目錄
1. 產品概述
本文件詳述一款高亮度、側視型表面黏著裝置 (SMD) 發光二極體 (LED) 的規格。此元件主要應用於LCD背光照明，其側向發光的特性在此應用中特別具有優勢。該LED採用鋁銦鎵磷 (AlInGaP) 半導體晶片，此材料以能產生高效且明亮的橘光而聞名。元件包裝於8mm寬的載帶上，並捲繞於7英吋直徑的捲盤，使其完全相容於大量電子製造中所使用的自動化取放組裝系統。
本產品設計符合RoHS（有害物質限制）指令，歸類為綠色產品。其設計與標準紅外線 (IR) 及氣相迴焊製程相容，這些製程在印刷電路板 (PCB) 組裝中相當普遍。其電氣特性亦與積體電路 (IC) 邏輯位準相容，簡化了驅動電路的設計。
2. 絕對最大額定值
下表列出在任何操作條件下均不得超過的應力極限。超過這些數值可能對元件造成永久性損壞。所有額定值均在環境溫度 (Ta) 25°C下指定。
- 功率消耗 (Pd)：75 mW。這是LED封裝能夠安全地以熱形式消散的最大功率。
- 峰值順向電流 (IFP)：80 mA。這是最大允許的瞬時順向電流，通常在脈衝條件下指定（1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度）以防止過熱。
- 直流順向電流 (IF)：30 mA。這是可施加於LED的最大連續順向電流。
- 降額因子：當環境溫度超過50°C後，直流順向電流必須以每攝氏度0.4 mA的速率線性降低。
- 逆向電壓 (VR)：5 V。施加超過此值的逆向電壓可能導致LED的半導體接面崩潰。
- 操作與儲存溫度範圍：-55°C 至 +85°C。元件可在此完整溫度範圍內儲存與操作。
- 焊接溫度耐受度：此LED可承受260°C波焊或紅外線焊接達5秒，或215°C氣相焊接達3分鐘。
3. 電光特性
以下參數定義了LED在Ta=25°C典型操作條件下的性能。Typ.表示典型值，而Min.與Max.則定義了特定參數的保證極限。
- 發光強度 (Iv)：在順向電流 (IF) 20mA下，為45.0 mcd（最小）、90.0 mcd（典型）。強度使用濾波器匹配人眼明視覺響應（CIE曲線）的感測器進行量測。
- 視角 (2θ1/2)：130度（典型）。這是發光強度降至中心軸量測值一半時的全角。
- 峰值波長 (λP)：611 nm（典型）。這是光學輸出功率達到最大值時的波長。
- 主波長 (λd)：605 nm（典型）。此數值源自CIE色度圖上的色座標，是單一波長，最能代表光線的感知顏色。
- 頻譜頻寬 (Δλ)：17 nm（典型）。這是發射頻譜的半高全寬 (FWHM)，表示顏色的純度。
- 順向電壓 (VF)：在IF=20mA下，為2.0 V（最小）、2.4 V（典型）。這是LED導通電流時兩端的電壓降。
- 逆向電流 (IR)：在VR=5V下，為10 μA（最大）。這是LED處於逆向偏壓時流過的微小漏電流。
- 電容 (C)：在0V偏壓及1MHz頻率下量測，為40 pF（典型）。這是LED的接面電容。
4. 分級系統
為確保應用的一致性，LED會根據其量測到的發光強度進行分級。分級代碼是產品識別的一部分。以下分級結構適用於LTST-S110KFKT在IF=20mA時：
- 分級代碼 P：發光強度範圍從45.0 mcd至71.0 mcd。
- 分級代碼 Q：發光強度範圍從71.0 mcd至112.0 mcd。
- 分級代碼 R：發光強度範圍從112.0 mcd至180.0 mcd。
- 分級代碼 S：發光強度範圍從180.0 mcd至280.0 mcd。
每個分級內的強度值容差為 +/-15%。此分級制度讓設計師能為其特定應用選擇所需亮度等級的LED，確保多顆LED一起使用時的視覺均勻性。
5. 焊接與組裝指南
5.1 迴焊溫度曲線
此LED設計可承受標準SMD迴焊製程。文件提供了兩條建議的紅外線 (IR) 迴焊曲線：一條適用於標準錫鉛 (SnPb) 焊接製程，另一條適用於無鉛 (Pb-free) 焊接製程（通常使用SAC (Sn-Ag-Cu) 合金）。無鉛製程需要較高的峰值溫度，通常高達260°C，但必須仔細控制升溫與冷卻速率，以防止對元件和PCB造成熱衝擊。
5.2 清潔
若焊接後需要清潔，僅應使用指定的溶劑。未指定的化學品可能損壞塑膠透鏡或封裝。建議的方法是將LED在室溫下浸入乙醇或異丙醇中，時間少於一分鐘。除非經過特別驗證，否則不建議使用強效或超音波清潔。
5.3 儲存與操作
LED應儲存在溫度不超過30°C、相對濕度不超過70%的環境中。一旦從原始的防潮包裝中取出，元件理想上應在一週內完成焊接。若需在原始包裝袋外長時間儲存，必須將其置於放有乾燥劑的密封容器或氮氣環境中。若未包裝儲存超過一週，在組裝前需要進行約60°C、至少24小時的烘烤，以去除吸收的水氣，防止在迴焊過程中發生爆米花效應。
6. 封裝與機構資訊
此LED符合業界標準的SMD封裝外型。規格書中提供了詳細的尺寸圖，包括本體尺寸、接腳尺寸以及建議的PCB焊墊圖案。側視設計意味著主要的光線發射方向平行於PCB平面，這對於LCD面板等側光式應用至關重要。元件以8mm寬的凸版載帶供應，捲繞於7英吋捲盤上。每捲包含3000顆。包裝遵循ANSI/EIA 481-1-A標準。
7. 應用備註與設計考量
7.1 驅動電路設計
LED是電流驅動裝置。為確保穩定運作與一致的亮度，特別是在多顆LED並聯使用時，強烈建議為每顆LED串聯一個限流電阻。電阻值根據電源電壓 (Vcc)、LED的順向電壓 (VF) 以及期望的順向電流 (IF) 計算：R = (Vcc - VF) / IF。不建議在沒有個別串聯電阻的情況下並聯驅動多顆LED（規格書中的電路模型B），因為個別LED之間順向電壓 (VF) 特性的微小差異，可能導致電流分配出現顯著差異，進而造成亮度不均。
7.2 靜電放電 (ESD) 防護
LED中的半導體接面對靜電放電非常敏感。ESD可能導致立即失效或潛在損壞，隨著時間推移降低性能。為防止ESD損壞：
- 操作人員在處理LED時應佩戴接地腕帶或防靜電手套。
- 所有工作站、工具和設備必須妥善接地。
- 使用離子產生器來中和在操作過程中可能積聚在塑膠透鏡上的靜電荷。
7.3 熱管理
雖然LED本身沒有整合散熱片，但在PCB層級進行有效的熱管理對於長期可靠性至關重要。超過50°C後每度降額0.4 mA，凸顯了管理LED周圍環境溫度的必要性。在高密度背光陣列中，確保PCB佈局中有足夠的氣流或散熱設計，有助於維持性能與使用壽命。
8. 典型性能曲線分析
規格書中包含數張描繪關鍵參數間關係的圖表。雖然具體曲線未以文字重現，但通常顯示：
- 相對發光強度 vs. 順向電流：此曲線顯示光輸出如何隨電流增加而增加，通常在較高電流時由於熱效應呈現次線性增長。
- 順向電壓 vs. 順向電流：此圖顯示二極體的I-V特性，在低電流時呈指數關係，在操作電流時則變得更具電阻性。
- 相對發光強度 vs. 環境溫度：此曲線展示了當接面溫度升高時，光輸出的下降情況，這是在溫暖環境中運作的應用之關鍵考量。
- 頻譜分佈：相對強度對波長的圖，顯示峰值約在611 nm，頻寬約17 nm，確認了橘色光的發射。
這些曲線對於設計師預測非標準條件（不同電流或溫度）下的性能，以及優化其驅動電路以實現效率與穩定性至關重要。
9. 比較與技術背景
採用AlInGaP晶片具有重要意義。與砷化鎵磷 (GaAsP) 等舊技術相比，AlInGaP LED在紅、橘、黃波長上提供了顯著更高的效率與亮度。側視封裝使此產品有別於頂部發光LED。這種機械方向不僅是封裝選擇，更具有功能性，能夠實現薄型側光式顯示器設計，將光線耦合至導光板中。高性能晶片材料與此特定封裝幾何形狀的結合，使其成為針對主流應用領域優化的專用元件：LCD面板背光照明，特別是在空間有限的消費性電子產品中，如智慧型手機、平板電腦和顯示器。
LED規格術語詳解
LED技術術語完整解釋
一、光電性能核心指標
| 術語 | 單位/表示 | 通俗解釋 | 為什麼重要 |
|---|---|---|---|
| 光效（Luminous Efficacy） | lm/W（流明/瓦） | 每瓦電能發出的光通量，越高越節能。 | 直接決定燈具的能效等級與電費成本。 |
| 光通量（Luminous Flux） | lm（流明） | 光源發出的總光量，俗稱"亮度"。 | 決定燈具夠不夠亮。 |
| 發光角度（Viewing Angle） | °（度），如120° | 光強降至一半時的角度，決定光束寬窄。 | 影響光照範圍與均勻度。 |
| 色溫（CCT） | K（開爾文），如2700K/6500K | 光的顏色冷暖，低值偏黃/暖，高值偏白/冷。 | 決定照明氛圍與適用場景。 |
| 顯色指數（CRI / Ra） | 無單位，0–100 | 光源還原物體真實顏色的能力，Ra≥80為佳。 | 影響色彩真實性，用於商場、美術館等高要求場所。 |
| 色容差（SDCM） | 麥克亞當橢圓步數，如"5-step" | 顏色一致性的量化指標，步數越小顏色越一致。 | 保證同一批燈具顏色無差異。 |
| 主波長（Dominant Wavelength） | nm（奈米），如620nm（紅） | 彩色LED顏色對應的波長值。 | 決定紅、黃、綠等單色LED的色相。 |
| 光譜分佈（Spectral Distribution） | 波長 vs. 強度曲線 | 顯示LED發出的光在各波長的強度分佈。 | 影響顯色性與顏色品質。 |
二、電氣參數
| 術語 | 符號 | 通俗解釋 | 設計注意事項 |
|---|---|---|---|
| 順向電壓（Forward Voltage） | Vf | LED點亮所需的最小電壓，類似"啟動門檻"。 | 驅動電源電壓需≥Vf，多個LED串聯時電壓累加。 |
| 順向電流（Forward Current） | If | 使LED正常發光的電流值。 | 常採用恆流驅動，電流決定亮度與壽命。 |
| 最大脈衝電流（Pulse Current） | Ifp | 短時間內可承受的峰值電流，用於調光或閃光。 | 脈衝寬度與佔空比需嚴格控制，否則過熱損壞。 |
| 反向電壓（Reverse Voltage） | Vr | LED能承受的最大反向電壓，超過則可能擊穿。 | 電路中需防止反接或電壓衝擊。 |
| 熱阻（Thermal Resistance） | Rth（°C/W） | 熱量從晶片傳到焊點的阻力，值越低散熱越好。 | 高熱阻需更強散熱設計，否則結溫升高。 |
| 靜電放電耐受（ESD Immunity） | V（HBM），如1000V | 抗靜電打擊能力，值越高越不易被靜電損壞。 | 生產中需做好防靜電措施，尤其高靈敏度LED。 |
三、熱管理與可靠性
| 術語 | 關鍵指標 | 通俗解釋 | 影響 |
|---|---|---|---|
| 結溫（Junction Temperature） | Tj（°C） | LED晶片內部的實際工作溫度。 | 每降低10°C，壽命可能延長一倍；過高導致光衰、色漂移。 |
| 光衰（Lumen Depreciation） | L70 / L80（小時） | 亮度降至初始值70%或80%所需時間。 | 直接定義LED的"使用壽命"。 |
| 流明維持率（Lumen Maintenance） | %（如70%） | 使用一段時間後剩餘亮度的百分比。 | 表徵長期使用後的亮度保持能力。 |
| 色漂移（Color Shift） | Δu′v′ 或 麥克亞當橢圓 | 使用過程中顏色的變化程度。 | 影響照明場景的顏色一致性。 |
| 熱老化（Thermal Aging） | 材料性能下降 | 因長期高溫導致的封裝材料劣化。 | 可能導致亮度下降、顏色變化或開路失效。 |
四、封裝與材料
| 術語 | 常見類型 | 通俗解釋 | 特點與應用 |
|---|---|---|---|
| 封裝類型 | EMC、PPA、陶瓷 | 保護晶片並提供光學、熱學介面的外殼材料。 | EMC耐熱好、成本低；陶瓷散熱優、壽命長。 |
| 晶片結構 | 正裝、倒裝（Flip Chip） | 晶片電極佈置方式。 | 倒裝散熱更好、光效更高，適用於高功率。 |
| 螢光粉塗層 | YAG、矽酸鹽、氮化物 | 覆蓋在藍光晶片上，部分轉化為黃/紅光，混合成白光。 | 不同螢光粉影響光效、色溫與顯色性。 |
| 透鏡/光學設計 | 平面、微透鏡、全反射 | 封裝表面的光學結構，控制光線分佈。 | 決定發光角度與配光曲線。 |
五、質量控制與分檔
| 術語 | 分檔內容 | 通俗解釋 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分檔 | 代碼如 2G、2H | 按亮度高低分組，每組有最小/最大流明值。 | 確保同一批產品亮度一致。 |
| 電壓分檔 | 代碼如 6W、6X | 按順向電壓範圍分組。 | 便於驅動電源匹配，提高系統效率。 |
| 色區分檔 | 5-step MacAdam橢圓 | 按顏色坐標分組，確保顏色落在極小範圍內。 | 保證顏色一致性，避免同一燈具內顏色不均。 |
| 色溫分檔 | 2700K、3000K等 | 按色溫分組，每組有對應的坐標範圍。 | 滿足不同場景的色溫需求。 |
六、測試與認證
| 術語 | 標準/測試 | 通俗解釋 | 意義 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 流明維持測試 | 在恆溫條件下長期點亮，記錄亮度衰減數據。 | 用於推算LED壽命（結合TM-21）。 |
| TM-21 | 壽命推演標準 | 基於LM-80數據推算實際使用條件下的壽命。 | 提供科學的壽命預測。 |
| IESNA標準 | 照明工程學會標準 | 涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。 | 行業公認的測試依據。 |
| RoHS / REACH | 環保認證 | 確保產品不含有害物質（如鉛、汞）。 | 進入國際市場的准入條件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效認證 | 針對照明產品的能效與性能認證。 | 常用於政府採購、補貼項目，提升市場競爭力。 |