目錄
- 1. 產品概述
- 1.1 核心優勢
- 2. 深入技術參數分析
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 電光特性
- 3. 分級系統說明
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 電流與發光強度關係曲線
- 4.2 溫度依存性
- 4.3 光譜分佈
- 5. 機械與封裝資訊
- 5.1 封裝尺寸與極性
- 5.2 建議焊墊設計
- 6. 焊接與組裝指南
- 6.1 迴焊溫度曲線
- 6.2 手工焊接
- 6.3 清潔
- 6.4 儲存與操作
- 7. 包裝與訂購資訊
- 8. 應用備註與設計考量
- 8.1 典型應用電路
- 8.2 設計考量
- 9. 技術比較與差異化
- 10. 常見問題
- 10.1 峰值波長與主波長有何不同？
- 10.2 我可以用3.3V電源驅動這顆LED嗎？
- 10.3 為何峰值電流額定值遠高於連續電流？
- 10.4 如何解讀分級代碼？
- 11. 實際應用範例
- 12. 工作原理
1. 產品概述
LTST-S220KFKT是一款高亮度、側發光表面黏著元件。它採用AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體晶片，此技術以產生高效能且明亮的橘光而聞名。此元件專為自動化組裝製程設計，並相容於標準紅外線迴焊技術，適用於大量生產。其主要應用是作為各種電子設備中的指示燈或背光源，特別是在空間受限且側向發光輪廓具有優勢的場合。
1.1 核心優勢
- 高亮度：AlInGaP技術提供高發光強度，在順向電流20mA下，典型值為90毫燭光。
- 廣視角：具備130度視角，確保從多個角度都能獲得良好的可見度。
- 自動化友善：以8mm載帶包裝於7吋捲盤上，相容於自動貼片設備，利於高效PCB組裝。
- 堅固結構：設計可承受標準無鉛紅外線迴焊溫度曲線，峰值溫度耐受度為260°C持續10秒。
- 符合規範：本產品符合RoHS指令。
2. 深入技術參數分析
本節詳細解析定義LED性能與操作限制的關鍵電氣、光學及熱參數。
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。不建議在接近或處於這些極限下長時間操作。
- 功率消耗：75 mW。這是LED封裝能夠安全以熱能形式消散的最大功率。
- 峰值順向電流：80 mA。這是最大允許的脈衝電流，通常在1/10工作週期、0.1ms脈衝寬度等條件下指定。用於短暫的高強度閃爍。
- 連續順向電流：30 mA DC。這是連續操作的最大穩態電流。
- 逆向電壓：5 V。在逆向偏壓下超過此電壓可能損壞LED的PN接面。
- 操作溫度範圍：-30°C 至 +85°C。LED設計在此環境溫度範圍內正常運作。
- 儲存溫度範圍：-40°C 至 +85°C。元件未通電時的安全儲存溫度範圍。
2.2 電光特性
在標準環境溫度25°C下量測，這些參數定義了LED在正常操作條件下的典型性能。
- 發光強度：在IF=20mA時，範圍從最小值45.0 mcd到典型值90.0 mcd。此參數量測人眼感知的光輸出亮度。
- 順向電壓：典型值2.4V，在IF=20mA時最大值為2.4V。這是LED導通電流時兩端的電壓降。
- 峰值波長：611 nm。這是光功率輸出達到最大值時的波長。對此橘色LED而言，它落在光譜的橘紅色部分。
- 主波長：605 nm。此值源自CIE色度圖，代表最能描述光線感知顏色的單一波長。
- 光譜線半寬度：17 nm。這表示光譜純度；數值越小，表示光輸出越接近單色光。
- 逆向電流：在VR=5V時最大值為10 μA。這是LED在其最大額定值內逆向偏壓時流動的小量漏電流。
3. 分級系統說明
為確保生產批次間的亮度一致性，LED會根據量測到的發光強度進行分級。LTST-S220KFKT使用以下代碼與範圍的分級系統，量測條件為20mA。每個亮度分級的容差為+/-15%。
- 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
- 分級代碼 S：180.0 - 280.0 mcd
這讓設計師能為需要均勻亮度水準的應用，從特定分級中選用LED。
4. 性能曲線分析
雖然規格書中參考了特定的圖形曲線，但其含義對設計至關重要。
4.1 電流與發光強度關係曲線
LED的光輸出與流經的順向電流成正比，但僅在一定範圍內。在超過建議的連續電流下操作，可能導致過熱、壽命縮短及色偏。脈衝電流額定值允許在短時間內產生更高亮度的閃爍，而不會造成熱損傷。
4.2 溫度依存性
LED性能對溫度敏感。當接面溫度升高時：
- 發光強度降低：光輸出通常會下降。規格書的參數是在25°C下；在更高的操作溫度下，輸出會較低。
- 順向電壓降低：VF具有負溫度係數。
- 波長偏移：峰值波長與主波長可能輕微偏移，可能影響感知的顏色。
4.3 光譜分佈
光譜曲線顯示了不同波長下的光強度。611nm處的峰值與17nm的半寬度，確認了這是一款具有相對窄頻寬的橘色LED，能提供飽和的顏色。
5. 機械與封裝資訊
此LED採用側發光封裝設計，意味著主要的光線是從元件的側面而非頂部發出。這非常適合邊緣照明應用。
5.1 封裝尺寸與極性
元件遵循EIA標準封裝外型。關鍵尺寸公差通常為±0.10mm。陰極通常在封裝上以標記指示，例如凹口、圓點或修剪過的接腳。規格書包含詳細的尺寸圖與建議的焊墊佈局，以確保在迴焊過程中正確對位並形成良好的焊點。
5.2 建議焊墊設計
提供了建議的焊墊圖案，以促進良好的焊接良率與機械穩定性。遵循此設計有助於防止墓碑效應或焊點不足等問題。
6. 焊接與組裝指南
6.1 迴焊溫度曲線
此LED相容於無鉛紅外線迴焊製程。提供了一個遵循JEDEC標準的建議溫度曲線。關鍵參數包括：
- 預熱：150-200°C，持續最多120秒，以逐漸加熱電路板並活化錫膏助焊劑。
- 峰值溫度：最高260°C。
- 液相線以上時間：焊點處於熔點以上的時間應足以確保適當的潤濕，但不可過長以避免對LED造成熱應力。曲線建議峰值溫度時間最多10秒。
6.2 手工焊接
若需手工焊接，請使用溫度控制的烙鐵，設定最高300°C。每個焊點的接觸時間限制在3秒內，且僅焊接一次，以防止對塑膠封裝與內部打線造成熱損傷。
6.3 清潔
若需焊後清潔，僅使用指定的溶劑。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。避免使用可能損壞塑膠透鏡或封裝的強效或未指定化學品。
6.4 儲存與操作
- 靜電防護：LED對靜電放電敏感。操作時請使用靜電手環、防靜電墊及妥善接地的設備。
- 濕度敏感性：雖然規格書指出封裝是密封的，但對於SMD元件，在原包裝開啟後仍適用標準的濕度敏感性等級防護措施。若暴露於環境濕度中，在進行迴焊前可能需要烘烤，以防止"爆米花效應"。
- 儲存條件：對於已開啟的包裝，建議儲存於≤30°C且相對濕度≤60%的環境中。為獲得最佳效果，建議在一週內使用完畢。
7. 包裝與訂購資訊
標準包裝格式對於自動化組裝至關重要。
- 載帶與捲盤：元件置於8mm寬的凸版載帶中。
- 捲盤尺寸：直徑7吋。
- 每捲數量：4000顆。
- 包裝備註：空穴以蓋帶密封。連續缺失元件的最大數量為兩個。剩餘數量最小訂購量為500顆。包裝符合ANSI/EIA-481規範。
8. 應用備註與設計考量
8.1 典型應用電路
LED是電流驅動元件。為確保一致的亮度與壽命，使用電壓源時必須以恆定電流驅動，或串聯限流電阻。
串聯電阻計算範例：
電阻值，R = (電源電壓 - VF) / IF = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 歐姆。
電阻功率額定值，P = (電源電壓 - VF) * IF = (2.6V) * 0.020A = 0.052W。標準1/8W或1/10W電阻即足夠。
對於多顆LED，若電源電壓足夠，串聯連接優於並聯連接，因為它能確保流經每顆LED的電流相同，從而促進亮度均勻。
8.2 設計考量
- 熱管理：確保PCB佈局提供足夠的散熱設計，特別是在接近最大電流額定值操作時。將散熱焊墊連接至接地層有助於散熱。
- 電流限制：切勿在沒有電流限制機制的情況下將LED直接連接到電壓源。
- 逆向電壓保護：避免施加逆向偏壓。在可能出現逆向電壓的電路中，可考慮並聯一個保護二極體。
9. 技術比較與差異化
LTST-S220KFKT透過結合AlInGaP技術與側視封裝來實現差異化。與舊式的GaAsP或GaP LED相比，AlInGaP為橘/紅色光提供了顯著更高的效率與亮度。側發光的外型為需要將光線水平導向表面的應用提供了設計靈活性，例如按鍵背光、設備邊緣的狀態指示燈或導光條。
10. 常見問題
10.1 峰值波長與主波長有何不同？
峰值波長是LED發出最多光功率的物理波長。主波長是基於人類色彩感知計算出的數值，最能代表我們看到的顏色。兩者通常接近但不完全相同。
10.2 我可以用3.3V電源驅動這顆LED嗎？
可以。使用20mA下典型的VF=2.4V，串聯電阻計算為R = (3.3V - 2.4V) / 0.020A = 45 歐姆。請確保電阻功率額定值足夠。
10.3 為何峰值電流額定值遠高於連續電流？
峰值電流額定值適用於極短的脈衝。這允許LED在沒有足夠時間累積熱量的情況下，產生更亮的閃爍用於信號指示，而不會使接面溫度升高到損壞程度。對於恆定照明，則不得超過連續電流額定值。
10.4 如何解讀分級代碼？
捲盤標籤或包裝上的分級代碼，表示內部LED的發光強度範圍。從單一分級中選用，可確保產品亮度一致。例如，在相同電流驅動下，S級LED將明顯比P級LED更亮。
11. 實際應用範例
情境：為可攜式設備設計低電量指示燈。
LTST-S220KFKT是絕佳選擇。其橘色是常見的警告指示顏色。側視封裝允許將其安裝在PCB邊緣，將光線導向設備外殼的透光視窗。透過設備的3.3V電源軌，經由GPIO腳位與串聯電阻以15-20mA驅動，可提供清晰明亮的信號。130度的廣視角確保即使從側面觀看設備，指示燈仍清晰可見。其與迴焊的相容性，使其能與所有其他SMD元件在一次製程中完成組裝，降低製造成本。
12. 工作原理
LED是一種半導體二極體。當施加超過其能隙電壓的順向電壓時，電子與電洞在主動區內復合。此復合過程以光子形式釋放能量。半導體的特定材料組成決定了能隙能量，進而決定了發射光的波長。側發光封裝包含一個模製塑膠透鏡，可將晶片發出的光線塑形並導向側面。
13. 技術趨勢
使用AlInGaP材料代表了生產高效能紅、橘、黃光LED的成熟技術。更廣泛的LED產業持續發展，重點在於提高效率、改善演色性及實現更高功率密度。對於像LTST-S220KFKT這類指示型LED，趨勢包括進一步微型化、開發更廣視角，以及增強與嚴苛組裝製程的相容性。電子製造業對更高自動化與可靠性的追求，持續使堅固、可迴焊的SMD LED成為標準選擇，取代穿孔元件。
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。 |