目錄
1. 產品概述
LTST-S110KRKT 是一款表面黏著元件 (SMD) 發光二極體 (LED)，專為需要側向發光光源的應用而設計。其主要應用於空間受限且需要橫向導光的 LCD 背光模組。此元件採用超高亮度 AlInGaP (磷化鋁銦鎵) 半導體晶片，該技術以在紅色光譜中具有高效率和亮度而聞名。其封裝為水透明，可實現最大的光輸出，且不會因透鏡材料而產生色偏。
此 LED 的主要優勢包括符合 RoHS (有害物質限制) 指令，使其成為環保的綠色產品。它以 8mm 載帶包裝，捲繞於直徑 7 英吋的捲盤上，相容於標準 EIA (電子工業聯盟) 包裝規格與自動化取放組裝設備。此相容性確保了高效、大批量的生產。該元件亦設計為可承受常見的焊接製程，包括紅外線 (IR) 迴焊與氣相迴焊，這些都是現代電子組裝的標準製程。
2. 絕對最大額定值
絕對最大額定值定義了可能導致元件永久損壞的極限值。這些額定值是在環境溫度 (Ta) 為 25°C 時指定的。最大連續順向電流 (DC) 為 30 mA。對於脈衝操作，在特定條件下（1/10 工作週期與 0.1 ms 脈衝寬度）允許 80 mA 的峰值順向電流。最大功率消耗為 75 mW。為確保在較高溫度下的可靠運作，從 50°C 開始，以線性方式應用 0.4 mA/°C 的降額因子。這意味著當溫度超過 50°C 時，允許的順向電流會隨之降低。
此元件可承受高達 5 V 的反向電壓。其工作與儲存溫度範圍指定為 -55°C 至 +85°C，顯示其適用於廣泛的環境條件。在焊接方面，此 LED 可承受 260°C 波焊 5 秒、260°C 紅外線迴焊 5 秒，以及 215°C 氣相迴焊 3 分鐘。在組裝過程中遵守這些限制對於維持元件完整性至關重要。
3. 電光特性
電光特性是在 Ta=25°C 與操作電流 (IF) 20 mA 的標準測試條件下量測的。發光強度 (Iv) 是衡量感知亮度的指標，其典型值為 54.0 毫燭光 (mcd)，最小值為 18.0 mcd。視角 (2θ1/2) 定義為強度降至軸向值一半時的全角，為 130 度，提供非常寬廣的光束模式，適合用於背光。
峰值發射波長 (λP) 為 639 奈米 (nm)，位於可見光譜的紅色區域。主波長 (λd) 定義了感知的顏色，為 631 nm。光譜線半寬 (Δλ) 為 20 nm，顯示了發射光的光譜純度。順向電壓 (VF) 在 20 mA 下典型值為 2.4 V，最大值為 2.4 V。反向電流 (IR) 在反向電壓 (VR) 5 V 下最大值為 10 微安培 (μA)。元件電容 (C) 在零偏壓與 1 MHz 頻率下量測為 40 皮法拉 (pF)。
4. 分級系統
LED 的發光強度被分類為不同等級，以確保生產應用中亮度的一致性。分級基於在 20 mA 下量測到的最小與最大發光強度值。等級代碼及其對應範圍如下：等級 M (18.0-28.0 mcd)、等級 N (28.0-45.0 mcd)、等級 P (45.0-71.0 mcd)、等級 Q (71.0-112.0 mcd) 與等級 R (112.0-180.0 mcd)。每個強度等級均應用 +/- 15% 的容差。此系統讓設計師能為其特定應用選擇具有保證亮度範圍的 LED，確保使用多顆 LED 時照明的均勻性。
5. 焊接與組裝指南
5.1 迴焊溫度曲線
規格書提供了針對標準（錫鉛）與無鉛焊接製程的建議紅外線 (IR) 迴焊溫度曲線。對於通常使用 SnAgCu 焊錫膏的無鉛製程，溫度曲線必須保持在元件的組裝線與耐熱線之間。遵循這些溫度-時間曲線對於防止 LED 封裝受到熱損傷（例如分層或破裂）至關重要，同時確保焊點的正確形成。
5.2 清潔
焊接後清潔 LED 時需謹慎。不應使用未指定的化學液體，因為它們可能損壞塑膠封裝。若必須清潔，建議將 LED 在常溫下浸入乙醇或異丙醇中不超過一分鐘。長時間暴露或使用強效溶劑可能會使透鏡材料或環氧樹脂封裝體劣化。
5.3 儲存與操作
長期儲存時，LED 應保存在不超過 30°C 與 70% 相對濕度的環境中。若從其原始的防潮包裝中取出，LED 應在一週內進行 IR 迴焊。若要在原始包裝外儲存超過一週，應將其置於放有乾燥劑的密封容器中或氮氣環境中。以此方式儲存超過一週的 LED，在組裝前必須在大約 60°C 下烘烤至少 24 小時，以去除吸收的水氣，並防止在迴焊過程中發生爆米花效應。
6. 機械與包裝資訊
LED 以適用於自動化組裝的載帶與捲盤形式供應。載帶寬度為 8mm，捲繞於標準直徑 7 英吋 (178mm) 的捲盤上。每捲包含 3000 顆元件。對於少於一整捲的數量，剩餘部分的最小包裝數量指定為 500 顆。包裝遵循 ANSI/EIA 481-1-A-1994 規範。載帶上的空元件袋以頂部覆蓋帶密封。允許的最大連續缺失元件（空袋）數量為兩個，以確保在自動化設備中的供料可靠性。提供了載帶、捲盤以及建議的 PCB 上焊墊佈局的詳細尺寸圖，以協助 PCB 設計與組裝製程設定。
7. 應用備註與設計考量
7.1 驅動電路設計
LED 是電流驅動元件。為了在並聯驅動多顆 LED 時確保亮度均勻，強烈建議為每顆 LED 串聯一個限流電阻（電路模型 A）。不建議直接並聯驅動 LED 而不使用個別電阻（電路模型 B）。個別 LED 之間順向電壓 (VF) 特性的微小差異可能導致顯著的電流不平衡，從而造成明顯的亮度差異，並可能使某些元件承受過大壓力。
7.2 靜電放電 (ESD) 防護
LED 對靜電放電 (ESD) 和電源突波敏感，可能導致立即或潛在的損壞。為防止 ESD 損壞，必須遵循適當的操作程序：人員應使用導電腕帶或防靜電手套。所有設備、工作台和儲物架必須妥善接地。可使用離子產生器（離子風扇）來中和在操作過程中因摩擦而可能積聚在塑膠透鏡上的靜電荷。受 ESD 損壞的 LED 可能表現出異常行為，例如光輸出降低、漏電流增加或完全失效。
7.3 應用範圍與可靠性
這些 LED 旨在用於普通電子設備，包括辦公設備、通訊裝置和家用電器。對於需要極高可靠性、且故障可能危及生命或健康的應用（例如航空、運輸、醫療系統或安全裝置），在使用前需要進行額外的諮詢與資格認證。
8. 性能曲線與典型特性
規格書參考了典型性能曲線，這些曲線以圖形方式呈現了各種參數之間的關係。這些曲線通常以順向電流或環境溫度為橫軸繪製，包括順向電壓 (VF) 對順向電流 (IF)、發光強度 (Iv) 對順向電流 (IF)，以及發光強度對環境溫度。分析這些曲線有助於設計師了解元件在不同操作條件下的行為。例如，發光強度通常會隨著環境溫度升高而降低，這在熱管理中必須加以考慮。順向電壓具有負溫度係數，意味著它會隨著接面溫度升高而略微降低。
9. 技術比較與優勢
使用 AlInGaP 技術製造紅色晶片，相較於 GaAsP（磷化鎵砷）等舊技術具有明顯優勢。AlInGaP LED 通常提供更高的發光效率、更好的溫度穩定性和更長的使用壽命。側視型封裝幾何結構是一個關鍵區別，使其能夠平行於安裝平面發光。這對於常見於消費電子產品、汽車儀表板和工業面板的 LCD 顯示器中的側光式背光系統至關重要，因為這些應用中的垂直空間極其有限。寬達 130 度的視角確保了背光區域良好的光擴散與均勻性。
10. 常見問題 (FAQ)
問：峰值波長與主波長有何不同？
答：峰值波長 (λP) 是光輸出功率達到最大值時的波長。主波長 (λd) 是從 CIE 色度圖推導出來的，代表最能匹配光線感知顏色的單一波長。對於像這款紅色 LED 這樣的單色 LED，兩者通常接近但並不完全相同。
問：我可以持續以最大直流電流 30mA 驅動這顆 LED 嗎？
答：雖然可以，但除非應用需要，否則不建議為了最佳壽命和可靠性而這樣做。在典型的 20mA 條件或更低電流下運作將減少熱應力並延長使用壽命。請務必考慮環境溫度超過 50°C 時的降額。
問：為什麼並聯的每顆 LED 都需要串聯電阻？
答：LED 的順向電壓 (VF) 存在製造公差。若沒有個別電阻，VF 略低的 LED 將不成比例地汲取更多電流，導致亮度不匹配和潛在的過電流故障。電阻為每顆 LED 充當了簡單而有效的電流調節器。
問：焊接前總是必須烘烤嗎？
答：僅在 LED 已從其原始防潮包裝中取出，並在非受控環境中儲存超過一週時才需要烘烤。此過程可去除吸收的水氣，防止在高溫迴焊過程中因蒸氣壓力造成損壞。
11. 設計與使用案例研究
考慮為手持醫療設備中的小型單色 LCD 顯示器設計背光。該顯示器需要均勻的紅色背光以確保夜間可讀性。選擇 LTST-S110KRKT 是因為其側向發光特性，適合安裝在狹窄的邊框中。四顆 LED 沿著導光板的一側放置。根據所需的亮度和導光板效率，設計師選擇了等級 N (28-45 mcd) 的 LED 以確保足夠的強度。使用恆流驅動器，每顆 LED 都有自己的 100 歐姆串聯電阻，計算用於從 5V 電源提供 20mA 驅動電流。PCB 佈局遵循建議的焊墊尺寸，以確保正確的焊接和對齊。在組裝過程中，嚴格遵循 ESD 預防措施，並使用建議的無鉛迴焊溫度曲線。最終產品實現了均勻照明、低功耗和高可靠性。
12. 工作原理
LED 是一種半導體 p-n 接面二極體。當施加順向電壓時，來自 n 型區域的電子和來自 p 型區域的電洞被注入接面區域。當這些電荷載子復合時，能量以光子（光）的形式釋放。發射光的特定波長（顏色）由半導體材料的能隙決定。此 LED 中使用的 AlInGaP 材料系統具有對應於紅光的能隙。側視型封裝包含一個模製塑膠透鏡，用於塑形發射光，將其從元件的頂部表面橫向導出。
13. 技術趨勢
LED 技術的總體趨勢是朝向更高效率（每瓦更多流明）、改善的顯色性和更高的可靠性。對於指示燈和背光應用，小型化持續發展，更小的封裝尺寸成為標準。同時也注重增強與先進低溫焊接製程的相容性，以適應對熱敏感的基板。此外，在更小封裝中追求更高亮度的驅動力，推動了封裝內部晶片設計和熱管理的進步。側視型 LED 格式對於行動和穿戴式電子產品中的超薄顯示器設計仍然至關重要。
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。 |