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
- 4.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)
- 4.2 發光強度 vs. 順向電流
- 4.3 溫度依存性
- 5. 機械與封裝資訊
- 5.1 封裝尺寸
- 5.2 極性識別
- 6. 焊接與組裝指南
- 6.1 建議紅外線迴焊溫度曲線
- 6.2 儲存條件
- 6.3 清潔
- 7. 包裝與訂購資訊
- 7.1 包裝規格
- 7.2 料號解讀
- 8. 應用建議
- 8.1 典型應用電路
- 8.2 設計考量
- 9. 技術比較與差異化
- 10. 常見問題解答 (基於技術參數)
- 10.1 我可以直接從 3.3V 或 5V 微控制器接腳驅動這顆 LED 嗎？
- 10.2 為什麼發光強度範圍如此廣泛 (140-450 mcd)？
- 10.3 如果我使用標準有鉛焊接溫度曲線焊接這顆 LED 會發生什麼事？
- 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
本文件詳細說明一款採用微型 0603 封裝的表面黏著元件 (SMD) 發光二極體 (LED) 的規格。此元件專為自動化印刷電路板 (PCB) 組裝製程設計，適用於大量生產。其緊湊尺寸非常適合電路板空間受限的應用。
1.1 核心優勢與目標市場
此 LED 的主要優勢包括其與自動化取放設備及紅外線 (IR) 迴焊製程的相容性，這些都是現代電子製造的標準。它符合相關產業標準，包括 RoHS (有害物質限制指令)。元件以捲帶包裝，便於生產線高效處理。
目標應用廣泛，涵蓋電信 (例如路由器、電話的狀態指示燈)、辦公室自動化 (例如鍵盤背光、面板指示燈)、家電、工業設備，以及各種用於訊號、符號和室內看板的照明應用。其主要功能是作為狀態指示燈或低階照明光源。
2. 技術參數：深入客觀解讀
本節提供在標準測試條件 (Ta=25°C) 下，對 LED 關鍵性能參數的詳細客觀分析。
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。它們不適用於連續操作。
- 功率消耗 (Pd)：72 mW。這是 LED 封裝在不影響性能或可靠性的情況下，能以熱量形式消散的最大功率。
- 連續順向電流 (IF)：30 mA DC。可施加的最大穩態電流。
- 峰值順向電流：80 mA，但僅在脈衝條件下 (1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度)。這允許短暫的高強度閃爍。
- 逆向電壓 (VR)：5 V。在逆向偏壓下超過此電壓可能導致立即故障。
- 操作溫度範圍：-40°C 至 +85°C。保證 LED 在規格內運作的環境溫度範圍。
- 儲存溫度範圍：-40°C 至 +100°C。非運作狀態下的儲存溫度範圍。
2.2 電氣與光學特性
這些是在順向電流 (IF) 為 20 mA 時測得的典型性能參數。
- 發光強度 (Iv)：範圍從最小值 140.0 mcd 到最大值 450.0 mcd。實際值取決於生產分級 (見第 3 節)。這是人眼感知亮度的度量。
- 視角 (2θ1/2)：約 110 度。這是發光強度降至其峰值 (軸向) 值一半時的全角。110 度角表示相對寬廣的視角模式。
- 峰值波長 (λP)：典型值為 591 nm，將其定位在可見光譜的黃色區域。
- 主波長 (λd)：指定在 584.5 nm 至 594.5 nm 之間。這是人眼感知到最匹配 LED 顏色的單一波長。
- 頻譜頻寬 (Δλ)：約 15 nm。這定義了圍繞峰值發射的波長範圍，影響色彩純度。
- 順向電壓 (VF)：在 20 mA 時介於 1.8 V 至 2.4 V 之間。這是 LED 工作時的跨壓。任何單一元件相對於其分級值的容差為 +/-0.1V。
- 逆向電流 (IR)：在 VR=5V 時最大值為 10 μA。這是逆向偏壓條件下的漏電流。
3. 分級系統說明
為確保生產一致性，LED 會根據關鍵參數進行分級。這讓設計師能選擇符合其應用中色彩和亮度均勻性特定要求的元件。
3.1 順向電壓 (VF) 分級
LED 分為三個電壓級別 (D2, D3, D4)，每個級別範圍為 0.2V。這對於設計限流電路至關重要，特別是在多個 LED 串聯時，以確保電流均勻分佈。
3.2 發光強度 (Iv) 分級
強度分為五個級別 (R2, S1, S2, T1, T2)，最小值範圍從 140.0 mcd 到 355.0 mcd。這允許根據所需亮度等級進行選擇。每個級別內適用 +/-11% 的容差。
3.3 主波長 (WD) 分級
色彩一致性透過四個波長級別 (H, J, K, L) 管理，涵蓋 584.5 nm 至 594.5 nm 的範圍。這確保組裝中使用的所有 LED 具有一致的黃色色調。
4. 性能曲線分析
雖然規格書中引用了具體圖表，但其含義對設計至關重要。
4.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)
I-V 特性是非線性的。電壓稍微超過典型 VF 值，可能導致電流大幅且具潛在破壞性的增加。因此，LED 必須由限流源驅動，而非恆壓源。
4.2 發光強度 vs. 順向電流
光輸出通常與順向電流成正比，但在極高電流下，此關係可能變為非線性。在建議的 20mA 或以下操作可確保穩定的性能和壽命。
4.3 溫度依存性
LED 性能對溫度敏感。通常，順向電壓隨溫度升高而降低，而發光效率 (每單位電功率的光輸出) 也會降低。對於在寬廣環境溫度範圍內運作的應用，必須考慮這一點。
5. 機械與封裝資訊
5.1 封裝尺寸
此元件符合標準 0603 (1.6mm x 0.8mm) 佔位面積。典型高度約為 0.6mm。應參考詳細尺寸圖以進行精確的 PCB 焊墊圖案設計。
5.2 極性識別
陰極通常在元件上標記，通常是透鏡相應側的綠色色調或封裝上的凹口。PCB 焊墊圖案應包含極性指示器 (例如點或 "K" 標記)，以防止錯誤放置。
6. 焊接與組裝指南
6.1 建議紅外線迴焊溫度曲線
規格書建議採用符合 J-STD-020B 無鉛製程的溫度曲線。關鍵參數包括：
- 預熱：150-200°C，最長 120 秒，以逐漸加熱電路板和元件。
- 峰值溫度：最高 260°C。
- 液相線以上時間 (TAL)：建議最長 10 秒，且迴焊製程不應執行超過兩次。
這些參數對於防止熱衝擊、焊點缺陷或損壞 LED 內部結構至關重要。
6.2 儲存條件
LED 是濕度敏感元件 (MSD)。
- 密封包裝：儲存在 ≤30°C 和 ≤70% RH 環境下。在包裝日期後一年內使用。
- 已開封包裝：儲存在 ≤30°C 和 ≤60% RH 環境下。若暴露於環境空氣中超過 168 小時，焊接前需要在 60°C 下烘烤至少 48 小時，以防止迴焊過程中發生 "爆米花效應"。
6.3 清潔
若焊接後需要清潔，僅使用指定的溶劑，例如室溫下的乙醇或異丙醇，時間少於一分鐘。未指定的化學品可能損壞環氧樹脂透鏡或封裝。
7. 包裝與訂購資訊
7.1 包裝規格
LED 以 12mm 寬的凸版載帶供應，捲繞在 7 英吋 (178mm) 直徑的捲盤上。每捲包含 4000 個元件。載帶口袋以蓋帶密封，以在運輸和處理過程中保護元件。
7.2 料號解讀
料號 (例如 LTST-010KSKT) 通常編碼了封裝尺寸 (010 代表 0603)、透鏡顏色 (K 代表水清) 以及晶片材料/顏色 (SKT 可能表示特定的 AlInGaP 黃光配方) 等資訊。確切的解碼應參考製造商的命名指南進行驗證。
8. 應用建議
8.1 典型應用電路
LED 是電流驅動元件。最常見的驅動方法是使用串聯限流電阻。電阻值 (R) 使用歐姆定律計算：R = (Vcc - VF) / IF，其中 Vcc 是電源電壓，VF 是 LED 順向電壓 (為可靠性起見，使用分級中的最大值)，IF 是所需的順向電流 (例如 20mA)。若要在一定範圍的 Vcc 或溫度下保持恆定亮度，建議使用恆流驅動電路。
8.2 設計考量
- 熱管理：儘管功率消耗低，確保焊墊周圍有足夠的 PCB 銅箔面積有助於散熱，特別是在高環境溫度或較高電流驅動時。
- 靜電放電 (ESD) 防護：LED 可能對靜電放電敏感。組裝過程中應遵守標準的 ESD 操作預防措施。
- 光學設計：110 度的寬廣視角使其適合需要從各種角度看到指示燈的應用。對於更定向的光線，可能需要二次光學元件 (透鏡)。
9. 技術比較與差異化
與舊式穿孔 LED 相比，此 SMD 類型具有顯著優勢：尺寸小得多、適合自動化組裝 (成本更低)、由於沒有引腳而可靠性更高，並且與雙面 PCB 組裝相容。在 SMD LED 家族中，0603 封裝在微型化和易於處理/製造之間取得了平衡，比 0402 大但比 0805 小。使用 AlInGaP (磷化鋁銦鎵) 技術生產黃光，通常比舊技術 (如 GaP 上的 GaAsP) 提供更高的效率和更好的溫度穩定性。
10. 常見問題解答 (基於技術參數)
10.1 我可以直接從 3.3V 或 5V 微控制器接腳驅動這顆 LED 嗎？
不，不能直接驅動。微控制器 GPIO 接腳是電壓源，不是電流源。直接連接 LED 將試圖僅透過接腳的內阻和 LED 的動態電阻來限制電流，很可能超過絕對最大電流並損壞 LED。務必使用串聯限流電阻或專用的 LED 驅動器。
10.2 為什麼發光強度範圍如此廣泛 (140-450 mcd)？
此範圍代表所有生產分級的總分佈。透過指定特定的分級代碼 (例如 T2)，您可以獲得發光強度範圍更窄 (355-450 mcd) 的 LED，確保產品亮度一致。分級系統允許針對不同的亮度需求使用不同的分級，從而實現成本優化。
10.3 如果我使用標準有鉛焊接溫度曲線焊接這顆 LED 會發生什麼事？
有鉛焊接溫度曲線具有更高的峰值溫度 (通常 > 260°C)。超過建議的 260°C 峰值可能導致幾個問題：環氧樹脂透鏡劣化 (變黃)、封裝內部焊線損壞，或熱應力導致早期故障。務必使用建議的無鉛或經過仔細控制的低溫曲線。
11. 實務設計與使用案例
案例：設計網路交換器的狀態指示燈面板
設計師需要多個黃色狀態 LED 用於網路交換器前面板上的連接埠活動指示燈。面板空間受限，需要小型元件。因此選擇 0603 封裝。為確保外觀一致，設計師在物料清單 (BOM) 中為所有 LED 指定單一波長分級 (例如 K: 589.5-592.0 nm) 和單一強度分級 (例如 S2: 224-280 mcd)。驅動電路使用 3.3V 電源軌。假設 VF 為 2.2V (分級 D3 的中間值)，目標 IF 為 20mA，則限流電阻計算為 R = (3.3V - 2.2V) / 0.020A = 55 歐姆。選擇標準的 56 歐姆電阻。PCB 焊墊圖案根據規格書建議的焊墊佈局設計，以確保可靠的焊接和迴焊過程中正確的自動對位。
12. 工作原理簡介
LED 是一種半導體二極體。當施加順向電壓時，來自 n 型半導體的電子和來自 p 型半導體的電洞被注入主動區 (接面)。當電子與電洞復合時，能量被釋放。在 LED 中，此能量以光子 (光) 的形式釋放。光的特定波長 (顏色) 由主動區使用的半導體材料的能隙能量決定。對於此黃光 LED，材料系統是 AlInGaP，其能隙對應於黃光 (~590 nm)。水清環氧樹脂透鏡封裝晶片，提供機械保護，並有助於塑造光輸出光束。
13. 技術趨勢
SMD LED 的總體趨勢朝向幾個關鍵領域發展：
- 效率提升：持續的材料科學改進 (如更好的 AlInGaP 和 InGaN 磊晶) 產生每瓦更多流明 (lm/W)，在相同光輸出下降低功耗。
- 微型化：封裝持續縮小 (例如 0402, 0201)，以實現更小的終端產品，儘管這對熱管理和處理提出了挑戰。
- 更高的可靠性和穩定性：封裝材料和製程的改進帶來更長的使用壽命，以及隨溫度和時間變化更好的性能一致性。
- 整合解決方案：正朝著內建限流電阻甚至在同一封裝內整合簡單驅動 IC 的 LED 發展，簡化終端使用者的電路設計。
- 色彩一致性：更嚴格的分級容差和改進的製造製程不斷提高生產批次間的色彩均勻性。
這款特定的 0603 AlInGaP 黃光 LED，在此不斷演進的技術格局中，代表了一個成熟、可靠且具成本效益的解決方案。
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。 |