LTST-C191KRKT SMD LED 规格书 - 尺寸 1.6x0.8x0.55mm - 电压 2.4V - 功率 75mW - 红色 - 中文技术文档

1. 产品概述

LTST-C191KRKT 是一款表面贴装器件（SMD）发光二极管（LED），专为现代空间受限的电子应用而设计。它属于超薄芯片LED类别，在垂直高度是关键设计因素的应用中具有显著优势。

核心优势：该元件的首要优势是其极低的0.55mm高度，使其适用于超薄消费电子产品、可穿戴设备以及薄面板后的指示灯应用。它采用AlInGaP（铝铟镓磷）半导体材料，该材料以产生高效率、高亮度和高色纯度的红光而闻名。该器件完全符合RoHS（有害物质限制）指令，使其成为适用于全球市场的绿色产品。

目标市场：这款LED主要面向需要在极小空间内提供可靠、明亮指示的应用。典型用例包括智能手机、平板电脑、笔记本电脑、汽车仪表盘、工业控制面板和消费电器中的状态指示灯。其与自动贴装设备和红外回流焊接工艺的兼容性，使其成为大批量自动化生产线的理想选择。

2. 深入技术参数分析

本节对规格书中定义的关键电气、光学和热参数提供详细、客观的解读。

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，不适用于正常工作条件。

• 功耗（Pd）：75 mW。这是LED封装在环境温度（Ta）为25°C时能够耗散的最大热量。超过此限制有过热风险，可能导致半导体结加速老化或灾难性故障。
• 直流正向电流（IF）：30 mA。可施加的最大连续正向电流。为确保长期可靠运行，标准做法是驱动LED低于此最大值，通常在20mA的典型测试条件下工作。
• 峰值正向电流：80 mA（占空比1/10，脉冲宽度0.1ms）。此额定值允许短时、高电流脉冲，可用于多路复用方案或实现瞬时高亮度，但平均电流仍需遵守直流额定值。
• 反向电压（VR）：5 V。施加超过此值的反向偏置电压可能导致LED的PN结立即击穿并损坏。
• 工作与存储温度范围：-55°C 至 +85°C。此宽范围确保了元件在从工业冷冻环境到高温汽车内饰等各种严苛环境条件下的功能性和存储完整性。

2.2 电光特性

这些参数在Ta=25°C和IF=20mA（除非另有说明）下测量，定义了器件在正常工作条件下的性能。

• 发光强度（Iv）：54.0 mcd（典型值），范围从18.0 mcd（最小值）到180.0 mcd（最大值）。此宽范围通过分档系统进行管理（见第3节）。发光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）：130度（典型值）。这是发光强度下降到轴向（0°）测量值一半时的全角。130°的视角表示非常宽的发光模式，适用于需要从偏轴位置观察的指示灯。
• 峰值波长（λP）：639 nm（典型值）。这是光谱功率输出达到最大值时的波长，决定了红光的感知色调。
• 主波长（λd）：631 nm（IF=20mA时典型值）。这是从CIE色度图导出的色度量。它代表与LED颜色匹配的单色光波长。对于颜色规格而言，它通常是比峰值波长更相关的参数。
• 光谱线半宽（Δλ）：20 nm（典型值）。这是在最大强度一半处测量的光谱带宽（半高全宽 - FWHM）。20nm的值表明光谱发射相对较窄，这是AlInGaP技术的特征，从而产生饱和的红色。
• 正向电压（VF）：2.4 V（典型值），在20mA时最大值为2.4V，最小值为2.0V。这是LED工作时两端的压降，对于设计限流电路至关重要。规格书指出，在50°C以上，正向电流需以0.4 mA/°C降额，这意味着最大允许直流电流随温度升高而降低，以防止过热。
• 反向电流（IR）：10 μA（最大值），在VR=5V条件下。这是器件在其最大额定值内反向偏置时流过的微小漏电流。
• 电容（C）：40 pF（典型值），在VF=0V，f=1MHz条件下。此寄生电容在高速开关或多路复用应用中可能相关。

3. 分档系统说明

为管理半导体制造过程中的自然差异，LED会根据性能进行分档。LTST-C191KRKT主要对发光强度使用分档系统。

发光强度分档：LED根据其在20mA下测得的发光强度分为五个档位（M、N、P、Q、R）。每个档位都有定义的最小值和最大值（例如，档位M：18.0-28.0 mcd，档位R：112.0-180.0 mcd）。规格书规定每个强度档位的容差为+/-15%。此系统允许设计者为其应用选择亮度一致的LED。例如，需要均匀面板照明的产品会指定来自单一、紧密档位（如档位P或Q）的LED，而对亮度匹配要求不高的成本敏感型应用可能会使用更宽泛的混合档位。

在提供的内容中，规格书未表明对主波长或正向电压进行单独分档，这表明这些参数被控制在公布的min/typ/max范围内，而无需为此特定型号提供进一步的分档代码。

4. 性能曲线分析

虽然具体图表未在文本中呈现，但规格书引用了典型的特性曲线。基于标准LED行为和给定参数，我们可以分析预期趋势：

• I-V（电流-电压）曲线：正向电压（VF）在20mA时的典型值为2.4V。该曲线将呈现指数关系，在“开启”电压（AlInGaP约为1.8-2.0V）以下几乎没有电流流过，之后电流随电压的微小增加而迅速增加。这强调了为什么LED必须由电流源或带串联限流电阻的电压源驱动。
• 发光强度 vs. 正向电流（Iv-IF）：在正常工作范围内，发光强度近似与正向电流成正比。以低于20mA的电流驱动LED将按比例降低亮度，而以更高电流（直至绝对最大值）驱动将增加亮度，但也会产生更多热量并可能缩短寿命。
• 发光强度 vs. 环境温度（Iv-Ta）：AlInGaP LED的光输出通常随环境温度升高而降低。这是由于在较高温度下内部量子效率降低所致。降额规格（50°C以上0.4 mA/°C）是抵消这种对性能和可靠性的热效应的直接措施。
• 光谱分布：光谱将显示一个以639 nm（λP）为中心、宽度为20 nm（Δλ）的单一峰值，证实了纯红色的光发射。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

该LED封装在符合EIA（电子工业联盟）标准的表面贴装封装中。其关键的机械特性是0.55 mm（H）的高度，使其符合“超薄”标准。其他主要尺寸（长和宽）对于此类芯片LED来说是典型的，可能约为1.6mm x 0.8mm，但具体图纸请参考规格书。除非另有规定，所有尺寸公差均为±0.10 mm。

5.2 极性识别与焊盘设计

规格书中包含了焊接焊盘尺寸的建议。正确的焊盘布局对于可靠焊接和防止立碑现象至关重要。阴极（负极侧）通常有标记，例如封装体上的绿色色调或缺口/倒角。推荐的焊盘设计将包含散热焊盘图案，以确保回流焊期间均匀加热和稳定的机械连接。

6. 焊接与组装指南

遵守这些指南对于保持器件可靠性并防止组装过程中的损坏至关重要。

• 回流焊接：该LED兼容红外回流工艺。规定的条件是峰值温度260°C，最长5秒。建议进行150-200°C、最长120秒的预热阶段，以最小化热冲击。器件不应承受超过两次回流循环。
• 手工焊接：如有必要，可使用烙铁，烙铁头最高温度不超过300°C，每个引脚焊接时间不超过3秒。此操作应仅为一次性。
• 清洗：应仅使用指定的清洗剂。规格书建议，如需清洗，可在常温下浸入乙醇或异丙醇中不超过一分钟。未指定的化学品可能会损坏塑料透镜或环氧树脂封装。
• 存储：LED应存储在不超过30°C和60%相对湿度的环境中。一旦从原装的防潮包装中取出，应在672小时（28天，MSL 2a）内进行红外回流焊接。若需在原装袋外长时间存储，必须将其保存在带有干燥剂的密封容器或氮气干燥器中。如果存储超过672小时，焊接前需要在60°C下烘烤至少20小时，以去除吸收的湿气，防止回流焊时发生“爆米花”现象。

7. 包装与订购信息

LTST-C191KRKT 以适用于自动化组装的行业标准包装形式提供。

• 编带与卷盘：器件包装在8mm宽的压纹载带上，卷盘直径为13英寸（330mm）。
• 包装数量：标准卷盘包含5000片。对于少于整卷的数量，剩余部分的最小包装数量为500片。
• 包装标准：包装符合ANSI/EIA-481规范。载带使用顶盖密封空的元件口袋。载带中允许连续缺失元件（“缺灯”）的最大数量为两个。

8. 应用说明与设计考量

8.1 驱动电路设计

LED是电流驱动器件。其亮度由正向电流控制，而非电压。为确保驱动多个LED（尤其是并联时）的亮度均匀，强烈建议为每个LED串联一个专用的限流电阻（电路模型A）。

电路模型A（推荐）：[Vcc] -- [电阻] -- [LED] -- [GND]。此配置可补偿单个LED之间正向电压（VF）的自然差异。即使施加相同的电压，如果VF略低的LED在没有独立电阻的情况下并联连接，也会汲取更多电流并显得更亮。

电路模型B（不推荐用于并联）：不建议将多个LED直接并联到一个限流电阻上。I-V特性的差异将导致电流不均，其中一个LED会汲取大部分电流，导致亮度不均匀并使一个器件承受潜在过应力。

8.2 静电放电（ESD）防护

LED对静电放电敏感。ESD损坏可能不会立即导致故障，但会降低性能，导致高反向漏电流、低正向电压或在低电流下无法发光。

预防措施：

• 处理LED时使用导电腕带或防静电手套。
• 确保所有工作站、设备和存储架正确接地。
• 使用离子发生器中和处理过程中可能在塑料透镜上积聚的静电荷。

ESD损坏测试：可疑LED可通过检查是否发光并在极低电流（例如0.1mA）下测量正向电压（Vf）来测试。对于此AlInGaP产品，“良好”的LED在0.1mA时应具有Vf > 1.4V。Vf显著降低或不发光表明可能存在ESD损坏。

8.3 应用范围与可靠性

规格书规定，此LED适用于普通电子设备（办公设备、通信、家用电器）。对于需要极高可靠性且故障可能危及生命或健康的应用（航空、医疗设备、安全系统），在设计采用前需要咨询制造商。文档引用了根据行业标准进行的标准可靠性测试（耐久性测试），以确保产品在典型工作条件下的稳健性。

9. 技术对比与差异化

LTST-C191KRKT的主要差异化在于其属性的组合：

• 与标准厚度LED对比：其0.55mm高度是关键优势，可实现传统1.0mm+高度LED无法实现的设计。
• 与其他红光LED技术对比：与较旧的GaAsP或GaP技术相比，使用AlInGaP提供了更高的发光效率（每mA更多的光输出）、更好的色彩饱和度（更窄的光谱）以及在高温下更优越的性能。
• 与非卷盘包装LED对比：8mm编带卷盘包装确保了与高速贴片机的兼容性，这是与散装或棒状包装相比，实现大规模生产效率的关键因素。

10. 常见问题解答（基于技术参数）

问：我可以直接用3.3V或5V逻辑电源驱动这个LED吗？

答：不可以。必须使用串联限流电阻。例如，使用3.3V电源，目标电流为20mA（VF典型值=2.4V），电阻值应为 R = (3.3V - 2.4V) / 0.020A = 45 欧姆。标准的47欧姆电阻是合适的。

问：为什么发光强度范围如此之宽（18-180 mcd）？

答：这反映了制造过程的自然差异。分档系统（M到R）允许您购买保证在特定、更窄亮度范围内的LED，以满足应用的一致性需求。

问：260°C的回流温度是要求还是最大值？

答：这是封装在5秒内能承受的最大峰值温度。典型的回流曲线会升温至略低于此值的峰值（例如245-250°C），以提供安全裕量。

问：如何确保多LED阵列中的亮度均匀？

答：使用电路模型A：为每个LED配备独立的限流电阻。同时，向供应商指定来自相同强度档位的LED。

11. 实际设计与使用示例

示例1：智能手机通知LED：超薄的0.55mm高度允许此LED放置在日益变薄的现代智能手机玻璃和OLED显示屏后面。其130°的宽视角确保即使手机平放在桌面上，通知光也能被看到。设计者会选择特定的强度档位（例如档位P或Q）以达到所需的亮度水平，并将其与由手机PMIC（电源管理IC）驱动的合适限流电阻配对。

示例2：汽车空调控制面板背光：多个LTST-C191KRKT LED可用于按钮或图标的背光。它们与红外回流的兼容性使其能够与其他元件一起焊接到同一块PCB上。宽工作温度范围（-55°C至+85°C）确保了在车辆内部所有气候条件下的可靠运行。设计者必须考虑在靠近加热器通风口的高环境温度下正向电流的降额。

12. 技术原理介绍

LTST-C191KRKT基于AlInGaP半导体技术。当正向电压施加在PN结两端时，电子和空穴被注入有源区。它们的复合以光子（光）的形式释放能量。半导体晶体中铝、铟、镓和磷层的特定成分决定了带隙能量，这直接决定了发射光的波长（颜色）——在本例中，约为639 nm的红光。“水清”透镜材料通常是无色环氧树脂或硅胶，不会改变芯片的固有颜色，使纯红光能够高效透过。薄型封装是通过先进的成型和芯片贴装技术实现的，这些技术最大限度地减少了发光芯片与透镜顶部之间的距离。

13. 行业趋势与发展

指示灯和背光LED的趋势继续朝着更高效率、更小尺寸和更低高度的方向发展。此器件0.55mm的高度代表了由消费电子产品驱动的微型化趋势中的一步。即使对于小型信号LED，也在持续推动更高的发光效率（每瓦更多流明），以降低电池供电设备的功耗。此外，集成化也是一个趋势，一些应用正朝着内置电流调节和诊断功能的LED驱动器发展。然而，像LTST-C191KRKT这样的分立元件对于设计灵活性、大批量应用中的成本效益，以及其在兼容全球组装基础设施的标准化封装中经过验证的可靠性，仍然至关重要。