LTL1CHKxKNN系列LED灯规格书 - T-1 3mm封装 - 2.0-2.4V正向电压 - 30mA连续电流 - 超红至绿色 - 中文技术文档

1. 产品概述

本文档详细阐述了LTL1CHKxKNN系列发光二极管（LED）的技术规格。该产品系列由标准的T-1（3mm）直插式LED灯组成，专为需要较高发光强度的通用指示灯应用而设计。器件采用在砷化镓（GaAs）衬底上生长的铝铟镓磷（AlInGaP）材料技术制造，该技术以在从红色到绿色的多种颜色范围内产生高效率可见光而闻名。

该系列的核心优势包括低功耗、高发光效率，以及由于电流要求低而与集成电路（IC）驱动电平兼容。该系列的所有型号均采用透明透镜，不会扩散光线，从而产生更集中、更强烈的光束，适用于清晰的指示。

这些LED的目标市场非常广泛，涵盖任何需要状态指示灯、面板灯或简单照明的电子设备，其中可靠性、可见性和成本效益是关键考虑因素。

2. 深入技术参数分析

2.1 绝对最大额定值

绝对最大额定值定义了可能导致器件永久损坏的应力极限。为确保可靠运行，这些极限绝不应被超过，即使是瞬间超过。

• 功耗（Pd）：在环境温度（T_A）为25°C时，该系列所有器件的最大功耗为75 mW。超过此限制可能导致过热和灾难性故障。
• 正向电流：规定了两个电流额定值：
  • 连续正向电流（I_F）：所有颜色LED可连续施加的最大直流电流为30 mA。
  • 峰值正向电流：在特定条件下允许更高的脉冲电流。对于红色型号（超红、超级红、红），在1/10占空比和0.1ms脉冲宽度下，峰值电流为90 mA。对于橙色、黄色和绿色型号，在相同条件下，峰值电流为60 mA。此参数对于多路复用或脉冲操作方案至关重要。
• 热降额：最大连续正向电流在超过70°C时必须以0.4 mA/°C的速率线性降额。这意味着允许的连续电流随着环境温度的升高而降低，这是高温环境下关键的设计考虑因素。
• 反向电压（V_R）：在反向电流（I_R）为100 µA时，最大允许反向电压为5V。施加更高的反向电压可能会击穿LED的PN结。
• 温度范围：工作温度范围为-40°C至+100°C，存储温度范围为-55°C至+100°C，表明其在广泛条件下具有稳健的性能。
• 焊接温度：引脚可在260°C下焊接，最长5秒，焊接点距离LED本体至少1.6mm（0.063英寸），以防止环氧树脂透镜和内部芯片受到热损伤。

2.2 电气与光学特性

这些参数在标准测试条件（T_A=25°C）下测量，定义了器件的典型性能。

• 发光强度（I_v）：这是一个关键的光学参数。所有器件在正向电流（I_F）为20mA时，最小发光强度为140 mcd（毫坎德拉）。典型值范围从210 mcd到320 mcd，具体取决于颜色型号。强度是使用近似于人眼明视觉响应曲线（CIE）的传感器和滤光片组合测量的。规格书注明产品分为两个发光强度等级，等级代码标记在包装上。
• 视角（2θ_1/2）：该系列具有45度的窄视角。该角度定义为发光强度下降到中心轴（0°）测量值一半时的全角。此特性导致光束更具方向性。
• 波长规格：提供了三个关键的波长指标：
  • 峰值波长（λ_P）：光功率输出最大的波长。范围从575 nm（绿色）到650 nm（超红）。
  • 主波长（λ_d）：从CIE色度图导出的单一波长，最能代表人眼感知的光的颜色。对于颜色定义，它通常比峰值波长更具相关性。数值范围从572 nm（绿色）到639 nm（超红）。
  • 光谱线半宽（Δλ）：发射光谱在其最大功率一半处的宽度（半高全宽 - FWHM）。它表示颜色纯度。红色LED的光谱较宽（20 nm），而黄色和绿色LED的光谱较窄（15-17 nm）。
• 正向电压（V_F）：在20mA驱动下LED两端的电压降。最小V_F在2.0V至2.05V之间，典型V_F在2.3V至2.4V之间，具体取决于颜色。此参数对于设计与LED串联的限流电阻至关重要。
• 反向电流（I_R）：施加5V反向电压时的漏电流。通常为100 µA或更小。
• 电容（C）：在0V偏压和1 MHz频率下测量时，结电容通常为40 pF。这可能是高速开关应用中的一个因素。

3. 分档系统说明

规格书表明主要对发光强度使用分档系统。产品分为两个强度等级（档位）。特定LED的档位代码标记在其单独的包装袋上。这使得设计人员可以为他们的应用选择亮度一致的LED。虽然本文档未明确详细说明波长或正向电压的分档，但这些参数通常具有公差范围（最小值/典型值/最大值），这有效地定义了隐性的档位。

4. 性能曲线分析

规格书引用了一页专门介绍“典型电气/光学特性曲线”。虽然文本中未提供具体图表，但基于标准的LED规格书，这些通常包括：

• 相对发光强度 vs. 正向电流（I-V曲线）：显示光输出如何随电流增加，通常在工作范围内呈近线性关系。
• 正向电压 vs. 正向电流：说明二极管的指数V-I特性。
• 相对发光强度 vs. 环境温度：展示随着结温升高光输出下降，突显热管理的重要性。
• 光谱分布：显示在不同波长下相对功率发射的图表，直观地表示峰值波长和光谱半宽。
• 视角分布图：显示LED周围光强空间分布的极坐标图。

这些曲线对于理解器件在非标准条件下的行为以及进行精确的电路设计具有不可估量的价值。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

LED采用标准的T-1（3mm）径向直插式封装。关键的尺寸说明包括：

• 所有尺寸均以毫米为单位，括号内提供英寸值。
• 除非另有说明，否则适用±0.25mm（±0.010英寸）的标准公差。
• 凸缘下方的树脂可能凸出，最大可达1.0mm（0.04英寸）。
• 引脚间距在引脚伸出封装本体的位置测量，这对于PCB孔位放置至关重要。
• 封装图纸（参考为LTL1CHx系列）通常会显示总长度、透镜直径、引脚长度和直径，以及凸缘上平面或其他极性指示器的位置。

5.2 极性识别

对于直插式LED，较长的引脚通常是阳极（正极），较短的引脚是阴极（负极）。此外，大多数封装在凸缘边缘有一个平面，通常位于阴极侧。焊接前务必验证极性，以防止反向偏压损坏。

6. 焊接与组装指南

提供的主要指南适用于手工或波峰焊接：烙铁头必须距离LED塑料本体至少1.6mm，且温度不得超过260°C超过5秒。长时间加热会使环氧树脂透镜碳化，导致内部脱层或损坏键合线。

一般组装注意事项：

• 避免对靠近本体的引脚施加机械应力。
• 不要使用超声波清洗器清洁LED，因为空化作用可能损坏内部结构。
• 在组装过程中使用适当的防静电处理程序，以保护半导体芯片免受静电放电（ESD）的损害，尽管LED通常比某些IC更坚固。

7. 包装与订购信息

该系列的部件编号方案为LTL1CHKxKNN，其中“x”表示颜色代码：

• D：超红（AlInGaP）
• R：超级红（AlInGaP）
• E：红（AlInGaP）
• F：黄橙（AlInGaP）
• Y：琥珀黄（AlInGaP）
• S：黄（AlInGaP）
• G：绿（AlInGaP）

8. 应用建议

8.1 典型应用场景

作为通用指示灯，这些LED适用于：

• 消费电子产品、电器和工业控制面板上的通电/状态指示灯。
• 开关、按钮和标识的背光照明。
• 简单的装饰照明。
• 基本的光电隔离器或传感器应用（使用LED作为光源）。

8.2 设计注意事项

• 限流：必须使用外部限流电阻。使用欧姆定律计算电阻值：R = (V_电源- V_F) / I_F。为进行保守设计，始终使用规格书中的最大V_F，以确保电流不超过所需水平。
• 热管理：对于在接近最大额定电流或高环境温度下连续运行，请考虑降额曲线。如果在密闭空间中使用多个LED，请确保有足够的气流。
• 视角：45°视角会产生更集中的光斑。对于更宽区域的照明，使用漫射透镜LED或外部漫射器会更合适。
• 驱动电路：LED可以直接由微控制器GPIO引脚（通常可提供/吸收高达20-25mA的电流）驱动，或通过晶体管驱动器驱动以实现更高电流或多路复用多个LED。

9. 技术对比与差异化

LTL1CHKxKNN系列的关键差异化在于其使用AlInGaP技术实现从红色到黄/绿的颜色。与GaAsP（磷化镓砷）等旧技术相比，AlInGaP提供了显著更高的发光效率，这意味着在相同电流下能产生更亮的光输出。透明透镜提供了封装内可能的最大光输出，因为没有光线被漫射色调散射或吸收。45°的窄视角是针对需要定向光束而非宽泛环境光晕的应用所做的特定选择。

10. 常见问题解答 (FAQ)

问：我可以在没有电阻的情况下直接用5V电源驱动这个LED吗？

答：No.如果没有限流电阻，LED将试图汲取过大的电流，迅速超过其最大额定值并导致立即失效。对于恒压驱动，始终需要一个串联电阻。

问：峰值波长和主波长有什么区别？

答：峰值波长是发射最多光功率的波长。主波长是根据色度坐标计算得出的，最能匹配人眼感知的颜色。对于单色LED，它们通常很接近，但主波长是指定颜色的标准。

问：LED在工作时会发热。这正常吗？

答：是的，LED发热是正常的。效率并非100%；部分电能在结处转化为热量。这就是为什么降额规格和热考虑对于长期可靠性很重要。

问：我可以使用PWM（脉冲宽度调制）来调暗这个LED吗？

答：可以，这些LED非常适合PWM调光。您可以用峰值正向电流（根据颜色为60mA或90mA）以低占空比驱动它们，以实现调暗LED的平均电流。确保PWM频率足够高（通常>100Hz）以避免可见闪烁。

11. 实际设计与使用示例

示例1：微控制器状态指示灯

一个常见用途是作为电源指示灯。将红色LED（LTL1CHKEKNN）的阳极通过一个电阻连接到3.3V微控制器电源轨。计算电阻：假设V_F= 2.4V，所需I_F= 10mA（为降低功耗），R = (3.3V - 2.4V) / 0.01A = 90Ω。一个标准的100Ω电阻将提供大约9mA的电流，这是安全且足够亮的。

示例2：12V面板指示灯

对于12V汽车或工业面板，串联电阻将消耗更多功率。对于工作在20mA的绿色LED（LTL1CHKGKNN）：R = (12V - 2.4V) / 0.02A = 480Ω。电阻上的功率为P = I²R = (0.02)²* 480 = 0.192W。一个标准的1/4W（0.25W）电阻是足够的，但会运行得较热。使用1/2W电阻可以提供更好的安全裕度。

12. 技术原理介绍

这些LED基于使用铝铟镓磷（AlInGaP）作为有源发光层的双异质结结构。当施加正向电压时，电子和空穴分别从N型和P型半导体层注入到有源区。它们发生辐射复合，以光子（光）的形式释放能量。AlInGaP合金的具体成分决定了材料的带隙能量，这直接决定了发射光的波长（颜色）。较宽的带隙产生较短的波长（绿色/黄色），而较窄的带隙产生较长的波长（红色）。透明环氧树脂透镜用于保护半导体芯片，通过其圆顶几何形状塑造光束，并为从高折射率半导体材料中高效提取光提供介质。

13. 技术发展趋势

虽然这份规格书代表了一个成熟且广泛使用的产品，但LED技术仍在不断发展。与此类器件相关的趋势包括：

• 效率提升：持续的材料科学和外延生长改进带来更高的每瓦流明数（lm/W），这意味着在相同亮度下光更亮或功耗更低。
• 颜色一致性：更严格的波长和发光强度分档公差正在成为标准，使得在多LED应用中外观更加均匀。
• 封装：虽然直插式封装在原型制作和某些应用中仍然流行，但表面贴装器件（SMD）封装（如0603、0805）由于其更小的尺寸和适合自动化组装，已在大规模生产中成为行业标准。
• 应用范围扩大：此类LED的基本可靠性和效率继续推动其应用于简单指示灯之外的新领域，例如低照度通用照明、标识和汽车内饰照明。