目錄
1. 產品概述
本文件詳細說明 LTL1CHKxKNN 系列發光二極體 (LED) 的技術規格。此產品系列由標準 T-1 (3mm) 插件式 LED 燈珠組成，專為需要較高發光強度的通用指示燈應用而設計。該元件採用生長於砷化鎵 (GaAs) 基板上的鋁銦鎵磷 (AlInGaP) 材料技術製造，此技術以能在從紅色到綠色的多種顏色範圍內產生高效率可見光而聞名。
此系列的核心優勢包括低功耗、高發光效率，以及由於低電流需求而與積體電路 (IC) 驅動位準相容。該系列所有型號均配備水清透鏡，不會擴散光線，從而產生更集中、更強烈的光束，適合清晰的指示用途。
這些 LED 的目標市場廣泛，涵蓋任何需要狀態指示燈、面板燈或簡單照明的電子設備，其中可靠性、可見度和成本效益是關鍵考量因素。
2. 深入技術參數分析
2.1 絕對最大額定值
絕對最大額定值定義了可能導致元件永久損壞的應力極限。為了確保可靠運作，即使瞬間也不應超過這些極限。
- 功率耗散 (Pd)：在環境溫度 (TA) 為 25°C 時，系列中所有元件的最大功率耗散為 75 mW。超過此限制可能導致過熱和災難性故障。
- 順向電流：指定了兩個電流額定值：
- 連續順向電流 (IF)：所有顏色 LED 可連續施加的最大直流電流為 30 mA。
- 峰值順向電流：在特定條件下允許較高的脈衝電流。對於紅色系列（超紅、超級紅、紅色），在 1/10 工作週期和 0.1ms 脈衝寬度下，峰值電流為 90 mA。對於橙色、黃色和綠色系列，在相同條件下峰值電流為 60 mA。此參數對於多工或脈衝操作方案至關重要。
- 熱降額：最大連續順向電流在超過 70°C 時必須以 0.4 mA/°C 的速率線性降額。這意味著允許的連續電流會隨著環境溫度升高而降低，這是高溫環境下關鍵的設計考量。
- 逆向電壓 (VR)：在逆向電流 (IR) 為 100 µA 時，最大允許逆向電壓為 5V。施加更高的逆向電壓可能會擊穿 LED 的 PN 接面。
- 溫度範圍：工作溫度範圍為 -40°C 至 +100°C，儲存溫度範圍為 -55°C 至 +100°C，顯示其在廣泛條件下具有穩健的性能。
- 焊接溫度：引腳可在 260°C 下焊接，最長 5 秒，焊接點距離 LED 本體至少 1.6mm (0.063")，以防止環氧樹脂透鏡和內部晶片受到熱損壞。
2.2 電氣與光學特性
這些參數是在標準測試條件 (TA=25°C) 下測量的，定義了元件的典型性能。
- 發光強度 (Iv)：這是一個關鍵的光學參數。所有元件在順向電流 (IF) 為 20mA 時，最小發光強度為 140 mcd（毫坎德拉）。典型值範圍從 210 mcd 到 320 mcd，取決於具體的顏色型號。強度是使用近似於明視覺（人眼）響應曲線 (CIE) 的感測器和濾光片組合測量的。規格書註明產品分為兩個發光強度等級，等級代碼標示在包裝上。
- 視角 (2θ1/2)：該系列具有 45 度的窄視角。此定義為發光強度降至中心軸 (0°) 測量值一半時的全角。此特性會產生更具方向性的光束。
- 波長規格：提供了三個關鍵波長指標：
- 峰值波長 (λP)：光功率輸出達到最大值時的波長。範圍從 575 nm（綠色）到 650 nm（超紅）。
- 主波長 (λd)：從 CIE 色度圖導出的單一波長，最能代表光線的感知顏色。對於顏色定義而言，它通常比峰值波長更相關。數值範圍從 572 nm（綠色）到 639 nm（超紅）。
- 譜線半寬度 (Δλ)：發射光譜在其最大功率一半處的寬度（半高全寬 - FWHM）。它表示顏色的純度。紅色 LED 的光譜較寬 (20 nm)，而黃色和綠色 LED 的光譜較窄 (15-17 nm)。
- 順向電壓 (VF)：在 20mA 驅動下 LED 兩端的電壓降。最小 VF介於 2.0V 至 2.05V 之間，典型 VF介於 2.3V 至 2.4V 之間，具體取決於顏色。此參數對於設計與 LED 串聯的限流電阻至關重要。
- 逆向電流 (IR)：施加 5V 逆向電壓時的漏電流。通常為 100 µA 或更小。
- 電容 (C)：在 0V 偏壓和 1 MHz 頻率下測量時，接面電容通常為 40 pF。這可能是高速開關應用中的一個考量因素。
3. 分級系統說明
規格書指出主要針對發光強度使用分級系統。產品分為兩個強度等級（分級）。特定 LED 的分級代碼標示在其個別包裝袋上。這使設計師能夠為其應用選擇亮度一致的 LED。雖然本文檔未明確詳細說明波長或順向電壓的分級，但此類參數通常具有公差範圍（最小值/典型值/最大值），這些範圍有效地定義了隱含的分級。
4. 性能曲線分析
規格書參考了專門介紹典型電氣/光學特性曲線的頁面。雖然文本中未提供具體圖表，但根據標準 LED 規格書，這些通常包括：
- 相對發光強度 vs. 順向電流 (I-V 曲線)：顯示光輸出如何隨電流增加，通常在操作範圍內呈近線性關係。
- 順向電壓 vs. 順向電流：說明二極體的指數型 V-I 特性。
- 相對發光強度 vs. 環境溫度：展示隨著接面溫度升高，光輸出會下降，突顯了熱管理的重要性。
- 光譜分佈：顯示在不同波長下相對功率發射的圖表，可視化地呈現峰值波長和光譜半寬度。
- 視角圖案：顯示 LED 周圍光強度空間分佈的極座標圖。
這些曲線對於理解元件在非標準條件下的行為以及進行精確的電路設計非常寶貴。
5. 機械與封裝資訊
5.1 封裝尺寸
LED 採用標準 T-1 (3mm) 徑向插件式封裝。關鍵尺寸註記包括：
- 所有尺寸均以毫米為單位，括號內提供英吋。
- 除非另有說明，否則適用 ±0.25mm (±0.010") 的標準公差。
- 法蘭下方的樹脂可能凸出，最大可達 1.0mm (0.04")。
- 引腳間距是在引腳離開封裝本體的點測量的，這對於 PCB 孔位放置至關重要。
- 封裝圖（參考 LTL1CHx 系列）通常會顯示總長度、透鏡直徑、引腳長度和直徑，以及法蘭上平坦面或其他極性指示器的位置。
5.2 極性識別
對於插件式 LED，較長的引腳一律是陽極（正極），較短的引腳是陰極（負極）。此外，大多數封裝在法蘭邊緣有一個平坦面，通常位於陰極側。焊接前務必驗證極性，以防止逆向偏壓損壞。
6. 焊接與組裝指南
提供的主要指南適用於手工或波峰焊接：烙鐵頭必須距離 LED 塑膠本體至少 1.6mm，且溫度不得超過 260°C 超過 5 秒。長時間加熱會使環氧樹脂透鏡碳化，導致內部脫層或損壞焊線。
一般組裝注意事項：
- 避免對本體附近的引腳施加機械應力。
- 請勿使用超音波清洗器清潔 LED，因為空化作用可能會損壞內部結構。
- 在組裝過程中，請使用適當的防靜電處理程序，以保護半導體晶片免受靜電放電 (ESD) 損壞，儘管 LED 通常比某些 IC 更穩健。
7. 包裝與訂購資訊
該系列的零件編號方案為 LTL1CHKxKNN，其中 "x" 表示顏色代碼：
- D：超紅 (AlInGaP)
- R：超級紅 (AlInGaP)
- E：紅色 (AlInGaP)
- F：黃橙色 (AlInGaP)
- Y：琥珀黃 (AlInGaP)
- S：黃色 (AlInGaP)
- G：綠色 (AlInGaP)
8. 應用建議
8.1 典型應用場景
作為通用指示燈，這些 LED 適用於：
- 消費性電子產品、家電和工業控制面板上的電源/狀態指示燈。
- 開關、按鈕和標誌的背光。
- 簡單的裝飾照明。
- 基本的光耦合器或感測器應用（使用 LED 作為光源）。
8.2 設計考量
- 電流限制：必須使用外部限流電阻。使用歐姆定律計算電阻值：R = (V電源- VF) / IF。為了保守設計，始終使用規格書中的最大 VF，以確保電流不超過所需水準。
- 熱管理：對於在接近最大額定電流或高環境溫度下連續運作，請考慮降額曲線。如果在密閉空間中使用多個 LED，請確保有足夠的氣流。
- 視角：45° 視角會產生更集中的光點。對於更寬區域的照明，擴散透鏡 LED 或外部擴散器會更合適。
- 驅動電路：LED 可以直接由微控制器 GPIO 引腳（通常可提供/吸收高達 20-25mA）驅動，或通過電晶體驅動器來驅動更高電流或多工驅動多個 LED。
9. 技術比較與差異化
LTL1CHKxKNN 系列的關鍵差異在於其使用 AlInGaP 技術來實現從紅色到黃/綠色的顏色。與 GaAsP（磷化鎵砷）等舊技術相比，AlInGaP 提供了顯著更高的發光效率，這意味著在相同電流量下能產生更亮的光輸出。水清透鏡可從封裝中提供最高的光輸出，因為沒有光線被擴散色調散射或吸收。窄 45° 視角是針對需要定向光束而非寬廣環境光暈的應用所做的特定選擇。
10. 常見問題 (FAQ)
問：我可以不接電阻，直接從 5V 電源驅動這個 LED 嗎？
答：No.沒有限流電阻，LED 將試圖汲取過量電流，迅速超過其最大額定值並導致立即故障。對於恆壓驅動，始終需要串聯一個電阻。
問：峰值波長和主波長有什麼區別？
答：峰值波長是發射最多光功率的波長。主波長是從色度座標計算出來的，最能匹配人眼感知的顏色。對於單色 LED，它們通常很接近，但主波長是指定顏色的標準。
問：LED 在運作時會變熱。這正常嗎？
答：是的，LED 產生熱量是正常的。效率並非 100%；部分電能在接面處轉換為熱量。這就是為什麼降額規格和熱考量對於長期可靠性很重要。
問：我可以使用 PWM（脈衝寬度調變）來調光這個 LED 嗎？
答：可以，這些 LED 非常適合 PWM 調光。您可以在低工作週期下以峰值順向電流（根據顏色為 60mA 或 90mA）驅動它們，以達到調光 LED 的平均電流。確保 PWM 頻率足夠高（通常 >100Hz）以避免可見閃爍。
11. 實用設計與使用範例
範例 1：微控制器狀態指示燈
一個常見用途是作為電源指示燈。將紅色 LED (LTL1CHKEKNN) 的陽極通過一個電阻連接到 3.3V 微控制器電源軌。計算電阻：假設 VF= 2.4V 且期望的 IF= 10mA（為了較低功耗），R = (3.3V - 2.4V) / 0.01A = 90Ω。一個標準的 100Ω 電阻將提供大約 9mA 的電流，這是安全且足夠亮的。
範例 2：12V 面板指示燈
對於 12V 汽車或工業面板，串聯電阻將消耗更多功率。對於一個綠色 LED (LTL1CHKGKNN) 在 20mA 下：R = (12V - 2.4V) / 0.02A = 480Ω。電阻中的功率為 P = I2R = (0.02)2* 480 = 0.192W。一個標準的 1/4W (0.25W) 電阻是足夠的，但會運行得較熱。使用 1/2W 電阻可提供更好的安全餘量。
12. 技術原理介紹
這些 LED 基於使用鋁銦鎵磷 (AlInGaP) 作為主動發光層的雙異質接面結構。當施加順向電壓時，電子和電洞分別從 N 型和 P 型半導體層注入主動區域。它們以輻射方式復合，以光子（光）的形式釋放能量。AlInGaP 合金的特定成分決定了材料的能隙能量，這直接決定了發射光的波長（顏色）。較寬的能隙產生較短的波長（綠色/黃色），而較窄的能隙產生較長的波長（紅色）。水清環氧樹脂透鏡用於保護半導體晶片，通過其圓頂幾何形狀塑造光束，並提供從高折射率半導體材料中有效提取光線的介質。
13. 技術發展趨勢
雖然此規格書代表了一個成熟且廣泛使用的產品，但 LED 技術仍在不斷發展。與此類元件相關的趨勢包括：
- 效率提升：持續的材料科學和外延生長改進導致更高的每瓦流明數 (lm/W)，這意味著在相同亮度下，光更亮或功耗更低。
- 顏色一致性：更嚴格的波長和發光強度分級公差正成為標準，使得在多 LED 應用中具有更均勻的外觀。
- 封裝：雖然插件式封裝在原型製作和某些應用中仍然流行，但表面黏著元件 (SMD) 封裝（如 0603、0805）由於其更小的尺寸和適合自動化組裝，已成為大批量生產的行業標準。
- 應用擴展：像這樣的 LED 的基本可靠性和效率持續推動其應用擴展到簡單指示燈之外的新領域，例如低階通用照明、標誌和汽車內飾照明。
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 | 為什麼重要 |
|---|---|---|---|
| 光效（Luminous Efficacy） | lm/W（流明/瓦） | 每瓦電能發出的光通量，越高越節能。 | 直接決定燈具的能效等級與電費成本。 |
| 光通量（Luminous Flux） | lm（流明） | 光源發出的總光量，俗稱"亮度"。 | 決定燈具夠不夠亮。 |
| 發光角度（Viewing Angle） | °（度），如120° | 光強降至一半時的角度，決定光束寬窄。 | 影響光照範圍與均勻度。 |
| 色溫（CCT） | K（開爾文），如2700K/6500K | 光的顏色冷暖，低值偏黃/暖，高值偏白/冷。 | 決定照明氛圍與適用場景。 |
| 顯色指數（CRI / Ra） | 無單位，0–100 | 光源還原物體真實顏色的能力，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，如"5-step" | 顏色一致性的量化指標，步數越小顏色越一致。 | 保證同一批燈具顏色無差異。 |
| 主波長（Dominant Wavelength） | nm（奈米），如620nm（紅） | 彩色LED顏色對應的波長值。 | 決定紅、黃、綠等單色LED的色相。 |
| 光譜分佈（Spectral Distribution） | 波長 vs. 強度曲線 | 顯示LED發出的光在各波長的強度分佈。 | 影響顯色性與顏色品質。 |
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點亮所需的最小電壓，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正常發光的電流值。 | 常採用恆流驅動，電流決定亮度與壽命。 |
| 最大脈衝電流（Pulse Current） | Ifp | 短時間內可承受的峰值電流，用於調光或閃光。 | 脈衝寬度與佔空比需嚴格控制，否則過熱損壞。 |
| 反向電壓（Reverse Voltage） | Vr | LED能承受的最大反向電壓，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） | 熱量從晶片傳到焊點的阻力，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），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晶片內部的實際工作溫度。 | 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的"使用壽命"。 |
| 流明維持率（Lumen Maintenance） | %（如70%） | 使用一段時間後剩餘亮度的百分比。 | 表徵長期使用後的亮度保持能力。 |
| 色漂移（Color Shift） | Δu′v′ 或 麥克亞當橢圓 | 使用過程中顏色的變化程度。 | 影響照明場景的顏色一致性。 |
| 熱老化（Thermal Aging） | 材料性能下降 | 因長期高溫導致的封裝材料劣化。 | 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 | 保護晶片並提供光學、熱學介面的外殼材料。 | EMC耐熱好、成本低；陶瓷散熱優、壽命長。 |
| 晶片結構 | 正裝、倒裝（Flip Chip） | 晶片電極佈置方式。 | 倒裝散熱更好、光效更高，適用於高功率。 |
| 螢光粉塗層 | YAG、矽酸鹽、氮化物 | 覆蓋在藍光晶片上，部分轉化為黃/紅光，混合成白光。 | 不同螢光粉影響光效、色溫與顯色性。 |
| 透鏡/光學設計 | 平面、微透鏡、全反射 | 封裝表面的光學結構，控制光線分佈。 | 決定發光角度與配光曲線。 |
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，確保顏色落在極小範圍內。 | 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，每組有對應的坐標範圍。 | 滿足不同場景的色溫需求。 |
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 | 在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的壽命。 | 提供科學的壽命預測。 |
| IESNA標準 | 照明工程學會標準 | 涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。 | 行業公認的測試依據。 |
| RoHS / REACH | 環保認證 | 確保產品不含有害物質（如鉛、汞）。 | 進入國際市場的准入條件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效認證 | 針對照明產品的能效與性能認證。 | 常用於政府採購、補貼項目，提升市場競爭力。 |