LTST-S320TGKT SMD LED 規格書 - 側發光型 - 3.2x2.0x1.1mm - 3.2V - 76mW - 綠色 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTST-S320TGKT 是一款高效能的側發光型表面黏著元件（SMD）發光二極體（LED）。它採用先進的氮化銦鎵（InGaN）半導體晶片來產生明亮的綠光。此元件專為需要從元件側面而非頂部照明的應用而設計。其緊湊的 EIA 標準封裝與捲帶包裝，使其非常適合現代電子製造中常見的大批量、自動化組裝製程。

此 LED 的主要優勢包括其符合 RoHS（有害物質限制）指令，歸類為環保產品。它配備了水清透鏡以最大化光輸出，以及鍍錫引線框架以確保優異的焊接性。該元件完全相容於紅外線（IR）迴焊製程，這是組裝表面黏著技術（SMT）電路板的標準製程。其設計確保了與自動取放設備的相容性，從而簡化生產線流程。

2. 技術規格詳解

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極限。不建議在此條件下操作 LED。在環境溫度（Ta）為 25°C 時，最大功耗為 76 毫瓦（mW）。直流順向電流不應連續超過 20 mA。對於脈衝操作，在嚴格的 1/10 工作週期且脈衝寬度為 0.1 毫秒的條件下，允許的峰值順向電流為 100 mA。該元件可在 -20°C 至 +80°C 的環境溫度範圍內工作，並可在 -30°C 至 +100°C 的溫度下儲存。

2.2 電氣與光學特性

在標準測試條件 Ta=25°C 且順向電流（IF）為 20 mA 下測量，LED 展現其核心性能指標。發光強度（Iv）的典型值為 150 毫燭光（mcd），最小指定值為 71.0 mcd。此參數量化了所發出光線的感知亮度。視角（2θ1/2）定義為強度降至軸向值一半時的全角，為 130 度，提供適合側面照明的寬廣光束模式。

光譜特性由峰值發射波長（λP）530 奈米（nm）和主波長（λd）525 nm 定義。光譜線半寬（Δλ）為 35 nm，顯示了綠色的純度。在電氣特性方面，順向電壓（VF）典型值為 3.2 伏特，範圍從 2.8V 到 3.6V。當施加 5V 反向電壓（VR）時，保證反向電流（IR）為 10 微安培（μA）或更小，儘管該元件並非設計用於反向偏壓操作。

3. 分級系統說明

為確保量產的一致性，LED 會根據關鍵參數進行分級。這使得設計師可以選擇符合其應用特定公差要求的元件。

3.1 順向電壓分級

順向電壓以 0.2V 為級距進行分級。分級代碼 D7、D8、D9 和 D10 分別對應電壓範圍 2.80-3.00V、3.00-3.20V、3.20-3.40V 和 3.40-3.60V，每個級距的公差為 ±0.1V。

3.2 發光強度分級

發光強度分為 Q、R 和 S 級。Q 級涵蓋 71.0-112.0 mcd，R 級涵蓋 112.0-180.0 mcd，S 級涵蓋 180.0-280.0 mcd。每個級距內適用 ±15% 的公差。

3.3 主波長分級

定義感知顏色的主波長分級為 AP（520.0-525.0 nm）、AQ（525.0-530.0 nm）和 AR（530.0-535.0 nm）。每個級距的公差為 ±1 nm。

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 為光譜分佈，圖 5 為視角），但其典型行為可以描述如下。順向電流（IF）與順向電壓（VF）的關係呈指數型，這是二極體的特性。在建議的工作範圍內，發光強度大致與順向電流成正比。峰值波長可能隨著電流增加而呈現輕微的負向偏移（朝向較短波長），並隨著接面溫度升高而呈現正向偏移（朝向較長波長）。理解這些趨勢對於設計穩定且一致的照明系統至關重要。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

此 LED 符合標準 SMD 封裝尺寸。關鍵尺寸包括本體長度、寬度和高度。規格書提供了詳細的機械圖紙，包含所有關鍵測量值，例如引腳間距和整體尺寸，這些對於 PCB（印刷電路板）焊墊圖案設計至關重要。

5.2 極性識別與焊墊佈局

元件有清晰的極性標記，通常是封裝上的凹口或圓點，表示陰極。規格書包含建議的焊接焊墊尺寸圖，以確保形成適當的焊點和機械穩定性。它還建議了焊接製程的最佳方向，以防止墓碑效應（即元件一端翹離焊墊）。

6. 焊接與組裝指南

6.1 紅外線迴焊溫度曲線

該元件適用於無鉛（Pb-free）焊接製程。提供了建議的迴焊溫度曲線，遵循 JEDEC 標準。關鍵參數包括預熱區（150-200°C）、受控的升溫速率、峰值溫度不超過 260°C，以及在 260°C 以上的時間限制在最多 10 秒。總預熱時間應最多為 120 秒。必須針對特定的 PCB 組裝仔細設定此溫度曲線，以確保可靠性。

6.2 手工焊接

若必須進行手工焊接，則需極度小心。電烙鐵頭溫度不應超過 300°C，且與任何引腳的接觸時間應限制在最多 3 秒。此操作應僅執行一次，以防止對環氧樹脂封裝和半導體晶片造成熱損傷。

6.3 清潔與儲存

若焊接後需要清潔，僅應使用指定的醇類溶劑，如異丙醇或乙醇。浸泡應在常溫下進行，時間少於一分鐘。未指定的化學品可能會損壞封裝。關於儲存，未開封的防潮袋應保存在 ≤30°C 且相對濕度（RH）≤90% 的環境中。一旦開封，LED 應儲存在 ≤30°C 且相對濕度 ≤60% 的環境中，並在一週內使用。若需在原始包裝袋外進行更長時間的儲存，建議在焊接前以 60°C 烘烤至少 20 小時，以去除吸收的水分並防止迴焊過程中發生爆米花現象。

7. 包裝與訂購資訊

LED 以 8mm 寬的凸版載帶供應，捲繞在直徑 7 英吋（178mm）的捲盤上。每捲包含 3000 個元件。載帶上的凹槽由保護性頂部蓋帶密封。包裝遵循 ANSI/EIA-481 規範。對於剩餘數量，最小包裝數量為 500 個。

8. 應用說明與設計考量

8.1 典型應用場景

此側發光 LED 非常適合需要從裝置側面進行邊緣照明或狀態指示的應用。常見用途包括薄膜開關的背光、手持裝置中 LCD 顯示器的側面照明、消費性電子產品（如路由器、機上盒）邊框上的狀態指示燈，以及前面板上符號或文字的背光。

8.2 電路設計

當使用電壓源驅動 LED 時，必須使用限流電阻。電阻值（R）可使用歐姆定律計算：R = (電源電壓 - VF) / IF，其中 VF 是 LED 的順向電壓（保守設計請使用最大值），IF 是所需的順向電流（例如 20 mA）。為獲得最佳亮度和顏色一致性，尤其是在溫度變化下，建議使用恆流源驅動 LED。

8.3 熱管理

儘管功耗較低，但 PCB 上適當的熱設計對於長期可靠性非常重要。確保 LED 焊墊周圍有足夠的銅箔面積有助於散熱並維持較低的接面溫度，從而保持光輸出和壽命。

8.4 ESD（靜電放電）預防措施

LED 對靜電放電很敏感。處理程序應包括使用接地腕帶、防靜電墊和導電容器。所有組裝設備必須妥善接地。

9. 技術比較與差異化

此元件的主要區別在於其側向發光的光學設計，這與更常見的頂部發光 SMD LED 不同。與 AlGaInP（用於紅/黃光）等舊技術相比，InGaN 晶片在綠/藍光譜中提供更高的效率和亮度。130 度的視角提供了非常寬廣的照明，這對於需要光線沿表面擴散的應用非常有利。其與標準 IR 迴焊製程的相容性使其符合現代 SMT 組裝要求，不同於需要波峰焊接的舊式穿孔 LED。

10. 常見問題（FAQ）

問：我可以不使用限流電阻來驅動這個 LED 嗎？

答：不行。LED 是電流驅動元件。將其直接連接到電壓源會導致過大電流流過，立即將其損壞。請務必使用串聯電阻或恆流驅動器。

問：峰值波長和主波長有什麼區別？

答：峰值波長（λP）是光譜功率分佈達到最大值時的波長。主波長（λd）是從 CIE 色度圖推導出來的，代表與 LED 感知顏色相匹配的純單色光的單一波長。λd 對於顏色規格更為相關。

問：我可以在 20mA 下連續操作這個 LED 嗎？

答：可以，20mA 是建議的連續直流順向電流。然而，需確保環境溫度和 PCB 熱設計能使接面溫度保持在安全限度內，以維持指定的性能和壽命。

問：為什麼儲存條件對 SMD LED 如此重要？

答：塑膠環氧樹脂封裝會從空氣中吸收水分。在高溫迴焊過程中，這些被困住的水分會迅速蒸發，產生內部壓力，可能導致封裝破裂或晶片分層——這種現象稱為爆米花效應。適當的儲存和烘烤可以防止這種情況。

11. 實際應用範例

情境：為無線路由器設計一個側面照明的狀態指示燈。LED 需要安裝在主 PCB 上，該 PCB 使用無鉛 IR 迴焊製程組裝。光線應透過路由器塑膠外殼側面的小窗口發出，以指示電源開啟和網路活動（閃爍）。



實作方式：選擇 LTST-S320TGKT 是因為其側向發光和綠色。兩個 LED 放置在 PCB 邊緣附近，與外殼中的導光管對齊。PCB 焊墊圖案根據規格書建議的焊墊尺寸設計。針對 5V 電源計算出一個 150Ω 的限流電阻（使用 VF_max=3.6V，IF=20mA：R = (5-3.6)/0.02 = 70Ω，使用 150Ω 可提供更安全的約 9mA 電流）。微控制器的 GPIO 引腳透過此電阻驅動 LED。組裝遵循指定的迴焊溫度曲線，成品提供了清晰、寬視角的側面照明。

12. 技術原理介紹

此 LED 基於 InGaN 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。它們的復合以光子（光）的形式釋放能量。量子阱結構中氮化銦鎵合金的特定成分決定了能隙能量，從而決定了發射光的波長（顏色）——在此例中，約為 530nm 的綠光。側向發光特性是透過晶片在封裝內的放置方式以及反射杯和環氧樹脂透鏡的形狀來實現的，這些設計將主要的光輸出導向側面。

13. 產業趨勢

SMD LED 的趨勢持續朝向更高效率（每瓦更多流明）、更小的封裝尺寸以適用於更高密度的應用，以及透過更嚴格的分級來改善顏色一致性。對於汽車和工業應用，在惡劣條件（更高溫度、濕度）下的可靠性也日益受到重視。此外，將控制電子元件直接與 LED 晶片整合（例如，用於可定址 RGB LED）是一個重要的發展，儘管對於像此類簡單的指示燈 LED，重點仍然在於成本效益、可靠性以及與自動化高速組裝線的相容性。