T-1 3/4 直插式LED灯技术规格书 - 572nm黄绿色 - 20mA - 75mW - 简体中文技术文档

1. 产品概述

本文档详细说明了一款T-1 3/4（约5mm）直插式LED灯的技术规格。该器件专为各类电子设备中的状态指示和信号应用而设计。它采用AlInGaP（铝铟镓磷）半导体芯片，在黄绿色光谱范围内发光，峰值波长精确为572nm。LED封装在绿色漫射透镜内，有助于拓宽视角并柔化光输出。此类封装是行业标准外形尺寸，可使用传统焊接技术灵活安装在印刷电路板（PCB）或面板上。

该LED的核心优势包括符合RoHS（有害物质限制）指令，表明其为无铅产品。它在高发光强度输出和低功耗之间取得了良好平衡，适用于电池供电和线路供电设备。其设计与集成电路（IC）驱动电平兼容，简化了数字系统中的接口要求。

该元件的目标市场广泛，涵盖通信设备、计算机外围设备、消费电子产品、家用电器和工业控制系统。其主要功能是为系统状态、电源指示或运行模式提供清晰、可靠的视觉反馈。

2. 技术参数详解

2.1 绝对最大额定值

这些额定值定义了可能导致器件永久损坏的极限条件，不适用于正常工作。

• 功耗（Pd）：最大75 mW。这是在环境温度（TA）为25°C时，LED封装可安全转换为热和光的总电功率。
• 直流正向电流（IF）：最大30 mA连续电流。
• 峰值正向电流：最大60 mA，但仅适用于脉冲条件（占空比 ≤ 1/10，脉冲宽度 ≤ 10ms）。这允许短暂过驱动以实现更高的瞬时亮度，例如在频闪或闪烁应用中。
• 降额：当环境温度超过50°C时，最大允许直流正向电流必须从25°C时的30mA额定值开始，每升高1°C线性降低0.57 mA。这对于高温环境下的热管理至关重要。
• 工作温度范围：-40°C 至 +85°C。器件额定在此宽温度范围内工作。
• 存储温度范围：-40°C 至 +100°C。
• 引脚焊接温度：最高260°C，最长5秒，测量点距离LED本体2.0mm（0.079英寸）。这定义了手工或波峰焊的工艺窗口。

2.2 电气与光学特性

这些是在TA=25°C和IF=20mA（标准测试条件）下测得的典型性能参数。

• 发光强度（Iv）：85 至 400 mcd（毫坎德拉），典型值为180 mcd。此宽范围通过分档系统管理（见第4节）。测量使用经过滤光片匹配明视觉（人眼）响应曲线（CIE）的传感器。分档限值应用±15%的测试容差。
• 视角（2θ1/2）：40度（典型值）。这是发光强度降至中心轴测量值一半时的全角。绿色漫射透镜有助于实现此中等宽度的视角。
• 峰值发射波长（λP）：575 nm（典型值）。这是LED光谱输出曲线最高点处的波长。
• 主波长（λd）：566 至 578 nm。这是人眼感知到的、定义颜色的单一波长，源自CIE色度图。目标值为572nm。
• 光谱线半宽（Δλ）：11 nm（典型值）。这表示发射光的光谱纯度或带宽；数值越小，光源的单色性越好。
• 正向电压（VF）：在IF=20mA时，为2.1至2.4 V（典型值2.4V）。这是LED工作时两端的电压降。
• 反向电流（IR）：当施加5V反向电压（VR）时，最大为100 μA。关键注意事项：此测试条件仅用于表征。LED是二极管，并非设计用于反向偏压工作；施加反向电压可能损坏它。

3. 分档系统规格

为确保生产一致性，LED按性能分档。这使得设计人员可以选择满足特定强度和颜色要求的部件。

3.1 发光强度分档

分档由代码（EF0、GH0、JK0）定义，包含IF=20mA时的最小和最大强度值。每个分档限值应用±15%的容差。

• EF0：85 - 140 mcd
• GH0：140 - 240 mcd
• JK0：240 - 400 mcd

Iv分类代码标记在每个包装袋上，以便追溯。

3.2 主波长分档

波长分档由代码H06至H11定义，每个覆盖2nm范围。每个分档限值应用±1nm的容差。

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

4. 性能曲线分析

虽然规格书中引用了具体的图形曲线（例如，图1为光谱峰值，图6为视角），但所提供的数据允许分析关键关系。

电流与发光强度关系（I-Iv关系）：对于AlInGaP LED，在工作范围内，发光强度通常与正向电流成正比。以最大连续电流（30mA）驱动LED将比20mA测试条件产生更高的强度，但必须考虑热效应和效率下降。脉冲电流额定值（60mA）允许在占空比应用中实现更高的峰值亮度。

温度依赖性：降额规格（50°C以上每°C 0.57 mA）是热限制的直接指标。随着结温升高，最大允许电流降低以防止过热。此外，LED的正向电压（VF）通常具有负温度系数，意味着它随温度升高而略有下降。发光输出通常也随结温升高而降低。

光谱特性：572nm的主波长（λd）使该LED处于黄绿色区域，接近人眼明视觉曲线的峰值灵敏度。这使得其在单位辐射功率的感知亮度方面效率极高。11nm的光谱半宽表明发射带相对较窄，这是AlInGaP技术的特征，从而产生饱和的颜色。

5. 机械与包装信息

5.1 外形尺寸

该器件符合标准T-1 3/4径向引线封装轮廓。关键尺寸说明包括：

• 所有尺寸均以毫米为单位，除非另有说明，一般公差为±0.25mm。
• 凸缘下方树脂的最大突出量为1.0mm。
• 引脚间距在引脚伸出封装本体的位置测量，这对PCB布局至关重要。
• LED引线框架包含一个切割特征，可能用于组装过程中的机械稳定性或作为制造工艺的一部分。

5.2 极性识别

对于径向直插式LED，阴极（负极引脚）通常通过透镜边缘的平面、较短的引脚或凸缘上的凹口来识别。规格书暗示了标准的行业惯例；较长的引脚通常是阳极（+）。设计人员必须在组装过程中验证极性，以防止反向连接。

5.3 包装规格

LED以防静电包装袋供应。每袋提供多种包装选项：1000、500、200或100件。这些袋子随后整合到纸箱中：

• 内箱：包含15个包装袋。如果使用1000件装袋子，则总计15,000件。
• 外箱：包含8个内箱，如果使用1000件装袋子，则整批发货总计120,000件。发货批次中的最后一箱可能不是满的。

6. 焊接与组装指南

6.1 存储

长期储存时，环境温度不应超过30°C或相对湿度70%。从原始密封防潮袋中取出的LED应在三个月内使用。对于在原始包装外长期储存，应将其保存在带有干燥剂的密封容器或氮气吹扫的干燥器中，以防止吸湿，吸湿可能导致焊接过程中出现“爆米花”现象。

6.2 清洁

如果焊接后需要清洁，只能使用酒精类溶剂，如异丙醇（IPA）。刺激性或腐蚀性化学品可能会损坏环氧树脂透镜。

6.3 引脚成型

如果需要弯曲引脚以便安装，必须在焊接前且在室温下进行。弯曲点应距离LED透镜基座至少3mm。弯曲时不应以LED基座为支点，因为这可能会对内引线键合或环氧树脂密封造成应力。在PCB插入过程中，使用最小的压紧力以避免机械应力。

6.4 焊接工艺

焊点与LED透镜基座之间必须保持至少2mm的最小间隙。切勿将透镜浸入焊料中。

• 电烙铁：最高温度350°C，每引脚最长焊接时间3秒（仅限一次性焊接）。
• 波峰焊：预热最高100°C，最长60秒。焊波温度最高260°C，最大浸入时间5秒。LED应定位使焊波不接触透镜基座2mm以内。
• 关键警告：过高的温度或时间会熔化或变形环氧树脂透镜，使内部材料劣化，并导致灾难性故障。红外（IR）回流焊明确不适用于此类直插式封装。

7. 应用与设计建议

7.1 驱动电路设计

LED是电流驱动器件。其亮度由电流控制，而非电压。为确保驱动多个LED（尤其是并联时）亮度均匀，强烈建议为每个LED串联一个独立的限流电阻（电路模型A）。

不建议为多个并联LED使用单个电阻（电路模型B）。不同LED之间正向电压（VF）特性的微小差异将导致流过每个支路的电流显著不同，从而造成亮度不均。串联电阻用于稳定电流，并补偿电源电压和LED VF的变化。

电阻值（R）可使用欧姆定律计算：R = (Vcc - VF) / IF，其中Vcc是电源电压，VF是LED的正向电压（保守设计请使用规格书中的最大值），IF是所需正向电流（例如，20mA）。

7.2 静电放电（ESD）防护

LED易受静电放电损坏。在操作和组装过程中必须采取预防措施：

• 操作人员应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。
• 可使用离子发生器中和因摩擦可能积聚在塑料透镜上的静电荷。
• 实施ESD控制程序，并对组装区域的工作人员进行培训和认证。

7.3 典型应用场景

该LED非常适合室内外标识（其亮度和颜色效果显著）和通用电子设备。具体用途包括：

• 电源/状态指示灯：电器、计算机和网络设备上的开/关、待机或运行模式指示灯。
• 面板指示灯：控制面板上开关、按钮或图标的背光。
• 消费电子产品：音视频设备、充电器和玩具上的指示灯。
• 工业控制：机械设备、传感器和仪器仪表上的状态指示。

8. 技术对比与考量

与GaP（磷化镓）绿色LED等旧技术相比，这种AlInGaP黄绿色LED提供了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。572nm波长提供了极佳的可见性，因为它与人眼在明视觉（日光）下的峰值灵敏度非常接近。

为应用选择LED时，设计人员必须权衡视角与轴向强度。该LED的40度视角提供了一个良好的折衷方案，提供了相当宽的视锥角，同时保持良好的轴向亮度。对于需要极宽视角的应用，不同的透镜形状（例如，平顶或侧视封装）会更合适。

直插式封装在原型制作、手工组装以及需要焊点高机械强度的应用中具有优势。然而，对于大批量自动化组装，表面贴装器件（SMD）封装通常更受青睐，因为其贴装速度更快且节省电路板空间。

9. 常见问题解答（基于技术参数）

问：我可以将此LED直接连接到5V数字逻辑输出来驱动吗？

答：不可以。典型正向电压为2.4V。直接连接到5V会导致过大电流流过，从而损坏LED。您必须使用串联限流电阻。对于5V电源和20mA目标电流，电阻值约为（5V - 2.4V）/ 0.02A = 130欧姆可作为起点（使用最接近的标准值，例如120或150欧姆）。

问：“降额”规格对我的设计意味着什么？

答：如果您的应用在环境温度高于50°C下运行，您必须降低最大连续电流。例如，在70°C环境温度下（比50°C参考温度高20°C），您必须将电流降低20°C * 0.57 mA/°C = 11.4 mA。因此，在70°C下的最大安全连续电流为30 mA - 11.4 mA = 18.6 mA。

问：为什么有单独的“峰值”电流额定值？

答：LED可以在短脉冲内承受更高的电流，因为产生的热量没有时间将结温升高到损坏水平。这对于创建非常明亮的闪光或在多路复用方案（其中多个LED按顺序驱动）中非常有用。

问：订购时如何理解分档代码？

答：您需要指定所需的发光强度分档（例如，GH0对应140-240 mcd）和主波长分档（例如，H08对应570-572nm），以确保您收到的LED具有一致的亮度和颜色。如果您的应用对颜色要求不严格，更宽的波长分档可能是可接受的，并且可能更具成本效益。

10. 设计案例研究示例

场景：为在高达60°C环境中运行的工业控制器设计状态指示面板。面板有三个LED：电源（常亮）、故障（闪烁）和活动（通信期间脉冲）。系统使用3.3V微控制器进行控制。

设计步骤：

1. 电流选择：由于环境温度为60°C，应用降额。高于50°C的温度为10°C。电流减少量 = 10°C * 0.57 mA/°C = 5.7 mA。最大连续电流 = 30 mA - 5.7 mA = 24.3 mA。为可靠性和寿命选择15mA的设计目标，在保持良好亮度的同时远低于限值。
2. 电阻计算：使用 Vcc = 3.3V，VF(max) = 2.4V，IF = 15mA。R = (3.3V - 2.4V) / 0.015A = 60 欧姆。选择标准的62欧姆电阻。
3. 驱动方法：每个LED连接在微控制器GPIO引脚（配置为输出）和地之间，并串联其自身的62欧姆电阻。“故障”LED通过软件控制闪烁。“活动”LED以更高频率脉冲以获得独特的视觉效果，如果使用高于30mA的脉冲，则保持在1/10占空比限制内。
4. 分档：为确保外观一致，指定GH0强度分档和H08或H09波长分档，以确保所有三个LED在亮度和色调上紧密匹配。
5. 布局：PCB孔位根据引脚间距尺寸放置。在LED本体周围保持至少2mm半径的禁入区，以防止波峰焊时焊料芯吸。

11. 技术原理介绍

该LED基于在衬底上生长的AlInGaP半导体材料。当在p-n结上施加正向电压时，电子和空穴被注入有源区，并在其中复合。此复合过程以光子（光）的形式释放能量。光的特定波长（颜色）由半导体材料的带隙能量决定，该能量通过在晶体生长过程中调整铝、铟、镓和磷的比例来设计。572nm黄绿色发射是通过特定的AlInGaP成分实现的。绿色漫射环氧树脂透镜具有多种用途：封装和保护脆弱的半导体芯片和引线键合；作为折射元件塑造光输出光束（形成40度视角）；并包含扩散剂颗粒以散射光线，使发光表面看起来更均匀且不那么刺眼。

12. 行业趋势与背景

虽然像这种T-1 3/4封装的直插式LED对于维修、爱好者和某些工业市场仍然至关重要，但电子制造的主要趋势是朝着表面贴装技术（SMT）发展。SMD LED在自动化组装速度、节省电路板空间和更低剖面方面具有显著优势。然而，直插式元件因其机械坚固性、易于手工焊接和返修以及通过引脚与PCB的优异热连接而受到重视。在材料技术方面，AlInGaP仍然是高效红色、橙色、琥珀色和黄绿色LED的标准。对于真正的绿色和蓝色，InGaN（氮化铟镓）是主流技术。发展重点继续是提高发光效率（流明每瓦）、改善颜色在温度和寿命范围内的一致性和稳定性，以及增强在恶劣环境条件下的可靠性。