目錄
- 1. 產品概述
- 1.1 產品特點
- 1.2 應用領域
- 2. 技術參數：客觀深入解讀
- 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 發光強度分級
- 4. 機械與包裝資訊
- 4.1 封裝尺寸
- 4.2 建議 PCB 焊墊設計與極性
- 4.3 捲帶包裝
- 5. 焊接與組裝指南
- 5.1 紅外迴焊溫度曲線
- 5.2 手工焊接
- 5.3 清潔
- 6. 儲存與操作注意事項
- 6.1 靜電放電 (ESD) 敏感性
- 6.2 濕度敏感性與儲存
- 7. 應用建議與設計考量
- 7.1 限流設計
- 7.2 熱管理
- 7.3 混色與控制
- 8. 常見問題 (基於技術參數)
- 8.1 我可以讓 LED 持續工作在峰值電流 (50mA) 嗎？
- 8.2 為什麼紅色晶片的順向電壓不同？
- 8.3 主波長與峰值波長相比有何意義？
- 8.4 訂購時應如何解讀分級代碼？
1. 產品概述
LTST-S43FBEGW 是一款緊湊型側發光表面黏著元件 (SMD) LED，專為空間受限、需要全彩指示或背光的應用而設計。此元件將三個不同的半導體晶片整合在一個超薄 0.4mm 的封裝內：一個用於發藍光的 InGaN (氮化銦鎵) 晶片、一個用於發紅光的 AlInGaP (磷化鋁銦鎵) 晶片，以及第二個用於發綠光的 InGaN 晶片。這三原色 (RGB) 的組合，透過獨立或組合控制，能夠創造出廣泛的色域。白色擴散透鏡確保了均勻的光線分佈，使其適用於需要一致、廣角發光效果的狀態指示燈和背光。
其核心優勢包括符合 RoHS 規範、與自動貼片組裝系統相容，以及適用於標準紅外線 (IR) 迴焊製程。主要目標市場為消費性電子產品、通訊設備、辦公室自動化設備、家電和工業控制面板，這些應用對在極小佔位面積內實現可靠的多色指示至關重要。
1.1 產品特點
- 符合 RoHS (有害物質限制) 指令。
- 極低剖面設計，厚度僅 0.4mm。
- 側視外觀，配備白色擴散透鏡。
- 採用高效率 InGaN (藍/綠) 與 AlInGaP (紅) 半導體晶片。
- 端子採用鍍錫處理，提升可焊性。
- 以 8mm 寬捲帶包裝於 7 英吋直徑捲盤上，適用於自動組裝。
- 相容於標準 EIA (電子工業聯盟) 封裝外型。
- 專為自動貼片設備使用而設計。
- 適用於紅外線迴焊製程。
1.2 應用領域
- 行動裝置與電腦中鍵盤與按鍵的背光。
- 網路設備與家電中的多色狀態與電源指示燈。
- 微型顯示器與符號燈具的照明。
- 通訊與工業設備中的通用指示燈。
2. 技術參數：客觀深入解讀
本節根據規格書，對 LED 的關鍵性能特性提供詳細、客觀的分析。除非另有說明，所有數值均在環境溫度 (Ta) 25°C 下指定。
2.1 絕對最大額定值
絕對最大額定值定義了可能對元件造成永久損壞的應力極限。這些並非正常操作條件。
- 功率消耗 (Pd)：藍色與綠色晶片為 35 mW；紅色晶片為 30 mW。此參數限制了在 LED 封裝內可轉換為熱能的總電功率。
- 峰值順向電流 (IF(PEAK))：藍/綠為 50 mA，紅為 40 mA。這是在脈衝條件下 (1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度) 允許的最大瞬時電流。超過此值可能導致災難性故障。
- 直流順向電流 (IF)：藍/綠為 10 mA，紅為 20 mA。這是建議用於可靠長期運作的最大連續順向電流。
- 工作與儲存溫度：元件額定工作環境溫度範圍為 -20°C 至 +80°C。儲存溫度範圍更寬，為 -30°C 至 +100°C。
- 紅外線焊接條件：在迴焊過程中，封裝可承受最高 260°C 的峰值溫度，最長 10 秒。
2.2 電氣與光學特性
這些參數定義了 LED 在正常工作條件下 (IF= 5mA) 的典型性能。
- 發光強度 (IV)：以毫燭光 (mcd) 為單位測量。最小與最大值依顏色而異：藍色 (11.2-45.0 mcd)、紅色 (11.2-45.0 mcd)、綠色 (45.0-180.0 mcd)。在相同驅動電流下，綠色晶片的光輸出顯著更高。
- 視角 (2θ1/2)：典型值為 130 度，顯示出配備擴散透鏡的側發光 LED 所具有的極寬發光模式特性。
- 峰值波長 (λP)：光譜功率輸出最高的波長。典型值為 468 nm (藍)、631 nm (紅) 和 518 nm (綠)。
- 主波長 (λd)：人眼感知到的、定義顏色的單一波長。範圍為：藍色 (465-475 nm)、紅色 (619-629 nm)、綠色 (525-540 nm)。
- 光譜線半寬度 (Δλ)：發射光在最大強度一半處的頻寬。典型值為 25 nm (藍)、17 nm (紅) 和 35 nm (綠)。較窄的半寬度表示光譜顏色更純淨。
- 順向電壓 (VF)：在 5mA 驅動下，LED 兩端的電壓降。範圍為：藍色 (2.60-3.10V)、紅色 (1.70-2.30V)、綠色 (2.60-3.10V)。紅色晶片通常具有較低的順向電壓，這是由於其不同的半導體材料 (AlInGaP 相對於 InGaN)。
- 逆向電流 (IR)：當施加 5V 逆向偏壓時，所有顏色的最大值為 10 µA。規格書明確警告，此元件並非為逆向操作而設計；此測試僅供資訊/品質目的。
3. 分級系統說明
LED 的發光強度被分級，以確保同一生產批次內的一致性。分級代碼定義了最小和最大強度範圍。
3.1 發光強度分級
每種顏色都有自己的一套分級代碼，每個分級內的公差為 +/-15%。
- 藍色與紅色強度分級：
- 分級代碼 L：11.2 mcd (最小) 至 18.0 mcd (最大)
- 分級代碼 M：18.0 mcd 至 28.0 mcd
- 分級代碼 N：28.0 mcd 至 45.0 mcd
- 綠色強度分級：
- 分級代碼 P：45.0 mcd 至 71.0 mcd
- 分級代碼 Q：71.0 mcd 至 112.0 mcd
- 分級代碼 R：112.0 mcd 至 180.0 mcd
此分級系統允許設計師為需要混色或特定亮度要求的應用，選擇具有可預測亮度等級的 LED。
4. 機械與包裝資訊
4.1 封裝尺寸
LTST-S43FBEGW 符合標準 SMD 佔位面積。關鍵尺寸包括本體長度約 4.0mm、寬度 3.0mm，以及定義性的超薄高度 0.4mm。除非另有規定，所有尺寸公差均為 ±0.1mm。接腳定義明確：接腳 1 為綠色晶片陽極，接腳 3 為紅色晶片陽極，接腳 4 為藍色晶片陽極。詳細的尺寸圖對於準確的 PCB 焊墊圖案設計至關重要。
4.2 建議 PCB 焊墊設計與極性
規格書包含建議的印刷電路板 (PCB) 焊接墊佈局。遵循此建議對於形成適當的焊錫圓角、確保機械穩定性，以及在迴焊過程中建立可靠的電氣連接至關重要。焊墊設計考慮了元件的熱質量，有助於防止墓碑效應 (元件立碑)。LED 封裝上的極性標記必須與 PCB 絲印上的相應極性標記對齊。
4.3 捲帶包裝
元件以業界標準的 8mm 寬壓紋載帶供應，捲繞在 7 英吋 (178mm) 直徑的捲盤上。每捲包含 4000 個元件。載帶以頂蓋密封，以保護元件免受污染和濕氣影響。包裝符合 ANSI/EIA-481 規範，確保與自動送料器相容。對於少於整捲的數量，可提供最少 500 個的包裝數量。
5. 焊接與組裝指南
5.1 紅外迴焊溫度曲線
規格書提供了符合 IPC J-STD-020D.1 無鉛製程的建議迴焊曲線。關鍵參數包括：
- 預熱溫度：150°C 至 200°C。
- 預熱時間：最長 120 秒，以逐漸升高溫度並活化助焊劑。
- 峰值溫度：最高 260°C。
- 液相線以上時間 (TAL)：元件暴露於峰值溫度的時間最長為 10 秒。迴焊最多應執行兩次。
需強調的是，最佳曲線取決於具體的 PCB 設計、錫膏和爐體特性。建議進行板級特性分析。
5.2 手工焊接
若必須進行手工焊接，則必須極度小心。建議的烙鐵頭最高溫度為 300°C，每個焊點的最大接觸時間為 3 秒。手工焊接應限於單次修復循環，以防止對塑膠封裝和內部打線造成過度的熱應力。
5.3 清潔
若需要焊後清潔，僅應使用指定的溶劑。建議的方法是將組裝好的電路板在室溫下浸入乙醇或異丙醇中，時間少於一分鐘。使用未指定或侵蝕性強的化學清潔劑可能會損壞 LED 的塑膠透鏡和封裝材料。
6. 儲存與操作注意事項
6.1 靜電放電 (ESD) 敏感性
與大多數半導體元件一樣，這些 LED 對靜電放電敏感。在操作和組裝過程中必須實施適當的 ESD 控制措施。這包括使用接地腕帶、防靜電墊，並確保所有設備正確接地。ESD 可能導致立即故障或潛在損壞，從而降低長期可靠性。
6.2 濕度敏感性與儲存
LED 以帶有乾燥劑的防潮袋包裝。在此密封狀態下，應儲存在 30°C 或以下、相對濕度 (RH) 90% 或以下的環境中，建議從日期代碼起算的保存期限為一年。
一旦打開原始包裝，元件的濕度敏感等級 (MSL) 為 3 級。這意味著在暴露於不超過 30°C / 60% RH 的環境後，必須在 168 小時 (7 天) 內進行紅外線迴焊。若需在原始包裝袋外儲存超過此期限，應將其置於帶有乾燥劑的密封容器中。暴露超過 168 小時的元件在焊接前需要進行烘烤處理 (約 60°C，至少 20 小時)，以去除吸收的濕氣，防止在迴焊過程中發生 "爆米花效應" 或封裝開裂。
7. 應用建議與設計考量
7.1 限流設計
驅動 LED 的基本要求是使用限流電阻或恆流驅動器。LED 的順向電壓 (VF) 具有公差且隨溫度變化。將 LED 直接連接到電壓源將導致電流不受控制，很可能超過絕對最大額定值並損壞元件。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，以確保在所有條件下都有足夠的限流。
7.2 熱管理
儘管功率消耗很低 (30-35 mW)，但 PCB 上的有效熱管理對於使用壽命和穩定性能仍然很重要。過高的接面溫度會導致光輸出降低 (流明衰減)、主波長偏移 (色偏) 並加速老化。確保 PCB 焊墊有足夠的散熱設計，並在可能的情況下連接到銅箔區域作為散熱片。
7.3 混色與控制
要實現特定顏色 (例如白色、黃色、青色、洋紅色) 或動態色彩效果，必須獨立驅動三個晶片。這通常需要三個獨立的控制通道，通常透過微控制器的脈衝寬度調變 (PWM) 來實現。在電路設計和控制軟體中必須考慮每種顏色的不同發光強度和順向電壓，以實現平衡的色彩輸出。
8. 常見問題 (基於技術參數)
8.1 我可以讓 LED 持續工作在峰值電流 (50mA) 嗎？
No.峰值順向電流額定值 (藍/綠為 50mA) 僅適用於脈衝操作 (1/10 工作週期，0.1ms 脈衝)。對於這些顏色，建議的最大連續電流 (直流順向電流) 為 10mA。超過直流額定值將導致過度發熱，從而導致快速劣化和故障。
8.2 為什麼紅色晶片的順向電壓不同？
順向電壓是半導體材料能隙能量的基本特性。紅色晶片使用 AlInGaP，其能隙能量 (~1.9-2.0 eV) 低於用於藍色和綠色的 InGaN (~2.5-3.4 eV)。較低的能隙意味著電子跨越所需的能量較少，從而導致較低的順向電壓降。
8.3 主波長與峰值波長相比有何意義？
峰值波長 (λP)：LED 發射最多光功率的物理波長。由光譜儀直接測量。
主波長 (λd)：感知波長。它是從 CIE 色度圖推導出來的，代表純光譜光的單一波長，人眼會認為該波長最接近 LED 的顏色。對於具有寬廣光譜的 LED，λd和 λP可能不同。
8.4 訂購時應如何解讀分級代碼？
在為生產指定此元件時，您應為每種顏色要求所需的發光強度分級代碼 (例如，藍色：N，紅色：M，綠色：Q)。這確保您收到的 LED 其亮度等級在可預測的狹窄範圍內，這對於需要均勻外觀或精確混色的應用至關重要。如果未指定分級，您可能會收到來自任何生產分級的元件。
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。 |