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 電氣與光學特性
- 3. 性能曲線分析
- 3.1 電流 vs. 電壓 (I-V) 曲線
- 3.2 發光強度 vs. 順向電流
- 3.3 溫度相依性
- 3.4 光譜分佈
- 4. 機械與封裝資訊
- 4.1 元件尺寸
- 4.2 極性識別
- 4.3 建議焊接墊佈局
- 4.4 載帶與捲盤規格
- 5. 焊接與組裝指南
- 5.1 迴焊焊接條件
- 5.2 清潔
- 5.3 儲存與處理
- 6. 應用說明與設計考量
- 6.1 主要應用：LCD 背光
- 6.2 驅動電路設計
- 6.3 熱管理
- 6.4 光學整合
- 7. 技術比較與差異化
- 8. 常見問題 (FAQ)
- 8.1 我可以直接從 5V 或 3.3V 邏輯輸出驅動此 LED 嗎？
- 8.2 峰值波長與主波長有何不同？
- 8.3 我可以串聯多少個 LED？
- 8.4 此 LED 適合汽車應用嗎？
- 9. 實用設計案例研究
- 10. 技術原理介紹
- 11. 產業趨勢與發展
1. 產品概述
LTST-S220KEKT 是一款表面黏著元件 (SMD) 發光二極體 (LED)，主要設計用於側向發光照明應用。其核心結構採用鋁銦鎵磷 (AlInGaP) 半導體晶片，專為產生高強度紅光而設計。此元件的首要設計意圖與主要市場，是作為液晶顯示器 (LCD) 面板的背光光源，應用於需要均勻邊緣照明的場合。
此元件採用符合 EIA 標準的封裝格式，以 8mm 載帶包裝，捲繞於直徑 7 英吋的捲盤上。此包裝完全相容於現代電子製造中常見的高速自動化取放組裝設備。該 LED 亦相容於標準紅外線 (IR) 迴焊、氣相迴焊及波峰焊接製程，適合大量生產。
1.1 核心優勢
- 專用光學設計：側發光透鏡設計經過優化，可將光線導向側面，非常適合將光線導入 LCD 背光模組 (BLU) 所使用的導光板中。
- 高亮度：採用 AlInGaP 技術，可在小面積晶片上提供高發光強度。
- 製造就緒性：載帶捲盤包裝與迴焊製程相容性，能實現高效、自動化的組裝，減少生產時間與成本。
- 可靠性：此元件額定工作溫度範圍為 -55°C 至 +85°C，支援各種環境下的應用。
2. 深入技術參數分析
除非另有說明，所有規格均定義在環境溫度 (Ta) 25°C 下。理解這些參數對於可靠的電路設計及確保長期性能至關重要。
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。不保證在這些極限下或接近極限下操作，為確保可靠運作應予以避免。
- 功率消耗 (Pd)：75 mW。這是元件內部允許的最大功率損耗。
- 連續順向電流 (IF)：30 mA。可連續施加的直流電流。
- 峰值順向電流：80 mA。僅允許在脈衝條件下（1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度）使用。
- 降額因子：0.4 mA/°C。環境溫度每高於 25°C 一度，最大允許連續順向電流必須減少此數值。
- 逆向電壓 (VR)：5 V。在逆向偏壓下超過此電壓可能導致接面崩潰。
- 工作與儲存溫度範圍：-55°C 至 +85°C。
2.2 電氣與光學特性
這些是正常工作條件下的典型性能參數。
- 發光強度 (Iv)：在順向電流 (IF) 20 mA 下，為 30.0 mcd (最小值)，50.0 mcd (典型值)。強度測量使用經過濾波以匹配 CIE 明視覺響應曲線的感測器。
- 視角 (2θ½)：130 度 (典型值)。此寬視角是側發光設計的特點，表示光線在寬廣的側向平面上發射。
- 峰值發射波長 (λPeak)：632 nm (典型值)。光譜輸出最強的波長。
- 主波長 (λd)：624 nm (典型值)。這是人眼感知的單一波長，源自 CIE 色度座標，定義了紅色色點。
- 光譜線半寬度 (Δλ)：20 nm (典型值)。發射光譜在峰值強度一半處的頻寬，表示色純度。
- 順向電壓 (VF)：在 IF=20mA 下，為 2.0 V (最小值)，2.4 V (典型值)。此參數對於計算串聯電阻值及電源供應設計至關重要。
- 逆向電流 (IR)：在 VR=5V 下，為 100 µA (最大值)。
- 電容 (C)：在 VF=0V，f=1MHz 下，為 40 pF (典型值)。與高頻切換應用相關。
3. 性能曲線分析
雖然文字摘要中未提供具體的圖形數據，但此類元件的典型曲線對於設計分析至關重要。工程師通常會檢視以下關係圖，這些是 LED 特性分析的標準：
3.1 電流 vs. 電壓 (I-V) 曲線
此曲線顯示順向電壓與電流之間的指數關係。AlInGaP LED 的膝點電壓（電流開始急遽上升之處）通常在 1.8-2.0V 左右。此曲線對於決定 LED 的動態電阻及設計適當的限流電路至關重要。
3.2 發光強度 vs. 順向電流
此圖表通常在建議工作範圍內顯示順向電流與光輸出之間接近線性的關係。它有助於設計師選擇驅動電流以達到所需的亮度水平，同時保持在熱限制範圍內。
3.3 溫度相依性
順向電壓和發光強度等關鍵參數會隨接面溫度變化。VF 通常隨溫度升高而降低（負溫度係數），而發光強度通常會降低。理解這些變化對於在寬廣溫度範圍或高功率水平下運作的設計至關重要。
3.4 光譜分佈
相對強度對波長的圖表將顯示峰值約在 632nm，典型半寬度為 20nm，證實了 AlInGaP 晶片的單色紅光輸出。
4. 機械與封裝資訊
4.1 元件尺寸
此 LED 符合標準 EIA 封裝外形。關鍵尺寸包括本體長度、寬度、高度，以及陰極識別標記（通常是載帶上的凹口或綠色標記）的位置。確切的毫米尺寸及公差 (±0.1mm) 在規格書內的封裝圖中提供。
4.2 極性識別
正確的方向是強制性的。陰極通常在元件本體上標記，或由載帶袋中的特定特徵指示。方向錯誤將導致 LED 無法發光，且施加逆向偏壓可能損壞它。
4.3 建議焊接墊佈局
提供了 PCB 焊墊的建議佈局，以確保在迴焊過程中形成適當的焊點、機械穩定性及熱緩解。遵循此佈局可最大程度地減少墓碑效應及其他組裝缺陷。
4.4 載帶與捲盤規格
此元件以具有保護蓋帶的凸版載帶供應。關鍵規格包括：8mm 載帶寬度、7 英吋捲盤直徑，以及每捲 4000 顆。包裝遵循 ANSI/EIA 481-1-A-1994 標準。每捲最多允許連續兩個缺失元件（空袋）。
5. 焊接與組裝指南
5.1 迴焊焊接條件
此 LED 適用於常見的焊接製程。規格書規定了最大暴露條件，以防止對塑膠封裝及打線造成熱損傷：
- 紅外線 (IR) / 波峰焊接：峰值溫度 260°C，最長 5 秒。
- 氣相焊接：215°C，最長 3 分鐘。
通常會建議詳細的迴焊曲線（預熱、均熱、迴焊、冷卻）及其時間與溫度限制，以確保可靠的焊點而不降低 LED 性能。
5.2 清潔
焊後清潔需要謹慎。僅應使用指定的化學品。規格書明確建議：
- 在正常室溫下浸泡於乙醇或異丙醇中。
- 浸泡時間應少於一分鐘。
- 必須避免使用未指定的化學液體，因為它們可能損壞 LED 的環氧樹脂透鏡或封裝。
5.3 儲存與處理
元件應儲存在其原始的密封防潮袋中，內含乾燥劑，並置於受控環境中（在 -55°C 至 +85°C 範圍內）。焊接前暴露於過度濕氣可能導致迴焊過程中的爆米花效應。處理時應遵守標準的 ESD（靜電放電）預防措施。
6. 應用說明與設計考量
6.1 主要應用：LCD 背光
側發光設計非常適合側光式背光模組。多個 LED 沿著導光板 (LGP) 的一條或多條邊緣放置。來自 LED 的光線被注入 LGP 的邊緣，通過全內反射在其中傳播，並通過印刷或模塑的表面特徵向上提取至 LCD 面板，從而形成均勻的面光源。
6.2 驅動電路設計
LED 是電流驅動元件。串聯限流電阻是最簡單的驅動方法。電阻值 (R) 使用歐姆定律計算：R = (Vcc - VF) / IF，其中 Vcc 是電源電壓，VF 是 LED 順向電壓（為可靠性使用典型值或最大值），IF 是所需的順向電流（例如 20mA）。對於多個 LED 之間或不同溫度下的恆定亮度，建議使用恆流驅動電路。
6.3 熱管理
儘管功率消耗較低（最大 75mW），有效的熱管理對於壽命和穩定的光輸出至關重要。PCB 充當散熱片。確保有足夠的銅面積連接到 LED 的散熱墊（如有）或焊墊，以將熱量從接面導出。請遵循環境溫度高於 25°C 時的電流降額曲線。
6.4 光學整合
對於背光應用，LED 發光面與導光板邊緣之間的精確機械對準和距離對於最大化耦合效率及最小化光學損耗至關重要。130 度的寬視角有助於此耦合。
7. 技術比較與差異化
與其他用於紅光發射的 LED 技術相比：
- 對比傳統 GaAsP：AlInGaP 提供顯著更高的發光效率及更好的溫度穩定性，從而產生更亮且更一致的紅光。
- 對比 AllnGaP 頂視 LED：關鍵區別在於光束模式。此側發光變體發射的光線平行於 PCB 平面，而標準 LED 則是垂直發射。這使得它不適合直接指示，但對於邊緣照明是最佳的。
- 對比用於背光的白光 LED：像這樣的單色紅光 LED 通常用於多色 (RGB) 背光系統以創造寬廣色域，或用於需要特定紅色照明的單色顯示器。
8. 常見問題 (FAQ)
8.1 我可以直接從 5V 或 3.3V 邏輯輸出驅動此 LED 嗎？
不行。您必須使用串聯電阻或恆流驅動器將電流限制在指定的最大值（30mA 連續）。將其直接連接到電壓源將導致過量電流流動，可能損壞 LED。
8.2 峰值波長與主波長有何不同？
峰值波長 (λPeak) 是光譜功率最高的物理波長。主波長 (λd) 是源自色彩科學（CIE 圖）的感知度量，代表人眼會感知為匹配 LED 顏色的單一波長。對於單色 LED，它們通常接近但不完全相同。
8.3 我可以串聯多少個 LED？
數量取決於您的電源電壓 (Vcc) 和每個 LED 的順向電壓 (VF)。串聯中所有 LED 的 VF 總和必須小於 Vcc，並為限流元件（電阻或穩壓器）留出足夠的餘裕。例如，使用 12V 電源且 VF=2.4V，理論上可以串聯 4 個 LED（4 * 2.4V = 9.6V），為限流電阻留下 2.4V。
8.4 此 LED 適合汽車應用嗎？
其工作溫度範圍（-55°C 至 +85°C）涵蓋了許多汽車要求。然而，真正的汽車級元件通常需要額外的認證，以確保在惡劣條件下的振動、濕度及延長壽命性能。此規格書未指定 AEC-Q101 或類似的汽車認證，因此在沒有進一步驗證的情況下，可能不適用於安全關鍵或外部汽車照明。
9. 實用設計案例研究
情境：為一個需要側向照亮小型壓克力光導管的便攜式設備設計一個簡單的狀態指示器。
實作：LTST-S220KEKT 是一個絕佳的選擇。它被放置在主 PCB 上，其發光面對準壓克力光導管的邊緣。為 3.3V 系統計算串聯電阻：R = (3.3V - 2.4V) / 0.020A = 45 歐姆。選擇一個標準的 47 歐姆電阻，產生的順向電流約為 19.1mA，完全在限制範圍內。寬視角確保了與光導管的高效耦合，在設備外殼上指示器的出口點提供明亮、均勻的紅光。
10. 技術原理介紹
LTST-S220KEKT 基於鋁銦鎵磷 (AlInGaP) 半導體技術。當順向電壓施加於 p-n 接面時，電子和電洞被注入活性區域，在那裡它們復合。在 AlInGaP 中，此復合事件主要釋放能量，以紅光至黃橙色光譜中的光子（光）形式，具體取決於確切的合金成分。側發光封裝包含一個模塑的環氧樹脂透鏡，其形狀設計用於折射並將發射的光線導向側面，平行於安裝平面，而非向上。這是通過特定的透鏡曲率以及半導體晶片在封裝內的位置來實現的。
11. 產業趨勢與發展
側發光 LED 的市場持續演進。主要趨勢包括：
- 效率提升：持續的材料科學改進旨在提高 AlInGaP 及其他彩色 LED 的每瓦流明數（發光效率），降低背光模組的功耗。
- 微型化：不斷追求更小的封裝尺寸（例如 0603、0402 公制），以實現更薄的顯示器和更緊湊的設備。
- 整合解決方案：趨勢朝向多 LED 模組或光條，將多種顏色 (RGB) 或白光 LED 與驅動器和光學元件結合在單個預組裝單元中，簡化背光設計和組裝。
- 替代技術：對於白光背光，採用螢光粉轉換的藍光 LED 仍佔主導地位。然而，對於彩色顯示器，直接發射的紅、綠、藍 (RGB) LED 或迷你/微型 LED 陣列因其在高端顯示器中優越的色域和局部調光能力而日益受到青睞。
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。 |