SMD LED LTST-C150KDKT-10A 数据手册 - 1.6x0.8x0.6mm - 2.4V - 50mW - 红色 AllnGaP - 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灯的完整技术规格。该元件专为自动化印刷电路板（PCB）组装而设计，适用于各类电子设备中空间受限的应用场景。

1.1 特性

• 符合RoHS环保指令。
• 采用发出红光的超亮铝铟镓磷(AllnGaP)半导体芯片。
• 封装在8毫米载带上，卷绕于7英寸直径卷盘，便于自动化操作。
• 标准EIA封装外形。
• 输入兼容标准集成电路（IC）逻辑电平。
• 设计用于兼容自动化贴片组装设备。
• 可承受标准红外（IR）回流焊接工艺。

1.2 目标应用

该LED适用于多种需要紧凑、可靠指示灯或背光源的应用，包括但不限于：

• 通信设备、办公自动化设备、家用电器和工业控制系统。
• 键盘和按键的背光照明。
• 状态与电源指示灯。
• 微型显示器与面板指示灯。
• 信号与符号照明。

2. 技术参数：深入的客观解读

以下章节对该设备的电气、光学及环境规格进行了详细分析。

2.1 绝对最大额定值

这些数值代表可能对器件造成永久性损坏的极限。不保证在此条件下器件能正常工作。所有额定值均在环境温度（Ta）为25°C时指定。

• 功耗 (Pd)： 50 mW。这是器件能以热量形式耗散的最大功率。
• 峰值正向电流 (I_F(PEAK))): 40 mA。这是最大允许瞬时正向电流，通常在脉冲条件下（1/10占空比，0.1ms脉冲宽度）规定，以防止过热。
• Continuous Forward Current (I_F): 20 mA。这是连续工作时最大推荐直流电流。
• 反向电压 (V_R): 5 V。施加超过此值的反向偏压可能导致结击穿。
• 工作温度范围： -30°C 至 +85°C。器件设计工作的环境温度范围。
• 储存温度范围： -40°C 至 +85°C。设备非工作状态下的储存温度范围。
• 红外回流焊接条件： 峰值温度260°C，最长持续10秒。这定义了封装在组装过程中可承受的热分布曲线。

2.2 光电特性

这些参数定义了器件在正常工作条件下的典型性能（除非另有说明，环境温度Ta=25°C，电流I_F=10mA）。

• 发光强度 (I_V): 2.8 至 28.0 mcd（毫坎德拉）。光输出的感知亮度。通过分档系统管理此宽范围。
• 视角 (2θ_1/2): 130度。这是发光强度降至轴向测量值一半时的全角。如此宽的视角可提供宽广、漫射的光斑，适用于指示灯。
• Peak Emission Wavelength (λ_P): 650.0 nm（纳米）。光谱功率输出达到最大值时的波长。
• Dominant Wavelength (λ_d): 630.0 至 645.0 nm。这是人眼感知的、用于定义颜色（本例中为红色）的单色波长。该数值源自CIE色度图。
• 谱线半高宽 (Δλ): 20 nm (典型值)。这表示出射光的光谱纯度或带宽，以最大功率一半处的光谱宽度来度量。
• 正向电压 (V_F): 1.6 至 2.4 V。在规定的测试电流（10mA）驱动下，LED两端的电压降。
• 反向电流 (I_R): 最大10 μA（微安）。施加最大反向电压（5V）时流过的微小漏电流。

3. 分档系统说明

为确保生产应用中亮度的一致性，LED被分类到不同的性能组，即“档位”。

3.1 光强分档代码

该产品的主要分档依据是在10mA电流下测得的光强。每个档位内的容差为 +/-15%。

• Bin H: 2.8 - 4.5 mcd
• Bin J: 4.5 - 7.1 毫坎德拉
• Bin K: 7.1 - 11.2 毫坎德拉
• Bin L: 11.2 - 18.0 毫坎德拉
• Bin M: 18.0 - 28.0 毫坎德拉

该系统允许设计人员根据其具体应用选择合适的亮度等级，从而在成本与性能之间取得平衡。

4. 性能曲线分析

虽然源文件中引用了具体的图形数据，但此处基于标准LED物理原理及所提供的参数来描述关键关系。

4.1 电流与电压 (I-V) 特性

LED是一种二极管。其正向电压 (V_F) 与正向电流 (I_F指定的V_F 在10mA电流下，1.6V至2.4V的电压范围是典型的红色AllnGaP LED特性。工作电流超过推荐的连续电流（20mA）会导致V_F 轻微上升，但主要会产生过多热量，从而降低效率和缩短使用寿命。

4.2 光强与正向电流的关系

光输出（I_V）在相当大的范围内近似与正向电流成正比。然而，在极高电流下，由于热效应加剧和其他非理想半导体行为，效率往往会下降。在典型的10mA或20mA下驱动LED可确保最佳效率和可靠性。

4.3 温度依赖性

LED的性能对温度敏感。随着结温升高：

• 正向电压 (V_F): 降低。这具有负温度系数。
• 发光强度 (I_V): 降低。更高的温度会降低半导体的内部量子效率，导致在相同电流下光输出降低。
• Dominant Wavelength (λ_d): 可能发生轻微偏移，从而可能改变感知的色调。

PCB设计中的适当热管理对于保持性能稳定至关重要。

4.4 Spectral Distribution

发射光谱以峰值波长（λ_P）650 nm为中心，典型半高宽（Δλ）为20 nm，从而产生饱和的红色。决定感知颜色的主波长（λ_d）介于630 nm至645 nm之间。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

该器件符合标准表面贴装封装外形。关键尺寸包括主体长度约1.6mm，宽度约0.8mm，高度约0.6mm（具体图纸见源文件）。除非另有说明，所有尺寸公差均为±0.1mm。透镜为无色透明，使AllnGaP芯片固有的红色可见。

5.2 推荐的PCB焊盘布局

提供建议的印刷电路板焊盘布局，以确保可靠的焊接和正确的对位。该布局旨在促进回流焊过程中形成良好的焊角，同时最大限度地降低桥连风险。

5.3 极性标识

阴极（负极）通常由LED封装上的视觉标记指示，例如凹口、绿点或透镜的切角。组装时必须注意正确的极性，因为施加反向电压可能会损坏器件。

6. 焊接与组装指南

6.1 红外回流焊接参数

该器件兼容无铅焊接工艺。提供符合JEDEC标准的推荐回流焊温度曲线。

• 预热温度： 150°C 至 200°C。
• 预热时间： 最长 120 秒。
• 峰值体温： 最高260°C。
• 高于260°C的时间： 最长10秒。
• 回流焊次数： 最多两次。

具体的温度曲线必须根据实际使用的PCB设计、焊膏和回流炉进行特性化确定。

6.2 手工焊接（如必要）

如需进行手工焊接，必须极其小心：

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

长时间加热会损坏内部引线键合和环氧树脂封装。

6.3 储存条件

潮湿敏感等级（MSL）是SMD元件的一个关键因素。

• 密封包装（内含干燥剂）： 储存于≤30°C且≤90%相对湿度条件下。自干包装日期起一年内使用。
• 已开封包装： 储存于≤30°C且≤60%相对湿度环境中。组件应在拆封后一周内进行红外回流焊（湿度敏感等级3级）。
• 延长储存（拆包后）： 应储存于带干燥剂的密封容器或氮气干燥柜中。若储存超过一周，焊接前需在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 清洗

若需进行焊后清洁，仅可使用经认可的醇基溶剂，如异丙醇（IPA）或乙醇。浸泡应在常温下进行，时间不超过一分钟。未经指定的化学清洁剂可能会损坏LED透镜或封装材料。

7. 包装与订购信息

7.1 卷带包装规格

元件以压纹载带形式提供，适用于自动化组装。

• 载带宽度： 8毫米。
• 卷盘直径： 7英寸。
• 每卷数量： 3000件（标准满卷）。
• 剩余数量最低起订量： 500件。
• 口袋封合： 空置的口袋使用覆盖胶带进行封合。
• 元件缺失： 根据行业标准（ANSI/EIA 481），最多允许连续缺失两个灯珠。

8. 应用建议与设计考量

8.1 典型应用电路

LED是一种电流驱动器件。为确保亮度均匀并防止电流不均，尤其是在并联驱动多个LED时，必须在每个LED上串联一个限流电阻。电阻值（R）可根据欧姆定律计算：R = (V_SUPPLY - V_F) / I_F，其中 V_F 是 LED 在目标电流 I 下的正向电压。_F。在计算中使用数据手册中的最大 V_F （2.4V）可确保即使存在器件间的差异，电流也不会超过目标值。

8.2 设计注意事项

• 热管理： 尽管功耗较低（最大50mW），但通过PCB焊盘确保良好的热传导路径有助于维持稳定的光输出和延长使用寿命，尤其是在高环境温度或较高驱动电流下。
• ESD（静电放电）防护： LED对静电敏感。在操作和组装过程中必须实施适当的ESD控制措施（如佩戴防静电腕带、使用接地工作台、铺设导电地板）。
• 光学设计： 130度视角可提供宽广的照明范围。如需更聚焦的光线，可能需要外部透镜或导光件。

9. 技术对比与差异化分析

这款AllnGaP红光LED具备以下特定优势：

• 与传统GaAsP红光LED相比： AllnGaP技术可显著提高发光效率，从而在相同电流下实现更亮的输出，或在更低功耗下达到同等亮度。
• 与标准通孔LED对比： SMD封装可实现更高的组装密度，兼容全自动生产线，并省去了PCB上的引脚弯曲和钻孔工序。
• 关键优势： 结合了AllnGaP材料的高亮度、宽视角以及紧凑型可回流焊封装，使得该器件在现代电子设备中具有高度通用性。

10. 常见问题解答（基于技术参数）

10.1 我能否直接用3.3V或5V逻辑引脚驱动此LED？

不能，必须串联一个限流电阻。 直接连接会试图通过极大的电流，该电流仅受限于引脚的电流能力和LED的动态电阻，这很可能会烧毁LED或损坏驱动芯片。务必使用一个串联电阻。

10.2 为什么发光强度（2.8 至 28.0 mcd）的范围如此之宽？

这是由于半导体制造中固有的自然差异。分档系统（H 至 M）根据实测亮度对器件进行分级。为确保应用中的外观一致性，请指定并使用来自同一光强档的 LED。

10.3 如果超过 20mA 连续电流额定值会怎样？

超出额定值会升高结温。这会加速半导体材料的退化，导致光输出永久且快速下降（光衰），并可能引发灾难性故障。务必设计电路使其在绝对最大额定值范围内工作。

11. 实际用例示例

11.1 设计案例：状态指示面板

场景： 设计一个控制面板，包含10个相同的红色状态指示灯，由5V电源轨供电。亮度均匀性至关重要。
设计步骤：

1. 选择驱动电流： 选择 I_F = 10mA 以获得良好的亮度和长寿命。
2. 计算电阻值： 使用最大电压V_F (2.4V) 进行最坏情况设计。R = (5V - 2.4V) / 0.01A = 260 欧姆。最接近的标准E24系列值为270欧姆。
3. 计算电阻功率： P = I² * R = (0.01)² * 270 = 0.027W。标准的1/8W（0.125W）或1/10W电阻即可满足要求。
4. 指定LED分档： 为确保所有10个指示灯一致，请在采购订单中指定来自同一发光强度分档的LED（例如，L档：11.2-18.0 mcd）。
5. PCB布局： 使用推荐的焊盘图形。确保面板设计允许130度的视角，以便从预期的用户位置可以看到指示灯。

12. 工作原理简介

发光二极管（LED）是一种半导体器件，通过电致发光过程将电能直接转化为光。当在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到有源区。当这些载流子复合时，会释放能量。在AllnGaP（铝铟镓磷）LED中，该能量主要以可见光谱红色部分的光子（光）形式释放。其特定波长（颜色）由半导体材料的带隙能量决定，这是在晶体生长过程中通过调整铝、铟和镓的比例来设计的。

13. 技术趋势与发展

光电子领域持续发展。该行业可观察到的总体趋势包括：

• 效率提升： 持续的材料科学和芯片设计研究使得LED能够产生更高的每瓦流明数（lm/W），从而在相同光输出的情况下降低功耗。
• 微型化： 封装尺寸持续缩小（例如，0402、0201公制尺寸），以便在超紧凑设备的PCB上实现更高的元件密度。
• 色彩一致性提升： 外延生长和分档技术的进步使得对主波长和发光强度的容差控制更为严格，为设计者提供了对颜色和亮度的更精确控制。
• 集成： 趋势包括将多个LED芯片（RGB）集成到单个封装中以实现混色，或将控制IC与LED结合以实现“智能”照明解决方案。

这些发展旨在为设计者提供性能更强、效率更高、更可靠的组件，以满足不断扩大的应用范围。