目錄
- 1. 產品概述
- 1.1 核心特性與優勢
- 1.2 目標應用
- 2. 技術規格與深入分析
- 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 順向電壓分級
- 3.2 發光強度分級
- 3.3 主波長分級
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V曲線)
- 4.2 發光強度 vs. 順向電流
- 4.3 溫度依存性
- 5. 機械與封裝資訊
- 5.1 封裝尺寸與極性
- 5.2 建議PCB焊墊圖案
- 6. 組裝、焊接與操作指南
- 6.1 迴焊溫度曲線
- 6.2 手工焊接
- 6.3 清潔
- 6.4 儲存與濕度敏感性
- 6.5 靜電放電 (ESD) 注意事項
- 7. 包裝與訂購資訊
- 7.1 載帶與捲盤規格
- 7.2 料號結構
- 8. 應用備註與設計考量
- 8.1 電流限制
- 8.2 熱管理
- 8.3 光學設計
- 9. 技術比較與差異化
- 10. 常見問題 (FAQ)
- 10.1 我可以不使用限流電阻來驅動這顆LED嗎？
- 10.2 峰值波長與主波長有何不同？
- 10.3 為何有儲存與烘烤的要求？
- 11. 實用設計範例
- 12. 工作原理
- 13. 技術趨勢
1. 產品概述
本文件詳述一款高亮度側視型表面黏著元件 (SMD) LED 的規格。此元件採用 InGaN（氮化銦鎵）半導體晶片來產生綠光。其設計適用於自動化組裝製程，並相容於紅外線迴焊製程，適合大量生產。LED 以 8mm 載帶包裝，捲繞於 7 英吋直徑的捲盤上，符合 EIA（電子工業聯盟）標準包裝規範，以確保一致的處理與置放。
1.1 核心特性與優勢
- 高亮度：採用超高亮度 InGaN 晶片技術。
- 側向發光：封裝設計為從側面發光，非常適合薄型裝置中的背光應用。
- 自動化友善：完全相容於自動取放設備與標準紅外線迴焊溫度曲線。
- 無鉛且符合 RoHS：本元件符合有害物質限制 (RoHS) 指令。
- IC 相容：可直接由標準積體電路輸出驅動。
1.2 目標應用
此 LED 適用於消費性電子產品、辦公設備、通訊裝置及家電中的通用指示燈與背光應用。其側向發光特性使其特別適用於側光式面板、PCB 上的狀態指示燈，以及可攜式裝置中 LCD 顯示器的背光。
2. 技術規格與深入分析
2.1 絕對最大額定值
這些額定值定義了可能對元件造成永久損壞的極限。不保證在此條件下操作。
- 功耗 (Pd)：76 mW。這是 LED 封裝在環境溫度 (Ta) 25°C 下，能以熱形式散發的最大功率。
- 連續順向電流 (IF)：20 mA DC。建議的穩態工作電流。
- 峰值順向電流：100 mA，僅允許在脈衝條件下（1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度）。這允許短暫的高強度閃光。
- 工作溫度範圍：-20°C 至 +80°C。可靠操作的環境溫度範圍。
- 儲存溫度範圍：-30°C 至 +100°C。
- 焊接溫度：可承受 260°C 持續 10 秒，這對於無鉛 (Pb-free) 迴焊製程是典型的。
2.2 電氣與光學特性
除非另有說明，這些參數是在 Ta=25°C 且 IF=20mA 下量測。它們定義了正常操作條件下的性能。
- 發光強度 (Iv)：範圍從最小值 71.0 mcd 到典型最大值 450.0 mcd。強度是使用濾波器匹配人眼明視覺響應（CIE 曲線）的感測器量測。
- 視角 (2θ1/2)：130 度。這是光強度降至其峰值（軸上）值一半時的全角，表示非常寬的發光模式，適合側向照明。
- 峰值波長 (λP)：530 nm。光譜功率輸出達到最大值時的波長。
- 主波長 (λd)：525 nm。這是人眼感知的單一波長，定義了 LED 的顏色，源自 CIE 色度圖。
- 頻譜頻寬 (Δλ)：35 nm。發射頻譜在半最大強度處的寬度（半高全寬 - FWHM）。
- 順向電壓 (VF)：典型值 3.2V，在 20mA 時範圍從 2.8V 到 3.6V。這是 LED 導通電流時的跨壓。
- 逆向電流 (IR)：在逆向電壓 (VR) 5V 時，最大值為 10 μA。重要：此元件並非設計用於逆向偏壓操作；此參數僅用於漏電流測試目的。
3. 分級系統說明
為確保生產一致性，LED 會根據性能分級。這讓設計師可以選擇符合特定電壓、亮度與顏色要求的元件。
3.1 順向電壓分級
元件根據其在 20mA 時的順向電壓 (VF) 進行分級。每個級別的容差為 ±0.1V。
- D7：2.80V – 3.00V
- D8：3.00V – 3.20V
- D9：3.20V – 3.40V
- D10：3.40V – 3.60V
3.2 發光強度分級
元件根據其在 20mA 時的發光強度 (Iv) 進行分級。每個級別的容差為 ±15%。
- Q：71.0 mcd – 112.0 mcd
- R：112.0 mcd – 180.0 mcd
- S：180.0 mcd – 280.0 mcd
- T：280.0 mcd – 450.0 mcd
3.3 主波長分級
元件根據其在 20mA 時的主波長 (λd) 進行分級。每個級別的容差為 ±1nm。
- AP：520.0 nm – 525.0 nm
- AQ：525.0 nm – 530.0 nm
- AR：530.0 nm – 535.0 nm
4. 性能曲線分析
雖然規格書中參考了特定圖表，但典型的性能趨勢可描述如下：
4.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V曲線)
LED 展現出典型的二極體非線性 I-V 特性。順向電壓隨電流呈對數增加。在遠高於建議的 20mA 下操作，將導致 VF與功耗（熱）不成比例地增加。
4.2 發光強度 vs. 順向電流
在建議的工作範圍內，光輸出（發光強度）大致與順向電流成正比。然而，在極高電流下，由於接面溫度升高，效率可能會下降。
4.3 溫度依存性
LED 性能對溫度敏感。隨著接面溫度升高：
- 順向電壓 (VF)：略微下降。
- 發光強度 (Iv)：下降。此下降速率是熱管理設計的關鍵因素。
- 波長 (λd)：可能會略微偏移，通常朝向較長波長（紅移）。
5. 機械與封裝資訊
5.1 封裝尺寸與極性
LED 採用標準符合 EIA 規範的 SMD 封裝。規格書包含詳細的尺寸圖。陰極通常有標記，例如凹口、綠點或不同的引腳長度/形狀。正確的極性對於操作至關重要。
5.2 建議PCB焊墊圖案
提供了建議的焊接墊佈局，以確保可靠的焊點與迴焊期間的正確對齊。遵循此圖案有助於防止墓碑效應（元件一端翹起），並確保良好的熱與電氣連接。
6. 組裝、焊接與操作指南
6.1 迴焊溫度曲線
提供了適用於無鉛製程的建議紅外線迴焊溫度曲線，符合 JEDEC 標準。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助焊劑。
- 峰值溫度：最高 260°C。
- 液相線以上時間：溫度曲線應限制 LED 引腳處於焊料熔點以上的時間，最多 10 秒，且迴焊不應執行超過兩次。
注意：最佳溫度曲線取決於特定的 PCB 設計、錫膏與迴焊爐。提供的曲線僅作為起始參考。
6.2 手工焊接
若必須進行手工焊接，請使用溫度控制的烙鐵，設定最高 300°C。限制每個引腳的焊接時間為 3 秒，且僅焊接一次。
6.3 清潔
若焊接後需要清潔，僅使用指定的溶劑。將 LED 在室溫下浸入乙醇或異丙醇中，時間少於一分鐘。請勿使用超音波清洗或未指定的化學品，因為它們可能損壞塑膠透鏡或封裝。
6.4 儲存與濕度敏感性
LED 對濕度敏感。若原始的密封防潮袋（含乾燥劑）未開封，應儲存在 ≤30°C 且 ≤90% RH 的環境中，並在一年內使用。一旦開封，儲存環境不得超過 30°C 和 60% RH。從原始包裝取出的元件應在一週內進行迴焊。若需在原始袋外長時間儲存，請將其存放在帶有乾燥劑的密封容器或氮氣乾燥器中。若開封儲存超過一週，建議在組裝前以約 60°C 烘烤至少 20 小時，以去除吸收的水分，防止迴焊時發生 "爆米花效應"。
6.5 靜電放電 (ESD) 注意事項
LED 對靜電放電敏感。務必在 ESD 防護區域內操作，使用接地腕帶、防靜電墊與導電容器。所有設備必須妥善接地。
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，並以頂部覆蓋帶密封。載帶捲繞在標準 7 英吋（178mm）直徑的捲盤上。每捲包含 4000 顆。對於少於整捲的數量，剩餘批次的最小包裝數量為 500 顆。
7.2 料號結構
料號 LTST-S220TGKT 編碼了關鍵屬性：
- LTST：可能表示產品系列（Lite-On SMD LED）。
- S220：可能表示封裝樣式/尺寸（側視型，220 mil？ - 製造商特定）。
- TGKT：可能表示顏色（綠色）、亮度/波長/電壓的分級代碼，以及可能是載帶/捲盤包裝。確切的解碼方式為製造商特定。
8. 應用備註與設計考量
8.1 電流限制
LED 是電流驅動元件。務必使用串聯的限流電阻或恆流驅動電路。電阻值可使用歐姆定律計算：R = (V電源- VF) / IF。使用規格書中的最大 VF值（3.6V），以確保在所有條件下都有足夠的電流。
8.2 熱管理
儘管功耗低（76mW），但適當的 PCB 佈局對於長期可靠性至關重要。確保 LED 焊墊周圍有足夠的銅箔區域作為散熱片，尤其是在高環境溫度或接近最大電流下操作時。
8.3 光學設計
130 度的側視角提供了寬廣、擴散的照明。對於需要更聚焦光線的應用，可能需要外部透鏡或導光板。需考慮 LED 的發光模式與相鄰元件及外殼的相互作用。
9. 技術比較與差異化
此 LED 的主要差異化特點是其側視封裝與InGaN 晶片技術。與頂部發光 LED 相比，其設計是將光線導向平行於 PCB 表面，節省垂直空間。與 AlGaAs 等舊技術相比，InGaN 技術在綠/藍光譜區域實現了高亮度與高效率。
10. 常見問題 (FAQ)
10.1 我可以不使用限流電阻來驅動這顆LED嗎？
No.將 LED 直接連接到電壓源會導致過量電流流過，立即損壞元件。串聯電阻或主動式電流調節器是必需的。
10.2 峰值波長與主波長有何不同？
峰值波長是發射光譜的物理峰值。主波長是 CIE 圖表上感知的色點。對於單色光源，兩者相似。對於具有一定頻譜寬度的 LED，主波長是人眼感知到的顏色。
10.3 為何有儲存與烘烤的要求？
塑膠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膨脹成蒸汽，導致內部分層或破裂（"爆米花效應"）。烘烤可以去除這些水分。
11. 實用設計範例
情境：在一個 5V 數位邏輯板上設計一個側光式狀態指示燈。
- 元件選擇：從適當的亮度分級中選擇 LED（例如，'R' 級代表中等亮度）。
- 電流設定：決定以典型的 20mA 操作。
- 電阻計算：使用最壞情況 VF= 3.6V。R = (5V - 3.6V) / 0.020A = 70 歐姆。最接近的標準值為 68 歐姆。重新計算電流：I = (5V - 3.2V典型值) / 68Ω ≈ 26.5mA（安全，低於絕對最大直流電流）。
- PCB佈局：根據建議的焊墊圖案放置 LED。在連接到接地層的陰極焊墊上添加小的散熱連接線以利散熱。
- 組裝：遵循無鉛迴焊溫度曲線，若已超過濕度敏感處理時間，確保電路板經過烘烤。
12. 工作原理
LED 是一種半導體 p-n 接面二極體。當施加順向電壓時，來自 n 型材料的電子與來自 p 型材料的電洞在主動區（InGaN 晶片）中復合。此復合過程以光子（光）的形式釋放能量。光的特定波長（顏色）由所用半導體材料的能隙決定。InGaN 的能隙適合產生綠光、藍光與白光（搭配螢光粉）。
13. 技術趨勢
光電產業在與此類元件相關的幾個關鍵領域持續進步：
- 效率提升 (lm/W)：持續的材料科學與晶片設計改進，使每單位電輸入功率產生更多的光輸出。
- 微型化：封裝尺寸持續縮小，同時保持或改善光學性能。
- 色彩一致性改善：更嚴格的分級容差與先進的製造製程，減少了生產批次間的顏色差異。
- 更高的可靠性與壽命：更好的封裝材料與熱管理設計延長了操作壽命，尤其是在高溫條件下。
- 整合化：趨勢包括將多個 LED 晶片（RGB）、驅動器或控制邏輯整合到單一封裝中，以實現更智慧的照明解決方案。
這款側視型 SMD LED 代表了一個成熟、可靠的元件，建立在成熟的 InGaN 技術基礎上，針對自動化組裝以及在廣泛的指示燈與背光應用中提供一致性能進行了優化。
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。 |