目錄
- 1. 產品概述
- 1.1 產品特點
- 1.2 應用領域
- 2. 技術參數：深入客觀解讀
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 電氣與光學特性
- 3. 分級系統說明
- 3.1 順向電壓 (VF) 分級
- 3.2 發光強度 (IV) 分級
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 電流對電壓 (I-V) 特性
- 4.2 發光強度對電流 (IV-IF)
- 4.3 溫度依存性
- 4.4 光譜分佈
- 5. 機械與封裝資訊
- 5.1 封裝尺寸
- 5.2 建議 PCB 焊墊佈局與極性
- 6. 焊接與組裝指南
- 6.1 紅外線迴焊條件 (無鉛製程)
- 6.2 清潔
- 6.3 儲存與操作
- 7. 包裝與訂購資訊
- 7.1 載帶與捲盤規格
- 8. 應用建議
- 8.1 設計考量
- 8.2 典型應用電路
- 9. 技術比較與差異化
- 10. 常見問題 (基於技術參數)
- 10.1 我可以驅動 LED 超過 20mA 以獲得更高亮度嗎？
- 10.2 為何每種顏色的順向電壓不同？
- 10.3 如何解讀分級代碼？
- 11. 實際應用案例
- 12. 工作原理簡介
- 13. 技術趨勢
1. 產品概述
本文件提供 LTST-S33GBEGK-SN 側發光全彩 SMD LED 的完整技術規格。此元件專為自動化印刷電路板組裝而設計，適用於各種消費性與工業電子產品中空間受限的應用。
1.1 產品特點
- 符合 RoHS 環保標準。
- 超薄 0.6mm 側發光封裝，鍍錫處理以提升可焊性。
- 採用高亮度 InGaN (藍/綠) 與 AlInGaP (紅) 半導體晶片。
- 封裝於 8mm 載帶上，捲繞於直徑 7 英吋的捲盤，適用於自動取放設備。
- 符合 EIA 標準封裝外型。
- 與 IC 相容的驅動邏輯。
- 完全相容於標準自動化貼裝設備。
- 設計可承受紅外線 (IR) 迴焊製程。
1.2 應用領域
此 LED 適用於各種對緊湊尺寸與可靠性能至關重要的電子設備。典型應用領域包括：
- 通訊設備與辦公室自動化設備。
- 家電與工業控制面板。
- 鍵盤與按鍵背光。
- 狀態與電源指示燈。
- 微型顯示器與符號照明。
- 信號燈具。
2. 技術參數：深入客觀解讀
以下章節詳細解析 LED 在標準測試條件 (Ta=25°C) 下的性能特性。
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。不保證在此條件下運作。
- 功率耗散 (Pd)：藍/綠：最大 76 mW；紅：最大 50 mW。此參數對熱管理設計至關重要。
- 峰值順向電流 (IFP)：藍/綠：100 mA (1/10 工作週期，0.1ms 脈衝)；紅：80 mA。僅適用於脈衝操作。
- 直流順向電流 (IF)：所有顏色均為 20 mA。此為建議的連續工作電流。
- 工作溫度範圍 (Topr)：-20°C 至 +80°C。
- 儲存溫度範圍 (Tstg)：-30°C 至 +100°C。
- 紅外線焊接條件：可承受 260°C 峰值溫度達 10 秒，適用於無鉛 (Pb-free) 迴焊製程。
2.2 電氣與光學特性
測量條件為 IF= 20 mA，Ta = 25°C，除非另有說明。
- 發光強度 (IV)：
- 藍：224 - 450 mcd (最小 - 最大)。
- 紅：400 - 750 mcd。
- 綠：1120 - 1900 mcd。
- 視角 (2θ1/2)：典型值 130 度。此寬視角是側發光封裝的特性。
- 峰值發射波長 (λP)：典型值為藍：468 nm，紅：632 nm，綠：518 nm。
- 主波長 (λd)：
- 藍：465 - 475 nm。
- 紅：618 - 628 nm。
- 綠：520 - 530 nm。
- 光譜線半寬度 (Δλ)：典型值為藍：25 nm，紅：17 nm，綠：35 nm。這表示發射光的光譜純度。
- 順向電壓 (VF)：
- 藍/綠：2.55 - 3.30 V。
- 紅：1.90 - 2.50 V。
- 逆向電流 (IR)：在 VR= 5V 時最大 10 μA。注意：此元件並非設計用於逆向偏壓操作；此參數僅供 IR 測試用途。
3. 分級系統說明
LED 根據關鍵電氣與光學參數進行分級，以確保量產的一致性。這讓設計師能選擇符合特定應用對顏色與亮度均勻性要求的元件。
3.1 順向電壓 (VF) 分級
在 IF= 20 mA 條件下。每個分級的容差為 ±0.1V。
- 藍 & 綠：分級 1：2.55-3.05V；分級 2：3.05-3.30V。
- 紅：分級 1：1.90-2.20V；分級 2：2.20-2.50V。
3.2 發光強度 (IV) 分級
在 IF= 20 mA 條件下。每個分級的容差為 ±15%。
- 藍：S2 (224-280 mcd)，T1 (280-355 mcd)，T2 (355-450 mcd)。
- 紅：U1 (400-500 mcd)，U2 (500-600 mcd)，U3 (600-750 mcd)。
- 綠：W1 (1120-1380 mcd)，W2 (1380-1640 mcd)，W3 (1640-1900 mcd)。
4. 性能曲線分析
雖然規格書中參考了具體的圖形數據，但以下描述基於標準 LED 物理學的典型關係。
4.1 電流對電壓 (I-V) 特性
順向電壓 (VF) 與順向電流 (IF) 呈現對數關係。它隨電流增加而增加，但也具有溫度依存性，通常隨接面溫度上升而下降。
4.2 發光強度對電流 (IV-IF)
在正常工作範圍內，發光強度大致與順向電流成正比。然而，在極高電流下，由於熱效應增加以及半導體材料中的效率下降現象，效率可能會降低。
4.3 溫度依存性
LED 的性能受接面溫度 (Tj) 顯著影響。通常，發光強度隨 Tj增加而降低。基於 InGaN 的 LED (藍/綠) 的順向電壓 (VF) 通常隨溫度上升而下降，而基於 AlInGaP 的 LED (紅) 的下降則較不明顯。適當的散熱與電流管理對於維持穩定的光輸出與長期可靠性至關重要。
4.4 光譜分佈
發射光譜以峰值波長 (λP) 與光譜半寬度 (Δλ) 為特徵。主波長 (λd) 是人眼感知的單一波長。光譜會隨著驅動電流與接面溫度的變化而輕微偏移。
5. 機械與封裝資訊
5.1 封裝尺寸
LTST-S33GBEGK-SN 採用側發光 SOP (小型封裝) 封裝。關鍵尺寸 (單位：毫米) 如下，一般公差為 ±0.1mm：封裝本體長約 3.2mm，寬約 1.6mm，高度為 0.6mm，使其成為超薄元件。引腳分配為：引腳 1：綠色陰極，引腳 3：紅色陽極，引腳 4：藍色陽極 (具體引腳功能應從封裝圖確認)。
5.2 建議 PCB 焊墊佈局與極性
提供了建議的 PCB 焊墊圖案，以確保迴焊過程中形成正確的焊點與機械穩定性。設計考量了焊錫圓角形成與防止墓碑效應。PCB 絲印上清晰的極性標記對應 LED 的引腳 1 指示標記，對於防止錯誤安裝至關重要。
6. 焊接與組裝指南
6.1 紅外線迴焊條件 (無鉛製程)
此元件適用於無鉛紅外線迴焊。建議的溫度曲線包括預熱階段、均溫區、峰值溫度不超過 260°C 持續 10 秒的迴焊區，以及受控的冷卻階段。遵循此曲線對於防止 LED 封裝與內部焊線的熱損壞至關重要。
6.2 清潔
若焊接後需要清潔，僅應使用指定的溶劑。在室溫下將 LED 浸入乙醇或異丙醇中少於一分鐘是可接受的。使用未指定或侵蝕性化學清潔劑可能會損壞環氧樹脂透鏡與封裝材料，導致光輸出降低或提早失效。
6.3 儲存與操作
- 靜電防護 (ESD) 注意事項：LED 對靜電放電 (ESD) 敏感。操作時應使用接地腕帶、防靜電墊與容器。所有設備必須妥善接地。
- 濕度敏感性：此封裝的濕度敏感等級為 MSL 3。當原始防潮袋與乾燥劑密封時，應儲存於 ≤30°C 且 ≤90% RH 的環境，保存期限為一年。一旦開封，元件應儲存於 ≤30°C 且 ≤60% RH 的環境，並應在一週內進行 IR 迴焊。若開封後儲存超過一週，在焊接前需以 60°C 烘烤至少 20 小時，以去除吸收的濕氣並防止迴焊時發生 "爆米花效應"。
7. 包裝與訂購資訊
7.1 載帶與捲盤規格
LED 以 8mm 寬的凸版載帶供應。載帶捲繞於標準直徑 7 英吋 (178mm) 的捲盤上。每捲包含 3000 顆元件。載帶凹槽以保護性上蓋帶密封。包裝符合 ANSI/EIA-481 規範。對於少於整捲的數量，剩餘部分的最小包裝數量為 500 顆。
8. 應用建議
8.1 設計考量
- 限流：務必使用串聯限流電阻或恆流驅動器將 IF設定至所需水平 (通常最大直流 20mA)。電阻值計算為 R = (電源電壓 - VF) / IF.
- 熱管理：儘管功率耗散低，仍需確保足夠的 PCB 銅箔面積或散熱孔，特別是對於功率耗散額定值較低的紅光 LED，以將熱量從 LED 接面導出，維持性能與壽命。
- 光學設計：此封裝的側發光特性非常適合用於側邊導光、從側面照亮符號，或在 PCB 邊緣提供狀態指示。設計導光管或透鏡時，請考慮 130 度的視角。
8.2 典型應用電路
對於簡單的指示燈用途，每個顏色通道 (紅、綠、藍) 可透過微控制器 GPIO 引腳與適當的限流電阻獨立驅動。對於產生多色光或白光 (透過 RGB 混光)，建議使用更精密的 PWM (脈衝寬度調變) 控制，以在不改變色度的情況下實現混光與調光。
9. 技術比較與差異化
此元件的主要差異化因素是其超薄 0.6mm 厚度與側發光特性。與頂部發光 LED 相比，此封裝實現了在垂直空間極度受限情況下的創新工業設計，例如超薄行動裝置、穿戴式技術或面板後方。將三個不同的高亮度晶片 (InGaN 藍/綠，AlInGaP 紅) 整合在一個緊湊的側發光封裝中，提供了在通常僅用於單色側發光 LED 的尺寸下實現全彩解決方案。
10. 常見問題 (基於技術參數)
10.1 我可以驅動 LED 超過 20mA 以獲得更高亮度嗎？
不建議連續操作超過絕對最大直流順向電流 20mA，因為這將超過功率耗散額定值，導致接面溫度過高、加速光衰，並可能造成災難性故障。若要更高亮度，請選擇發光強度分級更高的 LED，或考慮在峰值電流額定值內進行脈衝操作。
10.2 為何每種顏色的順向電壓不同？
順向電壓是半導體材料能隙的基本特性。藍光與綠光 LED 使用能隙較寬的 InGaN 材料，導致較高的 VF(典型值約 3.0V)。紅光 LED 使用能隙較窄的 AlInGaP 材料，導致較低的 VF(典型值約 2.0V)。這在電路設計中必須加以考量，特別是當從同一電壓軌驅動多種顏色時。
10.3 如何解讀分級代碼？
分級代碼 (例如，藍光強度的 T1，紅光強度的 U2，電壓的分級 1) 在製造過程中用於根據測量性能對 LED 進行分類。對於需要顏色或亮度一致性的應用 (例如，多 LED 陣列、背光)，指定並使用相同分級代碼的 LED 至關重要。請參閱第 3.1 與 3.2 節的分級代碼表，為您的設計選擇合適的性能範圍。
11. 實際應用案例
情境：薄型消費性裝置主機板上的狀態指示燈。一位設計師正在開發一款主機板厚度限制為 1.0mm 的智慧手錶。需要在電路板邊緣設置一個多色狀態指示燈 (例如，充電中=紅，充滿電=綠，藍牙連線=藍)。LTST-S33GBEGK-SN 是理想的選擇。其 0.6mm 高度符合機械空間限制。側發光特性允許光線直接耦合到通往裝置邊框的小型導光管中，照亮一個小視窗。設計師將在 PCB 上為每個顏色通道放置三個獨立的驅動電路 (微控制器引腳 + 電阻)，遵循建議的焊墊佈局。他們將指定來自相同 VF與 IV分級的 LED，以確保生產中所有單位的亮度與顏色外觀一致。
12. 工作原理簡介
發光二極體 (LED) 是透過電致發光發射光線的半導體元件。當順向電壓施加於 p-n 接面時，電子與電洞被注入活性區域並在此復合。復合過程中釋放的能量以光子 (光) 的形式發射出來。發射光的顏色 (波長) 由活性區域所用半導體材料的能隙能量決定。LTST-S33GBEGK-SN 在單一環氧樹脂模塑封裝內整合了三個由不同半導體材料 (藍/綠用 InGaN，紅用 AlInGaP) 製成的此類 p-n 接面，每個接面都有獨立的電氣連接。
13. 技術趨勢
SMD LED 的發展持續聚焦於幾個關鍵領域：提升效率 (lm/W)：磊晶成長與晶片設計的持續改進，使每單位電輸入功率能產生更多光輸出。微型化：封裝變得越來越小、越來越薄，以實現消費性電子產品中更密集的整合與新的外型設計。改善顯色性與一致性：螢光粉技術 (用於白光 LED) 的進步與更嚴格的分級製程，實現了更準確與均勻的顏色產生。更高的可靠性與壽命：增強的封裝材料與熱管理設計正在延長操作壽命，使 LED 適用於更嚴苛的應用。本規格書所代表的側發光多晶片封裝，正是回應了空間受限裝置中對緊湊、整合照明解決方案的需求。
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。 |