LTST-C21KGKT 反向贴装SMD LED规格书 - 绿色AlInGaP - 20mA - 2.4V - 中文技术文档

1. 产品概述

本文档提供了一款高亮度、反向贴装表面贴装器件（SMD）发光二极管（LED）的完整技术规格。该器件采用铝铟镓磷（AlInGaP）半导体芯片来产生绿光。它专为自动化组装工艺设计，并符合RoHS（有害物质限制）指令，是一款适用于现代电子制造的环保型元件。

这款LED主要用于背光、状态指示以及印刷电路板（PCB）正面空间有限的仪表板照明。其反向贴装设计允许其焊接在电路板的背面，而光线从正面发出，从而实现创新且节省空间的产品设计。

2. 技术参数详解

2.1 绝对最大额定值

器件不得在超出这些极限的条件下工作，以防永久性损坏。关键额定值包括：在环境温度（T_F）为25°C时，最大连续正向电流（I_a）为30 mA。功耗额定值为75 mW。对于脉冲工作，在占空比为1/10、脉冲宽度为0.1 ms的条件下，允许峰值正向电流为80 mA。最大反向电压（V_R）为5 V。工作与存储温度范围规定为-55°C至+85°C。

焊接条件至关重要：波峰焊或红外回流焊温度不得超过260°C超过5秒，而气相焊接温度不得超过215°C超过3分钟。对于环境温度高于50°C的情况，正向电流需按0.4 mA/°C的线性降额因子进行降额。

2.2 光电特性

在T_a=25°C、正向电流（I_F）为20 mA的条件下测量，定义了关键性能参数。

• 发光强度（I_V）：范围从最小值28.0 mcd到最大值180.0 mcd。汇总表中未指定典型值，表明其取决于具体的分档代码（参见第3节）。测量遵循CIE明视觉人眼响应曲线。
• 视角（2θ_1/2）：定义为70度。这是发光强度降至中心轴测量值一半时的全角。
• 峰值波长（λ_P）：约为574 nm。这是光谱功率分布达到最大值时的波长。
• 主波长（λ_d）：在I_F=20mA时，范围为567.5 nm至576.5 nm。这是人眼感知到的、定义光色的单一波长，源自CIE色度图。
• 光谱半宽（Δλ）：约为15 nm。这表示绿光的光谱纯度。
• 正向电压（V_F）：在I_F=20mA时，范围为1.80 V至2.40 V。
• 反向电流（I_R）：在V_R=5V时，最大为10 μA。
• 电容（C）：在0 V偏压和1 MHz频率下测量，典型值为40 pF。

3. 分档系统说明

为确保生产中的颜色和亮度一致性，LED被分档。本产品使用两个独立的分档标准。

3.1 发光强度分档

单位是毫坎德拉（mcd），在I_F=20mA条件下。分档如下：

• 代码 N：28.0 mcd（最小）至45.0 mcd（最大）
• 代码 P：45.0 mcd 至 71.0 mcd
• 代码 Q：71.0 mcd 至 112.0 mcd
• 代码 R：112.0 mcd 至 180.0 mcd

3.2 主波长分档

单位是纳米（nm），在I_F=20mA条件下。分档如下：

• 代码 C：567.5 nm（最小）至570.5 nm（最大）
• 代码 D：570.5 nm 至 573.5 nm
• 代码 E：573.5 nm 至 576.5 nm

4. 性能曲线分析

虽然引用了具体图表但未在提供的文本中详述，此类器件的典型曲线包括：

• I-V（电流-电压）曲线：显示正向电压与电流之间的指数关系。曲线将在约1.8-2.4V处有一个特定的拐点电压。
• 发光强度 vs. 正向电流：表明光输出随电流增加而增加，但不一定是线性的，特别是在较高电流下由于热效应的影响。
• 发光强度 vs. 环境温度：显示随着结温升高，光输出下降。AlInGaP LED的光输出通常具有负温度系数。
• 光谱分布：显示各波长相对发射功率的曲线图，峰值在574 nm左右，半高宽约为15 nm。
• 视角分布图：说明光强角度分布的极坐标图，对于此类封装样式，通常呈朗伯型或侧发射型。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

该LED符合EIA标准SMD封装外形。所有关键尺寸（本体长、宽、高、引脚间距等）均在以毫米为单位的图纸中提供，标准公差为±0.10 mm，除非另有说明。透镜被指定为"透明"。

5.2 极性识别与焊盘布局

该元件具有阳极和阴极端子。规格书包含推荐的PCB布局焊盘尺寸图。遵循这些尺寸对于实现可靠的焊点、正确的对位以及回流焊过程中有效的散热至关重要。焊盘设计也有助于防止焊接过程中的"立碑"现象（元件一端翘起）。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊温度曲线

提供了两条建议的红外（IR）回流焊温度曲线：一条用于标准锡铅（SnPb）焊料工艺，另一条用于无铅（Pb-free）焊料工艺（通常使用SAC合金）。无铅曲线需要更高的峰值温度（最高260°C），但必须严格控制液相线以上的时间，以防止损坏LED的环氧树脂封装。预热阶段对于最小化热冲击至关重要。

6.2 存储与操作

LED是对湿气敏感的器件。若需在原防潮袋外长期存储，应将其保存在不超过30°C和70%相对湿度的环境中。如果未包装存储超过一周，建议在焊接前进行约60°C、至少24小时的烘烤，以去除吸收的湿气，防止回流焊时发生"爆米花"现象。

6.3 清洗

如果焊接后需要清洗，应仅使用指定的溶剂。在室温下将LED浸入乙醇或异丙醇中不超过一分钟是可以接受的。使用未指定或腐蚀性化学品可能会损坏塑料透镜和封装材料。

6.4 静电放电（ESD）防护

LED易受静电放电损坏。在操作和组装过程中必须采取适当的ESD控制措施：

• 使用接地腕带和防静电垫。
• 确保所有设备和工作台正确接地。
• 考虑使用离子发生器来中和可能积聚在塑料透镜上的静电荷。

7. 包装与订购信息

LED以行业标准包装提供，便于自动化组装。

• 编带与卷盘：元件置于8毫米宽的压纹载带中。
• 卷盘尺寸：安装在7英寸（178毫米）直径的卷盘上。
• 数量：标准卷盘包含3000片。对于剩余库存，最小订购量为500片。
• 包装标准：符合ANSI/EIA-481-1-A规范。载带带有封盖，最多允许连续两个空穴。

完整料号（例如，LTST-C21KGKT）编码了特定特性，包括发光强度和主波长的分档代码。

8. 应用说明与设计考量

8.1 驱动电路设计

LED是电流驱动器件。为实现稳定均匀的工作，尤其是在并联驱动多个LED时，为每个LED串联一个限流电阻是强烈推荐的（电路模型A）。不建议直接并联驱动LED而不使用单独的电阻（电路模型B），因为不同器件之间的正向电压（V_F）存在差异。这些差异会导致电流分配显著不均，从而造成亮度不均，并可能使正向电压最低的LED承受过大的应力。_F.

串联电阻（R_s）的值可以使用欧姆定律计算：R_s= (V_电源- V_F) / I_F，其中I_F是所需的工作电流（例如，20 mA），V_F是规格书中的典型或最大正向电压。

8.2 热管理

尽管功耗相对较低（最大75 mW），但有效的热管理对于保持长期可靠性和一致的光输出仍然很重要。LED的光输出随着结温升高而降低。确保从LED焊盘到PCB铜层的良好热路径有助于散热。避免长时间在绝对最大电流和温度极限下工作。

8.3 应用范围与限制

本元件设计用于通用电子设备，如消费电子产品、办公自动化设备和通信设备。它并非专门设计或认证用于故障可能导致直接安全危害的应用（例如，航空控制、医疗生命支持、交通安全系统）。对于此类高可靠性应用，需要咨询制造商以获取专用产品。

9. 技术对比与差异化

这款LED的关键差异化特性是其反向贴装能力以及使用AlInGaP芯片实现绿光发射。

• 反向贴装 vs. 标准顶视SMD：这使得LED可以安装在PCB的底部，同时光线通过孔或导光件射出，从而为其他元件腾出宝贵的顶部空间。它实现了更纤薄的产品设计。
• AlInGaP vs. 传统GaP或InGaN：与旧技术相比，AlInGaP技术在红、橙、琥珀和绿光波长上提供更高的效率和更好的温度稳定性。它通常提供更高的亮度和更饱和的色点。
• 透明透镜：提供芯片的真实颜色而不进行漫射，与漫射透镜相比，产生更聚焦、更强烈的光束图案。

10. 常见问题解答（FAQ）

Q1: 峰值波长和主波长有什么区别？

A1: 峰值波长（λ_P）是LED发射最多光功率的物理波长。主波长（λ_d）是基于人眼色觉（CIE图）计算出的、最能代表感知颜色的值。对于单色绿光LED，它们通常很接近，但λ_d是进行颜色匹配时更相关的参数。

Q2: 我可以连续以30 mA驱动这款LED吗？

A2: 虽然绝对最大额定值是30 mA直流，但为了获得最佳的寿命和稳定的光输出，通常在测试电流20 mA或以下工作。以30 mA工作会产生更多热量，降低效率，并可能缩短寿命。在高温下工作时，务必参考降额指南。

Q3: 如何解读料号中的分档代码？

A3: 料号后缀包含指定发光强度分档（例如，R代表最高输出）和主波长分档（例如，D代表中绿）的代码。选择合适的分档代码对于需要在多个LED之间保持亮度与颜色一致的应用至关重要。

Q4: 这款LED适合波峰焊吗？

A4: 是的，规格书规定了波峰焊条件为260°C最多5秒。然而，回流焊是此类SMD元件的首选且最常用的方法。

11. 设计使用案例研究

场景：为便携式医疗设备设计状态指示灯。

该设备需要一个明亮、明确的绿色"电源开启/就绪"指示灯。顶部控制面板上的空间极其有限。选择了一款反向贴装LED。它被放置在主PCB的底部。顶部面板上有一个精确钻孔的小孔，让光线透出。可以使用导光柱或简单的孔设计。驱动电路使用3.3V电源。计算串联电阻：R_s= (3.3V - 2.2V_典型值) / 0.020A = 55 欧姆。选择了一个56欧姆的标准值电阻。为确保所有设备颜色一致，物料清单中指定了来自同一波长分档（例如，代码D）的LED。

12. 技术原理介绍

这款LED基于在衬底上生长的铝铟镓磷（Al_xIn_yGa_1-x-yP）半导体材料。当施加正向电压时，电子和空穴在芯片的有源区复合，以光子（光）的形式释放能量。晶格中铝、铟和镓的特定比例决定了带隙能量，这直接定义了发射光的波长（颜色）。对于绿光发射，使用特定的成分来实现对应于约570-580 nm光线的带隙。AlInGaP材料体系以其在红到绿光谱范围内的高内量子效率而闻名。

13. 行业趋势与发展

用于指示灯和背光应用的SMD LED趋势继续朝着更高效率、更小封装和更高可靠性发展。在无铅和高温回流焊工艺中提高性能的需求强劲。对精确颜色控制和更严格分档的需求正在增加，尤其是在显示器或面板之间颜色匹配至关重要的应用中。此外，将LED与内置电流调节或控制电路（如IC驱动LED）集成是一个增长趋势，以简化设计并提高性能一致性，尽管本特定元件是标准的、分立式LED。