目錄
- 1. 產品概述
- 1.1 核心優勢與目標市場
- 2. 技術參數：深入客觀解讀
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 熱特性
- 2.3 電光特性
- 3. 分級系統說明
- 3.1 發光強度 (Iv) 分級
- 3.2 主波長 (WD) 分級
- 4. 性能曲線分析
- 5. 機械與封裝資訊
- 5.1 封裝尺寸與接腳定義
- 5.2 建議 PCB 焊接墊佈局
- 6. 焊接與組裝指南
- 6.1 紅外線迴焊條件
- 6.2 儲存與操作
- 6.3 清潔
- 7. 包裝與訂購資訊
- 8. 應用建議
- 8.1 典型應用場景
- 8.2 設計考量
- 9. 技術比較與差異化
- 10. 常見問題（基於技術參數）
- 11. 實務設計與使用案例
- 12. 工作原理簡介
- 13. 技術趨勢
1. 產品概述
本文件詳細說明 LTST-E142KGKEKT 表面黏著裝置 (SMD) 發光二極體 (LED) 的規格。此元件在單一緊湊封裝內整合了兩個不同的 LED 晶片：一個發射綠光，另一個發射紅光。其主要設計目標是為現代電子組裝中的狀態指示、背光與符號照明提供可靠且節省空間的解決方案。
1.1 核心優勢與目標市場
此元件專為自動化組裝製程設計，具備與紅外線迴焊及標準取放設備的相容性。其微型佔位面積使其適用於電路板空間有限的應用。主要目標市場包括電信基礎設施（例如：網路交換器、路由器）、消費性電子產品（筆記型電腦、行動裝置）、辦公室自動化設備、家電產品以及工業控制面板。其主要功能是作為視覺狀態或訊號指示器。
2. 技術參數：深入客觀解讀
以下章節詳細解析元件在標準測試條件 (Ta=25°C) 下的操作限制與性能特性。
2.1 絕對最大額定值
這些數值定義了可能導致元件永久損壞的應力極限。不保證在或超過這些極限下操作。對於綠光與紅光晶片：最大連續直流順向電流為 30 mA；峰值順向電流（在脈衝條件下：1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度）為 80 mA；最大功率消耗為 75 mW。元件的操作與儲存溫度範圍額定為 -40°C 至 +100°C。
2.2 熱特性
熱管理對於 LED 壽命與性能穩定性至關重要。兩個晶片的最大允許接面溫度 (Tj) 均為 115°C。從接面到環境的典型熱阻 (Rθja) 為 155 °C/W。此參數表示封裝散熱的效率；數值越低越好。超過最大接面溫度將加速流明衰減，並可能導致災難性故障。
2.3 電光特性
這些參數是在 20 mA 的標準測試電流下測量。綠光晶片的發光強度 (Iv) 範圍從最小值 56 mcd 到最大值 180 mcd。紅光晶片的範圍則從 140 mcd 到 420 mcd。視角 (2θ1/2) 定義為強度降至軸向值一半時的全角，典型值為 120 度，表示具有寬廣的發光模式。
定義感知顏色的主波長 (λd)，綠光晶片指定在 564 nm 至 576 nm 之間，紅光晶片則在 616 nm 至 626 nm 之間。兩種顏色在 20 mA 下的順向電壓 (Vf) 範圍為 1.7 V 至 2.5 V。當施加 5V 反向電壓 (Vr) 時，反向電流 (Ir) 最大指定為 10 µA。必須注意，此元件並非設計用於反向偏壓下操作；此測試條件僅供參考。
3. 分級系統說明
為確保生產一致性，LED 會根據性能進行分級。這讓設計師能夠選擇符合特定亮度與顏色要求的元件。
3.1 發光強度 (Iv) 分級
綠光 LED 晶片分為五個強度等級：P2 (56-71 mcd)、Q1 (71-90 mcd)、Q2 (90-112 mcd)、R1 (112-140 mcd) 和 R2 (140-180 mcd)。紅光 LED 晶片分為四個等級：P (140-185 mcd)、Q (185-240 mcd)、R (240-315 mcd) 和 S (315-420 mcd)。每個等級內適用 ±11% 的容差。
3.2 主波長 (WD) 分級
對於綠光 LED，主波長等級定義為 G1 (564-568 nm)、G2 (568-572 nm) 和 G3 (572-576 nm)。每個波長等級的容差為 ±1 nm。紅光 LED 主波長的分級資訊在提供的摘要中未明確詳述，但遵循類似的嚴格波長控制原則。
4. 性能曲線分析
雖然文件中引用了特定的圖形數據（例如：圖 1 為光譜輸出，圖 5 為視角），但典型特性可從表格數據推斷。順向電流 (If) 與順向電壓 (Vf) 的關係是非線性的，這是二極體的典型特性。發光強度與順向電流成正比，直至達到最大額定極限。性能會隨著接面溫度升高而下降；因此，應用的熱設計對於在元件壽命期間維持指定的光輸出與色點至關重要。
5. 機械與封裝資訊
5.1 封裝尺寸與接腳定義
此元件符合業界標準的 SMD 封裝外型。關鍵尺寸包括本體長度約 2.0 mm、寬度約 1.25 mm，典型高度為 0.8 mm。除非另有說明，公差為 ±0.2 mm。接腳定義對於正確操作至關重要：接腳 2 和 3 分配給綠光 AlInGaP 晶片，而接腳 1 和 4 分配給紅光 AlInGaP 晶片。透鏡為透明材質。
5.2 建議 PCB 焊接墊佈局
提供了印刷電路板的建議焊墊圖案（佔位），以確保可靠的焊接與正確的機械對準。遵循此設計可最大程度地減少墓碑效應，並確保從 LED 封裝到 PCB 的最佳熱傳遞。
6. 焊接與組裝指南
6.1 紅外線迴焊條件
此元件與無鉛 (Pb-free) 焊接製程相容。提供了建議的紅外線 (IR) 迴焊溫度曲線，符合 J-STD-020B 標準。關鍵參數包括預熱溫度 150-200°C、本體峰值溫度不超過 260°C，以及針對特定電路板組裝調整的液相線以上時間 (TAL)。在峰值溫度的總焊接時間應限制在最多 10 秒，且迴焊最多應執行兩次。
6.2 儲存與操作
LED 對濕氣敏感。當儲存在原始密封防潮袋內並附有乾燥劑時，應保持在 ≤30°C 和 ≤70% RH 的環境下，並在一年內使用。一旦打開袋子，在條件不超過 30°C 和 60% RH 下，其車間壽命為 168 小時（7 天）（JEDEC Level 3）。若暴露時間超過此期限，在焊接前需要進行約 60°C、至少 48 小時的烘烤，以防止在迴焊過程中發生爆米花效應裂痕。
6.3 清潔
若焊接後需要清潔，僅應使用指定的醇類溶劑，例如乙醇或異丙醇。LED 應在常溫下浸泡少於一分鐘。未指定的化學清潔劑可能會損壞封裝環氧樹脂或透鏡。
7. 包裝與訂購資訊
元件以供自動化組裝的包裝形式供應。它們安裝在 8mm 寬的載帶上，並捲繞在直徑 7 英吋 (178 mm) 的捲盤上。每個完整捲盤包含 4000 個元件。載帶用覆蓋膠帶密封以保護元件。包裝符合 ANSI/EIA-481 規範。
8. 應用建議
8.1 典型應用場景
此雙色 LED 非常適合需要多狀態指示的應用。例如，它可以顯示綠色表示電源開啟/就緒、紅色表示故障/待機，或同時亮起表示特定模式。常見用途包括網路設備、電源供應器和消費性電子產品上的狀態指示器；前面板圖示或按鈕的背光；以及低階訊號照明。
8.2 設計考量
限流：每個 LED 晶片都必須使用外部限流電阻，以防止超過最大順向電流。電阻值根據電源電壓 (Vs)、LED 在目標電流下的順向電壓 (Vf) 以及目標電流 (If) 計算：R = (Vs - Vf) / If。為求設計保守，請始終使用規格書中的最大 Vf 值。
熱設計：確保連接至 LED 焊墊的 PCB 銅箔面積（散熱墊）足夠，以幫助散熱，尤其是在接近最大額定值操作時。
靜電防護：雖然未明確說明，但在組裝過程中應遵守標準的靜電防護預防措施。
9. 技術比較與差異化
此元件的關鍵差異點在於將兩個不同的單色 LED 晶片（兩種顏色均使用 AlInGaP）整合在一個微型 SMD 封裝中。與舊技術相比，AlInGaP 技術為紅色和琥珀色/綠色色調提供了高發光效率與良好的色彩飽和度。120 度的視角提供了寬廣的發光模式，適合前面板應用。與使用兩個獨立的單色 LED 相比，雙晶片設計節省了電路板空間並簡化了組裝。
10. 常見問題（基於技術參數）
問：我可以同時以各自全額的 20mA 驅動綠光和紅光 LED 嗎？
答：可以，但您必須考慮總功率消耗。在 20mA 下，假設每個 LED 的典型 Vf 為 2.1V，總功率將為 (2.1V * 0.02A)*2 = 84 mW。這超過了每個晶片的絕對最大功率消耗 75 mW（但請注意，額定值是針對每個晶片，而非封裝總和；必須考慮熱耦合）。為安全起見，最好降低電流額定值或使用脈衝操作以保持在熱極限內。
問：峰值波長與主波長有何不同？
答：峰值波長 (λp) 是 LED 光譜功率分佈曲線中最高點的波長。主波長 (λd) 源自 CIE 色度圖，代表與 LED 看起來顏色相同的單色光波長。λd 與感知顏色更為相關。
問：如果我不應該在反向狀態下操作，為什麼反向電流規格很重要？
答：反向電流測試（通常在 5V 下）是一種品質與漏電測試。高反向電流可能表示半導體接面存在潛在缺陷。
11. 實務設計與使用案例
情境：為一個 5V USB 供電裝置設計雙狀態指示器。綠光 LED 應指示運作中，紅光 LED 應指示充電中/錯誤。
設計步驟：
1. 電流選擇：選擇 15 mA 的驅動電流，以獲得良好亮度，同時維持低於 30 mA 最大值的安全邊際。
2. 綠光 LED 電阻計算：使用典型 Vf_green 為 2.1V 且 Vs=5V。R_green = (5V - 2.1V) / 0.015A ≈ 193 Ω。使用最接近的標準值，例如 200 Ω。
3. 紅光 LED 電阻計算：使用典型 Vf_red 為 2.0V。R_red = (5V - 2.0V) / 0.015A = 200 Ω。
4. PCB 佈局：將 LED 及其限流電阻放置在一起。使用規格書中建議的焊墊佈局。包含連接到陰極焊墊的適量銅箔鋪設以利散熱。
5. 軟體控制：使用微控制器 GPIO 接腳獨立控制每個 LED 的陽極（串聯電阻）。
12. 工作原理簡介
發光二極體是半導體 p-n 接面元件。當施加順向電壓時，來自 n 型區域的電子與來自 p 型區域的電洞在主動層內復合。此復合過程以光子（光）的形式釋放能量。發射光的特定波長（顏色）由所用半導體材料的能隙決定。LTST-E142KGKEKT 的紅光與綠光晶片均使用磷化鋁銦鎵 (AlInGaP)，這是一種在紅光到黃綠光譜中已知具有高效率的材料系統。透明的環氧樹脂封裝充當透鏡，塑造光輸出光束。
13. 技術趨勢
SMD 指示 LED 的總體趨勢持續朝向更高的發光效率（每電瓦產生更多光輸出）、更小的封裝尺寸以提高密度，以及透過更嚴格的分級來改善顏色一致性。同時也關注在無鉛焊接所需的高溫迴焊溫度曲線下增強可靠性。如本元件所示，在單一封裝中整合多個晶片甚至不同顏色的晶片，滿足了緊湊設計中多功能指示器的需求。基礎材料科學研究旨在開發整個可見光譜範圍內更高效、更穩定的半導體化合物。
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。 |