SMD LED LTST-108KSKT 规格书 - 封装尺寸 3.2x2.8x1.9mm - 电压 1.8-2.4V - 黄色 - 功率 72mW - 简体中文技术文档

1. 产品概述

本文档提供了一款表面贴装器件 (SMD) 发光二极管 (LED) 的完整技术规格。该元件专为自动化印刷电路板 (PCB) 组装工艺设计，适用于大批量生产。其微型外形尺寸使其成为空间受限应用的理想选择。该LED采用铝铟镓磷 (AlInGaP) 半导体技术制造，该技术以在琥珀色至红色光谱范围内产生高效率光而闻名。本文档涵盖的具体型号发出黄色光。

1.1 核心优势与目标市场

该LED的主要优势包括其紧凑尺寸、与标准自动化贴片设备的兼容性，以及适用于现代电子制造中标准的红外 (IR) 回流焊接工艺。它符合RoHS标准，满足环保法规。器件以8毫米载带缠绕在7英寸直径的卷盘上包装，便于生产线高效处理。

其目标应用广泛，涵盖状态指示灯、前面板背光以及各种电子设备中的信号或符号照明。典型的终端市场包括电信设备（如无绳电话和手机）、办公自动化设备（如笔记本电脑）、网络系统、家用电器和室内标识。

2. 深度技术参数分析

透彻理解电气和光学特性对于正确的电路设计和确保长期可靠性至关重要。

2.1 绝对最大额定值

这些额定值定义了超出可能导致器件永久损坏的极限。它们是在环境温度 (Ta) 为25°C时指定的。

• 功耗 (Pd)：72 mW。这是LED封装在不超出其热极限的情况下可以耗散为热量的最大功率。
• 连续正向电流 (IF)：30 mA DC。可以施加的最大稳态电流。
• 峰值正向电流：80 mA。这仅在占空比为1/10、脉冲宽度为0.1ms的脉冲条件下允许。即使短暂超过直流电流额定值也可能导致过热。
• 工作温度范围：-40°C 至 +85°C。保证器件正常工作的环境温度范围。
• 存储温度范围：-40°C 至 +100°C。器件未通电时的存储温度范围。

2.2 电气与光学特性

这些是在Ta=25°C、正向电流 (IF) 为20mA（除非另有说明）下测量的典型性能参数。

• 发光强度 (Iv)：范围从180 mcd（最小值）到450 mcd（最大值），典型值在此范围内。强度使用经过滤光片匹配人眼明视觉响应（CIE曲线）的传感器测量。
• 视角 (2θ1/2)：110度（典型值）。这是发光强度下降到中心轴测量值一半时的全角。110度的角度表示宽广的视角模式。
• 峰值发射波长 (λp)：约591 nm。这是光谱输出最强的波长。
• 主波长 (λd)：指定在584.5 nm至594.5 nm之间。这是人眼感知的、定义颜色（黄色）的单波长。每个分档的公差为±1 nm。
• 光谱线半宽 (Δλ)：约15 nm。这表示光谱纯度；值越小意味着光越单色。
• 正向电压 (VF)：在20mA时，范围从1.8V（最小值）到2.4V（最大值）。典型值在此范围内。必须根据实际VF和电源电压计算限流电阻。
• 反向电流 (IR)：当施加5V反向电压 (VR) 时，最大为10 μA。该器件并非为反向偏压操作设计；此参数仅用于测试目的。

3. 分档系统说明

为确保生产中的颜色和亮度一致性，LED被分类到不同的性能档位。设计者可以指定档位以满足应用需求。

3.1 正向电压 (VF) 分档

单位：伏特 @ 20mA。每档公差：±0.10V。

• 档位 D2：1.8V（最小）至 2.0V（最大）
• 档位 D3：2.0V（最小）至 2.2V（最大）
• 档位 D4：2.2V（最小）至 2.4V（最大）

3.2 发光强度 (Iv) 分档

单位：毫坎德拉 (mcd) @ 20mA。每档公差：±11%。

• 档位 S1：180 mcd（最小）至 224 mcd（最大）
• 档位 S2：224 mcd（最小）至 280 mcd（最大）
• 档位 T1：280 mcd（最小）至 355 mcd（最大）
• 档位 T2：355 mcd（最小）至 450 mcd（最大）

3.3 主波长 (WD) 分档

单位：纳米 (nm) @ 20mA。每档公差：±1 nm。

• 档位 H：584.5 nm（最小）至 587.0 nm（最大）
• 档位 J：587.0 nm（最小）至 589.5 nm（最大）
• 档位 K：589.5 nm（最小）至 592.0 nm（最大）
• 档位 L：592.0 nm（最小）至 594.5 nm（最大）

完整的部件号通常包含VF、Iv和WD档位的代码（例如，LTST-108KSKT-D3T1K）。

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。

4.1 电流-电压 (I-V) 特性

AlInGaP LED的I-V曲线显示正向电压相对稳定，但随着结温升高略有增加。曲线在开启电压附近呈指数关系，在较高电流下变得更线性。设计者利用此曲线确定动态电阻并建模功耗。

4.2 发光强度 vs. 正向电流

在推荐工作电流范围（最高30mA）内，这种关系通常是线性的。增加电流会增加光输出，但也会增加热量产生。超过绝对最大额定值工作会导致效率下降（每瓦光输出减少）并加速性能退化。

4.3 光谱分布

光谱输出曲线以591 nm（峰值）为中心，典型半宽为15 nm。定义感知颜色的主波长将落在分档范围内（例如，档位K为589.5-592.0 nm）。光谱相对较窄，这是AlInGaP材料的特征，从而产生饱和的黄色。

4.4 温度依赖性

关键参数受温度影响：

• 正向电压 (VF)：随着结温升高而降低。它具有负温度系数，对于AlInGaP通常约为-2 mV/°C。
• 发光强度 (Iv)：也随着温度升高而降低。降额曲线对于在高环境温度下运行的应用非常重要，以确保足够的亮度。
• 主波长 (λd)：可能随温度轻微偏移，通常向更长波长（红移）方向移动。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

LED封装在标准表面贴装封装中。关键尺寸（单位：毫米）为：

• 长度：3.2 mm（公差 ±0.2 mm）
• 宽度：2.8 mm（公差 ±0.2 mm）
• 高度：1.9 mm（公差 ±0.2 mm）

应查阅详细的机械图纸以了解焊盘间距、透镜形状以及阴极/阳极识别标记。阴极通常通过封装上的绿色标记或切角来指示。

5.2 推荐PCB焊盘图形

对于可靠的焊接，PCB焊盘设计至关重要。推荐的图形包括用于阳极和阴极的两个矩形焊盘，其尺寸设计为提供足够的焊料圆角以确保机械强度和电气连接，同时防止焊料桥接。该焊盘设计针对红外和气相回流焊接工艺进行了优化。

5.3 编带与卷盘包装

元件以带有保护盖带的凸起载带形式提供。关键规格：

• 载带宽度：8 mm
• 卷盘直径：7英寸 (178 mm)
• 每卷数量：4,000 件
• 最小订购量：剩余卷盘为500件
• 料袋间距：根据尺寸图纸
• 标准：符合 ANSI/EIA-481 规范。

6. 焊接与组装指南

6.1 红外回流焊接曲线 (无铅)

该器件兼容无铅 (Pb-free) 焊接工艺。推荐的符合 J-STD-020 标准的回流曲线包括：

• 预热：从环境温度升温至150-200°C，最长不超过120秒。
• 保温/活化：保持在150-200°C之间，以使助焊剂活化和温度均衡。
• 回流：升温至峰值温度，不超过260°C。高于217°C（SnAgCu焊料的液相线）的时间应加以控制。
• 冷却：受控的冷却阶段。

必须根据实际的PCB组装（考虑板厚、元件密度和焊膏规格）来表征具体的曲线。

6.2 手工焊接

如果必须进行手工焊接，必须格外小心：

• 烙铁温度：最高300°C。
• 每个引脚焊接时间：最长3秒。
• 尝试次数：建议每个焊盘仅进行一次焊接尝试，以避免热应力。

6.3 清洗

如果需要进行焊后清洗，应仅使用指定的溶剂，以避免损坏塑料透镜或封装。可接受的清洁剂包括乙醇或异丙醇。LED应在常温下浸泡少于一分钟。必须避免使用刺激性化学清洁剂。

7. 存储与操作注意事项

7.1 潮湿敏感度

塑料LED封装对潮湿敏感。在交付时，它密封在带有干燥剂的防潮袋 (MBB) 中，当存储在≤30°C和≤70% RH条件下时，保质期为一年。一旦打开原始袋子，元件就会暴露在环境湿度中。

7.2 车间寿命与烘烤

• 车间寿命：打开MBB后，在≤30°C和≤60% RH的条件下，元件应在168小时（7天）内进行红外回流焊接。
• 延长存储：对于在MBB外存储超过168小时的情况，必须将元件存储在带有干燥剂的密封容器中或氮气干燥器中。
• 烘烤：如果超过168小时的车间寿命，在焊接前需要进行烘烤，以去除吸收的水分并防止“爆米花”现象（回流过程中封装开裂）。推荐的烘烤条件：60°C至少48小时。

8. 应用设计考量

8.1 限流设计

必须串联一个电阻，将正向电流限制在安全值，通常为20mA以获得最佳性能和寿命。电阻值 (R) 使用欧姆定律计算：R = (电源电压 - LED正向电压) / 期望电流。为进行最坏情况设计，应始终使用规格书中的最大VF (2.4V)，以确保电流不超过极限。

8.2 热管理

尽管功耗较低（最大72 mW），但正确的热设计可以延长LED寿命并保持亮度。确保PCB有足够的连接到LED焊盘的铜区域作为散热片。避免将LED放置在靠近其他发热元件的地方。对于高环境温度应用，应降低最大正向电流的额定值。

8.3 光学设计

110度的宽视角使其适用于需要广泛可见性的应用。对于聚焦或定向光，可能需要二次光学元件（透镜、导光板）。水清透镜允许直接看到AlInGaP芯片固有的黄色。

9. 对比与差异化

与其他黄色LED技术相比：

• 与传统 GaAsP 对比：AlInGaP 提供显著更高的发光效率和更好的温度稳定性，从而实现更亮、更一致的光输出。
• 与荧光粉转换白光/黄光对比：这是一种直接发射半导体，因此其光谱更窄（颜色更饱和），并且不会随时间推移出现荧光粉退化问题。
• 关键优势：标准EIA封装尺寸、兼容无铅回流焊接以及在微型尺寸下的高亮度相结合，使其成为现代电子产品的多功能选择。

10. 常见问题解答 (FAQ)

10.1 峰值波长与主波长有何区别？

峰值波长 (λp) 是LED发射最多光功率的物理波长。主波长 (λd) 是基于CIE色度系统计算出的值，代表人眼感知为颜色的单波长。对于像这种黄色LED这样的单色光源，两者接近但不完全相同。关注颜色匹配的设计者应使用主波长分档。

10.2 我可以不使用限流电阻驱动此LED吗？

不可以。LED是具有非线性I-V特性的二极管。将其直接连接到超过其正向电压的电压源将导致电流不受控制地上升，迅速超过最大额定值并损坏器件。始终需要串联电阻或恒流驱动器。

10.3 为什么有存储和烘烤要求？

LED封装中使用的塑料环氧树脂会吸收空气中的水分。在高温回流焊接过程中，这些被困住的水分会迅速汽化，产生内部压力，可能导致封装分层或芯片开裂（“爆米花”现象）。存储和烘烤程序控制水分含量以防止这种失效模式。

11. 实际应用示例

场景：为一条3.3V电源轨供电的便携式设备设计状态指示灯。

1. 电流选择：选择20mA以获得亮度与功耗的良好平衡。
2. 电阻计算：使用最坏情况VF (最大值) = 2.4V。R = (3.3V - 2.4V) / 0.020A = 45 欧姆。最接近的标准值为47欧姆。重新计算实际电流：I = (3.3V - 2.2V_典型值) / 47 = ~23.4mA（安全）。
3. PCB布局：将47Ω电阻放置在靠近LED的位置。使用推荐的焊盘图形。在LED下方提供一小块铜皮用于散热。
4. 制造：确保组装厂遵循无铅回流曲线指南。如果未在168小时内使用，请将打开的卷盘存放在干燥柜中。

12. 技术原理介绍

该LED基于生长在衬底上的铝铟镓磷 (AlInGaP) 半导体材料。当在p-n结上施加正向电压时，电子和空穴被注入到有源区，在那里它们复合。在像AlInGaP这样的直接带隙半导体中，这种复合以光子（光）的形式释放能量。发射光的特定波长（颜色）由半导体材料的带隙能量决定，该能量在晶体生长过程中通过调整铝、铟、镓和磷的比例来设计。水清环氧树脂透镜封装芯片，提供机械保护，塑造光输出，并增强光提取效率。

13. 行业趋势

用于指示灯应用的SMD LED趋势继续朝着更高效率（每mA更多光输出）、更小封装尺寸以增加设计灵活性以及在恶劣条件（更高温度、湿度）下提高可靠性的方向发展。同时，也关注更严格的颜色和亮度分档公差，以便在消费产品中实现更一致的美学效果。小型化的驱动力推动了芯片级封装 (CSP) LED的发展，尽管像这样的标准封装由于其成熟的制造工艺和与现有组装基础设施的兼容性，在成本敏感、大批量应用中仍占主导地位。