SMD LED LTST-C190KEKT 数据手册 - AlInGaP 红光 - 130° 视角 - 1.7-2.5V - 30mA - 英文技术文档

1. 产品概述

LTST-C190KEKT是一款专为自动化印刷电路板（PCB）组装而设计的表面贴装器件（SMD）LED灯。它属于微型LED系列，旨在用于各种电子设备中空间受限的应用场景。

1.1 核心优势与目标市场

这款LED具有多项关键优势，使其适用于现代电子制造。其主要特点包括：符合RoHS（有害物质限制）指令；采用超亮AlInGaP（铝铟镓磷）半导体芯片以实现高效红光发射；以及封装在8毫米载带上，卷绕于7英寸直径的卷盘，兼容标准自动化贴装设备。该器件还设计为兼容红外（IR）回流焊接工艺，这是大批量SMD组装的行业标准。

目标应用领域多样，体现了该元件的多功能性。主要市场包括电信设备（如无绳电话和蜂窝电话）、办公自动化设备（如笔记本电脑、网络系统）、家用电器以及室内标牌或显示应用。在这些设备中的具体功能用途涵盖键盘背光、状态指示、微型显示以及信号或符号照明。

2. 技术参数：深入客观解读

LTST-C190KEKT的性能由一组绝对最大额定值和标准电气/光学特性定义，所有参数均在环境温度（Ta）为25°C时指定。

2.1 绝对最大额定值

这些额定值定义了可能对器件造成永久性损坏的极限。在任何工作条件下都不应超过这些值。

• 功耗 (Pd): 75 mW。这是LED封装能够以热量形式耗散的最大功率。
• 峰值正向电流 (I_F(PEAK)): 80 mA。这是最大瞬时正向电流，仅在占空比为1/10、脉冲宽度为0.1ms的脉冲条件下允许。
• DC Forward Current (I_F): 30 mA。这是确保长期可靠运行的最大连续正向电流。
• 反向电压 (V_R): 5 V。施加超过此值的反向电压可能导致结击穿。
• Operating & Storage Temperature Range: -55°C 至 +85°C。
• 红外焊接条件： 可承受 260°C 峰值温度长达 10 秒，这符合典型无铅 (Pb-free) 焊料回流焊温度曲线要求。

2.2 电气与光学特性

这些是在标准测试条件下测得的典型性能参数。

• 发光强度 (I_V): 28.0 至 112.0 mcd (毫坎德拉)，在正向电流 (I_F在20mA电流下。光强通过传感器和滤光片组合进行测量，该组合近似于人眼明视觉（CIE）响应曲线。
• 视角（2θ_1/2): 130度。这是光强降至中心轴（0°）测量值一半时的全角。如此宽的视角适用于需要宽泛、漫射照明而非聚焦光束的应用。
• 峰值发射波长 (λ_P): 632.0 纳米。这是光谱功率输出最高的波长。
• 主波长 (λ_d): 在 I_F=20mA 时为 617.0 至 631.0 纳米。该数值源自 CIE 色度图，代表最能描述光感知颜色的单一波长。此范围表示单个器件之间可能存在差异。
• 谱线半宽 (Δλ): 20 nm。这表示光谱带宽，以发射峰的半高全宽 (FWHM) 测量。
• 正向电压 (V_F): 1.7 至 2.5 V，在 I_F=20mA。这是LED工作时的正向压降。该范围考虑了半导体材料正常的制造公差。
• 反向电流 (I_R): 在反向电压 (V_R) 为5V时，最大值为10 μA（微安）。

3. 分档系统说明

为确保终端产品亮度的一致性，LED在制造后通常会被按性能分档。

3.1 光强分档代码

对于红色LTST-C190KEKT，在20mA电流下测量时，其发光强度按以下等级进行分类：

• 等级代码N： 最小值28.0 mcd，最大值45.0 mcd。
• Bin Code P: 最小值 45.0 mcd，最大值 71.0 mcd。
• Bin Code Q: 最小71.0 mcd，最大112.0 mcd。

每个分档的限值应用了+/-15%的容差。这种分档方式使设计人员能够为其应用选择具有保证最小亮度的LED，这对于在多LED阵列中实现均匀外观至关重要。

4. 性能曲线分析

虽然数据手册中引用了特定的图形曲线（例如，在第5/11页），但此处分析了其典型含义。

4.1 正向电流 vs. 正向电压 (I-V 曲线)

LED的I-V特性是非线性的。对于此处使用的AlInGaP材料，在20mA电流下，典型正向电压范围为1.7V至2.5V。该曲线表明，电压超过开启阈值后的微小增加会导致电流的急剧上升。因此，必须使用限流源而非恒压源来驱动LED，以防止热失控和器件损坏。

4.2 发光强度与正向电流的关系

在大部分工作范围内，光输出（发光强度）近似与正向电流成正比。然而，在极高电流下，由于芯片内部发热增加，效率可能会下降。在或低于推荐的20mA测试条件下工作，可确保最佳性能和寿命。

4.3 光谱分布

发射光谱以632 nm（峰值）为中心，半高宽约为20 nm。这定义了一种相对纯净的红色。主波长（617-631 nm）决定了感知的色调。在此范围内的波动是正常的，并通过制造工艺进行控制。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸与极性标识

该LED采用标准SMD封装。透镜为无色透明，光源为AlInGaP芯片发出的红光。除非另有说明，所有尺寸均以毫米为单位，标准公差为±0.1毫米。封装设计包含用于贴装时正确识别方向（极性）的特征，通常通过本体上的标记或非对称形状来指示。正确的极性对器件正常工作至关重要。

5.2 推荐的PCB焊盘布局

为确保回流焊接过程中及之后形成良好的焊点、获得机械稳定性并进行有效的热管理，本文提供了一个推荐的PCB焊盘图形（封装）。遵循此设计对于实现可靠的焊接连接以及通过PCB走线管理LED结的热耗散至关重要。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊参数

本器件兼容红外回流焊工艺，这对于无铅组装至关重要。提供了一份遵循JEDEC标准的建议温度曲线。关键参数包括：

• 预热： 150°C 至 200°C。
• 预热时间： 最长120秒。
• 峰值温度： 最高260°C。
• 液相线以上时间（峰值时）： 最多10秒。设备最多可承受此温度曲线两次。

需要强调的是，最佳温度曲线取决于具体的PCB设计、元器件、焊膏和回流炉。建议针对具体应用进行特性分析。

6.2 手工焊接（电烙铁）

若必须进行手工焊接，务必格外小心：

• 烙铁温度： 最高300°C。
• 焊接时间： 每个焊盘最多3秒。
• 频率： 此操作应仅执行一次，以避免热应力。

6.3 储存条件

正确的储存对于保持可焊性和器件完整性至关重要。

• 密封包装（防潮袋）： 在温度≤30°C、相对湿度≤90%的条件下存储。若保存在原装内置干燥剂的防潮袋中，保质期为一年。
• 已开封包装： 环境温度不应超过30°C或相对湿度60%。从原包装中取出的元件应在一周内进行红外回流焊（对应湿度敏感等级3，MSL 3）。若需在原包装袋外储存更长时间，应使用带干燥剂的密封容器或氮气干燥柜。开封存放超过一周的元件，在焊接前需在约60°C下烘烤至少20小时，以去除吸收的湿气，防止回流焊过程中发生“爆米花”现象。

6.4 清洁

如果焊接后需要清洁，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接受的。使用未指定的化学品可能会损坏塑料封装或透镜。

7. 应用建议与设计考量

7.1 驱动电路设计

LED是一种电流驱动器件。为确保亮度一致，尤其是在多个LED并联使用时，每个LED都应串联一个独立的限流电阻。电阻值（R）可根据欧姆定律计算：R = (V_电源 - V_F) / I_F，其中V_F 是LED在期望电流I下的正向电压。_F不建议为多个并联的LED使用一个公共电阻，因为各个LED的V_F存在差异，这可能导致电流及亮度的显著不同。

7.2 热管理

尽管功耗相对较低（最大75mW），但正确的热设计可以延长LED寿命并维持稳定的光输出。确保使用推荐的PCB焊盘布局有助于将热量从LED结传导出去。以低于最大额定值30mA直流电流驱动LED将降低结温，并提高长期可靠性。

7.3 静电放电（ESD）防护措施

LED对静电放电和电压浪涌敏感。为防止潜在或灾难性损坏，必须采取操作防护措施。建议在操作器件时佩戴接地腕带或防静电手套。所有设备，包括工作台和电烙铁，都必须正确接地。

8. 封装与订购信息

8.1 卷带包装规格

LTST-C190KEKT 标准包装为8毫米宽压纹载带，卷绕在7英寸（178毫米）直径的卷盘上。此包装符合ANSI/EIA-481自动处理规范。

• 每卷数量： 4000件。
• 余料最低起订量（MOQ）： 500件。
• Pocket Coverage： 载带上的空元件料袋由顶封带密封。
• 缺件： 一卷载带上允许连续缺失灯珠的最大数量为两个。

机器设置与兼容性验证所需胶带槽和卷盘的详细尺寸图均提供于数据手册中。

9. 技术对比与差异化

LTST-C190KEKT采用AlInGaP（铝铟镓磷）半导体材料。与传统的标准GaAsP（砷化镓磷）红色LED等技术相比，AlInGaP具有显著更高的发光效率，从而在相同驱动电流下可实现更亮的输出。它通常还能提供更好的光输出及波长的温度稳定性。其130度的宽视角是一项区别于窄光束LED的设计选择，这使其非常适合需要从多角度可见的区域照明和状态指示灯应用。

10. 常见问题解答（基于技术参数）

10.1 峰值波长与主波长有何区别？

峰值波长 (λ_P): LED发射最大光功率的特定波长。这是从光谱中得出的物理测量值。
主波长 (λ_d): 从CIE色度图计算得出的值，对应于人眼感知的光的颜色。对于像红色LED这样的单色光源，它们通常很接近，但λ_d 是用于颜色规格和分档的参数。

10.2 即使我以LED的典型正向电压供电，为什么仍然需要一个限流电阻？

正向电压（V_F）存在容差范围（1.7V至2.5V）。如果施加恒定的2.0V电压，一个V_F 为1.7V的低压LED可能会汲取过量电流，而一个V_F 为2.5V的高压LED则可能完全不亮。更重要的是，V_F 随温度升高而降低。恒压源可能导致热失控：随着LED温度升高，其正向压降V_F 下降，电流增大，产生更多热量，进而使V_F进一步下降，直至器件损坏。串联电阻（或更优方案：恒流驱动器）可提供负反馈，从而稳定工作点。

10.3 能否直接用3.3V或5V逻辑信号驱动此LED？

不。将其直接连接到3.3V或5V数字输出引脚，会使该电压施加在LED两端。鉴于其典型的正向压降V_F 约为2.0V，多余的电压将导致极大的电流流过，该电流仅受芯片和输出引脚的小内阻限制，很可能会立即烧毁LED。当使用电压源驱动LED时，必须始终串联一个限流电阻。

11. 实际应用示例

场景：为网络路由器设计一个多LED状态指示面板。
该面板需要5个红色状态LED，用于指示电源、互联网连接、Wi-Fi活动等。系统使用3.3V电源轨。
设计步骤：
1. 选择工作电流： 选择 I_F = 20mA，这是标准测试条件，可在安全工作区内提供良好的亮度。
2. 计算电阻值： 使用数据手册中的最大V_F 值（2.5V）进行保守设计，以确保即使使用高V_F 的器件，所有LED也能点亮。R = (3.3V - 2.5V) / 0.020A = 40 欧姆。最接近的标准值为39欧姆或43欧姆。
3. 检查电阻器功率： P_R = I_F² * R = (0.02)² * 39 = 0.0156W。一个标准的1/10W（0.1W）电阻绰绰有余。
4. 电路布局： 实现五个相同的电路，每个电路包含一个LED和一个39欧姆电阻串联，全部连接在3.3V电源轨和设置为输出的各个微控制器GPIO引脚之间。将引脚驱动为低电平（0V）将接通电路并点亮LED。
5. PCB设计： 请使用数据手册中推荐的焊盘图形。确保走线宽度足以承载20mA电流。

12. 工作原理介绍

发光二极管（LED）是一种通过电致发光过程发光的半导体器件。当在半导体材料（此处为AlInGaP）的p-n结上施加正向电压时，来自n型区域的电子和来自p型区域的空穴被注入结区。当电子与空穴复合时，它会从导带中的较高能态跃迁到价带中的较低能态。能量差以光子（光粒子）的形式释放。发射光的波长（颜色）由半导体材料的带隙能量决定，这是此处所用AlInGaP化合物的基本特性，从而产生红光发射。

13. 技术趋势

光电子行业持续发展，有几大关键趋势影响着LTST-C190KEKT等SMD LED。对更高发光效能（每瓦电输入产生更多光输出）的持续追求，提升了能源效率。小型化依然至关重要，推动着封装尺寸进一步缩小，同时保持或提升光学性能。在各种环境条件下增强可靠性并延长工作寿命也是主要的发展目标。此外，更严格的颜色与亮度分档容差正成为标准，以满足对色彩一致性要求极高的高品质显示和照明应用的需求。