目錄
1. 產品概述
LTST-S320KRKT 是一款高亮度側發光表面黏著元件 (SMD) LED，專為需要可靠且高效能指示或背光功能的現代電子應用而設計。此 LED 採用先進的 AlInGaP (磷化鋁銦鎵) 晶片技術，在紅色光譜中提供卓越的發光強度與色彩純度。其側向發光設計使光線能平行於電路板安裝面射出，非常適合用於側光式面板、垂直 PCB 上的狀態指示燈，或空間受限且無法使用頂部發光的應用場合。
此元件的關鍵優勢包括符合 RoHS (有害物質限制) 指令，歸類為環保產品。封裝採用水清透鏡以最大化光輸出，並以業界標準的 8mm 載帶包裝於 7 吋捲盤上，確保與高速自動化取放組裝設備相容。此元件亦設計為可承受標準紅外線 (IR) 迴焊製程，便於整合至高效率的表面黏著技術 (SMT) 生產線。
2. 技術參數詳解
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應力極限。不保證在此條件下運作，為確保可靠性能應避免。
- 功率消耗 (Pd)：75 mW。這是 LED 封裝在不超過其最高接面溫度下，能以熱形式散發的最大功率。
- 峰值順向電流 (IF(PEAK))：80 mA。此電流僅能在脈衝條件下施加，具體為 1/10 工作週期且脈衝寬度 0.1ms。適用於多工掃描或短暫的高強度閃爍。
- 連續順向電流 (IF)：30 mA DC。這是連續運作時的最大建議電流，可確保長期可靠性與穩定的光輸出。
- 逆向電壓 (VR)：5 V。在逆向偏壓下超過此電壓可能導致 LED 接面立即且災難性的故障。
- 工作與儲存溫度：分別為 -30°C 至 +85°C 與 -40°C 至 +85°C。這些範圍確保 LED 在各種環境條件下的機械完整性與性能。
- 焊接條件：可承受 260°C 達 10 秒，符合典型的無鉛迴焊製程曲線。
2.2 電氣-光學特性
在標準環境溫度 (Ta) 25°C 與順向電流 (IF) 20 mA 下量測，這些參數定義了 LED 的核心性能。
- 發光強度 (IV)：範圍從最小值 18.0 mcd 到典型值 54.0 mcd。實際提供的強度經過分級 (見第 3 節)，為設計提供可預測的亮度等級。
- 視角 (2θ1/2)：130 度。此寬廣視角是採用擴散透鏡的側發光 LED 之特徵，提供寬廣且均勻的照明模式，適合狀態指示燈。
- 峰值波長 (λP)：639 nm。這是光譜功率輸出達到最大值時的波長，決定了紅光的感知色調。
- 主波長 (λd)：631 nm。源自 CIE 色度圖，這是代表人眼感知顏色的單一波長。
- 頻譜頻寬 (Δλ)：20 nm。此窄頻寬表示高色彩純度，大部分發射光集中在峰值波長附近。
- 順向電壓 (VF)：典型值 2.4 V，在 20mA 下最大值為 2.4 V。此參數對於設計限流電路至關重要。
- 逆向電流 (IR)：在逆向電壓 5V 下最大值為 10 µA，表示接面品質良好。
3. 分級系統說明
為確保生產批次間亮度的一致性，LTST-S320KRKT 採用發光強度分級系統。每個 LED 都會經過測試，並根據其在 20 mA 下量測的強度分類到特定的分級代碼。
- 分級代碼 M：18.0 - 28.0 mcd
- 分級代碼 N：28.0 - 45.0 mcd
- 分級代碼 P：45.0 - 71.0 mcd
- 分級代碼 Q：71.0 - 112.0 mcd
- 分級代碼 R：112.0 - 180.0 mcd
每個強度分級均適用 +/-15% 的容差。設計師應根據其應用的亮度需求選擇合適的分級。例如，高可見度指示燈可能需要 R 級或 Q 級，而較不關鍵的狀態燈可使用 M 級或 N 級。此系統可實現可預測的性能，並簡化製造商的庫存管理。
4. 性能曲線分析
雖然規格書中引用了特定的圖形曲線 (例如，圖 1、圖 6)，但其含義對於 AlInGaP LED 而言是標準的。設計師可預期以下一般關係：
- I-V (電流-電壓) 曲線：順向電壓 (VF) 與電流呈對數關係。在建議的工作電流範圍內，它會圍繞典型的 2.4V 保持相對穩定，但會隨著電流和溫度的升高而增加。
- 發光強度 vs. 順向電流：強度大致與順向電流成正比，直至達到最大額定電流。然而，效率 (每瓦流明) 通常在低於絕對最大值的電流時達到峰值，之後因熱效應而下降。
- 溫度依賴性：AlInGaP LED 的發光強度具有負溫度係數。隨著接面溫度升高，光輸出會降低。順向電壓也會隨著溫度升高而略微下降。適當的熱管理對於維持一致的亮度至關重要。
- 頻譜分佈：發射頻譜是一個以 639 nm (峰值) 為中心、半寬為 20 nm 的類高斯曲線。主波長 (631 nm) 可能會隨著接面溫度和驅動電流的增加而略微偏移 (通常朝向較長波長)。
5. 機械與封裝資訊
此 LED 符合 EIA (電子工業聯盟) 針對側發光 SMD LED 的標準封裝尺寸。關鍵機械特徵包括：
- 封裝類型：標準側視 SMD 封裝。
- 透鏡：水清、非擴散 (適用於 KRKT 型號)，最大化光輸出。
- 端子：引腳鍍錫 (Sn)，提供良好的可焊性並與無鉛製程相容。
- 極性識別：陰極通常透過封裝上的標記來識別，例如凹口、圓點或修剪過的引腳。規格書包含建議的焊接墊佈局與方向圖，以確保正確放置。
- 載帶與捲盤：包裝於 8mm 寬的凸版載帶上，並捲繞於直徑 7 吋 (178mm) 的捲盤。標準捲盤數量為 3000 顆。此包裝符合 ANSI/EIA-481 自動化處理規範。
6. 焊接與組裝指南
6.1 迴焊製程曲線
提供建議的無鉛組裝紅外線 (IR) 迴焊曲線。關鍵參數包括：
- 預熱：150-200°C，最長 120 秒，以逐漸加熱電路板和元件，最小化熱衝擊。
- 峰值溫度：最高 260°C。元件額定可在此峰值溫度下承受 10 秒。
- 液相線以上時間 (TAL)：應對曲線進行表徵，以確保形成適當的焊點而不使 LED 過熱。範例曲線基於 JEDEC 標準。
6.2 手工焊接
若必須進行手工焊接，請使用溫度控制烙鐵，設定最高 300°C。限制每個引腳的接觸時間為 3 秒，且僅執行一次此操作，以防止損壞塑膠封裝與內部打線。
6.3 儲存與處理
- 靜電放電 (ESD) 敏感性：LED 對 ESD 敏感。處理時請使用適當的防靜電措施，例如接地腕帶、導電墊和防靜電包裝。
- 濕度敏感性：雖然密封捲盤提供保護，但從原始包裝取出的元件應在一週內使用。如需更長時間儲存，請將其置於乾燥環境 (< 30°C, < 60% RH) 或帶有乾燥劑的密封容器中。若未包裝儲存超過一週，建議在焊接前以 60°C 烘烤 20 小時以上，以防止 "爆米花效應" (因迴焊時水分汽化導致封裝破裂)。
- 清潔：若需進行焊後清潔，僅使用指定的溶劑，如異丙醇 (IPA) 或乙醇，在室溫下清潔少於一分鐘。避免使用可能損壞環氧樹脂透鏡或封裝的強效或未指定化學品。
7. 應用建議
7.1 典型應用情境
- 消費性電子產品：智慧型手機、平板電腦、路由器及音訊設備上的電源、電池或功能狀態指示燈。
- 工業控制：機器狀態、故障警報或操作模式的面板安裝指示燈。
- 汽車內裝：按鈕、開關或次要狀態顯示的背光 (需視特定汽車級認證而定，此標準零件可能不具備)。
- 儀器儀表：測試設備、醫療器材 (非關鍵功能) 及通訊硬體上的指示燈。
7.2 設計考量
- 電流限制：務必使用恆流源或與電壓源串聯的限流電阻來驅動 LED。使用公式 R = (V電源- VF) / IF 計算電阻值。對於 5V 電源，目標 IF 為 20mA，且 VF=2.4V：R = (5 - 2.4) / 0.02 = 130 Ω。使用最接近的標準值 (例如，120Ω 或 150Ω) 並檢查實際電流。
- 熱管理：儘管功率消耗低，仍應確保 PCB 上有足夠的銅箔面積或在焊墊周圍設置散熱孔，以將熱量從 LED 接面導出，特別是在接近最大電流或高環境溫度下運作時。
- 光學設計：側向發光的特性要求設計中需包含導光條或適當定位的視窗，以將光線引導至產品外殼上的所需位置。
8. 技術比較與差異化
LTST-S320KRKT 透過以下幾個關鍵特點在市場上實現差異化：
- 晶片技術：與舊式的 GaAsP 或標準 GaP 相比，採用 AlInGaP 技術可提供顯著更高的發光效率與更好的溫度穩定性，從而產生更明亮且更一致的紅光。
- 側發光封裝：提供頂部發光 LED 之外的設計選擇，解決了光線需要平行於 PCB 傳播的特定佈局挑戰。
- 高亮度分級：提供高達 180 mcd (R 級) 的分級，適用於需要極高可見度的應用。
- 穩固的製程相容性：明確與紅外線迴焊和自動放置相容，簡化了製造流程，與通孔替代方案相比，降低了組裝成本與複雜度。
9. 常見問題 (FAQ)
問：我可以直接從微控制器 GPIO 腳位驅動此 LED 嗎？
答：這取決於 GPIO 的電流供應能力。許多 MCU 腳位僅能供應 10-25mA。在 20mA 時，您可能已達到或超過其極限。更安全的做法是使用 GPIO 來控制一個電晶體 (例如 MOSFET)，由該電晶體來切換較高的 LED 電流。
問：為什麼峰值波長 (639nm) 和主波長 (631nm) 會有差異？
答：峰值波長是發射頻譜的物理最大值。主波長是基於人眼色彩感知 (CIE 圖表) 的計算值。人眼的敏感度 (明視覺反應) 導致了這種偏移，使得 "感知" 顏色對應到 631nm。
問：如果我以 30mA 連續驅動 LED 會發生什麼？
答：雖然這是最大直流額定值，但在絕對最大值下運作會產生更多熱量，隨著時間降低發光效率，並可能縮短 LED 的使用壽命。為獲得最佳可靠性，在大多數應用中建議降額使用至 15-20mA。
問：訂購時應如何解讀分級代碼？
答：在您的採購訂單中指定所需的光強度分級代碼 (例如 "P")，以確保您收到亮度在 45-71 mcd 範圍內的 LED。這可保證您產品外觀的一致性。
10. 設計導入案例分析
情境：為一個緊湊型 IoT 感測器模組設計狀態指示燈。PCB 佈局密集，且指示燈必須能從封裝單元的側面看到。
實作：選擇 LTST-S320KRKT 是因為其側向發光特性。將其放置在 PCB 邊緣。一個 120Ω 限流電阻串聯至 3.3V 電源軌，產生的順向電流約為 (3.3V - 2.4V)/120Ω = 7.5mA。這為室內使用提供了足夠的亮度，同時最小化功耗，這是電池供電 IoT 設備的關鍵因素。LED 的寬視角確保即使使用者的視點未完全對齊也能看見。元件使用標準 SMT 組裝放置，並調整 IR 迴焊曲線以保持在 260°C 10 秒的限制內，確保可靠的焊點且無熱損傷。
11. 技術原理介紹
LTST-S320KRKT 基於 AlInGaP 半導體技術。此材料是來自 III-V 族的化合物半導體。當順向電壓施加於 p-n 接面時，來自 n 型區域的電子和來自 p 型區域的電洞被注入主動區域。在此，它們復合，以光子 (光) 的形式釋放能量。主動層中鋁、銦、鎵和磷的特定成分決定了半導體的能隙能量，這直接決定了發射光的波長 (顏色)。對於此紅光 LED，能隙經過設計以產生能量對應於約 639 nm 的光子。水清環氧樹脂透鏡封裝晶片，提供機械保護、塑造光輸出模式 (130 度視角)，並增強從半導體材料中提取的光量。
12. 產業趨勢
像 LTST-S320KRKT 這類指示燈 LED 的趨勢持續朝向更高效率、更小封裝和更高整合度發展。雖然 AlInGaP 仍然是高效率紅光和琥珀光 LED 的主導技術，但 InGaN (氮化銦鎵) 技術已發展到能以高效率涵蓋整個可見光譜，包括綠光、藍光和白光。未來的發展可能會看到側發光封裝的進一步微型化，以及晶片級封裝 (CSP) LED 的採用增加，後者消除了傳統的塑膠封裝，實現更小的佔位面積和潛在更好的熱性能。此外，越來越強調精確的色彩調校和更嚴格的分級，以滿足全彩指示燈陣列和複雜人機介面等應用的需求，這些應用中一致的色彩和亮度至關重要。
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。 |