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 電氣與光學特性
- 3. 分級系統說明
- 3.1 順向電壓 (Vf) 分級
- 3.2 發光強度 (Iv) 分級
- 3.3 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
- 5.2 建議 PCB 焊接墊
- 5.3 極性辨識
- 6. 焊接與組裝指南
- 6.1 紅外線迴焊參數
- 6.2 手動焊接 (烙鐵)
- 6.3 儲存條件
- 6.4 清潔
- 7. 包裝與訂購資訊
- 7.1 載帶與捲盤規格
- 8. 應用建議
- 8.1 典型應用場景
- 8.2 設計考量與驅動方式
- 9. 技術比較與差異化
- 10. 基於技術參數的常見問題
- 11. 實務設計與使用案例
- 12. 原理簡介
- 13. 發展趨勢
1. 產品概述
本文件詳細說明一款採用鋁銦鎵磷 (AlInGaP) 半導體材料以產生橘光輸出的表面黏著元件 (SMD) 發光二極體 (LED) 規格。這些 LED 採用微型封裝設計，專為自動化印刷電路板 (PCB) 組裝而設，使其成為廣泛消費性與工業電子產品中空間受限應用的理想選擇。
1.1 核心優勢與目標市場
此 LED 系列的主要優勢包括符合 RoHS (有害物質限制) 指令、相容於自動化取放設備，以及適用於紅外線 (IR) 迴焊製程。元件以 8mm 載帶包裝，捲繞於直徑 7 英吋的捲盤上，符合 EIA (電子工業聯盟) 標準以實現高效製造。主要目標市場涵蓋通訊設備、辦公室自動化裝置、家電、工業控制系統，以及各種需要可靠、緊湊指示燈光的室內標誌與顯示應用。
2. 技術參數：深入客觀解讀
本節詳細解析元件在定義條件下的操作限制與性能特性。
2.1 絕對最大額定值
絕對最大額定值定義了可能導致元件永久損壞的應力極限。這些額定值是在環境溫度 (Ta) 25°C 下指定的，任何情況下均不得超過。
- 功率消耗 (Pd)：130 mW。這是 LED 封裝能以熱量形式消散的最大功率。
- 峰值順向電流 (IFP)：100 mA。這是最大允許的瞬時順向電流，通常在脈衝條件下指定 (1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度) 以防止過熱。
- 直流順向電流 (IF)：50 mA。這是建議用於可靠長期運作的最大連續順向電流。
- 逆向電壓 (VR)：5 V。施加超過此限制的逆向電壓可能導致崩潰並損壞 LED 接面。規格書明確註明此元件並非設計用於逆向操作。
- 操作溫度範圍：-40°C 至 +85°C。保證元件在此環境溫度範圍內正常運作。
- 儲存溫度範圍：-40°C 至 +100°C。元件在此範圍內儲存不會劣化。
2.2 電氣與光學特性
這些參數定義了 LED 在正常條件下 (Ta=25°C, IF=20mA) 運作時的典型性能。
- 發光強度 (Iv)：1260 - 2500 mcd (毫燭光)。這是沿中心軸測量的光輸出強度。寬廣的範圍表示採用了分級系統 (參見第 3 節)。
- 視角 (2θ½)：120 度 (典型值)。這是發光強度降至軸向值一半時的全角，定義了光束寬度。
- 主波長 (λd)：600 - 610 nm。此單一波長值在感知上定義了發射光的橘色，源自 CIE 色度圖。
- 譜線半高寬 (Δλ)：18 nm (典型值)。這表示光譜純度，代表發射光譜在其最大強度一半處的寬度。
- 順向電壓 (VF)：1.8 - 2.6 V。當 LED 導通 20mA 時，其兩端的電壓降。分級內的容差為 ±0.1V。
- 逆向電流 (IR)：10 µA (最大值)。施加 5V 逆向電壓時的小量漏電流，僅與測試目的相關。
3. 分級系統說明
為確保生產批次的一致性，LED 會根據性能進行分級。這讓設計師能選擇符合特定電壓、亮度與顏色要求的元件。
3.1 順向電壓 (Vf) 分級
LED 根據其在 20mA 下的順向電壓降進行分類。 分級代碼 D2：1.8V - 2.0V 分級代碼 D3：2.0V - 2.2V 分級代碼 D4：2.2V - 2.4V 分級代碼 D5：2.4V - 2.6V 每個分級內的容差為 ±0.1V。
3.2 發光強度 (Iv) 分級
LED 根據其在 20mA 下的光輸出強度進行分類。 分級代碼 W1：1260 mcd - 1780 mcd 分級代碼 W2：1780 mcd - 2500 mcd 每個分級內的容差為 ±11%。
3.3 主波長 (Wd) 分級
LED 根據其精確的色點 (主波長) 進行分組。 分級代碼 P：600 nm - 605 nm 分級代碼 Q：605 nm - 610 nm 每個分級內的容差為 ±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，但其含義對設計至關重要。設計師應預期曲線描繪了：
- 相對發光強度 vs. 順向電流：顯示光輸出如何隨電流增加，通常以非線性方式，在較高電流時趨近飽和。
- 順向電壓 vs. 順向電流：說明二極體的 I-V 特性，對於設計限流電路至關重要。
- 相對發光強度 vs. 環境溫度：展示隨著接面溫度升高，光輸出會減少，這是熱管理的關鍵因素。
- 光譜分佈：相對強度對波長的圖表，顯示在主波長處的峰值以及由光譜半高寬定義的形狀。
5. 機械與封裝資訊
5.1 封裝尺寸
LED 封裝於標準 SMD 封裝中。關鍵尺寸註記包括： - 透鏡顏色：水清。 - 光源顏色：AlInGaP 橘光。 - 所有尺寸單位為毫米。 - 除非另有說明，一般公差為 ±0.2mm。設計師必須參考詳細的機械圖面以獲取精確的長、寬、高與焊墊間距。
5.2 建議 PCB 焊接墊
提供了適用於紅外線或氣相迴焊的焊墊圖形 (Footprint) 建議。遵循此建議的焊墊佈局對於在組裝過程中及之後形成正確的焊點、對齊與機械穩定性至關重要。
5.3 極性辨識
規格書包含標記或結構特徵 (例如，封裝上的凹口、切角或陰極標記) 以識別陽極與陰極端子。正確的極性方向是元件正常運作的必要條件。
6. 焊接與組裝指南
6.1 紅外線迴焊參數
提供了符合 J-STD-020B 無鉛製程的建議迴焊溫度曲線。關鍵參數包括： - 預熱溫度：150°C - 200°C。 - 預熱時間：最大 120 秒。 - 本體峰值溫度：最大 260°C。 - 液相線以上時間：最大 10 秒 (最多允許兩次迴焊循環)。 這些參數為通用目標；建議針對特定電路板進行特性分析。
6.2 手動焊接 (烙鐵)
若需手動焊接： - 烙鐵頭溫度：最高 300°C。 - 焊接時間：每支接腳最多 3 秒。 - 此操作應僅執行一次以避免熱應力。
6.3 儲存條件
正確的儲存對於防止吸濕至關重要，吸濕可能在迴焊時導致 "爆米花效應"。 -密封包裝：儲存於 ≤ 30°C 且 ≤ 70% RH。請於一年內使用。 -已開封包裝：儲存於 ≤ 30°C 且 ≤ 60% RH。 - 對於離開原始包裝超過 168 小時的元件，建議在焊接前以 60°C 烘烤至少 48 小時。
6.4 清潔
若需在焊接後進行清潔，僅可使用指定的溶劑，例如乙醇或異丙醇，在常溫下清潔少於一分鐘。未指定的化學品可能損壞 LED 封裝。
7. 包裝與訂購資訊
7.1 載帶與捲盤規格
LED 以壓紋載帶搭配保護蓋帶供應，捲繞於直徑 7 英吋 (178mm) 的捲盤上。 - 數量：每標準捲盤 2000 顆。 - 最小訂購量：剩餘數量為 500 顆。 - 包裝符合 ANSI/EIA-481 規範。
8. 應用建議
8.1 典型應用場景
此 LED 適用於以下領域的狀態指示、背光與裝飾照明： - 消費性電子產品 (手機、筆記型電腦、家電)。 - 網路與通訊設備。 - 工業控制面板與儀器。 - 室內資訊標誌與顯示器。
8.2 設計考量與驅動方式
關鍵：LED 是電流驅動元件。為確保一致的亮度與使用壽命，必須以恆定電流驅動，或使用電壓源串聯一個限流電阻。當並聯多個 LED 時，強烈建議為每個 LED 使用獨立的電阻，以防止因個別元件間順向電壓 (Vf) 的自然差異而導致的電流不均與亮度不一致。
9. 技術比較與差異化
與傳統技術如標準 GaAsP (磷化鎵砷) LED 相比，此基於 AlInGaP 的橘光 LED 提供了顯著更高的發光效率，在相同驅動電流下能產生更高的亮度。其 120 度的寬廣視角使其適用於需要廣泛可見度的應用，與用於聚焦照明的窄光束 LED 不同。其與標準 SMD 組裝和迴焊製程的相容性，使其有別於插件式 LED，實現了高產量、自動化的製造。
10. 基於技術參數的常見問題
問：我可以直接從 3.3V 或 5V 邏輯電源驅動此 LED 嗎？答：不行。您必須始終使用一個串聯的限流電阻。電阻值計算公式為 R = (Vcc - Vf) / If，其中 Vcc 是您的電源電壓，Vf 是 LED 的順向電壓 (為安全設計，請使用分級中的最大值)，If 是期望的順向電流 (例如，20mA)。
問：為什麼發光強度範圍如此寬廣 (1260-2500 mcd)？答：這反映了生產上的分佈。分級系統 (W1, W2) 讓您可以為您的應用選擇亮度範圍更集中的元件，確保產品視覺上的一致性。
問：如果我超過絕對最大額定值會發生什麼？答：超過這些限制，即使是短暫的，也可能導致立即或潛在的損壞。過電流可能摧毀半導體接面。過高的逆向電壓可能導致崩潰。在溫度範圍外操作可能導致早期失效或參數漂移。
11. 實務設計與使用案例
案例：設計一個具有 10 顆亮度均勻的橘光 LED 狀態指示燈面板。 1. 電路設計：使用恆流驅動器，或為求簡單，使用一個電壓軌 (例如 5V) 並為每個 LED 配置專用的限流電阻。對於分級 D4 (VF 最大值 2.4V) 在 20mA 下：R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 歐姆。使用下一個標準值 (例如 150 歐姆) 以獲得更安全的電流。 2.元件選擇：訂購時指定所需的分級：例如，LTST-M670VFKT 並指定分級 D4 (以確保電壓一致)、W2 (以獲得高亮度) 與 P (以獲得特定橘色調)。 3.PCB 佈局：遵循規格書中建議的焊墊佈局以確保可靠的焊接。 4.組裝：遵循紅外線迴焊溫度曲線指南。如果組裝後的電路板將被儲存，請確保符合儲存條件。
12. 原理簡介
此 LED 基於半導體中的電致發光原理運作。AlInGaP 材料形成一個 p-n 接面。當施加順向電壓時，來自 n 區的電子和來自 p 區的電洞被注入接面區域。當這些電荷載子復合時，它們以光子 (光) 的形式釋放能量。鋁、銦、鎵和磷的特定組成決定了半導體的能隙能量，這直接定義了發射光的波長 (顏色) — 在此案例中，位於橘色光譜 (~605 nm)。水清透鏡封裝並保護半導體晶粒，同時允許光線射出。
13. 發展趨勢
此類 SMD 指示燈 LED 的總體趨勢是朝向更高的發光效率 (每瓦電輸入產生更多光輸出)，從而在相同亮度下實現更低的功耗。同時，在維持或改善光學性能的同時，持續推動微型化。此外，封裝材料與製程的進步旨在提升可靠性、熱性能，以及與無鉛和高溫焊接溫度曲線的相容性。跨製造商的 Footprint 與電氣特性標準化，簡化了工程師的設計與採購流程。
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。 |