LTL307JGD 绿色散射LED规格书 - T-1 3/4 封装 - 2.4V正向电压 - 75mW功耗 - 中文技术文档

1. 产品概述

本文档提供了一款专为通孔安装设计的绿色散射LED器件的完整技术规格。该器件采用AlInGaP（铝铟镓磷）半导体技术来产生绿光。其特点是采用了流行的T-1 3/4封装直径，使其成为印刷电路板（PCB）或面板上各种指示灯和照明应用的多功能选择。

该器件的核心优势包括高发光强度输出、低功耗和高效率。由于其低电流需求，设计上可与集成电路（IC）兼容。此外，该产品符合RoHS（有害物质限制）指令，表明其为无铅（Pb）器件。

2. 技术参数深度客观解读

2.1 绝对最大额定值

绝对最大额定值定义了超出这些限制可能导致器件永久性损坏的极限。这些额定值在环境温度（T_A）为25°C时指定，在任何工作条件下均不得超过。

• 功耗（P_D）：75 mW。这是器件能够以热量形式耗散的最大功率。
• 峰值正向电流（I_F(PEAK)）：60 mA。这是最大允许的脉冲正向电流，在1/10占空比、0.1ms脉冲宽度条件下指定。
• 直流正向电流（I_F）：30 mA。这是LED能够承受的最大连续正向电流。
• 降额：当环境温度超过50°C时，直流正向电流必须按每摄氏度0.4 mA线性降额。
• 反向电压（V_R）：5 V。施加超过此值的反向电压会损坏LED的PN结。
• 工作温度范围：-40°C 至 +100°C。器件设计工作的环境温度范围。
• 存储温度范围：-55°C 至 +100°C。
• 引脚焊接温度：260°C，持续5秒，测量点距离LED本体2.0 mm（0.078英寸）。

2.2 电气与光学特性

电气和光学特性在T_A=25°C下测量，代表器件的典型性能参数。

• 发光强度（I_V）：在正向电流（I_F）为20 mA时，典型值为110 mcd，最小值为65 mcd。保证值包含±15%的容差。此参数使用近似CIE明视觉响应曲线的传感器和滤光片测量。
• 视角（2θ_1/2）：50度（典型值）。这是发光强度降至其轴向（轴上）值一半时的全角，是散射透镜扩散光线的特征。
• 峰值发射波长（λ_P）：575 nm（典型值）。光功率输出达到最大值时的波长。
• 主波长（λ_d）：572 nm（典型值）。这是人眼感知到的、定义LED颜色的单一波长，源自CIE色度图。
• 光谱线半宽（Δλ）：11 nm（典型值）。发射光在其最大功率一半处的光谱宽度（半高全宽 - FWHM）。
• 正向电压（V_F）：在I_F= 20 mA时，典型值为2.4 V，最小值为2.1 V。
• 反向电流（I_R）：在反向电压（V_R）为5 V时，最大值为100 µA。
• 电容（C）：在零偏压（V_F=0）和1 MHz频率下测量，典型值为40 pF。

3. 分档系统说明

LED根据关键光学参数被分选到不同的档位，以确保生产批次内的一致性。定义了两个主要的分档标准。

3.1 发光强度分档

LED根据其在20 mA下测量的发光强度进行分类。档位代码、容差和范围如下：

• 代码 D：65 mcd（最小）至 85 mcd（最大）
• 代码 E：85 mcd（最小）至 110 mcd（最大）
• 代码 F：110 mcd（最小）至 140 mcd（最大）
• 代码 G：140 mcd（最小）至 180 mcd（最大）

注意：每个档位限值的容差为±15%。

3.2 主波长分档

LED也根据其主波长进行分档以控制颜色一致性。档位以2 nm为步长定义。

• 代码 H06：566.0 nm 至 568.0 nm
• 代码 H07：568.0 nm 至 570.0 nm
• 代码 H08：570.0 nm 至 572.0 nm
• 代码 H09：572.0 nm 至 574.0 nm
• 代码 H10：574.0 nm 至 576.0 nm
• 代码 H11：576.0 nm 至 578.0 nm

注意：每个档位限值的容差为±1 nm。具体的部件号LTL307JGD将对应特定的发光强度和波长档位组合。

4. 性能曲线分析

规格书引用了典型的电气和光学特性曲线。虽然提供的文本中没有详细说明具体的图表，但它们通常包括以下用于设计分析的基本曲线：

• 相对发光强度 vs. 正向电流（I_Vvs. I_F）：显示光输出如何随电流增加，对于设置所需亮度的驱动电流至关重要。
• 正向电压 vs. 正向电流（V_Fvs. I_F）：二极管的I-V特性曲线，对于计算串联电阻值和功耗很重要。
• 相对发光强度 vs. 环境温度（I_Vvs. T_A）：说明光输出如何随结温升高而降低，突出了热管理的重要性。
• 光谱分布：相对强度与波长的关系图，显示峰值在~575 nm，光谱宽度（FWHM）约为11 nm。
• 视角分布图：显示光强度角度分布的极坐标图，确认了散射透镜的50度视角。

这些曲线使工程师能够预测器件在非标准条件（不同电流、温度）下的行为，对于稳健的电路设计至关重要。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

该器件采用行业标准的T-1 3/4（5mm）圆形通孔封装。关键尺寸说明包括：

• 所有尺寸均以毫米为单位（括号内提供英寸）。
• 除非另有规定，适用±0.25mm（±0.010\"）的一般公差。
• 凸缘下方树脂的最大突出量为1.0mm（0.04\"）。
• 引脚间距在引脚从塑料封装本体伸出的点测量。

具体的尺寸图将提供本体直径、透镜高度、引脚长度和引脚直径的确切数值。

5.2 极性识别

对于通孔LED，极性通常通过两个特征来指示：引脚长度和内部结构。较长的引脚是阳极（正极），较短的引脚是阴极（负极）。此外，许多封装在透镜边缘有一个平坦点或在凸缘的阴极侧有一个倒角。建议同时观察这两个指示器以确保正确的方向。

6. 焊接与组装指南

正确的操作对于防止组装过程中的损坏至关重要。

6.1 引脚成型

• 弯曲必须在距离LED透镜基座至少3 mm的位置进行。
• 不得使用引线框架的基座作为支点。
• 引脚成型必须在室温下进行，并且在焊接过程之前完成。
• 在插入PCB时，使用所需的最小压紧力，以避免对引脚或封装施加过大的机械应力。

6.2 焊接工艺

• 保持透镜基座与焊点之间的最小间隙为2 mm。透镜绝不能浸入焊料中。
• 避免在LED焊接后处于高温状态时对引脚施加任何外部应力。
• 推荐焊接条件：
  • 手工焊接（烙铁）：最高温度300°C，每个引脚最长焊接时间3秒（仅限一次性焊接）。
  • 波峰焊：最高预热温度100°C，最长60秒。焊波最高温度260°C，最长5秒。

警告：超过这些温度或时间限制可能导致透镜变形、内部键合线失效或环氧树脂材料劣化，从而导致器件灾难性故障。

6.3 清洁与存储

• 清洁：如有必要，仅使用酒精类溶剂（如异丙醇）进行清洁。
• 存储：对于长期存储在原包装外的情况，应将其存放在带有干燥剂的密封容器中或氮气环境中。推荐的存储环境不超过30°C或70%相对湿度。从原包装中取出的器件最好在三个月内使用。

7. 包装与订购信息

标准包装流程如下：

1. 基本单位：每防静电包装袋500片或250片。
2. 内盒：10个包装袋放入一个内盒，总计5,000片。
3. 外箱（运输箱）：8个内盒装入一个外箱，总计40,000片。

一条注释说明，在任何给定的运输批次中，只有最终包装可能包含非满数量。部件号LTL307JGD遵循制造商特定的编码系统，其中"LTL"可能表示产品系列，"307"可能表示颜色和封装，而"JGD"则指定了发光强度和主波长的性能档位代码。

8. 应用建议

8.1 典型应用场景

这款绿色散射LED适用于需要清晰可见指示器的广泛应用，包括但不限于：

• 消费电子产品、家电和工业设备上的电源状态指示灯。
• 通信设备、音视频设备和控制面板上的信号和模式指示灯。
• 开关、标识和小型面板的背光。
• 汽车内饰、仪器仪表和爱好者项目中的通用指示灯。

规格书明确指出，这些LED适用于普通电子设备（办公设备、通信设备、家用电器）。对于需要极高可靠性、故障可能危及生命或健康的应用（航空、医疗设备、安全系统），使用前必须咨询制造商。

8.2 驱动电路设计

LED是电流驱动器件。一个关键的设计规则是始终与LED串联使用一个限流电阻。

• 推荐电路（电路A）：每个LED都有自己专用的串联电阻。这通过补偿不同LED之间正向电压（V_F）的自然差异来确保亮度均匀，即使它们是同一类型和档位。
• 不推荐电路（电路B）：将多个LED并联，共用一个限流电阻。每个LED的I-V特性微小差异将导致电流分配不均，从而导致器件间亮度差异显著。

串联电阻值（R_S）使用欧姆定律计算：R_S= (V_电源- V_F) / I_F。使用典型的V_F值2.4V，期望的I_F值20 mA，电源电压5V：R_S= (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 Ω。标准的130 Ω或150 Ω电阻是合适的，同时确保额定功率足够（P = I²R ≈ 0.052W）。

8.3 静电放电（ESD）防护

LED易受静电放电损坏。强制性预防措施包括：

• 操作人员在处理LED时必须佩戴接地腕带或防静电手套。
• 所有设备、工作台和存储架必须正确接地。
• 使用离子发生器中和因操作过程中摩擦而在塑料透镜表面积累的静电荷。
• 维护一个使用认证材料的防静电工作站，并对所有人员进行培训/认证监控。

9. 技术对比与差异化

在5mm绿色通孔LED类别中，这款基于AlInGaP的器件具有明显优势：

• 与传统绿色GaP LED对比：与较旧的磷化镓（GaP）绿色LED相比，AlInGaP技术通常提供显著更高的发光效率和强度，从而在相同驱动电流下实现更亮的输出。
• 与非散射（水清）LED对比：散射透镜提供更宽、更均匀的视角（50°，而透明透镜的光束较窄），使其非常适合需要从广泛角度都能看到指示器的应用。
• 与超高亮度LED对比：该器件属于中端性能段。它提供良好的亮度（65-180 mcd档位），适用于大多数指示灯用途，无需超高亮度LED的极端驱动电流要求或成本，有效平衡了性能和功耗。
• RoHS合规性：作为无铅产品，它符合现代电子制造的环境法规，这是与不合规的传统器件的一个关键区别。

10. 常见问题解答（基于技术参数）

1. 问：使用5V电源时，我应该使用多大的电阻？
   
   答：对于20 mA的典型正向电流和2.4V的V_F，使用130 Ω电阻。始终根据您的具体电源电压和期望电流进行计算。
2. 问：我可以直接从微控制器引脚驱动这个LED吗？
   
   答：可以，但您仍然必须使用一个串联限流电阻。微控制器引脚充当电压源。确保引脚能够提供或吸收所需的20 mA电流。
3. 问：为什么即使在同一个档位内，发光强度也有±15%的容差？
   
   答：半导体制造存在固有的工艺差异。分档将性能相近的LED分组，但容差范围考虑了测量精度和组内微小的性能分布，以保证最低性能水平。
4. 问：如果我超过30 mA的绝对最大直流正向电流会怎样？
   
   答：超过此额定值会使结温超过安全极限，这可能加速光输出衰减（光通量衰减）并显著缩短工作寿命，可能导致立即的灾难性故障。
5. 问：距离透镜2mm的焊接间隙有多关键？
   
   答：非常关键。通过引脚传导的焊料热量会软化或熔化环氧树脂透镜，导致变形或允许湿气进入，从而损坏LED。

11. 实际设计与使用案例

案例：设计一个多LED状态面板

一位工程师正在设计一个带有四个绿色状态指示灯的控制面板。使用一个公共的5V电源轨，他们需要一致的亮度。

解决方案：实施推荐的电路A。使用四个相同的限流电阻，每个LTL307JGD LED串联一个。即使LED来自不同的档位或具有轻微的V_F差异，各个电阻将独立调节通过每个LED的电流，确保所有四个指示灯具有匹配、均匀的亮度。散射透镜的50°视角确保操作员站在面板前或稍微侧面时能清楚地看到状态。设计者必须确保PCB布局保持距离LED本体至少2mm的焊盘距离，并提供足够的散热间距，特别是如果LED要在最大电流或接近最大电流下连续驱动。

12. 原理介绍

该LED基于半导体二极管中的电致发光原理工作。有源区由生长在衬底上的AlInGaP（铝铟镓磷）层组成。当施加超过二极管开启电压（约2.1V）的正向电压时，电子和空穴分别从N型和P型半导体层注入有源区。这些载流子复合，以光子（光）的形式释放能量。AlInGaP合金的具体成分决定了半导体的带隙能量，这直接定义了发射光的波长（颜色）——在本例中，主波长约为572 nm的绿光。散射环氧树脂透镜包含散射粒子，使发射光子的方向随机化，与产生更聚焦光束的透明透镜相比，将光束扩展为宽视角。

13. 发展趋势

像这样的指示灯LED的发展遵循几个关键的行业趋势：

• 效率提升：持续的材料科学和外延生长改进不断推动AlInGaP和其他LED技术的发光效率（流明每瓦）更高，允许在更低电流下实现更亮的输出，或在相同亮度下降低功耗。
• 小型化：虽然T-1 3/4封装在通孔应用中仍然流行，但市场正强烈转向表面贴装器件（SMD）封装（如0603、0402），以实现更高密度的PCB组装。通孔元件通常保留用于原型制作、爱好者使用或需要更高机械鲁棒性的应用。
• 颜色一致性与分档：制造工艺正变得更加精确，导致分档分布更紧密。一些大批量应用可能需要具有极窄波长和强度容差的“预分档”或“匹配”LED。
• 集成化：存在将限流电阻、ESD保护二极管甚至控制IC直接集成到LED封装中的趋势，从而创建“智能”或“易驱动”LED组件，简化电路设计。
• 可持续性：推动RoHS合规和无卤材料现已成为标准。未来趋势可能包括在包装中增加可回收材料的使用，并进一步减少其他有害物质。