SMD LED LTST-C281TGKT-2A 规格书 - 尺寸 1.6x0.8x0.35mm - 电压 2.5-3.1V - 绿色 - 简体中文技术文档

1. 产品概述

LTST-C281TGKT-2A 是一款专为现代空间受限的电子应用而设计的表面贴装器件（SMD）LED灯。它属于为自动化印刷电路板（PCB）组装工艺优化的微型LED系列。该元件的主要市场包括对电路板空间要求极高的便携式和紧凑型电子产品。

这款LED的核心优势在于其仅0.35毫米的超薄厚度，使其非常适合超薄显示器、键盘背光以及手持设备状态指示灯等应用。它采用InGaN（氮化铟镓）半导体芯片，该芯片以高效产生高亮度绿光而闻名。该器件完全符合《有害物质限制》（RoHS）指令，确保满足国际环保标准。它采用符合EIA标准的8毫米载带，卷绕在7英寸直径的卷盘上，便于高速自动化贴片生产。

1.1 目标应用

这款LED用途广泛，可用于多种电子设备。主要应用领域包括：

• 通信设备：无绳电话、手机和网络硬件中的状态指示灯和背光。
• 办公自动化：笔记本电脑及其他外设的键盘和按键背光。
• 消费电子与家用电器：电源指示灯、功能状态灯和显示屏背光。
• 工业设备：控制系统中的面板指示灯和信号灯。
• 微型显示器与符号照明：用于紧凑型信息显示和图标照明。

2. 技术参数：深入客观解读

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。不保证在或接近这些极限下工作，在可靠设计中应避免。

• 功耗（Pd）：76 mW。这是LED封装在不降低性能或可靠性的前提下，能够作为热量耗散的最大功率。超过此限制有过热损坏半导体结的风险。
• 峰值正向电流（I_FP）：100 mA。这是最大允许瞬时正向电流，通常在脉冲条件下规定（1/10占空比，0.1ms脉冲宽度）。它显著高于连续电流额定值，以应对瞬态条件，但绝不能用于直流工作。
• 直流正向电流（I_F）：20 mA。这是建议的最大连续正向电流，以确保长期可靠运行。设计驱动电路使其工作在此电流或以下，对于使用寿命至关重要。
• 工作温度范围（T_opr）：-20°C 至 +80°C。这是LED能够按照其规格正常工作的环境温度范围。在此范围之外的性能未作规定。
• 存储温度范围（T_stg）：-30°C 至 +100°C。这是器件未通电时的存储温度范围。
• 红外回流焊条件：260°C，持续10秒。这定义了LED在回流焊接过程中能够承受的最大热曲线，对于无铅组装工艺至关重要。

2.2 电气与光学特性

这些是在标准环境温度25°C下测得的典型性能参数。它们定义了器件在正常工作条件下的预期行为。

• 发光强度（I_V）：在 I_F= 2mA 时为 35.5 - 90 mcd（毫坎德拉）。这是人眼感知的LED亮度度量。宽范围表明采用了分档系统（见第3节）。测试条件使用经过滤光片匹配CIE明视觉响应曲线的传感器。
• 视角（2θ_1/2）：130度。这是发光强度下降到其轴向（0°）测量值一半时的全角。如此宽的视角表明其具有朗伯或近朗伯发射模式，适用于区域照明而非聚焦光束。
• 峰值发射波长（λ_P）：525 nm。这是发射光的光谱功率分布达到最大值时的波长。这是InGaN芯片的物理特性。
• 主波长（λ_d）：在 I_F= 2mA 时为 520.0 - 535.0 nm。这是从CIE色度图推导出的，代表最能描述LED感知颜色（绿色）的单波长。它是颜色一致性的关键参数。
• 光谱线半宽（Δλ）：25 nm。这是发射光谱在其最大功率一半处的宽度。半宽越窄，表示光谱纯度越高，颜色越饱和。
• 正向电压（V_F）：在 I_F= 2mA 时为 2.5 - 3.1 V。这是LED在指定电流下工作时的压降。此范围要求对限流电路进行精心设计。
• 反向电流（I_R）：在 V_R= 5V 时为 10 μA（最大值）。LED并非为反向偏压工作而设计。此参数表示如果意外施加反向电压时的小漏电流。规格书明确警告该器件不适用于反向操作。

3. 分档系统说明

为确保大规模生产的一致性，LED根据关键参数被分选到不同的档位中。这使得设计人员可以选择满足特定颜色、亮度和正向电压要求的部件。

3.1 正向电压（V_F）档位

档位在2mA测试电流下以0.1V为步长定义，从2.5V到3.1V。例如，档位代码'10'包含V_F在2.5V至2.6V之间的LED，而'13'则包含3.0V至3.1V之间的LED。每个档位有±0.1V的容差。选择V_F档位范围窄的LED有助于确保多个LED并联驱动时亮度均匀。

3.2 发光强度（I_V）档位

档位针对在2mA下测量的发光强度定义。代码范围从'N2'（35.5-45 mcd）到'Q1'（71-90 mcd）。每个档位有±15%的容差。对于要求多个指示灯或背光区域感知亮度一致的应用，此分档至关重要。

3.3 色调（主波长）档位

此分档确保颜色一致性。主波长以5nm为步长分档：'AP'（520.0-525.0 nm）、'AQ'（525.0-530.0 nm）和'AR'（530.0-535.0 nm）。每个档位保持±1 nm的严格容差。对于颜色匹配至关重要的应用（例如，多色显示器或交通信号灯），指定窄色调档位是必要的。

4. 性能曲线分析

规格书引用了典型的特性曲线，这些曲线对于理解器件在不同条件下的行为至关重要。虽然具体图表未在文本中重现，但其含义分析如下。

4.1 正向电流 vs. 正向电压（I-V曲线）

此曲线显示了半导体二极管电流与电压之间的指数关系。对于LED，它将展示开启电压（约2.5-3.1V）以及V_F如何随I_F增加。由于LED是电流驱动器件，该曲线对于设计合适的限流驱动器至关重要。电压的微小变化可能导致电流的巨大变化，可能超过最大额定值。

4.2 发光强度 vs. 正向电流

该图通常显示，在正常工作范围内（例如，高达20mA），发光强度大致随正向电流线性增加。然而，效率（每瓦流明）可能在低于最大额定值的某个电流处达到峰值。在此峰值效率点以上工作会产生更多热量，而光输出增益递减，从而降低整体可靠性。

4.3 光谱分布

光谱图将显示一个以525 nm为中心的单峰，特征宽度（Δλ）约为25 nm。这证实了InGaN芯片的单色绿光发射。光谱的形状和宽度影响颜色纯度以及LED光与其他颜色的混合效果。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

该LED具有紧凑的SMD封装尺寸。关键尺寸（单位均为毫米，除非注明，容差为±0.1mm）包括本体长度约1.6mm，宽度约0.8mm。最显著的特点是高度仅为0.35mm，堪称“超薄”。封装采用透明透镜，不会扩散光线，从而保留了芯片固有的发射模式（130°视角）。

5.2 推荐PCB焊盘

规格书提供了PCB的焊盘图案设计。此图案对于确保回流焊过程中形成良好的焊点、提供良好的电气连接、机械强度和散热至关重要。遵循推荐的焊盘布局有助于防止立碑现象（一端翘起）并确保一致的对齐。

5.3 极性识别

SMD LED具有阳极（+）和阴极（-）。规格书图表通常通过标记封装阴极侧或显示内部芯片方向来指示极性。正确极性是正常工作的必要条件。

6. 焊接与组装指南

6.1 红外回流焊条件

对于无铅焊接工艺，推荐特定的热曲线。峰值温度不应超过260°C，且高于260°C的时间应限制在最长10秒。预热阶段（例如，150-200°C）对于逐步加热组件并激活焊膏助焊剂是必要的。应根据具体的PCB组件来表征热曲线，因为电路板厚度、元件密度和炉型会影响结果。规格书引用了符合JEDEC标准的回流焊曲线。

6.2 手工焊接

如果必须进行手工焊接，应极其小心。推荐的烙铁头最高温度为300°C，每个焊点的接触时间应限制在3秒以内。过热会损坏LED的环氧树脂封装和内部键合线。

6.3 清洗

应仅使用指定的清洗剂。推荐的溶剂是常温下的乙醇或异丙醇，浸泡时间限制在1分钟以内。使用刺激性或未指定的化学品可能导致LED透镜和封装材料开裂、雾化或损坏。

6.4 存储与操作

• ESD预防措施：LED对静电放电（ESD）敏感。操作时应佩戴腕带、防静电手套，并在正确接地的工作台上进行。
• 湿度敏感性：该封装对湿度敏感。未开封的卷盘应存储在≤30°C且≤90% RH的条件下。一旦打开原装防潮袋，LED的湿度敏感等级（MSL）为2a，这意味着它们必须在暴露于工厂环境条件（≤30°C/60% RH）后的672小时（28天）内完成焊接。开封后如需更长时间存储，应将其与干燥剂一起保存在密封容器中。如果暴露时间超过672小时，焊接前需要在60°C下烘烤至少20小时，以去除吸收的水分，防止回流焊过程中出现“爆米花”现象。

7. 包装与订购信息

7.1 载带与卷盘规格

LED以带有保护盖带的凸轮式载带形式提供。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5000片。对于少于整卷的数量，最小包装量为500片。包装符合ANSI/EIA-481规范，确保与自动化组装设备兼容。

8. 应用建议与设计考量

8.1 典型应用电路

LED必须通过恒流源驱动，或通过串联限流电阻连接到电压源。电阻值（R）可使用欧姆定律计算：R = (V_电源- V_F) / I_F。关键是要使用分档或规格书中的最大V_F值进行计算，以确保即使在最坏情况的元件容差下，电流也不会超过限制。例如，使用5V电源，V_F为3.1V，期望I_F为20mA：R = (5 - 3.1) / 0.02 = 95欧姆。选择一个标准的100欧姆电阻将是安全的选择，会导致电流略低。

8.2 热管理

尽管功耗较低（最大76 mW），但良好的热设计可以延长使用寿命。确保使用推荐的PCB焊盘，因为它充当散热器。避免将LED放置在靠近其他发热元件的位置。在较低电流下工作（例如，10mA而非20mA）可显著减少内部发热，并可能大幅增加工作寿命。

8.3 光学设计

130度视角提供了宽广、均匀的照明。对于需要更聚焦光束的应用，需要外部二次光学元件（透镜）。透明透镜提供了最高的光输出，但可能导致可见的明亮芯片图像（“光斑”）。如果需要漫射、均匀的照明，可考虑使用带漫射透镜的LED，或在应用中添加导光板/扩散膜。

9. 技术对比与差异化

LTST-C281TGKT-2A的主要差异化因素是其0.35毫米的超薄高度。与标准SMD LED（如0603封装高度0.8mm，甚至0402封装高度0.6mm）相比，该器件能够满足更严格的Z轴高度限制的设计。与类似封装尺寸下用于绿光的旧技术（如AlGaInP）相比，使用InGaN芯片提供了更高的亮度和效率。其与标准红外回流工艺和载带卷盘包装的兼容性，使其成为许多寻求小型化或性能升级的现有设计的直接替代品。

10. 常见问题解答（基于技术参数）

问：我可以连续以20mA驱动这款LED吗？

答：可以，20mA是推荐的最大直流正向电流。为了获得最高的可靠性和寿命，可考虑在较低电流下工作，例如10-15mA。

问：为什么发光强度范围如此之宽（35.5至90 mcd）？

答：这反映了分档过程。订购时必须指定所需的IV档位代码（N2、P1、P2、Q1），以获得特定亮度范围内的LED。

问：如何确保我产品中多个LED的颜色一致？

答：订购时指定一个窄的色调档位代码（例如，仅AQ）。这确保所有LED的主波长都在5nm范围内，从而实现视觉上一致的绿色。

问：我的回流焊炉曲线峰值温度为250°C。这可以接受吗？

答：可以，250°C的峰值温度低于260°C的最大额定值，只要控制好曲线的其他方面（液相线以上时间、升温速率等），通常是可以接受的。

11. 实际用例

场景：医疗设备薄膜键盘背光。

该设备需要为其按键提供薄型、可靠的绿色背光。选择LTST-C281TGKT-2A是因为其0.35mm的高度，适合薄膜开关的分层结构。选择“Q1”亮度档位和“AQ”色调档位的LED，以确保所有按键的背光亮度均匀、一致且为绿色。它们被放置在柔性PCB上，并通过恒流驱动IC以每个15mA的电流驱动，以平衡亮度与长期可靠性。组装过程采用精心设定的红外回流焊工艺，并且LED在使用前存储在干燥柜中以符合MSL要求。

12. 工作原理简介

发光二极管（LED）是通过电致发光发光的半导体器件。当正向电压施加在半导体材料（此处为InGaN）的p-n结两端时，电子和空穴在有源区复合。此复合过程以光子（光粒子）的形式释放能量。发射光的波长（颜色）由半导体材料的带隙能量决定。InGaN通常用于产生光谱中蓝色、绿色和青色区域的光。芯片的特定掺杂和结构经过设计，以实现高效率和在525 nm处获得所需的绿色。

13. 技术趋势

消费电子领域SMD LED的趋势继续朝着进一步小型化、提高效率（每瓦流明）和更高可靠性发展。采用像本文讨论的0.35mm厚度这样的超薄封装，使得终端产品可以做得更薄。同时，也专注于改善颜色一致性并扩展显示应用中的色域。此外，将驱动电路或多个LED芯片集成在单个封装内（例如，RGB LED）是一种增长趋势，以简化系统设计。底层半导体技术，特别是对于绿光LED，是一个活跃的研究领域，旨在弥合“绿光间隙”，实现与蓝光和红光LED相当的效率。