LTST-C171KGKT SMD LED 规格书 - 0.8毫米超薄高度 - 2.4V正向电压 - 绿色 - 75mW功率 - 中文技术文档

1. 产品概述

LTST-C171KGKT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）发光二极管（LED）。它属于超薄芯片LED系列，其显著特点是外形高度极低，仅为0.80毫米。这使其成为纤薄消费电子产品、汽车仪表板和便携式设备中背光指示灯、状态灯和装饰照明的理想选择，在这些应用中，元件高度是关键的设计因素。

该LED采用铝铟镓磷（AlInGaP）半导体芯片技术，该技术以在琥珀色到绿色光谱范围内产生高效率光而闻名。此特定型号发出绿光。其结构和材料符合RoHS（有害物质限制）指令，使其成为适用于具有严格环保法规的全球市场的绿色产品。

该元件采用8毫米载带包装，并供应在7英寸直径的卷盘上，完全兼容高速自动化贴片组装设备。其设计还能承受标准的红外（IR）和气相回流焊接工艺，有助于实现高效可靠的大规模生产。

2. 技术规格详解

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。不建议在接近或达到这些极限的条件下长时间工作。

• 功耗（Pd）：75 mW。这是在环境温度（Ta）为25°C时，LED封装可以耗散的最大总功率。
• 直流正向电流（IF）：30 mA。可施加的最大连续正向电流。
• 峰值正向电流：80 mA。此电流仅在脉冲条件下（1/10占空比，0.1ms脉冲宽度）允许，以防止过热。
• 降额：当环境温度超过50°C时，最大直流正向电流必须按每摄氏度0.4 mA线性降低。这对于高温环境下的热管理至关重要。
• 反向电压（VR）：5 V。在反向偏压下超过此电压可能导致结立即击穿。
• 工作与储存温度范围：-55°C 至 +85°C。该器件额定可在此宽广的工业温度范围内工作和储存。
• 红外焊接条件：可承受260°C峰值温度10秒，这符合无铅（Pb-free）焊料回流曲线的标准。

2.2 电气与光学特性

这些是在Ta=25°C和IF=20 mA（标准测试条件）下测得的典型性能参数。

• 发光强度（Iv）：18.0（最小值）/ 35.0（典型值） mcd。这是通过匹配人眼明视觉响应（CIE曲线）的滤光传感器测得的感知光输出亮度。
• 视角（2θ1/2）：130°（典型值）。这个宽广的视角表明LED在一个宽阔的锥形范围内发光，使其适用于需要大面积照明的应用。
• 峰值发射波长（λP）：574 nm（典型值）。这是光谱功率输出最高的波长。
• 主波长（λd）：571 nm（典型值）。这是最能代表LED感知颜色（绿色）的单波长，源自CIE色度计算。
• 光谱线半宽（Δλ）：15 nm（典型值）。这衡量了光谱纯度；宽度越窄，表示颜色越饱和、越纯净。
• 正向电压（VF）：2.0（最小值）/ 2.4（典型值） V。当通过20 mA电流时，LED两端的电压降。
• 反向电流（IR）：在VR=5V时，最大10 μA。低反向漏电流是可取的。
• 电容（C）：在0V，1 MHz下，典型值40 pF。这种寄生电容在高频开关应用中可能相关。

3. 分档系统说明

为确保大规模生产的一致性，LED根据关键参数被分类到不同的性能档位中。LTST-C171KGKT采用三维分档系统。

3.1 正向电压分档

档位由数字代码（4到8）定义，代表VF @ 20mA的范围。例如，档位代码‘5’涵盖VF在2.00V至2.10V之间的LED。每个档位应用±0.1V的容差。在电路中匹配VF档位有助于在LED并联连接时实现均匀的电流分配。

3.2 发光强度分档

档位由字母代码（M， N， P）定义，代表Iv @ 20mA的范围。例如，档位‘M’涵盖18.0至28.0 mcd，而档位‘N’涵盖28.0至45.0 mcd。每个档位应用±15%的容差。这使得设计人员可以选择适合其应用的亮度等级。

3.3 主波长分档

档位由字母代码（C， D， E）定义，代表λd @ 20mA的范围。例如，档位‘D’涵盖570.5 nm至573.5 nm。每个档位保持±1 nm的严格容差，确保一批LED中颜色外观非常一致。

4. 性能曲线分析

虽然规格书中引用了具体的图形曲线（图1，图6），但其含义是标准的。相对发光强度与正向电流曲线在较低电流下会呈现近乎线性的关系，在较高电流下由于热效应和效率影响趋于饱和。角度强度分布图样（图6）将说明130°的视角，显示光强如何从中心轴衰减。光谱分布图（图1）将显示一个以574 nm为中心、半宽为15 nm的类高斯曲线，证实了绿光发射。

5. 机械与包装信息

5.1 封装尺寸

该LED采用行业标准的EIA封装外形。关键尺寸包括总高度0.80毫米。详细的机械图纸规定了长度、宽度、引脚间距和透镜几何形状，除非另有说明，所有尺寸的标准公差为±0.10毫米。这些精确的尺寸对于PCB焊盘设计至关重要。

5.2 极性识别与焊盘设计

该元件具有阳极和阴极。规格书包含建议的焊盘布局图。此布局图针对回流焊接过程中形成可靠的焊点进行了优化，确保适当的润湿和机械强度，同时防止焊料桥连。遵循此推荐的焊盘布局对于制造良率至关重要。

5.3 载带与卷盘包装

LED以压纹载带（8毫米间距）形式供应，卷绕在7英寸（178毫米）直径的卷盘上。每卷包含3000片。包装符合ANSI/EIA 481-1-A-1994标准。关键注意事项包括：空穴用盖带密封，剩余最小订购量为500片，每卷最多允许连续缺失两个元件。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊接曲线

提供了针对无铅工艺的建议红外回流曲线。关键参数包括：预热区150-200°C，预热时间最长120秒，峰值温度不超过260°C，液相线以上（通常约217°C）时间最长10秒。该LED最多可承受此曲线两次。

6.2 手工焊接

如果必须进行手工焊接，应使用温度不超过300°C的电烙铁，每个焊点的焊接时间限制在3秒以内。此操作应仅进行一次，以避免对塑料封装造成热损伤。

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。LED浸入时间应少于1分钟。未指定的化学品可能会损坏环氧树脂透镜或封装。

6.4 储存与湿度敏感性

LED应储存在温度不超过30°C、相对湿度不超过70%的环境中。一旦从原装的防潮袋中取出，元件应在672小时（28天，MSL 2a）内进行红外回流焊接。对于在原装袋外更长时间的储存，必须将其保存在带有干燥剂的密封容器中或氮气环境中。储存超过672小时的元件在焊接前需要在约60°C下烘烤至少24小时，以去除吸收的湿气，防止回流焊接过程中发生“爆米花”效应。

7. 应用说明与设计考量

7.1 驱动电路设计

LED是电流驱动器件。为确保驱动多个LED（尤其是并联时）亮度均匀，强烈建议为每个LED串联一个独立的限流电阻。规格书中将此图示为“电路模型A”。不鼓励尝试使用单个电阻驱动多个并联的LED（“电路模型B”），因为每个LED正向电压（VF）特性的微小差异将导致电流分配严重不平衡，从而造成亮度不均，并可能使某些器件承受过大的应力。

7.2 静电放电（ESD）防护

AlInGaP半导体结构对静电放电敏感。ESD损伤可能表现为高反向漏电流、异常低的正向电压或在低电流下无法发光。为防止ESD损伤：

• 操作人员应佩戴导电腕带或防静电手套。
• 所有工作站、设备和储存架必须正确接地。
• 使用离子发生器中和处理过程中可能积聚在塑料透镜上的静电荷。

要测试潜在的ESD损伤，请检查LED是否发光，并在极低电流（例如0.1mA）下测量其VF。一个完好的AlInGaP LED在此条件下其VF应大于1.4V。

7.3 应用范围

该LED设计用于通用电子设备，包括办公自动化设备、通信设备和家用电器。对于需要极高可靠性、故障可能危及生命或健康的应用（例如航空、医疗系统、安全设备），在设计采用前必须进行特定的资格认证并与制造商协商。

8. 技术对比与差异化

LTST-C171KGKT的主要差异化特点是其超低的0.8毫米外形以及采用AlInGaP技术实现绿光。与旧技术或更厚的封装相比，它实现了更纤薄的产品设计。AlInGaP为绿/琥珀色光提供了高效率和良好的温度稳定性。其宽广的130°视角与窄视角LED相比提供了更宽、更均匀的照明，后者更适合聚焦光束应用。全面的分档系统与未分档或分档宽松的元件相比，允许在生产批次中实现更严格的颜色和亮度匹配。

9. 常见问题解答（FAQ）

问：我可以直接用3.3V或5V逻辑输出来驱动这个LED吗？

答：不可以。您必须始终使用一个串联限流电阻。电阻值计算公式为 R = (Vcc - VF) / IF。例如，使用5V电源（Vcc），VF为2.4V，期望IF为20mA，则 R = (5 - 2.4) / 0.02 = 130 欧姆。标准的130或150欧姆电阻是合适的。

问：峰值波长和主波长有什么区别？

答：峰值波长（λP）是LED发射光功率最高的物理波长。主波长（λd）是一个计算值，对应于人眼在CIE色度图上感知的颜色。λd通常对于颜色指示应用更为相关。

问：如何解读型号中的分档代码（例如，KGKT）？

答：型号后缀通常编码了强度、波长，有时还有电压的分档选择。具体的分档映射（例如，‘K’代表强度，‘G’代表波长）由制造商内部编码系统定义，应查阅规格书中的分档代码列表以获取确切的性能范围。

问：焊接前总是需要烘烤吗？

答：仅当元件暴露在原装密封防潮袋外的环境空气中超过指定的“车间寿命”（MSL 2a为672小时）时才需要烘烤。如果从正确密封的袋子中取出并在该期限内使用，则无需烘烤。

10. 设计案例研究示例

场景：为便携式医疗设备设计一个状态指示面板。该面板有一排10个绿色LED的位置，用于指示不同的操作模式。设备外壳的总内部高度限制为2.5毫米。

元件选择理由：选择LTST-C171KGKT主要是因其0.8毫米的高度，这使其能轻松满足机械限制，并为PCB和导光板留出空间。其宽广的130°视角确保设备手持或放在桌上时，指示灯可以从各个角度清晰可见。绿色（571 nm主波长）是“就绪”或“开启”状态的标准颜色。

电路设计：一个具有10个GPIO引脚的微控制器单元（MCU）驱动这些LED。每个GPIO引脚通过一个150欧姆的串联电阻连接到一个LED的阳极。所有阴极都连接到地。尽管使用了更多电阻，但仍采用这种“每个LED独立电阻”的配置（电路A），因为它保证了每个LED的电流相同，因此亮度也相同，不受微小VF差异的影响。MCU引脚配置为开漏或推挽输出，以提供所需约20mA的电流。

PCB布局：PCB焊盘设计中使用了规格书中推荐的焊盘尺寸。焊盘之间保持足够的间隙以防止焊料桥连。LED放置在PCB的顶层，上方放置导光板或扩散膜，以使光线均匀地混合在外壳的指示窗口上。

11. 技术原理介绍

LTST-C171KGKT基于铝铟镓磷（AlInGaP）半导体技术。这种材料体系是通过合金化铝镓铟磷形成的，允许工程师通过调整这些元素的比例来调节带隙能量。较大的带隙对应于较短波长（较高能量）的光发射。对于绿光（约571 nm），使用特定的成分。

当施加超过二极管开启电压（AlInGaP绿光约为2V）的正向电压时，电子从n型区注入到p型区，空穴则反向注入。这些载流子在半导体的有源区复合。在像AlInGaP这样的直接带隙材料中，这种复合通过称为电致发光的过程以光子（光）的形式释放能量。发射光子的波长（颜色）由有源区半导体材料的带隙能量决定。环氧树脂透镜用于保护芯片、塑造光输出光束并提高光提取效率。

12. 行业趋势与发展

用于指示灯和背光应用的SMD LED趋势继续朝着微型化和更高效率发展。封装高度正在缩小到0.8毫米以下，以实现更薄的终端产品。同时，也追求更高的发光效率（每瓦电输入产生更多的光输出），从而降低功耗和发热。这是通过改进芯片设计（例如倒装芯片结构）、更好的内部反射器以及用于白光LED的先进荧光粉技术实现的。虽然AlInGaP对于红-琥珀-绿光已经成熟且高效，但氮化铟镓（InGaN）技术在蓝光、绿光和白光LED市场占据主导地位，并且绿光效率持续改进，可能在某些绿光应用中挑战AlInGaP。此外，集成化是一个趋势，多LED封装和LED驱动器被组合成单个模块，以简化设计并节省电路板空间。