LTST-S110KRKT 侧发光贴片LED规格书 - 红色 - 20mA - 2.4V - 中文技术文档

1. 产品概述

LTST-S110KRKT是一款表面贴装器件（SMD）发光二极管（LED），专为需要侧向发光光源的应用而设计。其主要应用于空间受限且需要光线横向导出的LCD背光模块。该器件采用超亮AlInGaP（铝铟镓磷）半导体芯片，该芯片以在红色光谱范围内的高效率和亮度而闻名。封装为水白色，可实现最大的光输出，且透镜材料不会造成颜色偏差。

该LED的主要优势包括其符合RoHS（有害物质限制）指令，是一款环保的“绿色产品”。它采用8mm载带包装，卷绕在7英寸直径的卷盘上，兼容标准的EIA（电子工业联盟）包装和自动化贴片组装设备。这种兼容性确保了高效、大批量的生产。该器件还设计为能够承受常见的焊接工艺，包括红外（IR）和气相回流焊，这些工艺是现代电子组装的标准。

2. 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性损坏的极限值。这些额定值在环境温度（Ta）为25°C时指定。最大连续正向电流（DC）为30 mA。对于脉冲操作，在特定条件下（占空比1/10，脉冲宽度0.1 ms）允许80 mA的峰值正向电流。最大功耗为75 mW。为确保在较高温度下的可靠运行，从50°C开始线性应用0.4 mA/°C的降额因子。这意味着当温度超过50°C时，允许的正向电流会随之降低。

该器件可承受高达5 V的反向电压。工作与存储温度范围指定为-55°C至+85°C，表明其适用于广泛的环境条件。对于焊接，LED可耐受260°C波峰焊5秒、260°C红外回流焊5秒以及215°C气相回流焊3分钟。在组装过程中遵守这些限制对于保持器件完整性至关重要。

3. 光电特性

光电特性在Ta=25°C、工作电流（IF）为20 mA的标准测试条件下测量。发光强度（Iv）是衡量感知亮度的指标，其典型值为54.0毫坎德拉（mcd），最小值为18.0 mcd。视角（2θ1/2）定义为强度降至轴向值一半时的全角，为130度，提供了非常适合背光应用的极宽光束模式。

峰值发射波长（λP）为639纳米（nm），位于可见光谱的红色区域。主波长（λd）定义了感知到的颜色，为631 nm。光谱线半宽（Δλ）为20 nm，表明了发射光的光谱纯度。正向电压（VF）在20 mA时典型值为2.4 V，最大值为2.4 V。反向电流（IR）在反向电压（VR）为5 V时最大为10微安（μA）。器件电容（C）在零偏压和1 MHz频率下测量为40皮法（pF）。

4. 分档系统

LED的发光强度被分为不同档位，以确保生产应用中亮度的一致性。分档基于在20 mA下测量的最小和最大发光强度值。档位代码及其对应范围如下：M档（18.0-28.0 mcd）、N档（28.0-45.0 mcd）、P档（45.0-71.0 mcd）、Q档（71.0-112.0 mcd）和R档（112.0-180.0 mcd）。每个强度档位应用+/- 15%的容差。该系统允许设计人员为其特定应用选择具有保证亮度范围的LED，确保在使用多个LED时照明均匀。

5. 焊接与组装指南

5.1 回流焊温度曲线

规格书提供了针对标准（锡铅）和无铅焊接工艺的建议红外（IR）回流焊温度曲线。对于通常使用SnAgCu焊膏的无铅工艺，温度曲线必须保持在元件的装配线和耐热性线之间。遵守这些温度-时间曲线对于防止LED封装受到热损伤（如分层或开裂）至关重要，同时确保焊点正确形成。

5.2 清洗

焊接后清洗LED需要谨慎。不应使用未指定的化学液体，因为它们可能损坏塑料封装。如果必须清洗，建议将LED在常温下浸入乙醇或异丙醇中不超过一分钟。长时间暴露或使用强效溶剂可能会使透镜材料或环氧树脂封装材料劣化。

5.3 存储与操作

对于长期存储，LED应保存在不超过30°C和70%相对湿度的环境中。如果从原装的防潮包装中取出，LED应在一周内进行红外回流焊接。对于在原包装外存储超过一周的情况，应将其放入带有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在组装前必须在约60°C下烘烤至少24小时，以去除吸收的湿气，防止回流焊过程中发生“爆米花”效应。

6. 机械与包装信息

LED以适用于自动化组装的载带卷盘形式提供。载带宽度为8mm，卷绕在标准的7英寸（178mm）直径卷盘上。每卷包含3000片。对于少于整卷的数量，规定剩余部分的最小包装数量为500片。包装遵循ANSI/EIA 481-1-A-1994规范。载带上的空元件袋用顶盖带密封。允许的最大连续缺失元件（空袋）数量为两个，以确保在自动化设备中的供料可靠性。提供了载带、卷盘以及PCB上建议焊盘布局的详细尺寸图，以辅助PCB设计和组装工艺设置。

7. 应用说明与设计考量

7.1 驱动电路设计

LED是电流驱动器件。为确保并联驱动多个LED时亮度均匀，强烈建议为每个LED串联一个限流电阻（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）。单个LED之间正向电压（VF）特性的微小差异可能导致显著的电流不平衡，从而引起明显的亮度差异，并可能使某些器件承受过大的应力。

7.2 静电放电（ESD）防护

LED对静电放电（ESD）和电源浪涌敏感，可能导致立即或潜在的损坏。为防止ESD损坏，必须遵循正确的操作程序：人员应使用导电腕带或防静电手套。所有设备、工作台和存储架必须正确接地。可以使用离子风机来中和操作过程中因摩擦可能积聚在塑料透镜上的静电荷。受ESD损坏的LED可能表现出异常行为，如光输出降低、漏电流增加或完全失效。

7.3 应用范围与可靠性

这些LED适用于普通电子设备，包括办公设备、通信设备和家用电器。对于需要极高可靠性、且故障可能危及生命或健康的应用（如航空、运输、医疗系统或安全设备），在使用前需要进行额外的咨询和认证。

8. 性能曲线与典型特性

规格书引用了典型的性能曲线，这些曲线以图形方式表示了各种参数之间的关系。这些曲线通常以正向电流或环境温度为横坐标绘制，包括正向电压（VF）与正向电流（IF）的关系、发光强度（Iv）与正向电流（IF）的关系以及发光强度与环境温度的关系。分析这些曲线有助于设计人员理解器件在不同工作条件下的行为。例如，发光强度通常随着环境温度的升高而降低，这在热管理中必须加以考虑。正向电压具有负温度系数，这意味着它会随着结温的升高而略微降低。

9. 技术对比与优势

采用AlInGaP技术制造红色芯片，相比GaAsP（磷化镓砷）等旧技术具有明显优势。AlInGaP LED通常提供更高的发光效率、更好的温度稳定性和更长的使用寿命。侧发光封装几何结构是一个关键区别点，能够实现平行于安装平面的光发射。这对于常见于消费电子产品、汽车仪表盘和工业面板的LCD显示器中的侧光式背光系统至关重要，因为这些系统的垂直空间极其有限。130度的宽视角确保了良好的光扩散和整个背光区域的均匀性。

10. 常见问题解答（FAQ）

问：峰值波长和主波长有什么区别？

答：峰值波长（λP）是光输出功率最大的波长。主波长（λd）源自CIE色度图，代表与感知光色最匹配的单波长。对于像这款红色LED这样的单色LED，两者通常接近但不完全相同。

问：我可以让这个LED在其最大直流电流30mA下连续工作吗？

答：虽然可以，但除非应用必需，否则不建议为了获得最佳寿命和可靠性而这样做。在典型的20mA条件或更低电流下工作将减少热应力并延长寿命。始终要考虑环境温度超过50°C时的降额。

问：为什么并联的每个LED都需要串联电阻？

答：LED的正向电压（VF）存在制造公差。如果没有单独的电阻，VF略低的LED将不成比例地吸收更多电流，导致亮度不匹配和潜在的过流故障。电阻为每个LED充当了简单有效的电流调节器。

问：焊接前总是需要烘烤吗？

答：只有在LED已从原装防潮包装中取出，并在非受控环境中存储超过一周时才需要烘烤。此过程可去除吸收的湿气，防止在高温回流焊过程中因蒸汽压力造成损坏。

11. 设计与应用案例研究

考虑为手持医疗设备中的小型单色LCD显示器设计背光。该显示器需要均匀的红色背光以实现夜间可读性。选择LTST-S110KRKT是因为其侧发光特性，适合安装在纤薄的边框内。四个LED沿导光板的一侧放置。根据所需的亮度和导光板效率，设计人员选择N档（28-45 mcd）的LED以确保足够的强度。使用恒流驱动器，每个LED都有自己的100欧姆串联电阻，该电阻根据5V电源下20mA的驱动电流计算得出。PCB布局遵循建议的焊盘尺寸，以确保正确的焊接和对齐。在组装过程中，严格遵守ESD预防措施，并使用推荐的无铅回流焊温度曲线。最终产品实现了均匀照明、低功耗和高可靠性。

12. 工作原理

LED是一种半导体p-n结二极管。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结区。当这些载流子复合时，能量以光子（光）的形式释放。发射光的特定波长（颜色）由半导体材料的能带隙决定。该LED中使用的AlInGaP材料体系的带隙对应于红光。侧发光封装包含一个模塑塑料透镜，用于塑形发射光，将其从元件的顶面横向导出。

13. 技术趋势

LED技术的总体趋势是朝着更高的效率（每瓦更多流明）、更好的显色性和更高的可靠性发展。对于指示灯和背光应用，小型化持续进行，更小的封装尺寸成为标准。同时，也注重增强与先进的低温焊接工艺的兼容性，以适应热敏基板。此外，在更小的封装内实现更高亮度的需求推动了芯片设计和封装内部热管理方面的进步。侧发光LED形式对于移动和可穿戴电子产品中的超薄显示设计仍然至关重要。