，通常是封装一侧的凹口、绿线或其他视觉标记。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊温度曲线

规格书提供了两种建议的红外回流焊温度曲线：

1. 常规工艺：适用于锡铅焊料的标准曲线。
2. 无铅工艺：针对SAC等无铅焊膏优化的曲线。此曲线通常具有更高的峰值温度，以适应无铅合金更高的熔点。液相线以上的时间和升温速率对于防止热冲击和确保形成良好焊点而不损坏LED的环氧树脂封装至关重要。

6.2 存储条件

LED是对湿度敏感的器件。长时间暴露在环境湿度中，可能导致在高温回流焊过程中因吸收的水分迅速汽化而产生"爆米花"现象。

• 推荐存储条件：温度不超过30°C，相对湿度不超过70%。
• 开袋时间：如果从原防潮袋中取出，LED应在一周内进行回流焊。
• 长期存储/烘烤：对于在原包装外存储超过一周的情况，应存储在带干燥剂的密封容器或氮气环境中。以此方式存储超过一周的LED，在焊接前应在约60°C下烘烤至少24小时以驱除湿气。

6.3 清洁

应仅使用指定的清洁剂。未指定的化学品可能损坏环氧树脂透镜或封装。如果焊接后需要清洁，建议在常温下浸入乙醇或异丙醇中不超过一分钟。

7. 包装与订购信息

产品以适用于自动化组装的行业标准包装提供：

• 载带与卷盘：8mm宽压纹载带。
• 卷盘尺寸：直径7英寸。
• 每卷数量：3000片。
• 最小起订量：剩余数量500片起订。
• 包装标准：符合ANSI/EIA-481-1-A-1994规范。载带中的空位用盖带密封。

型号LTST-C150KFKT遵循典型的制造商编码系统，其中元素可能表示系列、颜色、亮度分档、透镜类型和包装。

8. 应用建议

8.1 典型应用场景

此LED适用于需要橙色状态指示、背光或装饰照明的广泛应用，包括：

• 消费电子产品。
• 工业控制面板和仪器仪表。
• 汽车内饰照明。
• 标牌和装饰照明。
• PCB上的通用指示灯。

重要提示：规格书明确指出此LED适用于"普通电子设备"。对于需要极高可靠性、故障可能危及生命或健康的应用，在设计前需咨询制造商。

8.2 设计考量与电路配置

驱动方法：LED是电流驱动器件。最关键的设计规则是控制正向电流。

• 推荐电路：为每个LED使用一个串联限流电阻。这在并联多个LED时至关重要，因为它可以补偿各个LED正向电压的自然差异。没有单独的电阻，VF略低的LED将不成比例地吸收更多电流，导致亮度不均和潜在的过流故障。
• 不推荐电路：不鼓励将多个LED直接并联并共用一个限流电阻，因为存在上述电流不均的风险。

串联电阻的值使用欧姆定律计算：R = / I_desired。为保守设计，始终使用规格书中的典型或最大VF值。

8.3 静电放电保护

LED对静电放电敏感。ESD可能导致潜在或灾难性损坏，表现为高反向漏电流、低正向电压或在低电流下不发光。

预防措施包括：

• 操作时使用导电腕带或防静电手套。
• 确保所有工作站、设备和存储架正确接地。
• 使用离子发生器中和可能在塑料透镜上积聚的静电荷。

要测试潜在的ESD损坏，请检查LED是否点亮，并在低测试电流下测量其VF。异常读数表明可能存在损坏。

9. 技术对比与差异化

LTST-C150KFKT的关键差异化优势源于其材料系统和封装设计：

• AlInGaP芯片技术：与标准GaAsP等旧技术相比，AlInGaP提供显著更高的发光效率和亮度、更好的温度稳定性和更长的使用寿命。这使得它对于要求高可见性和可靠性的应用更为优越。
• 水清透镜：与散射或有色透镜相比，提供更饱和、鲜艳的颜色，后者会散射光线并可能降低颜色纯度。这对于颜色定义重要的应用是理想选择。
• 无铅与RoHS合规：符合现代环境法规，这是当今销售的大多数电子产品的强制性要求。
• 宽视角：提供出色的离轴可见性，这对于需要从不同角度观看的面板指示灯是有利的。

10. 常见问题解答

10.1 峰值波长与主波长有何区别？

峰值波长是LED发射最多光功率的物理波长，直接从光谱测量。主波长是基于人眼颜色感知的计算值，最能代表我们看到的单一颜色。对于像这种橙色的单色LED，它们通常很接近，但λd是设计中颜色规格更相关的参数。

10.2 为何采用20mA测试电流？

20mA历史上是许多小信号LED的标准驱动电流，在亮度、效率和功耗之间提供了良好的平衡。它作为比较不同LED型号的通用参考点。您的应用可以使用不同的电流，但所有性能参数将相应变化，并且您必须保持在绝对最大额定值内。

10.3 如何选择正确的亮度分档？

根据应用的亮度要求和均匀性容差选择分档。对于单个指示灯，任何分档可能都足够。对于所有LED必须看起来同样亮的阵列，您应指定单一、紧密的分档，并可能实施光学扩散以掩盖剩余的微小差异。

10.4 能否直接用3.3V或5V微控制器引脚驱动此LED？

不能直接驱动。微控制器GPIO引脚是电压源，不是电流源，通常无法在保持其输出电压的同时提供稳定的20mA电流。更重要的是，它无法针对LED的负温度系数提供保护。您必须如第8.2节所述使用串联限流电阻。对于3.3V电源和目标20mA电流，电阻值约为 / 0.02A = 45欧姆。标准的47欧姆电阻将是合适的选择。

11. 实际设计与使用案例

场景：为需要三个明亮、均匀的橙色LED来指示"系统运行"状态的工业设备设计状态指示面板。

1. 元件选择：选择LTST-C150KFKT是因为其高亮度、橙色以及适用于自动化组装的SMD封装。
2. 电路设计：系统电源轨为5V。为确保亮度均匀，使用了三个相同的驱动电路，每个LED一个。使用典型VF 2.4V和设计电流20mA，计算串联电阻值：R = / 0.02A = 130欧姆。选择最接近的标准值130或120欧姆。电阻的额定功率为*0.02A = 0.052W，因此标准的1/8W电阻绰绰有余。
3. PCB布局：使用规格书中制造商的建议焊盘尺寸创建PCB焊盘图形。LED之间保持足够的间距以利于散热。
4. 热考量：面板位于外壳内。为减轻温度升高导致的光输出下降，在LED焊盘附近放置了小的散热过孔以将热量传导到其他PCB层，并且外壳有通风。
5. 采购：为保证视觉均匀性，采购订单为生产所需的全部3,000片指定了"分档代码 S"。

12. 工作原理

LTST-C150KFKT中的光发射基于AlInGaP材料制成的半导体p-n结中的电致发光。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。当这些载流子在半导体的有源区复合时，它们释放能量。在像AlInGaP这样的直接带隙材料中，这种能量主要以光子的形式释放。发射光的特定波长由半导体材料的带隙能量决定，该能量在晶体生长过程中被设计为约2.03 eV，对应于约611 nm的橙色光。"水清"环氧树脂封装料保护芯片，提供机械稳定性，并作为透镜塑造光输出光束。

13. 技术趋势

LED技术的发展继续集中在与LTST-C150KFKT等元件相关的几个关键领域：

• 提高效率：持续的材料科学研究旨在减少非辐射复合并提高芯片的光提取效率，从而在相同电流下获得更亮的LED，或在更低功率下获得相同亮度。
• 改进颜色一致性与分档：外延生长和制造过程控制的进步导致参数分布更紧密，减少了对广泛分档的需求，并提供了更一致的生产性能。
• 小型化：对更小电子设备的推动促使LED封装尺寸不断缩小，同时保持或提高光学输出。
• 更高可靠性与寿命：封装材料和芯片贴装技术的改进增强了对热循环、湿度和其他环境应力的抵抗力，延长了使用寿命。
• 集成化：将多个LED芯片、控制电路甚至驱动器集成到单个封装中的趋势，以简化最终用户设计并减少PCB空间。

像LTST-C150KFKT这样的元件代表了这一演进过程中一个成熟、优化的节点，为标准指示灯应用提供了可靠且高性能的解决方案。