3.1mm 琥珀色散射光 AlInGaP 直插式LED灯珠 - 发光强度 140-240mcd @20mA - 正向电压 2.4V

1. 产品概述

本文档详细阐述了一款高效能直插式LED灯珠的技术规格。该器件专为通用指示灯应用而设计，在性能、可靠性和易用性之间取得了良好平衡。其主要功能是在电子设备中提供清晰可见的光信号。

该元件的核心优势在于其相对于低功耗的高发光强度输出，使其成为节能之选。其封装兼容标准印刷电路板（PCB）安装工艺，设计为由低电流电路驱动，通常可直接与集成电路（IC）接口，无需复杂的驱动级。散射透镜提供了宽广、均匀的视角，增强了从不同位置观察的可见度。

目标市场涵盖需要可靠状态指示的广泛消费电子和工业电子领域。这包括但不限于电器、通信设备和办公设备中的电源指示灯、模式选择器和运行状态灯。

2. 深入技术参数分析

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应力极限。在达到或超过这些极限的条件下工作无法保证，在可靠设计中应予以避免。

功耗（Pd）：75 mW。这是在环境温度（T_A）为25°C时，器件能够耗散为热量的最大功率。超过此值可能导致热失控和故障。
直流正向电流（I_F）：30 mA。可通过LED的最大连续电流。
峰值正向电流：60 mA，但仅在脉冲条件下（1/10占空比，0.1ms脉冲宽度）。这允许在闪烁应用等场景中实现短暂的高亮度。
降额：当环境温度超过50°C时，每升高1°C，直流正向电流必须线性降低0.4 mA。这对于确保在高温环境下的使用寿命至关重要。
反向电压（V_R）：5 V。施加高于此值的反向偏置电压可能导致LED结立即发生灾难性故障。
工作与存储温度：-40°C 至 +100°C。该器件适用于工业级温度范围。
引脚焊接温度：260°C，持续5秒，测量点距LED本体1.6mm。这定义了手工或波峰焊接的工艺窗口。

2.2 电气与光学特性

这些是在标准测试条件T_A=25°C和I_F=20mA下测得的典型性能参数。

发光强度（I_V）：140-240 mcd（毫坎德拉）。此参数指定了LED的感知亮度，由经过滤光片匹配人眼明视觉响应（CIE曲线）的传感器测量。宽范围表明采用了分档系统（见第3节）。
视角（2θ_1/2）：75度。这是光强降至其峰值（轴向）值一半时的全角。75°角表示光束模式相当宽广、散射，适用于大面积指示。
峰值发射波长（λ_P）：591 nm。这是光谱功率输出最高的波长。
主波长（λ_d）：590 nm。这是从CIE色度图导出的色度测量值，代表最能描述LED感知颜色（琥珀色）的单一波长。它是颜色规格更相关的参数。
光谱线半宽（Δλ）：15 nm。这表示发射光的光谱纯度或带宽。宽度越窄表示光源的单色性越好。
正向电压（V_F）：2.4V（典型值，最大值）。LED在20mA工作时的压降。这对于设计串联限流电阻至关重要。
反向电流（I_R）：在V_R=5V时，最大100 µA。衡量结在关断状态下的泄漏电流。
电容（C）：在0V偏压和1MHz下，典型值40 pF。这与极高速开关应用相关，但对于指示灯用途通常可忽略不计。

3. 分档系统说明

为确保批量生产的一致性，LED根据关键光学参数进行分类（分档）。这使得设计人员可以选择满足特定亮度和颜色要求的部件。

3.1 发光强度分档

单位：mcd @ 20mA。此特定型号提供的分档代码为'GH'，对应最小强度140 mcd，最大强度240 mcd。其他可用分档（JK，LM）提供更高的强度范围（最高达680 mcd）。每个分档限值的容差为±15%。

3.2 主波长分档

单位：nm @ 20mA。规格书列出了从H14（582-584 nm）到H20（594-596 nm）的分档。型号LTL1KHKSD的具体分档未在提供的摘录中列出，但它将落在这些范围之一内，定义其精确的琥珀色色调。每个分档限值的容差为±1 nm，确保在选定分档内实现严格的颜色控制。

4. 性能曲线分析

虽然文本中未详述具体图表，但此类LED的典型曲线包括：

I-V（电流-电压）曲线：显示正向电压与电流之间的指数关系。对于AlInGaP LED，拐点电压约为2.0-2.1V。
发光强度 vs. 正向电流（I_V vs. I_F）：通常呈近似线性关系，表明亮度随电流增加而增加，但在极高电流下，由于热效应，效率可能下降。
发光强度 vs. 环境温度：显示光输出随温度升高而降低。与旧技术相比，AlInGaP LED通常具有良好的高温性能。
光谱分布：相对强度与波长的关系图，显示峰值在591 nm附近，半宽约15 nm，证实了琥珀色。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

该LED采用3.1 mm直径的圆形封装。关键尺寸说明包括：所有尺寸单位为mm；标准公差为±0.25mm；凸缘下方最大树脂突出量为1.0mm；引脚间距在封装体出口点测量。引脚设计用于直插式安装。

5.2 极性识别

对于直插式LED，阴极通常通过透镜边缘的平边、较短的引脚或塑料凸缘上的凹口来识别。具体标记应在元件或其包装上核实。

6. 焊接与组装指南

正确处理对于防止损坏至关重要。

引脚成型：必须在室温下、焊接前进行。在距离透镜基座至少3mm处弯曲引脚。请勿使用封装体作为支点。
焊接间隙：焊点与透镜基座之间保持至少2mm的距离。切勿将透镜浸入焊料中。
推荐焊接条件：
- 电烙铁：最高300°C，每引脚最长3秒。
- 波峰焊：预热最高100°C，最长60秒；焊料波峰最高260°C，最长10秒。
重要提示：红外回流焊不适用于此类直插式LED。过热或时间过长会导致透镜变形或损坏LED。
清洁：如需清洁，仅使用异丙醇等酒精类溶剂。

7. 包装与订购信息

标准包装如下：LED以1000、500或250片每袋包装。十袋放入一个内盒（总计10，000片）。八个内盒装入一个外运输箱（总计80，000片）。部分包装仅在运输批次的最末包装中允许。

8. 应用设计建议

8.1 驱动电路设计

LED是电流驱动器件。为确保亮度均匀并防止过流损坏，当由电压源供电时，每个LED必须串联一个限流电阻。电阻值（R）使用欧姆定律计算：R = (V_电源- V_F) / I_F。不建议为多个并联的LED使用一个公共电阻（规格书中的电路B），因为单个LED的V_F存在差异，这可能导致亮度和电流分配的显著差异。

8.2 静电放电（ESD）防护

LED对ESD敏感。在操作和组装过程中必须采取预防措施：使用接地腕带和工作台；使用离子发生器中和塑料透镜上的静电；确保所有设备正确接地。

8.3 存储条件

对于长期存储在原始密封袋外的情况，应存储在带有干燥剂的密封容器中或氮气环境中。推荐的存储环境为≤30°C且相对湿度≤70%。从原始包装中取出的LED最好在三个月内使用。

9. 技术对比与差异化

这款AlInGaP（铝铟镓磷）LED代表了相对于GaAsP（砷化镓磷）等旧技术的进步。主要区别包括：

更高效率：AlInGaP提供更高的每瓦流明数，从而在相同电流下实现更高亮度，或在相同亮度下实现更低功耗。
更优的温度稳定性：与GaAsP相比，AlInGaP LED的发光强度随温度升高而衰减的程度更小。
更好的色彩饱和度：该技术可实现更明亮、更鲜艳的琥珀色和红色。

10. 常见问题解答（FAQ）

问：我可以直接用5V微控制器引脚驱动这个LED吗？

答：不行。典型正向电压为2.4V，微控制器引脚无法在可靠提供20mA电流的同时再承受约2.6V的压降。您必须使用一个串联电阻（例如，(5V - 2.4V) / 0.02A = 130欧姆），并且很可能需要一个由MCU引脚驱动的晶体管开关。

问：为什么有最小发光强度（140 mcd）而不仅仅是一个典型值？

答：分档系统保证了最低性能水平。当您订购'GH'档的LED时，可以确保每个LED在标准测试条件下都能达到或超过140 mcd，从而保证您应用中的一致性。

问：峰值波长和主波长有什么区别？

答：峰值波长是发射光谱的物理峰值。主波长是基于人眼色觉（CIE图）的计算值，能更准确地代表您实际看到的颜色。对于像这款琥珀色LED这样的单色LED，两者通常非常接近。

11. 实际应用示例

场景：设计一个市电供电的设备电源指示灯。

电源提供一个稳定的5V电压轨。目标是拥有一个清晰可见、常亮的琥珀色指示灯。

电流选择：选择I_F= 20mA（标准测试电流，确保良好的亮度和寿命）。
电阻计算：使用最大V_F（2.4V）进行保守设计，确保即使对于V_F较高的部件也能保持亮度。R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130欧姆。最接近的标准值为130Ω或120Ω。
电阻额定功率：P = I²R = (0.02)²* 130 = 0.052W。标准的1/8W（0.125W）或1/4W电阻绰绰有余。
PCB布局：将LED放置在面板开孔附近。确保孔径能容纳3.1mm透镜并留有间隙。在焊盘设计中遵循焊点到本体最小2mm间距的规则。
组装：插入LED，确保极性正确。使用推荐的波峰焊曲线，注意不要使元件过热。

12. 工作原理

LED是一种半导体二极管。当施加超过其带隙电压的正向电压时，电子和空穴在有源区（本例中为AlInGaP层）复合。这种复合以光子（光）的形式释放能量。特定的材料成分（Al， In， Ga， P）决定了带隙能量，从而决定了发射光的波长（颜色）。散射环氧树脂透镜封装了半导体芯片，提供机械保护，塑造光输出光束，并增强光提取效率。

13. 技术趋势

指示灯LED的总体趋势是追求更高的效率和更小的尺寸。虽然像这款3.1mm灯珠这样的直插式封装因其坚固性和易于手工组装而仍然流行，但表面贴装器件（SMD）LED因其更小的尺寸、适合自动化贴片组装以及更低的剖面高度而主导着新设计。然而，直插式LED在需要高单点亮度、通过引脚实现优异散热或前面板安装对机械强度要求苛刻的应用中仍保持优势。底层的AlInGaP材料技术仍在不断优化，以提高效率和可靠性。

LED规格术语详解

LED技术术语完整解释

一、光电性能核心指标

术语	单位/表示	通俗解释	为什么重要
光效（Luminous Efficacy）	lm/W（流明/瓦）	每瓦电能发出的光通量，越高越节能。	直接决定灯具的能效等级与电费成本。
光通量（Luminous Flux）	lm（流明）	光源发出的总光量，俗称"亮度"。	决定灯具够不够亮。
发光角度（Viewing Angle）	°（度），如120°	光强降至一半时的角度，决定光束宽窄。	影响光照范围与均匀度。
色温（CCT）	K（开尔文），如2700K/6500K	光的颜色冷暖，低值偏黄/暖，高值偏白/冷。	决定照明氛围与适用场景。
显色指数（CRI / Ra）	无单位，0–100	光源还原物体真实颜色的能力，Ra≥80为佳。	影响色彩真实性，用于商场、美术馆等高要求场所。
色容差（SDCM）	麦克亚当椭圆步数，如"5-step"	颜色一致性的量化指标，步数越小颜色越一致。	保证同一批灯具颜色无差异。
主波长（Dominant Wavelength）	nm（纳米），如620nm（红）	彩色LED颜色对应的波长值。	决定红、黄、绿等单色LED的色相。
光谱分布（Spectral Distribution）	波长 vs. 强度曲线	显示LED发出的光在各波长的强度分布。	影响显色性与颜色品质。

二、电气参数

术语	符号	通俗解释	设计注意事项
正向电压（Forward Voltage）	Vf	LED点亮所需的最小电压，类似"启动门槛"。	驱动电源电压需≥Vf，多个LED串联时电压累加。
正向电流（Forward Current）	If	使LED正常发光的电流值。	常采用恒流驱动，电流决定亮度与寿命。
最大脉冲电流（Pulse Current）	Ifp	短时间内可承受的峰值电流，用于调光或闪光。	脉冲宽度与占空比需严格控制，否则过热损坏。
反向电压（Reverse Voltage）	Vr	LED能承受的最大反向电压，超过则可能击穿。	电路中需防止反接或电压冲击。
热阻（Thermal Resistance）	Rth（°C/W）	热量从芯片传到焊点的阻力，值越低散热越好。	高热阻需更强散热设计，否则结温升高。
静电放电耐受（ESD Immunity）	V（HBM），如1000V	抗静电打击能力，值越高越不易被静电损坏。	生产中需做好防静电措施，尤其高灵敏度LED。

三、热管理与可靠性

术语	关键指标	通俗解释	影响
结温（Junction Temperature）	Tj（°C）	LED芯片内部的实际工作温度。	每降低10°C，寿命可能延长一倍；过高导致光衰、色漂移。
光衰（Lumen Depreciation）	L70 / L80（小时）	亮度降至初始值70%或80%所需时间。	直接定义LED的"使用寿命"。
流明维持率（Lumen Maintenance）	%（如70%）	使用一段时间后剩余亮度的百分比。	表征长期使用后的亮度保持能力。
色漂移（Color Shift）	Δu′v′ 或麦克亚当椭圆	使用过程中颜色的变化程度。	影响照明场景的颜色一致性。
热老化（Thermal Aging）	材料性能下降	因长期高温导致的封装材料劣化。	可能导致亮度下降、颜色变化或开路失效。

四、封装与材料

术语	常见类型	通俗解释	特点与应用
封装类型	EMC、PPA、陶瓷	保护芯片并提供光学、热学接口的外壳材料。	EMC耐热好、成本低；陶瓷散热优、寿命长。
芯片结构	正装、倒装（Flip Chip）	芯片电极布置方式。	倒装散热更好、光效更高，适用于高功率。
荧光粉涂层	YAG、硅酸盐、氮化物	覆盖在蓝光芯片上，部分转化为黄/红光，混合成白光。	不同荧光粉影响光效、色温与显色性。
透镜/光学设计	平面、微透镜、全反射	封装表面的光学结构，控制光线分布。	决定发光角度与配光曲线。

五、质量控制与分档

术语	分档内容	通俗解释	目的
光通量分档	代码如 2G、2H	按亮度高低分组，每组有最小/最大流明值。	确保同一批产品亮度一致。
电压分档	代码如 6W、6X	按正向电压范围分组。	便于驱动电源匹配，提高系统效率。
色区分档	5-step MacAdam椭圆	按颜色坐标分组，确保颜色落在极小范围内。	保证颜色一致性，避免同一灯具内颜色不均。
色温分档	2700K、3000K等	按色温分组，每组有对应的坐标范围。	满足不同场景的色温需求。

六、测试与认证

术语	标准/测试	通俗解释	意义
LM-80	流明维持测试	在恒温条件下长期点亮，记录亮度衰减数据。	用于推算LED寿命（结合TM-21）。
TM-21	寿命推演标准	基于LM-80数据推算实际使用条件下的寿命。	提供科学的寿命预测。
IESNA标准	照明工程学会标准	涵盖光学、电气、热学测试方法。	行业公认的测试依据。
RoHS / REACH	环保认证	确保产品不含有害物质（如铅、汞）。	进入国际市场的准入条件。
ENERGY STAR / DLC	能效认证	针对照明产品的能效与性能认证。	常用于政府采购、补贴项目，提升市场竞争力。

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