SMD LED LTST-B680VEKT 数据手册 - AlInGaP 红光 - 20mA - 710-1400mcd - 英文技术文档

1. 产品概述

本文件提供了一款表面贴装器件（SMD）LED的完整技术规格。该元件专为自动化印刷电路板（PCB）组装而设计，具有微型外形，适用于空间受限的应用。该LED采用AlInGaP（铝铟镓磷）半导体材料以产生红光输出。其设计兼容标准的红外回流焊接工艺，非常适合大批量生产。

1.1 特性

• 符合RoHS（有害物质限制）指令。
• 采用8毫米载带包装，卷绕于7英寸直径卷盘，适用于自动化贴片设备。
• 标准EIA（电子工业联盟）封装外形。
• 输入兼容集成电路（IC）逻辑电平。
• 设计兼容红外回流焊接温度曲线。
• 已按JEDEC（联合电子设备工程委员会）湿度敏感等级3进行预处理。

1.2 应用

此LED适用于广泛的电子设备，包括但不限于：

• 电信设备（例如，无绳电话、蜂窝电话）。
• 办公自动化设备（例如，笔记本电脑、网络系统）。
• 家用电器和消费电子产品。
• 工业控制与仪器仪表面板。
• 室内标识与显示应用。

2. 封装尺寸与机械数据

该LED采用标准SMD封装。透镜为无色透明。关键尺寸包括长度、宽度和高度，通用公差为±0.2毫米，除非详细尺寸图纸上另有规定。极性由封装上的阴极标记指示。提供了推荐的红外或气相回流焊PCB焊接盘布局，以确保形成正确的焊点并进行热管理。

3. 技术规格详解

3.1 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。不保证在此条件下运行。

• 功耗 (Pd): 在环境温度Ta=25°C时为130 mW。
• 峰值正向电流 (I_F(peak)): 100 毫安（脉冲工作，占空比 1/10，脉冲宽度 0.1 毫秒）。
• 连续正向电流 (I_F): 50 毫安直流。
• 反向电压 (V_R): 5 V。 注意：本器件并非设计用于反向偏压工作；此额定值主要适用于测试条件。
• 工作温度范围 (T_opr): -40°C 至 +100°C。
• 存储温度范围 (T_stg): -40°C 至 +100°C。

3.2 电气与光学特性

这些是在环境温度 (T_a) 为 25°C 和正向电流 (I_F除非另有说明，否则为20毫安。

• 发光强度（I_V): 范围从最小710毫坎德拉到最大1400毫坎德拉。测量时使用经过滤光片处理的传感器，以近似CIE明视觉响应曲线。
• 视角（2θ_1/2): 120度（典型值）。这是光强为中心轴测量值一半时的全角。
• 主波长（λ_d): 介于617.0 nm至630.0 nm之间，定义了感知的红色。容差为±1 nm。
• 谱线半宽（Δλ）： 约15纳米（典型值），表示出射光的光谱纯度。
• 正向电压 (V_F): 在20毫安电流下，介于1.8伏至2.6伏之间。
• 反向电流 (I_R): 当施加5V反向电压时，最大电流为10 μA。

4. Bin分级系统说明

为确保应用的一致性，LED会根据关键参数进行分类（分档）。这使得设计人员能够为其电路选择满足特定电压或亮度要求的器件。

4.1 正向电压 (V_F) 分档

在 I_F = 20 mA 条件下分档。每个档位的容差为 ±0.1V。

• D2 档： V_F = 1.8V 至 2.0V
• Bin D3: V_F = 2.0V 至 2.2V
• Bin D4: V_F = 2.2V 至 2.4V
• Bin D5: V_F = 2.4V 至 2.6V

4.2 发光强度 (I_V) 分档

在 I_F = 20 mA。每个分档的容差为 ±11%。

• 分档 V1: I_V = 710 mcd 至 900 mcd
• Bin V2: I_V = 900 mcd 至 1120 mcd
• Bin W1: I_V = 1120 mcd 至 1400 mcd

5. 性能曲线分析

典型性能曲线展示了各参数之间的关系。这对于理解器件在不同工作条件下的行为至关重要。

• 正向电流与正向电压关系曲线（I-V曲线）： 展示了指数关系，这对于设计限流电路至关重要。
• 发光强度与正向电流关系曲线： 展示了光输出如何随电流增加而增加，通常在正常工作范围内呈近似线性关系。
• 发光强度与环境温度关系： 展示了随着结温升高，光输出会降低，这对于高功率或高环境温度应用中的热管理至关重要。
• 光谱分布： 一幅以主波长为中心、具有特征半宽度的相对辐射功率与波长的关系图。

6. 焊接与组装指南

6.1 推荐回流焊温度曲线

对于无铅焊接工艺，请遵循符合J-STD-020标准的温度曲线。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： 根据焊膏规格要求，但通常最长不超过10秒。
• 最大回流焊次数： 两次。

注意：实际温度曲线必须根据具体的PCB设计、元器件和所用焊膏进行特性分析。

6.2 手工焊接

若必须进行手工焊接：

• 电烙铁温度： 最高300°C。
• 焊接时间： 每个引脚最多3秒。
• 最大焊接尝试次数： 仅限一次。

6.3 清洁

仅使用经批准的清洁溶剂。如需清洁，可在室温下将其浸入乙醇或异丙醇中不超过一分钟。避免使用未指定的化学液体。

7. 储存与处理

7.1 湿度敏感性

本器件湿度敏感等级为 MSL 3。当原装防潮袋与干燥剂一同密封时：

• 储存于≤30°C且相对湿度≤70%的环境中。
• 自包装袋密封之日起，保质期为一年。

一旦打开原包装袋：

• 储存于≤30°C且≤60%相对湿度条件下。
• 建议在168小时（7天）内完成红外回流焊接。
• 若需存储超过168小时，请置于带干燥剂的密封容器或氮气干燥柜中保存。
• 暴露超过168小时的器件，应在焊接前以约60°C烘烤至少48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。

7.2 静电放电 (ESD)

尽管本数据手册未明确将其列为ESD敏感器件，但按照行业标准惯例，处理所有半导体元件（包括LED）时，均应采取适当的ESD防护措施（例如，使用接地工作台、防静电腕带），以防止静电或电源浪涌造成的损坏。

8. 应用设计注意事项

8.1 驱动电路设计

LED是电流驱动器件。为确保亮度均匀并防止电流争抢，特别是在多个LED并联连接时，应为每个LED串联一个限流电阻。不建议在没有电流调节的情况下直接用电压源驱动LED，因为正向电压（V_F）的微小变化会导致电流的巨大差异，进而造成器件间亮度不均。

8.2 热管理

最大功耗为130 mW。在接近或达到最大连续正向电流（50 mA）下工作会产生热量。适当的PCB布局，包括为焊盘提供足够的铜箔面积以充当散热器，对于将结温维持在安全范围内至关重要，从而确保长期可靠性和稳定的光输出。

8.3 光学设计

这款LED拥有120度的宽广视角，非常适合需要大面积照明或宽角度可见性的应用场景。若需更聚焦的光束，则需借助二次光学元件（如透镜）。

9. 封装与订购信息

标准包装为8毫米宽压花载带，卷盘直径为7英寸（178毫米）。每卷包含2000件。载带凹槽由顶封带密封。包装符合ANSI/EIA-481规范。剩余数量订单的最小起订量可能为500件。

10. 技术对比与选型指南

选择此LED时，关键的差异化因素包括其AlInGaP技术。与GaAsP等较旧技术相比，该技术通常在红/橙/琥珀色光上能提供更高的效率和更好的温度稳定性。其相对较高的发光强度（高达1400 mcd）与宽视角的结合值得注意。设计人员应比较其V_F 分档与I_V 根据其电路电压裕量和所需的亮度一致性进行分档。与标准SMD组装工艺（回流焊接、编带包装）的兼容性对于自动化生产而言是一个显著优势。

11. 常见问题解答 (FAQ)

11.1 我能否在不使用限流电阻的情况下驱动这个LED？

答案： 强烈不建议这样做。正向电压具有负温度系数，且不同器件间可能存在差异。直接用电压源驱动可能导致热失控，即电流增大会产生更多热量，从而降低V_F，使得电流进一步增大，最终可能损坏LED。务必使用串联电阻或恒流驱动器。

11.2 Dominant Wavelength 和 Peak Wavelength 有什么区别？

答案： 主波长（λ_d）源自CIE色度图，代表一种单色光的波长，该单色光在人眼看来与LED发出的光颜色相同。峰值波长是光谱功率分布达到最大值时的波长。对于LED而言，主波长是颜色规格中更相关的参数。

11.3 为何开袋后的储存条件如此严格？

答案： SMD封装件会从大气中吸收湿气。在高温回流焊接过程中，这些被截留的湿气会迅速汽化，产生内部压力，可能导致封装分层或芯片开裂（"爆米花"效应）。168小时的车间寿命和烘烤要求是管理此风险的标准方法（JEDEC MSL）。

12. 实际设计示例

场景： 设计一个状态指示面板，采用5个红色LED并联，由5V直流电源供电。每个LED的目标正向电流为20mA。

1. 计算串联电阻： 使用典型V_F = 2.2V (Bin D3)。R = (V_电源 - V_F) / I_F = (5V - 2.2V) / 0.02A = 140 Ω。最接近的标准值150 Ω将导致电流I_F ≈ 18.7 mA。
2. 电阻器额定功率： P = I² * R = (0.0187)² * 150 ≈ 0.052 W。使用标准的1/8W（0.125W）或1/10W电阻即可满足要求。
3. 电路布局： 为5个LED中的每一个串联一个150 Ω电阻。请勿在多个并联的LED之间共用一个电阻，因为V_F 的差异会导致亮度不均。
4. PCB热设计： 确保LED焊盘有足够的铜箔面积连接以散热，尤其是在环境温度较高或外壳限制空气流通的情况下。

13. 工作原理

该LED基于由AlInGaP材料制成的半导体p-n结。当施加超过结势垒的正向偏压时，来自n型区域的电子和来自p型区域的空穴被注入有源区。当这些载流子复合时，能量以光子（光）的形式释放。AlInGaP合金的具体成分决定了带隙能量，这直接定义了发射光的主波长——在本例中，位于红色光谱（617-630 nm）。水清环氧树脂透镜封装了半导体芯片，提供机械保护，并塑造光输出模式。

14. 技术趋势

SMD LED正持续向更高效率（每瓦更多流明）、通过更严格的分档提升色彩一致性以及增强可靠性方向发展。在保持或增加光输出的同时，小型化成为一种趋势。此外，封装材料的进步旨在提升热性能，从而实现更高的驱动电流和功率密度。AlInGaP技术在红、橙、琥珀色领域的广泛应用已基本取代了老旧、低效的材料，提供了更优的温度性能和更长的使用寿命。LED与板载控制电路（例如恒流驱动器、可寻址RGB LED）的集成是另一个重要趋势，这简化了最终用户的系统设计。