LTST-S110KGKT SMD LED规格书 - AlInGaP绿色发光二极管 - 25mA - 62.5mW - 技术文档

1. 产品概述

LTST-S110KGKT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，旨在满足各类电子设备中空间受限的应用需求。

1.1 核心优势与目标市场

这款LED为现代电子制造提供了多项关键优势。其主要特性包括符合RoHS（有害物质限制）指令，适用于环保法规严格的全球市场。该器件采用超高亮度的AlInGaP（铝铟镓磷）半导体芯片，以在绿色光谱范围内的高效率和良好色纯度而闻名。封装采用镀锡处理，增强了可焊性和长期可靠性。它完全兼容自动化贴片设备和红外（IR）回流焊接工艺，这些是大规模生产的标准流程。LED以行业标准的8毫米载带、7英寸卷盘形式供货，便于高效处理和组装。

目标应用领域多样，主要集中在尺寸紧凑、可靠性高和视觉指示清晰至关重要的领域。这些领域包括电信设备（例如手机）、办公自动化设备（例如笔记本电脑）、网络系统、各种家用电器以及室内标识或符号照明。在这些设备中的具体用途涵盖键盘背光、状态指示灯、微型显示屏和通用信号灯。

2. 深入技术参数分析

透彻理解电气、光学和热学规格对于正确的电路设计和可靠运行至关重要。

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条件，规定在环境温度（Ta）为25°C下。最大连续直流正向电流（IF）为25 mA。在占空比1/10、脉冲宽度0.1ms的脉冲条件下，器件可承受60 mA的峰值正向电流。最大允许反向电压（VR）为5 V。总功耗不应超过62.5 mW。工作温度范围为-30°C至+85°C，存储温度范围稍宽，为-40°C至+85°C。关键的是，LED可承受峰值温度为260°C、最长10秒的红外回流焊接，这与常见的无铅（Pb-free）组装工艺曲线相符。

2.2 电气与光学特性

这些是在标准测试条件下、Ta=25°C时测得的典型性能参数。发光强度（Iv）是感知亮度的度量，在标准测试电流20 mA驱动下，其范围从最小值18.0毫坎德拉（mcd）到最大值71.0 mcd。视角定义为2θ1/2（半角的两倍），为130度。这种宽视角使得LED适用于离轴位置可见性很重要的应用。

光谱特性由几个波长定义。峰值发射波长（λP）典型值为574 nm。决定感知颜色的主波长（λd）在20 mA下规定范围为567.5 nm至576.5 nm。谱线半宽（Δλ）典型值为15 nm，表明了所发射绿光的光谱纯度。

电气方面，在20 mA下的正向电压（VF）范围为最小值1.9 V至最大值2.4 V。当施加5 V反向电压时，最大反向电流（IR）规定为10 μA。

3. 分档系统说明

为确保大规模生产的一致性，LED根据关键参数被分类到不同的性能档位中。这使得设计人员能够为其应用选择满足特定要求的部件。

3.1 正向电压（VF）分档

LED根据其在20 mA下的正向压降进行分档。档位代码、最小和最大电压如下：代码4（1.9V - 2.0V）、代码5（2.0V - 2.1V）、代码6（2.1V - 2.2V）、代码7（2.2V - 2.3V）和代码8（2.3V - 2.4V）。每个档位内的容差为±0.1伏。当多个LED在没有单独的限流电阻的情况下并联连接时，选择相同VF档位的LED有助于保持亮度均匀。

3.2 发光强度（IV）分档

此分档根据LED在20 mA下的光输出进行分类。档位为：代码M（18.0 - 28.0 mcd）、代码N（28.0 - 45.0 mcd）和代码P（45.0 - 71.0 mcd）。每个强度档位的容差为±15%。这使得设计人员可以根据应用需求选择适当的亮度级别，无论是需要高可见度还是较低功耗。

3.3 色调（主波长）分档

为控制颜色一致性，LED按其主波长进行分档。档位为：代码C（567.5 - 570.5 nm）、代码D（570.5 - 573.5 nm）和代码E（573.5 - 576.5 nm）。每个档位的容差为±1 nm。在多个指示灯之间颜色匹配很重要的应用中，使用相同色调档位的LED至关重要。

4. 性能曲线分析

图形数据提供了在不同条件下器件行为的更深入洞察，这对于稳健设计至关重要。

4.1 正向电流 vs. 正向电压（I-V曲线）

I-V特性曲线显示了流过LED的电流与其两端电压之间的关系。对于像这样的典型AlInGaP LED，该曲线呈指数上升。电流开始显著增加的“拐点”电压大约在1.8-1.9V。超过此点，电压的微小增加会导致电流的大幅增加。这强调了使用恒流驱动器或限流电阻以防止热失控并确保稳定运行的重要性。

4.2 发光强度 vs. 正向电流

该曲线展示了光输出如何随驱动电流变化。通常，发光强度在一定范围内随电流近似线性增加。然而，在非常高的电流下，由于芯片内部发热增加（效率下降），效率会降低。在建议的20mA或以下工作可确保最佳效率和寿命。

4.3 发光强度 vs. 环境温度

LED的光输出与温度相关。随着环境温度（或结温）升高，发光强度通常会降低。这条降额曲线对于设计必须在规定工作温度范围（特别是接近+85°C上限）内保持一定亮度水平的应用至关重要。

4.4 光谱分布

光谱功率分布图显示了每个波长处发射光的相对强度。对于绿色AlInGaP LED，该曲线通常是围绕主波长中心的单一、相对较窄的峰。15 nm的半宽（Δλ）表明是一种中等纯度的绿色，这对于清晰、饱和的指示灯来说是理想的。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

该LED符合行业标准的SMD封装外形。关键尺寸包括总长、宽和高。透镜为水白色。除非另有说明，所有尺寸均以毫米为单位提供，标准公差为±0.1 mm。精确的尺寸数据对于创建准确的PCB焊盘图案以及确保正确的放置和焊接至关重要。

5.2 推荐的PCB焊盘图案与极性

提供了推荐的焊盘布局（焊盘图案），以确保在回流焊过程中形成可靠的焊点并正确对齐。该设计考虑了焊料圆角的形成和热释放。阴极（负极）端子通常通过封装体上的标记（如凹口、圆点或绿色标记）来识别。组装时正确的极性方向是器件正常工作的必要条件。

6. 焊接与组装指南

6.1 红外回流焊接参数

对于无铅（Pb-free）焊接工艺，推荐特定的温度曲线。该曲线通常包括预热区（例如150-200°C）、受控的升温区、峰值温度区和冷却区。关键参数是器件本体温度不得超过260°C超过10秒。遵守此曲线对于防止损坏LED的环氧树脂透镜、内部键合线或半导体芯片本身是必要的。

6.2 手工焊接

如果必须进行手工焊接，则必须格外小心。烙铁头温度不应超过300°C，并且对于单次焊接操作，与LED端子的接触时间应限制在最多3秒。施加过多热量可能会不可逆地损坏元件。

6.3 清洗

焊后清洗必须使用兼容的溶剂进行。只能使用酒精类清洗剂，如乙醇或异丙醇（IPA）。LED应在常温下浸泡少于一分钟。使用刺激性或未指定的化学清洗剂可能会降解塑料封装，导致变色、开裂或光输出降低。

6.4 存储与处理

正确的存储对于保持可焊性至关重要。未开封、带干燥剂的防潮袋有保质期。一旦原始包装被打开，LED对环境湿度敏感（湿度敏感等级，MSL 3）。它们应在一周内使用，或储存在干燥环境中（例如带干燥剂的密封容器或氮气柜）。如果暴露在环境湿度中超过一周，则需要在焊接前进行烘烤处理（例如60°C至少20小时），以去除吸收的水分并防止回流焊过程中出现“爆米花”现象。

6.5 静电放电（ESD）预防措施

LED对静电放电敏感。处理程序必须包括适当的接地。操作人员应使用腕带或防静电手套。所有工作站、设备和机器必须正确接地，以防止可能劣化或破坏半导体结的ESD事件。

7. 包装与订购信息

7.1 载带与卷盘规格

该产品为自动化组装供货。它包装在8毫米宽的凸起载带中。载带缠绕在标准的7英寸（178毫米）直径卷盘上。每卷包含3000个LED。对于少于整卷的数量，最小包装数量为500个。包装符合ANSI/EIA-481标准，确保与贴片机上标准载带供料器的兼容性。

8. 应用说明与设计考量

8.1 限流

LED是电流驱动器件。当从电压源供电时，串联电阻是最简单的限流方法。电阻值可以使用欧姆定律计算：R = (V_电源 - VF_LED) / I_期望。例如，使用5V电源，VF为2.1V，期望电流为20mA，则电阻值为（5 - 2.1）/ 0.02 = 145欧姆。标准的150欧姆电阻将是合适的。还必须考虑电阻的额定功率：P = I^2 * R = (0.02)^2 * 150 = 0.06W，因此1/8W（0.125W）或更大功率的电阻就足够了。

8.2 热管理

尽管体积小，但LED在半导体结处会产生热量。过高的结温会降低光输出、改变波长并缩短寿命。对于在高环境温度或接近最大电流下工作的设计，请考虑PCB布局。在LED的热焊盘（如果有）下方使用带接地层或散热孔的PCB有助于散热。避免将LED放置在靠近其他发热元件的地方。

8.3 应用范围与可靠性

此LED设计用于标准商业和工业电子设备。对于需要极高可靠性、且故障可能危及安全或健康的应用（例如航空、医疗生命支持、关键运输系统），需要进行额外的资格认证和具体咨询。未经进一步评估，标准器件可能不适合此类高可靠性应用。

9. 技术对比与差异化

基于AlInGaP技术的LTST-S110KGKT，与某些波长的其他绿色LED技术（如传统的GaP（磷化镓）或InGaN（氮化铟镓））相比，具有明显的优势。AlInGaP LED通常在琥珀色到红色光谱范围内提供更高的效率和更好的温度稳定性，并且对于特定的绿色波长，与较旧的GaP技术相比，它可以在亮度和颜色稳定性方面提供更优越的性能。其130度视角比一些设计用于更定向光线的侧视或顶视封装更宽，使其成为广角可见性有益的状态指示的通用选择。透明透镜与高亮度AlInGaP芯片的结合产生了鲜艳、饱和的绿色，易于区分。

10. 常见问题解答（FAQ）

10.1 峰值波长和主波长有什么区别？

峰值波长（λP）是光谱功率分布曲线达到最大强度的波长。主波长（λd）源自CIE色度图，代表与LED感知颜色相匹配的纯单色光的单一波长。对于光谱较窄的LED，这些值通常很接近，但λd是颜色规格更相关的参数。

10.2 我可以用电压源直接驱动这个LED吗？

不可以。LED的正向电压具有负温度系数，并且每个单元之间都有差异。将其直接连接到电压源将导致不受控制的电流流动，很可能超过最大额定值并损坏器件。务必使用限流机制，例如串联电阻或恒流驱动器。

10.3 为什么发光强度和波长要有分档系统？

制造差异导致单个LED之间的性能略有不同。分档将它们分类到特性紧密匹配的组中。这使得设计人员能够为其应用购买具有保证的最小/最大性能（例如亮度、颜色）的部件，确保最终产品的一致性，特别是在使用多个LED时。

10.4 如果在回流焊期间超过260°C下10秒的限制会怎样？

超过时间-温度曲线可能导致多种故障：环氧树脂透镜的热应力开裂、内部硅胶封装材料的劣化（导致变暗）、键合线失效或半导体芯片本身损坏。这将导致光输出降低、颜色偏移或器件完全失效。

11. 实际设计与使用示例

11.1 消费类设备状态指示灯

在便携式蓝牙音箱中，单个LTST-S110KGKT可用作电源/充电状态指示灯。通过限流电阻从主3.3V或5V电源轨以10-15 mA驱动，它提供清晰、明亮的绿光。130度的宽视角确保从几乎任何角度都能看到状态。设计必须包括正确的PCB焊盘图案，并确保LED没有放置在需要更高驱动电流的深色或漫射透镜后面。

11.2 薄膜键盘背光

对于医疗设备键盘，可以将来自相同强度档位（例如代码N）的多个LED排列在周边，以提供均匀的背光。它们将以串并联组合方式连接，并配有适当的限流电阻，以确保亮度均匀。如果在密闭空间内同时驱动许多LED，则必须考虑热管理。

12. 技术介绍

LTST-S110KGKT采用生长在衬底上的AlInGaP（铝铟镓磷）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。AlInGaP合金的具体成分决定了带隙能量，从而决定了发射光的波长（颜色），在本例中为绿色。芯片安装在引线框架封装中，进行引线键合，并用透明的环氧树脂透镜封装，以保护芯片并塑造光束。外部引脚的镀锡确保了良好的可焊性和抗氧化性。

13. 技术趋势

SMD指示灯LED的总体趋势继续朝着更高效率（每单位电功率产生更多光输出）、改进的颜色一致性和饱和度以及更小的封装尺寸发展，以实现更密集的PCB设计。同时，也注重在恶劣条件（如更高温度和湿度）下增强可靠性。小型化的驱动力持续存在，对于空间最受限的应用，芯片级封装（CSP）LED正变得越来越普遍。此外，将控制电子器件直接与LED芯片集成（例如用于恒流驱动或混色）是一个持续发展的领域。