目錄
1. 產品概述
本文件提供 LTST-M140KSKT 的完整技術規格，這是一款表面黏著元件 (SMD) 發光二極體 (LED)。此元件屬於專為自動化印刷電路板 (PCB) 組裝而設計的 LED 系列，具有微型尺寸與結構，適用於空間受限的應用。該 LED 採用 AlInGaP (磷化鋁銦鎵) 半導體材料產生黃光輸出，並封裝於水清透鏡中。
其核心設計理念著重於與現代大量電子製造的相容性。此元件設計可與自動取放設備相容，並能承受標準紅外線 (IR) 迴焊製程的熱曲線，使其成為精簡生產線的理想選擇。
目標市場與應用廣泛，反映了元件的多功能性與可靠性。主要應用包括狀態指示燈、前面板背光，以及通訊設備、辦公室自動化設備、家電與各種工業設備內的訊號或符號照明。
2. 技術參數詳解
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。這些數值是在環境溫度 (Ta) 25°C 下指定的。最大連續順向電流 (DC) 為 30 mA。在脈衝條件下（工作週期 1/10，脈衝寬度 0.1ms），元件可承受 80 mA 的峰值順向電流。施加於 LED 兩端的最大允許反向電壓為 5 V。總功耗不得超過 72 mW。元件額定工作溫度範圍為 -40°C 至 +85°C，並可儲存於 -40°C 至 +100°C 的環境中。
2.2 電氣與光學特性
典型的電氣與光學性能是在 Ta=25°C、順向電流 (IF) 為 20 mA 的標準測試條件下測量的。關鍵參數包括：
- 光通量 (Φv)：範圍從最小值 0.42 流明 (lm) 到典型最大值 1.35 lm。此數值衡量發射光的總感知功率。
- 光強度 (Iv)：對應於光通量，最小值為 140 毫燭光 (mcd)，典型最大值為 450 mcd。強度是沿中心軸測量的。
- 視角 (2θ1/2)：光強度為軸向值一半時的全角通常為 120 度，表示具有寬廣的視角模式。
- 峰值波長 (λP)：光譜發射最強的波長通常為 591 奈米 (nm)。
- 主波長 (λd)：定義感知顏色的單一波長，指定在 584.5 nm 至 594.5 nm 之間，確保一致的黃色調。
- 光譜線半寬度 (Δλ)：通常為 15 nm，描述發射光的光譜純度或頻寬。
- 順向電壓 (VF)：在 20 mA 時範圍為 1.8 V 至 2.4 V，分級元件的容差為 ±0.1 V。
- 反向電流 (IR)：施加 5 V 反向偏壓時，最大為 10 微安培 (μA)。
3. 分級系統說明
為確保大量生產的一致性，LED 會根據關鍵參數進行分級。這讓設計師能為其應用選擇符合特定要求的元件。
3.1 順向電壓 (VF) 分級
LED 在 20 mA 下分為三個電壓級別 (D2, D3, D4)。級別 D2 涵蓋 1.8V 至 2.0V，D3 涵蓋 2.0V 至 2.2V，D4 涵蓋 2.2V 至 2.4V。每個級別的容差為 ±0.1V。選擇更嚴格的電壓級別有助於設計更一致的驅動電路，尤其是在多個 LED 串聯連接時。
3.2 光通量與光強度分級
光輸出分為五個主要代碼 (C2, D1, D2, E1, E2)。例如，級別 C2 指定光通量介於 0.42 lm 至 0.54 lm 之間（對應 140-180 mcd），而最高輸出級別 E2 則涵蓋 1.07 lm 至 1.35 lm（355-450 mcd）。每個光強度級別的容差為 ±11%。此分級對於需要多個指示燈或背光陣列亮度均勻的應用至關重要。
3.3 色調 (主波長) 分級
定義精確黃色調的主波長分為四個類別：H (584.5-587.0 nm)、J (587.0-589.5 nm)、K (589.5-592.0 nm) 和 L (592.0-594.5 nm)。每個級別的容差為 ±1 nm。這使得在需要特定黃色調的應用中（例如交通號誌或特定狀態指示燈）能夠進行精確的色彩匹配。
4. 性能曲線分析
雖然規格書中引用了具體的圖形數據，但此類 LED 的典型性能曲線提供了重要的設計見解。這些通常包括：
- 電流 vs. 電壓 (I-V) 曲線：顯示順向電壓與電流之間的指數關係。此曲線對於確定工作點和設計限流電路至關重要。
- 光強度 vs. 順向電流 (I-L 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。它有助於為所需亮度選擇驅動電流。
- 光強度 vs. 環境溫度：說明光輸出如何隨著接面溫度升高而降低。了解這種降額對於在高溫環境中運行的應用至關重要。
- 光譜分佈曲線：繪製相對強度與波長的關係，顯示在 ~591 nm 處的峰值和 15 nm 的半寬度，確認了單色黃光發射。
- 視角模式圖：顯示光強度角度分佈的極座標圖，通常確認 120 度視角，並具有朗伯或類似的發射模式。
5. 機械與封裝資訊
5.1 封裝尺寸
此 LED 採用標準 SMD 封裝。所有尺寸均以毫米為單位提供，除非另有說明，一般公差為 ±0.2 mm。規格書包含詳細的機械圖，顯示頂視圖、側視圖和佔位面積，包括本體長度、寬度、高度以及焊墊位置和尺寸等關鍵尺寸。
5.2 焊墊設計與極性識別
提供了適用於紅外線和氣相迴焊製程的建議 PCB 焊墊圖案。此圖案經過優化，可形成可靠的焊點並確保機械穩定性。元件具有極性標記，通常由封裝本身上的陰極標記（如凹口、圓點或修剪過的引腳）表示。正確的方向至關重要，因為 LED 是二極體，只允許電流單向流動。
6. 焊接與組裝指南
6.1 迴焊溫度曲線
規格書提供了符合 J-STD-020B 無鉛製程的建議紅外線迴焊曲線。關鍵參數包括預熱區、受控升溫至峰值溫度，以及受控冷卻階段。建議的最大峰值溫度為 260°C，並需仔細控制高於 217°C（典型無鉛焊料的液相線溫度）的時間，以防止 LED 封裝或半導體晶片受到熱損壞。
6.2 儲存與操作注意事項
LED 是濕度敏感元件。當密封在帶有乾燥劑的原廠防潮包裝中時，應儲存在 ≤30°C 且相對濕度 (RH) ≤70% 的環境中，並在一年內使用。一旦密封袋打開，車間壽命即開始計算。元件應儲存在 ≤30°C 且 RH ≤60% 的環境中，並建議在 168 小時內進行紅外線迴焊 (JEDEC Level 3)。若儲存時間超過此期限，則在焊接前需要在大約 60°C 下烘烤至少 48 小時，以去除吸收的濕氣並防止迴焊過程中發生爆米花現象。
6.3 清潔
如果焊接後需要清潔，應僅使用指定的溶劑。建議將 LED 在室溫下浸入乙醇或異丙醇中少於一分鐘。未指定的化學清潔劑可能會損壞環氧樹脂透鏡或封裝材料。
7. 包裝與訂購資訊
自動組裝的標準包裝是纏繞在直徑 7 英寸 (178 mm) 捲盤上的 12 mm 寬壓紋載帶。每捲包含 3000 個元件。載帶與捲盤規格符合 ANSI/EIA-481 標準。剩餘訂單的最小包裝數量為 500 個。載帶包含覆蓋帶以密封元件口袋，每捲中允許連續缺失元件的最大數量為兩個。
8. 應用建議
8.1 典型應用電路
最常見的驅動方法是恆流源或簡單的串聯電阻。電阻值 (R) 使用公式計算：R = (電源電壓 - VF) / IF，其中 VF 是 LED 在所需電流 IF 下的順向電壓。例如，使用 5V 電源、VF 為 2.0V、目標 IF 為 20mA，所需的串聯電阻為 (5V - 2.0V) / 0.02A = 150 歐姆。應選擇額定功率至少為 (5V-2.0V)*0.02A = 0.06W 的電阻，通常使用 1/8W 或 1/10W 的電阻。
8.2 設計考量
- 電流限制：務必使用限流裝置（電阻或驅動 IC）。直接連接到電壓源將導致過量電流並立即損壞。
- 熱管理：雖然功耗很低，但確保焊墊周圍有足夠的 PCB 銅面積或散熱孔有助於散熱，特別是在高環境溫度條件下或以較高電流驅動時。
- 靜電防護：雖然未明確說明為高度敏感，但在組裝過程中應遵守標準的 ESD 操作預防措施。
- 光學設計：寬廣的 120 度視角使其適用於需要廣泛可見度的應用。如需聚焦光線，則需要二次光學元件（透鏡）。
9. 技術比較與差異化
LTST-M140KSKT 透過其使用 AlInGaP 技術產生黃光而與眾不同。與 GaAsP 等舊技術相比，AlInGaP LED 提供顯著更高的發光效率，從而在相同驅動電流下產生更亮的輸出，並具有更好的溫度穩定性。寬廣的 120 度視角是指示燈應用的關鍵特性。其與標準紅外線迴焊製程和載帶捲盤包裝的相容性，使其相較於需要手動插入的穿孔式 LED，成為自動化、大量生產的成本效益選擇。
10. 常見問題 (FAQ)
問：光通量 (lm) 和光強度 (mcd) 有什麼區別？
答：光通量衡量在所有方向上發射的總可見光量。光強度則衡量特定方向（通常是中心軸）的亮度。對於像這樣的廣角 LED，mcd 值是一個參考點，但總光輸出更適合用流明值來表示。
問：我可以用 3.3V 電源驅動這個 LED 嗎？
答：可以。使用公式，假設典型 VF 為 2.0V，目標電流為 20mA，所需的串聯電阻為 (3.3V - 2.0V) / 0.02A = 65 歐姆。請確保電阻的額定功率足夠。
問：為什麼分級很重要？
答：分級確保了色彩和亮度的一致性。如果您在產品中使用多個 LED（例如，一組狀態燈），從相同的電壓、強度和波長級別訂購，可以保證外觀均勻。
問：如果我超過 5V 的絕對最大反向電壓會發生什麼？
答：施加超過額定值的反向電壓可能導致 LED 的 PN 接面突然發生災難性崩潰，從而立即永久損壞。
11. 實際應用範例
情境：為網路路由器設計狀態指示燈面板。該面板需要四個黃色 LED 來顯示不同連接埠的連線活動。亮度與顏色的均勻性對使用者體驗至關重要。
設計步驟：
1. 選擇 LTST-M140KSKT，因其黃色、合適的亮度及 SMD 封裝形式。
2. 指定級別：選擇單一光強度級別（例如，D2 對應 224-280 mcd）和單一主波長級別（例如，J 對應 587.0-589.5 nm）以確保一致性。中範圍的電壓級別 (D3) 是可接受的。
3. 電路設計：使用路由器 PCB 上常見的 3.3V 電源軌。計算每個 LED 的串聯電阻。假設 VF 為 2.1V（級別 D3 的中間值），目標電流 20mA：R = (3.3V - 2.1V) / 0.02A = 60 歐姆。使用標準的 62 歐姆、1/10W 電阻。
4. 佈局：將 LED 對稱放置在 PCB 前面板上。遵循規格書中的建議焊墊圖案以確保良好的可焊性。
5. 組裝：遵循建議的迴焊曲線。確保打開的 LED 捲盤在 168 小時的車間壽命內使用，或若儲存時間更長則需適當烘烤。
12. 工作原理
此 LED 的光發射基於 AlInGaP 材料製成的半導體 PN 接面中的電致發光現象。當施加超過接面內建電位的順向電壓時，來自 N 型區域的電子和來自 P 型區域的電洞被注入主動區域。當這些電荷載子復合時，它們以光子（光）的形式釋放能量。AlInGaP 合金的特定成分決定了能隙能量，這直接對應於發射光的波長（顏色）——在本例中為黃光 (~591 nm)。水清環氧樹脂透鏡封裝了半導體晶片，提供機械保護，並塑造光輸出模式。
13. 技術趨勢
像 LTST-M140KSKT 這樣的 SMD LED 的發展，是電子產品朝向微型化、提高可靠性和自動化製造的廣泛趨勢的一部分。AlInGaP 技術代表了紅、橙、黃光 LED 的成熟且高效的解決方案。業內持續的趨勢包括推動更高的發光效率（每瓦電輸入產生更多光輸出）、透過更嚴格的分級改善色彩一致性，以及開發更小的封裝尺寸（例如，晶片級封裝）以實現更密集的整合。此外，重點在於增強在惡劣環境條件（如更高的溫度和濕度範圍）下的可靠性，以滿足汽車和工業應用的需求。
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。 |