SMD LED LTST-S220KGKT 規格書 - 側發光晶片 - 綠色 (568nm) - 2.4V - 75mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件詳述一款高亮度側發光 SMD (表面黏著元件) LED 的技術規格。此元件採用先進的 AlInGaP (磷化鋁銦鎵) 半導體晶片來產生綠光。其設計適用於自動化組裝製程，並相容於紅外線 (IR) 迴焊，適合大量生產。元件以業界標準的 8mm 載帶包裝，並捲繞於 7 英吋的捲盤上供應。

1.1 核心優勢

• 高亮度：採用超高亮度的 AlInGaP 晶片，提供卓越的發光強度。
• 側向發光：封裝設計為從側面發光，非常適合需要側向照明或薄型裝置狀態指示的應用。
• 製造友善：相容於自動取放設備與標準的紅外線迴焊溫度曲線。
• 環保合規：本產品符合 RoHS (有害物質限制) 指令。
• 可靠結構：採用鍍錫接腳，具有良好的可焊性與使用壽命。

1.2 目標應用

此 LED 適用於標準電子設備。典型應用包括但不限於：

• 消費性電子產品中 LCD 面板的背光。
• 通訊設備、辦公設備與家電中的狀態與指示燈。
• 汽車儀表板或控制面板的面板照明 (適用於非關鍵功能，需經特定認證)。
• 任何需要在緊湊型 SMD 封裝中使用可靠、明亮、綠色側發光光源的應用。

2. 深入技術參數分析

除非另有說明，所有參數均在環境溫度 (Ta) 25°C 下指定。

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能導致元件永久損壞的極限。不保證在此條件下操作。

• 功耗 (Pd)：75 mW。這是封裝能以熱量形式消散的最大功率。
• 峰值順向電流 (I_FP)：80 mA。這是最大瞬時電流，僅允許在脈衝條件下 (1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度) 使用。
• 連續順向電流 (I_F)：30 mA DC。這是連續操作時建議的最大電流。
• 逆向電壓 (V_R)：5 V。在逆向偏壓下超過此電壓可能損壞 LED 接面。
• 操作溫度範圍：-30°C 至 +85°C。這是可靠操作的環境溫度範圍。
• 儲存溫度範圍：-40°C 至 +85°C。
• 焊接溫度：可承受峰值溫度為 260°C 的紅外線迴焊，最長 10 秒。

2.2 電氣與光學特性

這些是在標準測試條件下 (I_F= 20mA) 測得的典型性能參數。

• 發光強度 (I_V)：18.0 - 35.0 mcd (毫燭光)。沿軸線測量的可見光輸出量。實際數值已分級 (見第 3 節)。
• 視角 (2θ_1/2)：130 度。這是發光強度降至其峰值 (軸向) 值一半時的全角。寬廣的 130° 視角表示其具有適合側向照明的寬廣、擴散發光模式。
• 峰值波長 (λ_P)：574 nm。光譜功率分佈達到最大值時的波長。
• 主波長 (λ_d)：568 nm。這是人眼感知 LED 顏色最具代表性的單一波長，由 CIE 色度座標推導而來。這定義了綠色的顏色。
• 頻譜頻寬 (Δλ)：15 nm。發射光譜在其最大功率一半處的寬度 (半高全寬)。較窄的頻寬表示光譜顏色更純。
• 順向電壓 (V_F)：2.0V - 2.4V。在 20mA 驅動下，LED 兩端的電壓降。此參數亦已分級。
• 逆向電流 (I_R)：10 μA (最大值)。施加 5V 逆向偏壓時的漏電流。

3. 分級系統說明

為確保量產的一致性，LED 會根據關鍵參數進行分類 (分級)。這讓設計師能選擇符合特定顏色、亮度與電壓要求的元件。

3.1 順向電壓分級

分級確保電路中的 LED 具有相似的電壓降，在並聯驅動時能促進亮度均勻。每個級別內的容差為 ±0.1V。

• 級別 4：1.90V - 2.00V
• 級別 5：2.00V - 2.10V
• 級別 6：2.10V - 2.20V
• 級別 7：2.20V - 2.30V
• 級別 8：2.30V - 2.40V

3.2 發光強度分級

分級依據 LED 的亮度輸出進行分類。每個級別內的容差為 ±15%。

• 級別 M：18.0 mcd - 28.0 mcd
• 級別 N：28.0 mcd - 45.0 mcd
• 級別 P：45.0 mcd - 71.0 mcd

3.3 主波長分級

此分級確保顏色一致性。每個級別內的容差為 ±1nm。

• 級別 C：567.5 nm - 570.5 nm
• 級別 D：570.5 nm - 573.5 nm
• 級別 E：573.5 nm - 576.5 nm

特定料號 LTST-S220KGKT 意味著這些分級的組合 (可能是特定的 V_F、I_V 與 λ_d 級別)。

4. 性能曲線分析

雖然規格書中參考了特定圖表 (例如圖 1、圖 5)，但以下分析是基於標準 LED 行為與提供的參數。

4.1 電流對電壓 (I-V) 特性

順向電壓 (V_F) 具有正溫度係數，並隨電流呈對數增加。在典型的 20mA 下操作可確保性能穩定在指定的 V_F 範圍 2.0-2.4V 內。以超過絕對最大直流電流 (30mA) 驅動 LED 將產生過多熱量，降低效率 (發光效率)，並縮短使用壽命。

4.2 溫度依賴性

AlInGaP LED 的性能會隨溫度變化。通常，發光強度會隨著接面溫度升高而降低。指定的 -30°C 至 +85°C 操作範圍定義了 LED 能在其公布規格內運作的環境條件。為獲得最佳壽命與穩定的光輸出，建議透過適當的 PCB 熱設計來維持較低的操作溫度。

4.3 光譜分佈

此 LED 的主波長為 568nm，頻譜頻寬為 15nm，能發射相對純淨的綠光。峰值波長 (574nm) 略高於主波長，這對於綠色 AlInGaP LED 來說是典型的。130° 的寬廣視角源自封裝透鏡的設計，該設計將側發光晶片發出的光線擴散。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸與極性

此 LED 符合 EIA 標準的側視 LED 封裝外型。規格書中提供了詳細的尺寸圖，包括本體長度、寬度、高度與接腳間距。陰極通常由封裝上的視覺標記識別，例如凹口、綠點或較短的接腳。組裝時必須注意正確的極性，以防止損壞。

5.2 建議焊墊佈局

提供了建議的 PCB 焊墊圖案 (焊墊設計)，以確保可靠的焊接與正確的對位。遵循此圖案有助於形成良好的焊錫圓角、機械強度，並使側發光透鏡正確定位。規格書亦建議了最佳的波焊或迴焊製程方向，以盡量減少潛在的焊接缺陷。

6. 焊接與組裝指南

6.1 紅外線迴焊溫度曲線

此 LED 適用於無鉛焊接製程。建議採用符合 JEDEC 標準的詳細迴焊溫度曲線。關鍵參數包括：

• 預熱：150-200°C，最長 120 秒，以逐漸加熱組裝件並活化助焊劑。
• 峰值溫度：最高 260°C。
• 液相線以上時間 (TAL)：在峰值溫度 ±5°C 範圍內的時間應限制在最多 10 秒。
• 循環次數：在此條件下，LED 最多可承受兩次迴焊循環。

必須注意，最佳曲線取決於特定的 PCB 設計、錫膏與迴焊爐。提供的曲線僅作為起點，必須針對實際生產設置進行驗證。

6.2 手工焊接

若必須進行手工焊接，請務必極度小心：

• 使用溫度控制的烙鐵，設定最高 300°C。
• 每個接腳的焊接時間限制在最多 3 秒。
• 對 PCB 焊墊加熱，而非直接對 LED 本體加熱。
• 在焊接不同接點之間，給予足夠的冷卻時間。

6.3 清潔

若需進行焊後清潔，僅使用指定的溶劑，以避免損壞塑膠透鏡與封裝。建議使用乙醇或異丙醇 (IPA)。LED 應在常溫下浸泡少於一分鐘。必須避免使用刺激性或未指定的化學品。

6.4 儲存與處理

靜電防護：LED 對靜電放電 (ESD) 敏感。處理時必須採取適當的 ESD 防護措施，包括使用接地腕帶、防靜電墊與導電容器。

濕度敏感性：此封裝對濕度敏感。未開封的捲盤 (內含乾燥劑密封) 應儲存在 ≤30°C 且 ≤90% RH 的環境中，並在一年內使用。一旦打開原始包裝，LED 應儲存在 ≤30°C 且 ≤60% RH 的環境中。若需在原始包裝袋外長期儲存，請將其存放在帶有乾燥劑的密封容器中。在開放環境中儲存超過一週的元件，在焊接前應以約 60°C 烘烤至少 20 小時，以去除吸收的水分，並防止迴焊時發生爆米花效應。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 載帶與捲盤規格

LED 以壓紋載帶包裝供應，便於自動化組裝。

• 載帶寬度：8 mm。
• 捲盤直徑：7 英吋 (178 mm)。
• 每捲數量：4000 顆 (標準滿捲)。
• 最小包裝數量：部分捲盤或剩餘數量為 500 顆。
• 包裝標準：符合 ANSI/EIA-481 規範。
• 上蓋帶：載帶上的空穴由頂部蓋帶密封。

8. 應用說明與設計考量

8.1 限流

LED 是電流驅動元件。當使用電壓源驅動時，必須串聯一個限流電阻。電阻值可使用歐姆定律計算：R = (V_電源- V_F) / I_F。為確保在最壞情況下電流不超過所需水平 (例如 20mA)，設計時應始終使用規格書中的最大 V_F 值 (2.4V)。對於需要高精度或長期穩定性的應用，可考慮使用恆流驅動電路。

8.2 熱管理

儘管功耗較低 (最大 75mW)，有效的熱管理對於可靠性和維持光輸出至關重要。確保 PCB 有足夠的銅箔面積連接到 LED 的散熱焊墊 (如有) 或焊接墊，以將熱量從接面導出。避免將 LED 放置在靠近其他發熱元件的位置。

8.3 光學設計

側向發光與 130° 視角使此 LED 適合需要將光線導向平行於 PCB 表面的應用，例如用於側光式顯示器的導光板，或照亮相鄰元件。在設計導光管、擴散片或光圈時，應考慮透鏡輪廓與發光模式，以達到預期的光學效果。

9. 技術比較與差異化

與 GaP (磷化鎵) 等舊技術的綠色 LED 相比，AlInGaP 提供了顯著更高的亮度與效率。與基於 InGaN (氮化銦鎵) 的綠色 LED 相比，AlInGaP 通常在真綠色至黃綠色光譜 (約 570nm) 中提供更優異的性能，具有更高的效率，且波長隨溫度和電流變化更穩定。側發光封裝使其有別於頂部發光 LED，解決了設計中的特定空間限制。

10. 常見問題 (FAQ)

10.1 使用 5V 電源時，我應該使用多大的電阻？

使用最大 V_F 2.4V 與目標 I_F 20mA：R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 歐姆。最接近的標準值為 130Ω 或 150Ω。使用 150Ω 電阻會產生略低的電流，這更安全且節省功耗。

10.2 我可以不使用限流電阻來驅動此 LED 嗎？

不行。將 LED 直接連接到電壓源會導致過大電流流過，迅速過熱並損壞元件。始終需要串聯電阻或恆流電路。

10.3 為什麼要有分級系統？

半導體製造存在自然變異。分級將 LED 分類到參數 (顏色、亮度、電壓) 嚴格控制的組別中，讓設計師能為其應用採購性能一致的元件，確保最終產品的外觀與功能均勻。

10.4 如何識別陰極？

請參考規格書中的封裝外型圖。對於此側視封裝，陰極通常由封裝頂部的綠點或本體一端的凹口/倒角標記。連接陰極的接腳也可能略短。

11. 實際應用範例

情境：可攜式裝置上的狀態指示燈

一位設計師正在開發一款超薄手持掃描器。他們需要一個低功耗、明亮的綠光來指示準備就緒狀態。主 PCB 邊緣的空間極為有限。

解決方案：LTST-S220KGKT 是理想的選擇。其側向發光特性允許它平貼安裝在 PCB 上，透鏡正好位於電路板邊緣。外殼中的小型導光管或透明視窗可將光線引導至外部。設計師使用微控制器的 GPIO 腳位配合串聯電阻，以 15mA (低於典型的 20mA) 驅動它，在節省電池壽命的同時仍提供充足的亮度。與迴焊製程的相容性簡化了整個 PCB 的自動化組裝。

12. 技術原理介紹

此 LED 基於 AlInGaP 半導體技術。晶片由在基板上磊晶生長的鋁、銦、鎵和磷化物合金層組成。當施加順向電壓時，電子和電洞被注入活性區域，在那裡它們復合，以光子 (光) 的形式釋放能量。AlInGaP 合金的特定成分決定了能隙能量，這直接定義了發射光的波長 (顏色) — 在此例中為 568nm 的綠光。側視封裝將晶片安裝在導線架上，進行打線，並封裝在模塑塑膠透鏡中，以塑造光輸出。

13. 產業趨勢與發展

LED 技術的總體趨勢是朝向更高的效率 (每瓦更多流明)、更高的功率密度，以及更好的顏色一致性和控制性。對於指示燈和背光應用，在保持或改善光學性能的同時，持續朝微型化發展。對於汽車和工業應用，也越來越強調更寬廣的操作溫度範圍和增強可靠性。雖然此特定元件代表了一項成熟可靠的技術，但持續的材料科學和封裝創新仍在不斷推動固態照明與指示領域的可能性邊界。