3.1mm 直插式LED灯珠 超亮红 639nm - 2.4V 20mA - 400mcd - 中文规格书

1. 产品概述

本文档详述了一款高性能、直径为3.1毫米的直插式LED灯珠的规格。该器件采用AlInGaP（铝铟镓磷）技术，可产生超亮红光输出。它专为各类电子设备中的通用指示灯和照明应用而设计，在实现高发光强度、低功耗和可靠运行之间取得了良好平衡。

这款LED的核心优势在于其高效率，使其能够在相对较低的驱动电流下实现明亮的输出，从而与集成电路兼容。其通用型封装便于直接安装在印刷电路板（PCB）或面板上。其主要目标市场是需要清晰、可靠视觉指示器的消费电子、工业控制、通信设备和办公设备领域。

2. 深入技术参数分析

2.1 绝对最大额定值

为确保长期可靠性，定义了器件的操作极限。在环境温度（T_A）为25°C时，最大连续功耗为75 mW。直流正向电流不应超过30 mA。对于脉冲操作，在特定条件下（占空比1/10，脉冲宽度0.1ms）允许的峰值正向电流为90 mA。最大反向电压额定值为5 V。工作和存储温度范围为-40°C至+100°C。对于焊接，当测量点距离LED本体1.6mm时，引脚可承受260°C持续5秒。当环境温度超过50°C时，正向电流的降额系数为0.4 mA/°C。

2.2 电气与光学特性

关键性能参数在T_A=25°C和I_F=20mA条件下测量。发光强度（I_V）的典型值为400毫坎德拉（mcd），最小值为140 mcd。光分布特性由45度视角（2θ_1/2）表征，该角度定义为强度降至轴向值一半时的离轴角。

光谱特性包括峰值发射波长（λ_P）为639 nm，主波长（λ_d）为631 nm（主波长决定了人眼感知的颜色）。光谱线半宽（Δλ）为20 nm。电气特性方面，正向电压（V_F）典型值为2.4 V，在20mA时最大值为2.4 V。反向电流（I_R）在5 V反向偏压下的最大值为100 µA，结电容（C）在0V和1MHz下测量为40 pF。

3. 分档系统说明

为确保应用中的一致性，LED根据关键参数被分档。

3.1 发光强度分档

发光强度按两个字母代码表示的分档进行分类。例如，档位‘GH’涵盖140 mcd至240 mcd的强度，‘JK’涵盖240 mcd至400 mcd，‘LM’涵盖400 mcd至680 mcd，均在20mA下测量。每个档位限值的容差为±15%。具体的档位代码标记在每个包装袋上，以便追溯。

3.2 主波长分档

决定色品点的主波长也进行分档。诸如H29至H33的代码代表特定的波长范围（单位：纳米，例如H31：629.0 – 633.0 nm）。每个档位限值的容差为±1 nm。这种精确的分档使设计人员能够为其项目选择颜色一致性极高的LED。

4. 性能曲线分析

规格书引用了典型性能曲线，这对设计分析至关重要。这些曲线（除非另有说明，均以环境温度为变量）直观地展示了关键参数之间的关系。虽然具体的图表未在文本中重现，但它们通常包括：

• 该LED采用直径为3.1毫米的圆形封装，并配有透明透镜。关键尺寸说明包括：所有尺寸单位均为毫米（附有英寸等效值），除非另有规定，标准公差为±0.25mm。凸缘下方的树脂可能突出，最大可达1.0mm。引脚间距在引脚从封装本体伸出的位置测量。详细的尺寸图通常会显示本体直径、透镜形状、引脚长度和引脚直径，这些对于PCB焊盘设计和面板开孔尺寸至关重要。显示光输出如何随电流增加（通常是非线性方式），突出效率点。
• 正向电压 vs. 正向电流：展示二极管的I-V特性，对于计算串联电阻值和功耗至关重要。
• 相对发光强度 vs. 环境温度：展示光输出的热降额特性，这对于高温环境应用至关重要。
• 光谱分布：相对强度与波长的关系图，显示光输出集中在639 nm峰值和20 nm半宽附近。

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，是进行稳健电路设计的基础。

5. 机械与封装信息

The LED is housed in a 3.1mm diameter round package with a water-clear lens. Key dimensional notes include: all dimensions are in millimeters (with inch equivalents), with a standard tolerance of ±0.25mm unless specified otherwise. The resin under the flange may protrude up to 1.0mm maximum. Lead spacing is measured at the point where the leads emerge from the package body. A detailed dimensioned drawing would typically show the body diameter, lens shape, lead length, and lead diameter, which are critical for PCB footprint design and panel cut-out sizing.

6. 焊接与组装指南

6.1 引脚成型

如果需要弯曲引脚，必须在焊接前且在常温下进行。弯曲点应距离LED透镜基座至少3mm。关键点在于，弯曲时绝不能以引线框架的基座本身作为支点，因为这会给内部芯片连接点带来应力。

6.2 焊接参数

透镜基座与焊点之间必须保持至少2mm的最小间隙。透镜绝不能浸入焊料中。推荐条件如下：

• 手工焊接（烙铁）：最高温度300°C，每引脚最长焊接时间3秒（仅限一次）。
• 波峰焊接：最高预热温度100°C，最长预热时间60秒。焊波最高温度260°C，最长接触时间10秒。

超过这些温度或时间限制可能导致透镜变形或LED灾难性故障。

6.3 存储与处理

对于长期在原包装外存储，建议将LED放入带有干燥剂的密封容器中或置于氮气环境中。从原包装取出的元件最好在三个月内使用。存储环境不应超过30°C和70%的相对湿度。清洁时，只能使用异丙醇等酒精类溶剂。

7. 包装与订购信息

标准包装规格为分层结构：每防静电包装袋装1000、500或250件。十个这样的袋子放入一个内箱，总计10，000件。然后将八个内箱装入一个主外箱，形成每批次80，000件的标准发货数量。需要注意的是，在一个发货批次内，只有最终包装可能包含非满额数量。所列的具体型号为LTL1CHKRKNN。

8. 应用建议

8.1 典型应用电路

LED是电流驱动器件。为确保多个LED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。不推荐将多个LED直接并联到一个电阻上的替代方案（规格书中的电路B），因为每个LED正向电压（V_F）特性的微小差异会导致电流分配显著不同，从而影响感知亮度。

8.2 ESD（静电放电）防护

此LED易受静电放电损坏。在处理和组装过程中应实施全面的ESD控制程序。这包括：使用接地腕带或防静电手套；确保所有设备、工作站和存储架正确接地；以及使用离子发生器中和因处理摩擦可能在塑料透镜表面积累的静电荷。

8.3 应用范围与注意事项

此LED适用于普通电子设备。对于需要极高可靠性、且故障可能危及生命或健康的应用（例如航空、医疗设备、关键安全系统），在使用前必须进行专门的咨询和认证。

9. 技术对比与差异化

与传统的标准GaAsP（砷化镓磷）红光LED等技术相比，这款基于AlInGaP的超亮红LED提供了显著更高的发光效率。这意味着在相同的20mA驱动电流下，它可以实现更大的光输出（以mcd衡量），或者可以在更低的电流下提供相似的亮度，从而降低整体系统功耗。3.1mm直径是常见的行业标准，确保与为“T-1”尺寸LED设计的现有PCB布局和面板开孔具有广泛的兼容性。与漫射透镜不同，透明透镜提供了尽可能高的轴向发光强度，使其适用于需要明亮、聚焦光点的应用。

10. 常见问题解答（FAQ）

问：我可以直接用5V逻辑输出来驱动这个LED吗？

答：不可以。其典型V_F为2.4V，直接连接到5V会导致过大电流流过，从而损坏LED。必须始终使用串联电阻将电流限制在所需值（例如20mA）。电阻值计算公式为 R = (V_电源- V_F) / I_F.

问：峰值波长和主波长有什么区别？

答：峰值波长（λ_P）是光谱输出物理上最强的单一波长（此处为639 nm）。主波长（λ_d）是根据CIE色度图上的色坐标计算得出的值（此处为631 nm）；它代表纯光谱光的单一波长，人眼感知到的颜色与LED的混合输出颜色相同。

问：如何理解视角？

答：45度视角（2θ_1/2= 45°）意味着半强度点位于偏离中心轴22.5度处。超过此角度仍可见光，但强度较低。这定义了LED的光束宽度。

11. 实用设计与使用示例

示例1：电源上的状态指示灯。一个带串联电阻的LED可以指示“电源开启”。使用典型V_F2.4V和期望的I_F20mA，从12V电源轨计算，电阻值为（12V - 2.4V）/ 0.02A = 480欧姆。标准的470欧姆或510欧姆电阻是合适的。电阻上消耗的功率为（12V-2.4V）*0.02A = 0.192W，因此1/4瓦的电阻就足够了。

示例2：多LED条形图显示器。对于一个10段的条形图，推荐的设计是使用10个独立的限流电阻，每个电阻与其自己的LED串联。然后将所有LED-电阻对并联连接到驱动电压源。这确保了每个LED都能获得正确的电流，而不受V_F微小变化的影响，从而保证各段亮度均匀。

12. 工作原理简介

这款LED是一种基于AlInGaP材料的半导体二极管。当施加超过二极管结电位（约2.0-2.4V）的正向电压时，电子和空穴分别从n型和p型材料注入到有源区。这些载流子复合，以光子（光）的形式释放能量。AlInGaP晶格的具体成分决定了带隙能量，这直接对应于发射光的波长（颜色）——在本例中，是约639 nm的红色光谱。透明环氧树脂透镜封装了半导体芯片，提供机械保护，并塑造光输出模式。

13. 技术趋势

AlInGaP材料的发展代表了相对于早期红光LED技术的重大进步，提供了极大改善的效率和亮度。指示灯LED的总体趋势继续朝着更高效率（每瓦电输入产生更多光输出）发展，这有助于降低终端产品的功耗和发热。同时，为了满足需要高视觉一致性的应用（如全彩显示器和汽车仪表盘）的需求，对颜色和强度的分档公差也趋向更严格。虽然表面贴装器件（SMD）封装因小型化需求在新设计中占主导地位，但像这样的直插式LED在原型制作、维修、遗留系统以及优先考虑机械鲁棒性和易于手工焊接的应用中仍然具有相关性。