目錄
1. 產品概述
LTST-C930TGKT 是一款採用氮化銦鎵（InGaN）半導體材料以產生綠光的高亮度表面黏著元件（SMD）發光二極體（LED）。其特點在於獨特的圓頂形透鏡設計，相較於平面透鏡方案，能有效提升光輸出與視角特性。此元件專為相容於自動化取放組裝系統與標準迴焊製程而設計，適用於大量生產環境。其主要應用包括狀態指示燈、小型顯示器背光、面板照明，以及各種需要可靠、穩定綠光照明的消費性電子產品。
1.1 核心優勢與目標市場
此LED的關鍵優勢源於其材料與封裝設計。InGaN晶片技術提供了高效的綠光發射，相較於紅光或藍光LED，要實現高亮度通常更具挑戰性。圓頂透鏡作為主要光學元件，能有效提升半導體晶片的光萃取效率，並提供更寬廣、更均勻的視角。元件以符合EIA標準的8mm載帶包裝於7吋捲盤上，確保能無縫整合至自動化生產線。目標市場涵蓋廣泛的電子設備製造商，特別是辦公室自動化、通訊設備及家電領域，其中LED作為可靠的視覺指示元件。
2. 深入技術參數分析
本節詳細解析為LTST-C930TGKT所定義的電氣、光學及熱參數，為設計工程師提供背景資訊。
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，不適用於正常操作。
- 功率消耗（Pd）：76 mW。此為LED封裝在環境溫度（Ta）25°C下，能以熱形式消散的最大功率。超過此限制將有過熱損壞半導體接面的風險。
- 直流順向電流（IF）：20 mA。為確保長期可靠性能所建議的連續工作電流。
- 峰值順向電流：100 mA。此電流僅允許在脈衝條件下使用（1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度），不應用於直流操作。
- 降額因子：超過50°C後，每°C降低0.25 mA。此關鍵參數表示，當環境溫度超過50°C後，最大允許直流順向電流必須以每攝氏度0.25 mA的速率線性降低。例如，在70°C時，最大直流電流將為20 mA - (0.25 mA/°C * 20°C) = 15 mA。
- 逆向電壓（VR）：5 V。施加超過此值的逆向偏壓可能導致LED接面崩潰與失效。
- 工作與儲存溫度：分別為-20°C至+80°C與-30°C至+100°C。此定義了元件工作與非工作儲存的環境極限。
- 焊接條件：規格書提供了波焊（260°C，5秒）、紅外線迴焊（260°C，5秒）與氣相迴焊（215°C，3分鐘）的特定溫度曲線。遵守這些時間-溫度限制對於防止封裝破裂或焊點問題至關重要。
2.2 電氣與光學特性
此為在Ta=25°C、IF=20mA條件下（除非另有說明）測得的典型性能參數。
- 發光強度（Iv）：範圍從710.0 mcd（最小值）到2000.0 mcd（典型值）。此為光源的感知亮度，由符合人眼明視覺響應（CIE曲線）的感測器測得。特定單元的實際強度取決於其分級代碼。
- 視角（2θ1/2）：25度（典型值）。此為發光強度降至軸上（0°）測得值一半時的全角度。25度的角度表示相對集中的光束模式，是為提高軸向強度而設計的圓頂透鏡之特徵。
- 峰值發射波長（λP）：530 nm（典型值）。此為光譜功率輸出達到最大值時的波長，是InGaN材料的物理特性。
- 主波長（λd）：525 nm（IF=20mA時之典型值）。此值源自CIE色度圖，代表最能描述光線感知顏色的單一波長，是顏色規格的關鍵參數。
- 譜線半寬度（Δλ）：35 nm（典型值）。此量測發射光譜在其最大功率一半處的頻寬。35nm的值對於綠色InGaN LED而言是常見的，表示中等純度的綠色。
- 順向電壓（VF）：在20mA下為2.80V（最小）、3.20V（典型）、3.60V（最大）。此為LED工作時的跨壓降，其變異透過電壓分級系統管理。
- 逆向電流（IR）：在VR=5V下為10 μA（最大）。逆向偏壓下的小量漏電流。
- 電容（C）：在VF=0V、f=1MHz下為40 pF（典型值）。此接面電容在高頻切換應用中可能相關。
3. 分級系統說明
為確保量產的一致性，LED會根據性能進行分級篩選。LTST-C930TGKT採用三維分級系統。
3.1 順向電壓分級
單元根據其在20mA下的順向電壓（VF）進行分類。分級代碼（D7、D8、D9、D10）對應特定的電壓範圍，每級公差為±0.1V。例如，D8級的LED其VF將介於3.00V至3.20V之間。這讓設計師能為電流調節至關重要的電路（尤其是多顆LED並聯時）選擇具有匹配壓降的LED。
3.2 發光強度分級
這可說是亮度一致性最關鍵的分級。分級（V、W、X、Y）定義了發光強度的最小與最大值，每級公差為±15%。例如，'W'級的LED其強度介於1120.0 mcd至1800.0 mcd之間。在需要多個指示燈亮度均勻的應用中，選用相同強度分級的LED至關重要。
3.3 主波長分級
此分級確保顏色一致性。分級（AP、AQ、AR）定義了主波長（λd）的範圍，公差嚴格控制在±1 nm。例如，'AQ'級的LED其λd將介於525.0 nm至530.0 nm之間。使用相同波長分級的LED可保證產品中綠色的色調一致。
4. 性能曲線分析
雖然規格書中引用了特定圖表（圖1、圖6），但其含義是標準的。相對發光強度 vs. 順向電流曲線在較低電流下會呈現近乎線性的關係，在較高電流下則因效率下降與發熱而趨於次線性。順向電壓 vs. 順向電流曲線呈現指數型的開啟特性，在工作區域趨於穩定。相對發光強度 vs. 環境溫度曲線至關重要；它通常顯示負溫度係數，意味著光輸出會隨著接面溫度升高而降低。這強化了熱管理與電流降額的重要性。光譜分佈曲線（由λP和Δλ參照）會顯示一個以530nm為中心的高斯分佈形狀。
5. 機械與封裝資訊
此元件符合標準SMD LED的封裝尺寸。規格書包含詳細的封裝尺寸圖（單位皆為mm），一般公差為±0.10mm。關鍵機械特徵包括圓頂透鏡幾何形狀與陰極識別標記。提供了建議的焊墊佈局，以確保可靠的焊錫圓角與迴焊時的正確對位。極性在元件上標示清晰，通常在陰極側有凹口或綠點，組裝時必須注意以防止反向連接。
6. 焊接與組裝指南
6.1 迴焊溫度曲線
規格書提供了兩種建議的紅外線（IR）迴焊溫度曲線：一種用於標準錫鉛（SnPb）焊接製程，另一種用於無鉛（例如SnAgCu）製程。兩種曲線均強調受控的升溫速率、足夠的預熱/均溫區以活化助焊劑並使電路板溫度均勻、定義的液相線以上時間（TAL）、不超過260°C的峰值溫度，以及受控的降溫速率。遵循這些曲線可防止環氧樹脂封裝體與半導體晶粒受到熱衝擊。
6.2 儲存與處理
LED是對濕氣敏感的元件。若從其原始的防潮包裝中取出，應在一週內進行迴焊。若需在原始包裝袋外長時間儲存，必須儲存在乾燥環境中（例如，帶有乾燥劑的密封容器或氮氣乾燥櫃）。若暴露於環境濕度超過一週，建議在焊接前進行約60°C、24小時的烘烤，以驅除吸收的濕氣，防止迴焊時發生爆米花現象。
6.3 清潔
應僅使用指定的清潔劑。建議使用異丙醇（IPA）或乙醇。LED應在常溫下浸泡少於一分鐘。使用強烈或未指定的化學品可能損壞環氧樹脂透鏡材料，導致霧化或破裂。
7. 包裝與訂購資訊
標準包裝為每7吋直徑捲盤1500顆，元件置於8mm寬的凸版載帶上。載帶附有蓋帶以密封空穴。剩餘捲盤的最小訂購量為500顆。包裝符合ANSI/EIA-481-1-A標準。料號LTST-C930TGKT本身遵循可能的內部編碼規則，其中'LTST'可能代表產品系列，'C930'代表特定系列/封裝，'TG'表示顏色（綠色）與透鏡類型，而'KT'可能表示分級或其他變體。
8. 應用設計建議
8.1 驅動電路設計
關鍵考量：LED是電流驅動元件，而非電壓驅動。操作LED最可靠的方法是使用恆流源。在簡單的電壓驅動電路中，串聯一個限流電阻是絕對必要的。規格書強烈建議，當多個單元並聯連接時，應為每個LED使用獨立的電阻（電路模型A）。不建議為多個並聯的LED使用單一電阻（電路模型B），因為個別LED之間順向電壓（VF）特性的微小差異，將導致電流分配嚴重不平衡，造成亮度不均，並可能使VF最低的LED承受過大應力。
8.2 靜電放電（ESD）防護
LED易受靜電放電損壞。在處理與組裝環境中必須實施適當的ESD控制措施：使用接地腕帶與工作檯面、使用離子風扇中和可能積聚在塑膠透鏡上的靜電荷，並確保所有設備妥善接地。
8.3 熱管理
儘管功率消耗較低（最大76mW），但透過PCB焊墊進行有效的散熱對於維持LED性能與壽命至關重要。在預期LED周圍環境溫度較高的設計中，必須應用降額曲線（超過50°C後每°C降低0.25 mA）。確保PCB上焊墊周圍有足夠的銅箔面積有助於散熱。
9. 技術比較與差異化
LTST-C930TGKT的主要差異化在於其結合了圓頂透鏡與InGaN技術以產生綠光。相較於平面透鏡LED，圓頂透鏡提供了更高的軸向發光強度與更受控的視角。相較於舊技術如磷化鎵（GaP）綠光LED，InGaN提供了顯著更高的亮度與效率。其與無鉛（Pb-free）迴焊製程的相容性，使其適用於現代符合RoHS規範的電子產品製造。
10. 常見問題（基於技術參數）
問：我可以直接用5V電源驅動這顆LED嗎？
答：不行。您必須使用一個串聯的限流電阻。在20mA下典型VF為3.2V，使用歐姆定律（R = (電源電壓 - Vf) / If），電阻值應為（5V - 3.2V）/ 0.02A = 90歐姆。標準的91或100歐姆電阻是合適的，其額定功率至少應為 I^2 * R = (0.02^2)*90 = 0.036W，因此1/10W或1/8W的電阻已足夠。
問：為什麼發光強度給出的是一個範圍（710-2000mcd）？
答：這是整體的規格範圍。實際生產的單元會被分選到更嚴格的分級中（V、W、X、Y）。為了在您的設計中獲得一致的亮度，訂購時請指定所需的強度分級。
問：如果我超過了20mA的絕對最大直流順向電流會發生什麼？
答：持續在20mA以上工作將使接面溫度超過安全限制，加速流明衰減（LED隨時間變暗），並可能導致災難性故障。請務必設計驅動電路，將電流限制在額定值或更低，尤其是在環境溫度較高時。
11. 設計與使用案例研究
情境：設計一個具有10顆亮度均勻的綠色LED狀態指示燈面板。
1. 電路設計：使用穩壓電源（例如5V）。放置十個獨立的限流電阻，每個LED串聯一個。切勿在多個LED之間共用一個電阻。
2. 元件選擇：訂購所有LED時，確保它們來自相同的發光強度分級（例如，全部為'W'級）以及相同的主波長分級（例如，全部為'AQ'級），以保證亮度與顏色的一致性。在此應用中，順向電壓分級較不關鍵，因為每個LED都有自己的電阻。
3. PCB佈局：遵循規格書中建議的焊墊尺寸。如果陰極/陽極焊墊連接到大面積銅箔，請包含一個小的散熱連接，以利焊接。
4. 組裝：遵循建議的無鉛紅外線迴焊溫度曲線。確保組裝區域有ESD控制措施。
5. 結果：一個可靠、外觀專業的指示燈面板，所有10顆LED的顏色與亮度均保持一致。
12. 工作原理簡介
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型區域的電子和來自p型區域的電洞被注入接面區域。當這些電荷載子復合時，會釋放能量。在標準的矽二極體中，此能量主要以熱的形式釋放。在像InGaN這樣的直接能隙半導體中，此復合能量的顯著部分以光子（光）的形式釋放。發射光的特定波長（顏色）由半導體材料的能隙能量決定。氮化銦鎵（InGaN）合金讓工程師能夠調變此能隙，以產生光譜中藍色、綠色和紫外光部分的光。圍繞晶片的圓頂形環氧樹脂透鏡用於保護晶片並塑造光輸出，提高光萃取效率並定義視角。
13. 技術趨勢
LED技術領域，特別是綠光發射方面，持續演進。主要趨勢包括：
- 效率提升（每瓦流明）：持續的材料科學研究旨在減少InGaN LED的效率下降現象，特別是對於歷史上效率低於藍光或紅光的綠光波長。
- 顏色一致性與分級：磊晶成長與製造控制的進步，正導致內在參數分佈更為集中，減少了分級內的離散程度以及對廣泛分選的需求。
- 微型化：對更小、更密集電子產品的追求，持續推動LED朝向更小的封裝尺寸發展，同時維持或提升光輸出。
- 可靠性與壽命：封裝材料、晶粒貼裝方法以及螢光粉技術（用於白光LED）的改進，正在延長操作壽命及在惡劣環境條件下的性能。
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。 |