3.1mm 擴散式紅光LED燈珠規格書 - 直徑3.1mm - 正向電壓2.4V - 功耗75mW

1. 產品概覽

呢份文件提供咗一款通孔安裝、擴散式透鏡LED燈珠嘅完整技術規格。呢款器件專為需要可靠性能同易於組裝嘅通用指示器同照明應用而設計。主要元件材料係AlInGaP（磷化鋁銦鎵），以生產紅光時嘅高效率同穩定性而聞名。產品符合RoHS指令，表示唔含鉛（Pb）等有害物質。

呢款LED嘅核心優勢包括高光度輸出，確保喺中等光線環境下都有良好可見度。佢功耗低，適合用喺電池供電設備或優先考慮能源效率嘅應用。由於電流要求低，器件兼容集成電路，可以直接由微控制器GPIO引腳或邏輯輸出驅動，配合適當嘅限流電阻。3.1mm直徑封裝提供咗一個通用嘅外形尺寸，方便安裝喺印刷電路板（PCB）或面板上。

2. 技術參數深入分析

2.1 絕對最大額定值

絕對最大額定值定義咗器件可能受到永久損壞嘅應力極限。呢啲額定值係喺環境溫度（T_A）為25°C時指定嘅。最大連續功耗係75 mW。喺脈衝條件下（1/10佔空比，0.1ms脈衝寬度）容許嘅峰值正向電流係90 mA。最大建議連續直流正向電流係30 mA。由50°C開始，每升高一度，安全操作電流會線性降低0.4 mA/°C。器件可以喺-40°C至+100°C嘅環境溫度範圍內操作，並可以喺-55°C至+100°C嘅溫度下儲存。至於焊接，當測量點距離LED主體2.0 mm時，引腳可以承受260°C最多5秒。

2.2 電氣同光學特性

典型操作特性係喺T_A=25°C同正向電流（I_F）為20 mA嘅標準測試條件下測量嘅。

光度（I_V）：範圍由最低85 mcd到最高310 mcd，典型值為240 mcd。呢個測量使用近似CIE明視覺響應曲線嘅傳感器同濾光片。
視角（2θ_1/2）：60度。呢個係光度下降到其軸向（同軸）值一半時嘅全角，係擴散式透鏡擴散光線嘅特徵。
峰值發射波長（λ_P）：632 nm。呢個係光譜功率分佈最高嘅波長。
主波長（λ_d）：範圍由617 nm到629 nm，典型值為621 nm。呢個係人眼感知到、定義LED顏色（紅色）嘅單一波長，係根據CIE色度圖計算得出嘅。
譜線半寬度（Δλ）：20 nm。呢個表示光譜純度；數值越細表示光源越單色。
正向電壓（V_F）：典型值為2.4 V，喺I_F=20mA時最大值為2.4 V。最小值為2.0 V。
反向電流（I_R）：當施加5V反向電壓（V_R）時，最大值為100 μA。必須注意，器件並非為反向操作而設計；呢個測試條件僅用於特性描述。

3. 分級系統解釋

產品根據關鍵性能參數進行分級，以確保生產批次內或特定應用需求嘅一致性。

3.1 光度分級

LED根據光度分為三個級別，喺20mA下以毫坎德拉（mcd）測量：

級別EF：最低85 mcd，最高140 mcd。
級別GH：最低140 mcd，最高240 mcd。
級別J：最低240 mcd，最高310 mcd。

每個級別界限嘅公差為±15%。

3.2 主波長分級

LED亦會根據其主波長進行分級以控制顏色一致性：

級別H28：617.0 nm 至 621.0 nm。
級別H29：621.0 nm 至 625.0 nm。
級別H30：625.0 nm 至 629.0 nm。

每個級別界限嘅公差為±1 nm。光度同波長嘅具體分級代碼通常會標示喺包裝上或可向供應商查詢，以便為顏色或亮度要求嚴格嘅應用進行精確選擇。

4. 性能曲線分析

雖然PDF參考咗典型特性曲線，但提供嘅文本並未包含實際圖表。基於標準LED行為同給定參數，可以推斷呢啲曲線嘅性質。I-V（電流-電壓）曲線會顯示指數關係，喺測試電流20mA下，正向電壓約為2.0-2.4V。光度 vs. 正向電流（I_V-I_F）曲線喺正常操作範圍內通常係線性嘅，表示光輸出與電流成正比。光度 vs. 環境溫度曲線會顯示負係數，意味住光輸出隨結溫升高而降低。光譜分佈曲線會係一個以峰值波長632 nm為中心、半寬度為20 nm嘅鐘形曲線，定義咗紅色光輸出。

5. 機械同封裝信息

5.1 封裝尺寸

器件封裝喺一個直徑3.1mm嘅圓形封裝內，配有擴散式透鏡。關鍵尺寸註釋包括：所有尺寸單位為毫米（英寸）；除非另有說明，標準公差為±0.25mm；法蘭下方樹脂最大突出量為1.0mm；引腳間距係喺引腳伸出封裝主體嘅位置測量。詳細尺寸圖通常會顯示主體直徑、透鏡形狀、引腳長度同引腳直徑。

5.2 極性識別

對於通孔LED，極性通常通過引腳長度（較長嘅引腳係陽極，正極）或透鏡邊緣或塑膠法蘭上嘅平邊來表示。陰極（負極）通常與較短嘅引腳或有平邊嘅一側相關聯。

5.3 包裝規格

LED包裝喺防靜電袋中。標準包裝數量為每袋1000、500、200或100件。十個呢啲袋放入一個內箱，總共10,000件。最後，八個內箱裝入一個外運輸箱，每個外箱總共80,000件。請注意，每個運輸批次中，只有最後一包可能唔係完整包裝。

6. 焊接同組裝指引

6.1 儲存條件

LED應儲存喺溫度唔超過30°C、相對濕度唔超過70%嘅環境中。如果從原裝防潮包裝中取出，建議喺三個月內使用。如需喺原裝袋外長期儲存，應將佢哋放喺裝有乾燥劑嘅密封容器或氮氣環境乾燥器中，以防止吸濕。

6.2 引腳成型

如果需要彎曲引腳，必須喺正常室溫下焊接前進行。彎曲點應距離LED透鏡底座至少3mm。彎曲時唔應該以引線框架嘅底座作為支點，以避免對環氧樹脂密封造成應力。喺PCB組裝期間，應使用最小嘅壓接力。

6.3 焊接過程

對於呢種通孔燈珠類型，波峰焊或使用烙鐵嘅手工焊係合適嘅工藝。唔建議使用紅外（IR）回流焊。必須保持透鏡底座到焊點之間至少有3mm嘅間隙，以防止環氧樹脂沿引腳爬升並避免熱損壞。LED透鏡絕對唔可以浸入焊料中。

推薦焊接條件：

電烙鐵：最高溫度350°C，每個引腳最大焊接時間3秒（僅限一次）。
波峰焊：最高預熱溫度100°C，最多60秒。最高焊波溫度260°C，最大接觸時間5秒。

過高嘅溫度或時間會導致透鏡變形或災難性故障。

7. 應用建議

7.1 預期用途同注意事項

呢款LED專為普通電子設備設計，包括辦公設備、通訊設備同家庭應用。未經事先諮詢同資格認證，唔建議用於故障可能危及生命或健康嘅安全關鍵或高可靠性應用（例如航空、醫療生命支持、交通控制）。

7.2 驅動電路設計

LED係電流驅動器件。為確保並聯驅動多個LED時亮度均勻，強烈建議每個LED串聯一個獨立嘅限流電阻（電路模型A）。唔建議直接從電壓源並聯驅動LED（電路模型B），因為各個LED之間正向電壓（V_F）特性嘅微小差異會導致電流分配出現顯著差異，從而導致亮度不均。串聯電阻值可以使用歐姆定律計算：R = (V_電源- V_F) / I_F，其中I_F係所需嘅正向電流（例如20mA）。

7.3 靜電放電（ESD）保護

呢啲LED容易受到靜電放電損壞。喺處理同組裝期間必須採取預防措施：

操作員應佩戴接地腕帶或防靜電手套。
所有設備、工作站同儲物架必須妥善接地。
使用離子發生器來中和可能積聚喺塑膠透鏡表面嘅靜電荷。

ESD損壞可能表現為高反向漏電流、異常低嘅正向電壓，或喺低電流下無法發光。

8. 清潔

如果焊接後需要清潔，只應使用酒精類溶劑，例如異丙醇。刺激性化學品或超聲波清潔可能會損壞環氧樹脂透鏡或內部結構。

9. 技術比較同考慮因素

與舊技術如GaAsP（磷化鎵砷）紅光LED相比，呢款AlInGaP器件提供顯著更高嘅發光效率，喺相同輸入電流下產生更大亮度。與透明或水清透鏡相比，擴散式透鏡提供更寬、更均勻嘅視角，非常適合需要從多個角度觀看嘅狀態指示器。3.1mm尺寸係常見嘅行業標準，與更細嘅2mm或3mm LED，或更大嘅5mm同10mm類型相比，喺光輸出同電路板空間消耗之間取得良好平衡。

10. 常見問題（FAQ）

問：峰值波長同主波長有咩區別？

答：峰值波長（λ_P=632nm）係LED發射光譜嘅物理峰值。主波長（λ_d=~621nm）係基於人眼顏色感知（CIE圖表）計算出嘅值，定義咗視覺顏色。佢哋通常係唔同嘅。

問：我可唔可以唔用串聯電阻驅動呢款LED？

答：唔可以。將LED直接連接到電壓源可能會導致過大電流、過熱同立即損壞。串聯電阻對於電流調節係必須嘅。

問：點解要有分級系統？

答：製造差異會導致性能有輕微差異。分級將LED分入參數（亮度、顏色）嚴格控制嘅組別，讓設計師可以為需要一致性嘅應用選擇合適嘅級別。

問：如果我超過絕對最大額定值會點？

答：超出呢啲限制操作，即使係短暫嘅，都可能導致不可逆轉嘅損壞，例如光輸出降低、顏色偏移或完全失效。設計時應始終留有安全餘量。

11. 設計同使用案例分析

場景：為消費類音頻放大器設計一個多指示器面板。面板需要10個紅色電源/狀態指示器。為確保所有LED具有相同亮度同顏色，設計師指定使用來自供應商嘅同一光度級別（例如GH級：140-240 mcd）同同一波長級別（例如H29：621-625 nm）嘅LED。電路板上有一個5V電源軌。使用典型V_F值2.4V同目標I_F值20mA，計算串聯電阻：R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 歐姆。選擇標準130Ω或150Ω電阻。每個LED都有自己嘅電阻連接到5V電源軌，由放大器微控制器嘅晶體管或GPIO引腳控制。組裝期間，技術人員使用ESD安全操作，並以320°C手工焊接LED，每個引腳少於2秒，確保保持透鏡3mm嘅間隙。

12. 工作原理

LED係一種半導體二極管。當施加超過其帶隙嘅正向電壓時，電子同空穴喺有源區（呢個情況下係AlInGaP層）複合。呢種複合以光子（光）嘅形式釋放能量。特定材料成分（AlInGaP）決定帶隙能量，直接定義發射光嘅波長（顏色）——喺呢個例子中，係喺紅色光譜內。擴散式環氧樹脂透鏡含有散射粒子，使發射光子嘅方向隨機化，與透明透鏡相比，產生更寬、更柔和嘅光束圖案。

13. 技術趨勢

LED技術嘅總體趨勢係朝向更高效率（每瓦更多流明）、更好嘅顯色性同更高可靠性。對於指示器類型LED，小型化持續進行（例如1.6mm、1.0mm封裝）。為滿足消費電子同汽車應用嘅需求，亦越來越強調更寬、更一致嘅視角同更嚴格嘅分級公差。此外，對可持續發展嘅追求推動咗整個生命週期中對環境影響更低嘅材料同工藝。

LED規格術語詳解

LED技術術語完整解釋

一、光電性能核心指標

術語	單位/表示	通俗解釋	點解重要
光效（Luminous Efficacy）	lm/W（流明/瓦）	每瓦電能發出嘅光通量，越高越慳電。	直接決定燈具嘅能效等級同電費成本。
光通量（Luminous Flux）	lm（流明）	光源發出嘅總光量，俗稱"光亮度"。	決定燈具夠唔夠光。
發光角度（Viewing Angle）	°（度），例如120°	光強降至一半時嘅角度，決定光束闊窄。	影響光照範圍同均勻度。
色溫（CCT）	K（開爾文），例如2700K/6500K	光嘅顏色冷暖，低值偏黃/暖，高值偏白/冷。	決定照明氣氛同適用場景。
顯色指數（CRI / Ra）	無單位，0–100	光源還原物體真實顏色嘅能力，Ra≥80為佳。	影響色彩真實性，用於商場、美術館等高要求場所。
色容差（SDCM）	麥克亞當橢圓步數，例如"5-step"	顏色一致性嘅量化指標，步數越細顏色越一致。	保證同一批燈具顏色冇差異。
主波長（Dominant Wavelength）	nm（納米），例如620nm（紅）	彩色LED顏色對應嘅波長值。	決定紅、黃、綠等單色LED嘅色相。
光譜分佈（Spectral Distribution）	波長 vs. 強度曲線	顯示LED發出嘅光喺各波長嘅強度分佈。	影響顯色性同顏色品質。

二、電氣參數

術語	符號	通俗解釋	設計注意事項
順向電壓（Forward Voltage）	Vf	LED點亮所需嘅最小電壓，類似"啟動門檻"。	驅動電源電壓需≥Vf，多個LED串聯時電壓累加。
順向電流（Forward Current）	If	使LED正常發光嘅電流值。	常採用恆流驅動，電流決定亮度同壽命。
最大脈衝電流（Pulse Current）	Ifp	短時間內可承受嘅峰值電流，用於調光或閃光。	脈衝寬度同佔空比需嚴格控制，否則過熱損壞。
反向電壓（Reverse Voltage）	Vr	LED能承受嘅最大反向電壓，超過則可能擊穿。	電路中需防止反接或電壓衝擊。
熱阻（Thermal Resistance）	Rth（°C/W）	熱量從芯片傳到焊點嘅阻力，值越低散熱越好。	高熱阻需更強散熱設計，否則結溫升高。
靜電放電耐受（ESD Immunity）	V（HBM），例如1000V	抗靜電打擊能力，值越高越不易被靜電損壞。	生產中需做好防靜電措施，尤其高靈敏度LED。

三、熱管理與可靠性

術語	關鍵指標	通俗解釋	影響
結溫（Junction Temperature）	Tj（°C）	LED芯片內部嘅實際工作溫度。	每降低10°C，壽命可能延長一倍；過高導致光衰、色漂移。
光衰（Lumen Depreciation）	L70 / L80（小時）	亮度降至初始值70%或80%所需時間。	直接定義LED嘅"使用壽命"。
流明維持率（Lumen Maintenance）	%（例如70%）	使用一段時間後剩餘亮度嘅百分比。	表徵長期使用後嘅亮度保持能力。
色漂移（Color Shift）	Δu′v′ 或麥克亞當橢圓	使用過程中顏色嘅變化程度。	影響照明場景嘅顏色一致性。
熱老化（Thermal Aging）	材料性能下降	因長期高溫導致嘅封裝材料劣化。	可能導致亮度下降、顏色變化或開路失效。

四、封裝與材料

術語	常見類型	通俗解釋	特點與應用
封裝類型	EMC、PPA、陶瓷	保護芯片並提供光學、熱學介面嘅外殼材料。	EMC耐熱好、成本低；陶瓷散熱優、壽命長。
芯片結構	正裝、倒裝（Flip Chip）	芯片電極佈置方式。	倒裝散熱更好、光效更高，適用於高功率。
螢光粉塗層	YAG、硅酸鹽、氮化物	覆蓋喺藍光芯片上，部分轉化為黃/紅光，混合成白光。	唔同螢光粉影響光效、色溫同顯色性。
透鏡/光學設計	平面、微透鏡、全反射	封裝表面嘅光學結構，控制光線分佈。	決定發光角度同配光曲線。

五、質量控制與分檔

術語	分檔內容	通俗解釋	目的
光通量分檔	代碼例如 2G、2H	按亮度高低分組，每組有最小/最大流明值。	確保同一批產品亮度一致。
電壓分檔	代碼例如 6W、6X	按順向電壓範圍分組。	便於驅動電源匹配，提高系統效率。
色區分檔	5-step MacAdam橢圓	按顏色坐標分組，確保顏色落喺極細範圍內。	保證顏色一致性，避免同一燈具內顏色不均。
色溫分檔	2700K、3000K等	按色溫分組，每組有對應嘅坐標範圍。	滿足唔同場景嘅色溫需求。

六、測試與認證

術語	標準/測試	通俗解釋	意義
LM-80	流明維持測試	喺恆溫條件下長期點亮，記錄亮度衰減數據。	用於推算LED壽命（結合TM-21）。
TM-21	壽命推演標準	基於LM-80數據推算實際使用條件下嘅壽命。	提供科學嘅壽命預測。
IESNA標準	照明工程學會標準	涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。	行業公認嘅測試依據。
RoHS / REACH	環保認證	確保產品不含有害物質（例如鉛、汞）。	進入國際市場嘅准入條件。
ENERGY STAR / DLC	能效認證	針對照明產品嘅能效同性能認證。	常用於政府採購、補貼項目，提升市場競爭力。

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