目錄
- 1. 產品概述
- 1.1 核心優勢
- 1.2 目標市場與應用
- 2. 深入技術參數分析
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 電氣-光學特性
- 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 建議的 PCB 焊接墊
- 6. 焊接與組裝指南
- 6.1 紅外線迴焊溫度曲線
- 6.2 儲存與處理
- 6.3 清潔
- 7. 包裝與訂購資訊
- 8. 應用建議與設計考量
- 8.1 典型應用電路
- 8.2 熱管理
- 8.3 光學設計
- 9. 技術比較與差異化
- 10. 常見問題解答 (基於技術參數)
- 11. 實際應用範例
- 12. 工作原理
- 13. 技術趨勢
1. 產品概述
LTST-008EGSW 是一款表面黏著元件 (SMD) LED，其特點在於採用白色霧狀透鏡，並在一個符合 EIA 標準的封裝內整合了三顆不同的 LED 晶片。此元件專為自動化印刷電路板 (PCB) 組裝製程所設計，非常適合大量生產。其緊湊的外型滿足了各類電子應用中對空間有嚴格限制的需求。
1.1 核心優勢
- 多色光源：整合了紅光 (AlInGaP)、綠光 (InGaN) 與黃光 (AlInGaP) 晶片，允許在單一元件佔位面積內實現靈活的顏色指示或混色效果。
- 製程相容性：設計上相容於自動化取放設備與紅外線 (IR) 迴焊製程，支援高效率的 PCB 組裝。
- 環保合規性：本產品符合 RoHS (危害性物質限制指令) 規範。
- 標準化包裝：以捲帶包裝供貨 (12mm 寬載帶，7 吋捲盤)，便於自動化處理。
1.2 目標市場與應用
此 LED 適用於廣泛的消費性、工業與通訊電子產品。主要應用領域包括狀態指示燈、訊號與符號照明，以及各類設備的前面板背光，例如通訊設備、辦公室自動化系統、家電產品與各種工業控制單元。
2. 深入技術參數分析
以下章節針對 LTST-008EGSW 所定義的關鍵電氣、光學與熱參數，提供詳細且客觀的解讀。
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極限條件。其規格是在環境溫度 (Ta) 為 25°C 下所定義。
- 功率消耗 (Pd)：紅光/黃光：78 mW；綠光：64 mW。此參數表示 LED 能以熱能形式散發的最大功率。超過此值將有熱衰減的風險。
- 順向電流：直流順向電流：紅光/黃光：30 mA；綠光：20 mA。所有顏色的峰值順向電流 (1/10 工作週期) 均為 80 mA。設計人員必須確保工作電流維持在直流額定值或以下，以確保長期可靠運作。
- 溫度範圍：操作溫度：-40°C 至 +85°C；儲存溫度：-40°C 至 +100°C。這些範圍定義了元件在使用期間與非運作期間所能承受的環境條件。
2.2 電氣-光學特性
這些是在特定測試條件下 (Ta=25°C) 量測到的典型性能參數。
- 發光強度 (Iv) 與光通量 (Φv)：在不同順向電流下量測 (紅光/黃光：20mA，綠光：5mA)。數值採用分級制 (參見第 3 節)。例如，紅光與綠光的最低發光強度為 280 mcd，黃光則為 112 mcd。視角 (2θ1/2) 為寬廣的 120 度，這是霧狀透鏡的典型特性，能提供寬廣的發光模式。
- 光譜特性：
- 峰值波長 (λP)：紅光：632 nm，綠光：518 nm，黃光：591 nm。
- 主波長 (λd)：定義人眼感知顏色的單一波長。規格中定義了範圍並進行分級 (例如，紅光：617-630 nm)。
- 光譜線半高寬 (Δλ)：綠光的光譜寬度最寬，為 30 nm，而紅光與黃光則為 15 nm，這是 InGaN 材料系統的特性。
- 順向電壓 (Vf)：在指定測試電流下，LED 兩端的電壓降。範圍如下：紅光：1.7-2.6V，綠光：2.4-3.2V，黃光：1.8-2.6V。這是驅動電路設計的關鍵參數。
- 逆向電流 (Ir)：在 VR=5V 時，最大值為 10 μA。規格書明確指出，此元件並非設計用於逆向操作；此測試僅用於品質保證。
3. 分級系統說明
LTST-008EGSW 採用分級系統，根據關鍵光學參數對元件進行分類，以確保應用性能的一致性。
3.1 發光強度 (IV) 分級
LED 根據其光通量與發光強度輸出被分類到不同的等級。每個等級都有最小與最大值，且等級內的容差為 +/-11%。
- 紅光與綠光：使用 F、G、H 等級 (例如，F 級：280-450 mcd，H 級：710-1120 mcd)。
- 黃光：使用 D、E、F 等級 (例如，D 級：112-180 mcd，F 級：280-450 mcd)。
這讓設計人員可以根據其應用需求選擇合適的亮度等級。
3.2 主波長 (WD) 分級
LED 也會根據其顏色的精確色調 (主波長) 進行分級，每個等級的容差為 +/-1 nm。
- 紅光：單一 K 級 (617.0 - 630.0 nm)。
- 綠光：P 級 (520.0-530.0 nm) 與 Q 級 (530.0-540.0 nm)。
- 黃光：H 級 (584.5-589.5 nm) 與 J 級 (589.5-594.5 nm)。
這確保了顏色的一致性，對於需要精確顏色匹配的應用至關重要，例如多 LED 顯示器或狀態指示燈。
4. 性能曲線分析
雖然規格書中引用了特定的圖形數據 (例如，圖 1、圖 5)，但此類 LED 的典型曲線通常包括：
- I-V (電流-電壓) 曲線：顯示每種顏色晶片的順向電流與順向電壓之間的非線性關係。曲線通常有一個特定於半導體材料的臨界電壓 (電流開始顯著上升的點) (紅光/黃光 AlInGaP 最低，綠光 InGaN 較高)。
- 發光強度 vs. 順向電流 (I-Iv 曲線)：展示光輸出如何隨電流增加，通常在建議工作範圍內呈近線性關係，而在極高電流下會因熱效應導致效率下降。
- 溫度相依性：發光強度通常隨著接面溫度升高而降低。確切的係數因材料而異，InGaN (綠光) 的熱行為通常與 AlInGaP (紅光/黃光) 不同。
5. 機械與封裝資訊
5.1 封裝尺寸與接腳定義
本元件符合 EIA 標準 SMD 封裝外型。所有尺寸單位為毫米，典型公差為 ±0.1 mm。多晶片配置的接腳定義明確：紅光晶片使用接腳 (1,2) 與 3，綠光晶片使用接腳 4 與 5，黃光晶片使用接腳 6 與 (7,8)。此資訊對於正確的 PCB 佈局與電氣連接至關重要。
5.2 建議的 PCB 焊接墊
提供了焊墊圖案設計，以確保正確的焊接與機械穩定性。遵循此建議的焊墊圖案對於在迴焊過程中獲得可靠的焊點，以及管理 LED 的散熱至關重要。
6. 焊接與組裝指南
6.1 紅外線迴焊溫度曲線
提供了針對無鉛焊接製程的建議迴焊溫度曲線，參考 J-STD-020B 標準。關鍵參數包括預熱區 (通常 150-200°C)、高於液相線的定義時間，以及峰值溫度不超過 260°C。遵循此溫度曲線對於防止熱衝擊及損壞 LED 封裝或內部晶粒接合至關重要。
6.2 儲存與處理
此 LED 對濕氣敏感。當密封的防潮袋 (內含乾燥劑) 未開封時，應儲存在 ≤30°C 且 ≤70% RH 的環境中，並在一年內使用。一旦開封，在工廠條件下 (≤30°C / ≤60% RH) 的暴露時間在進行迴焊前不應超過 168 小時。若暴露時間超過此限制，建議進行烘烤程序 (例如，60°C 烘烤 48 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\"。
6.3 清潔
若需在焊接後進行清潔，僅應使用指定的溶劑，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會損壞塑膠透鏡或封裝體。
7. 包裝與訂購資訊
標準包裝為 12mm 寬的壓紋載帶，捲繞於直徑 7 吋 (178mm) 的捲盤上。每捲包含 4000 顆元件。載帶以覆蓋帶密封。包裝遵循 EIA-481-1-B 規範。對於零散數量，最低訂購量為 500 顆。
8. 應用建議與設計考量
8.1 典型應用電路
每個顏色晶片必須獨立驅動，並串聯一個限流電阻。電阻值 (R) 的計算公式為：R = (電源電壓 - LED 順向電壓) / 順向電流，其中 LED 順向電壓是特定晶片在期望工作電流下的電壓降。在此計算中使用規格書中的最大順向電壓值，可確保即使存在元件間的差異，電流也不會超過限制。
8.2 熱管理
儘管功率消耗不高，但在 PCB 上進行適當的熱設計對於維持 LED 性能與壽命仍很重要，尤其是在接近最大額定值運作時。建議的 PCB 焊墊設計有助於熱傳導。確保焊墊周圍有足夠的銅箔面積，並可能使用熱導孔連接到其他層，有助於管理接面溫度。
8.3 光學設計
白色霧狀透鏡提供了寬廣、類似朗伯分佈的發光模式 (120 度視角)。這對於需要廣角可見性的應用非常理想。若需要更集中的光線，則需要二次光學元件。設計人員在追求均勻的表觀亮度或特定混色比例時，應考慮三種顏色不同的發光強度。
9. 技術比較與差異化
LTST-008EGSW 的主要差異化在於其將三種不同的 LED 晶片 (紅、綠、黃) 整合在一個帶有白色霧狀透鏡的標準 SMD 封裝中。這與以下產品形成對比：
- 單色 SMD LED：每個元件僅提供一種顏色。
- RGB LED：整合紅、綠、藍晶片以實現全彩混色。此處的 RGY 組合是針對特定的指示燈顏色需求 (例如，交通號誌模擬、特定狀態碼) 而設計，並且在黃光區域可能比由紅+綠混合產生黃光的 RGB LED 具有更高的效率。
- 透明透鏡 vs. 霧狀透鏡：霧狀透鏡犧牲了部分正向強度，換取了更寬廣且更均勻的視角，這對於前面板指示燈通常是更理想的選擇。
10. 常見問題解答 (基於技術參數)
問：我可以同時以最大直流電流驅動所有三顆晶片嗎？
答：不行。必須遵守功率消耗的絕對最大額定值 (紅光/黃光：78 mW，綠光：64 mW)。同時以最大電流驅動所有晶片可能會超過整個封裝的功率消耗極限，導致過熱。此類操作需要進行詳細的熱分析。
問：為什麼綠光晶片的測試電流 (5mA) 與紅光/黃光 (20mA) 不同？
答：這是常見做法，因為基於 InGaN 的綠光 LED 通常在較低電流下比基於 AlInGaP 的 LED 具有更高的發光效率 (每單位電流產生更多光輸出)。將綠光規格定在 5mA 可能是為了在分級時提供可比較的亮度水平，並反映一個常見的工作點。
問：峰值波長與主波長有何區別？
答：峰值波長 (λP) 是 LED 光譜功率分佈曲線中最高點對應的波長。主波長 (λd) 是從 CIE 色度圖上的色座標推導出來的，代表與 LED 感知顏色相匹配的純單色光的單一波長。λd 對於顏色規格更為相關。
11. 實際應用範例
情境：多狀態系統狀態指示燈
一台網路路由器使用單一顆 LTST-008EGSW 來指示多種運作狀態：
- 紅光 (恆亮)：開機/錯誤狀態 (以 15mA 驅動)。
- 綠光 (閃爍)：資料活動狀態 (以 5mA 脈衝驅動)。
- 黃光 (恆亮)：待機/閒置模式 (以 15mA 驅動)。
- 紅光+綠光 (呈現橙色)：警告狀態 (兩者均以較低電流驅動以混合顏色)。
此設計將原本需要三個獨立 LED 放置位置的設計整合為一，節省了 PCB 空間並簡化了前面板設計，同時寬廣的視角確保了從各個角度都能清晰可見。
12. 工作原理
LED 的發光基於半導體 p-n 接面的電致發光效應。當施加順向電壓時，電子和電洞被注入到主動區，在那裡它們復合，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能量決定：
- AlInGaP (磷化鋁銦鎵)：用於紅光與黃光晶片，能夠在紅光到黃橙色光譜範圍內產生高效率的光。
- InGaN (氮化銦鎵)：用於綠光晶片，此材料系統能夠產生從藍光到綠光光譜範圍的光。白色霧狀透鏡散射來自各個晶片的光線，從外部創造出均勻、融合的外觀。
13. 技術趨勢
像 LTST-008EGSW 這類多晶片 SMD LED 的發展，符合光電領域幾個持續進行的趨勢：
- 微型化與整合：將多種功能 (顏色) 整合到單一封裝中，節省電路板空間，減少元件數量，並簡化組裝。
- 效率提升：InGaN 和 AlInGaP 等材料的持續改進帶來更高的發光效率 (每瓦更多流明)，允許在較低電流下實現更亮的輸出，或降低功耗。
- 先進封裝：封裝設計與材料的改進提升了熱性能，允許更高的功率密度，並在惡劣環境中實現更可靠的運作。使用耐高溫迴焊的材料已成為標準。
- 應用特定解決方案：朝向像此類 RGY LED 元件的發展，顯示了為特定應用需求提供優化解決方案，而不僅僅是通用單色元件的趨勢。
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。 |