目錄
- 1. 產品概述
- 1.1 核心優勢
- 1.2 目標應用
- 2. 深入技術參數分析
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 電氣與光學特性
- 3. 分級系統說明
- 3.1 發光強度分級
- 3.2 主波長分級
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)
- 4.2 發光強度 vs. 順向電流
- 4.3 發光強度 vs. 環境溫度
- 4.4 光譜分佈
- 5. 機械與封裝資訊
- 5.1 封裝尺寸
- 5.2 極性識別
- 6. 焊接與組裝指南
- 6.1 引腳成型
- 6.2 焊接參數
- 6.3 儲存條件
- 7. 包裝與訂購資訊
- 7.1 包裝規格
- 8. 應用設計建議
- 8.1 驅動電路設計
- 8.2 靜電放電 (ESD) 防護
- 8.3 熱管理
- 9. 技術比較與差異化
- 10. 常見問題 (FAQ)
- 10.1 使用 5V 電源時，應使用多大的電阻值？
- 10.2 我可以用 3.3V 電源驅動此 LED 嗎？
- 10.3 為什麼發光強度有 ±15% 的公差？
- 11. 實務設計案例研究
- 11.1 多 LED 狀態指示器面板
- 12. 工作原理
- 13. 技術趨勢
1. 產品概述
LTL87HTBK 是一款採用氮化銦鎵 (InGaN) 半導體材料的藍光發光二極體 (LED)。它採用標準 5mm 圓形穿孔式封裝，搭配水清透鏡，專為通用指示器與照明應用而設計。其主要特點包括低功耗、廣視角，以及固態照明技術固有的長壽命與高可靠性。
1.1 核心優勢
- 低功耗：在典型驅動電流下高效運作，適合電池供電裝置。
- 廣視角 (120°)：提供寬廣且均勻的光線分佈，是面板指示燈與狀態燈的理想選擇。
- 固態可靠性：提供長操作壽命，沒有燈絲或玻璃外殼易碎的問題，確保在各種環境下的耐用性。
1.2 目標應用
此 LED 適用於普通電子設備。典型應用包括消費性電子產品的狀態指示器、小型顯示器的背光、面板照明及裝飾照明。它並非設計用於需要極高可靠性、故障可能危及安全的應用（例如航空、醫療生命維持系統）。
2. 深入技術參數分析
2.1 絕對最大額定值
這些額定值定義了可能導致元件永久損壞的應力極限。不保證在或接近這些極限下運作。
- 功率消耗 (Pd)：最大值 120 mW。這是封裝能以熱量形式散發的總功率 (Vf * If)。
- 順向電流 (DC)：連續最大值 30 mA。
- 峰值順向電流：最大值 100 mA，僅允許在脈衝條件下（1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度）。
- 操作溫度 (Ta)：環境溫度範圍 -25°C 至 +80°C。
- 儲存溫度 (Tstg)：-30°C 至 +100°C。
- 引腳焊接溫度：最高 260°C，持續時間最長 5 秒，測量點距離 LED 本體 1.6mm。
2.2 電氣與光學特性
這些參數是在環境溫度 (Ta) 25°C 下指定，定義了元件的典型性能。
- 發光強度 (Iv)：在順向電流 (If) 20 mA 下，範圍從最小值 65 mcd、典型值 180 mcd 到最大值 520 mcd。保證強度適用 ±15% 的公差。
- 順向電壓 (Vf)：典型值 4.0V，在 If=20mA 時最大值為 4.0V。最小值為 3.5V。
- 視角 (2θ1/2)：120 度。這是發光強度降至軸向值一半時的全角。
- 峰值波長 (λp)：468 nm。這是發射光譜中最高點的波長。
- 主波長 (λd)：470 nm。這是人眼感知、定義顏色的單一波長。
- 光譜半高寬 (Δλ)：25 nm。這表示光譜純度；數值越小，光線越接近單色光。
- 逆向電流 (Ir)：在逆向電壓 (Vr) 5V 下，最大值 100 μA。此元件並非設計用於逆向操作。
3. 分級系統說明
為確保生產一致性，LED 會根據關鍵光學參數進行分類（分級）。LTL87HTBK 使用兩個主要的分級標準。
3.1 發光強度分級
LED 根據其在 20mA 下測得的發光強度進行分級。每個級別都有最小值和最大值，級別界限有 ±15% 的公差。分級代碼（例如 D, E, F...L）標示在包裝袋上。
- 範例：級別 'G' 的強度範圍為 140 至 180 mcd。
3.2 主波長分級
LED 也根據其主波長進行分級，以控制顏色一致性。每個級別界限的公差為 ±1 nm。
- 範例：級別 'B08' 的主波長範圍為 465.0 至 470.0 nm。
4. 性能曲線分析
雖然提供的文本未詳細說明具體圖表，但此類 LED 的典型性能曲線包括：
4.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)
此曲線顯示電流與電壓之間的指數關係。順向電壓具有負溫度係數，意味著它會隨著接面溫度升高而略微下降。
4.2 發光強度 vs. 順向電流
此曲線在較低電流下通常是線性的，但在較高電流下可能因熱效應和效率下降而飽和。
4.3 發光強度 vs. 環境溫度
LED 的光輸出會隨著接面溫度升高而降低。這條降額曲線對於設計在寬廣溫度範圍內運作的應用至關重要。
4.4 光譜分佈
此圖表顯示相對強度與波長的關係，以 468 nm 為中心，典型半高寬為 25 nm，定義了藍色色點。
5. 機械與封裝資訊
5.1 封裝尺寸
此元件為標準 5mm 圓形 LED。關鍵尺寸註記包括：
- 所有尺寸單位為毫米（英吋）。
- 除非另有說明，公差為 ±0.25mm。
- 法蘭下方的樹脂突出部分最大為 1.0mm。
- 引腳間距是在引腳從封裝本體伸出的點測量。
5.2 極性識別
較長的引腳為陽極（正極），較短的引腳為陰極（負極）。此外，陰極側通常在 LED 透鏡的塑膠法蘭上有一個平面標記。
6. 焊接與組裝指南
6.1 引腳成型
- 在距離 LED 透鏡基座至少 3mm 的位置彎折引腳。
- 請勿使用引線框架基座作為支點。
- 在室溫下並於焊接過程前進行引腳成型。
6.2 焊接參數
保持從透鏡基座到焊點至少有 2mm 的間隙。避免將透鏡浸入焊料中。
- 手動焊接（烙鐵）：最高溫度 300°C，最長 3 秒（僅限一次）。
- 波峰焊接：預熱最高至 100°C，最長 60 秒。焊波最高 260°C，最長 10 秒。
警告：過高的溫度或時間可能導致透鏡變形或造成災難性故障。
6.3 儲存條件
- 建議儲存環境：≤30°C 且相對濕度 ≤70%。
- 從原始包裝取出的 LED 應在三個月內使用。
- 若需在原始包裝外長期儲存，請使用帶有乾燥劑的密封容器或氮氣環境。
7. 包裝與訂購資訊
7.1 包裝規格
- 基本單位：每防靜電包裝袋 1000、500 或 250 顆。
- 內盒：每箱 10 個包裝袋（總計 10,000 顆）。
- 外箱：每箱 8 個內盒（總計 80,000 顆）。出貨批次的最後一箱可能不滿。
8. 應用設計建議
8.1 驅動電路設計
LED 是電流驅動裝置。為了確保多個 LED 並聯連接時的亮度均勻，強烈建議為每個 LED 串聯一個獨立的限流電阻。直接從電壓源並聯驅動多個 LED（不使用獨立電阻）會因每個元件順向電壓 (Vf) 的自然差異而導致顯著的亮度不匹配。
8.2 靜電放電 (ESD) 防護
此 LED 易受靜電放電損壞。在處理和組裝過程中必須採取預防措施：
- 使用接地腕帶或防靜電手套。
- 確保所有設備、工作站和儲物架妥善接地。
- 使用離子風扇中和可能積聚在塑膠透鏡上的靜電荷。
8.3 熱管理
雖然這是低功率元件，但在接近或達到最大直流電流 (30mA) 下運作會產生熱量。請確保應用中有足夠的通風，以將 LED 的接面溫度維持在指定的操作範圍內，因為過熱會降低光輸出和壽命。
9. 技術比較與差異化
LTL87HTBK 作為標準 5mm 藍光 InGaN LED，其差異化在於其特定的發光強度分級與主波長分級組合。相較於舊技術的藍光 LED（例如使用碳化矽），InGaN LED 提供了顯著更高的效率以及更亮、更飽和的藍光。其主要優勢在於定義明確的分級系統，讓設計師能夠為其應用選擇顏色和亮度一致的元件。
10. 常見問題 (FAQ)
10.1 使用 5V 電源時，應使用多大的電阻值？
使用歐姆定律：R = (電源電壓 - LED_Vf) / If。對於 20mA 下典型 Vf 為 4.0V 的情況：R = (5V - 4.0V) / 0.020A = 50 歐姆。最接近的標準值為 51 歐姆。務必計算電阻的功率消耗：P = I²R = (0.02)² * 51 = 0.0204W，因此標準 1/4W 電阻已足夠。
10.2 我可以用 3.3V 電源驅動此 LED 嗎？
有可能，但不可靠。最小順向電壓為 3.5V，典型值為 4.0V。3.3V 的電源可能無法點亮 LED，或只能產生非常暗淡且不一致的光線。建議使用升壓轉換器或更高的電源電壓。
10.3 為什麼發光強度有 ±15% 的公差？
此公差考慮了測量系統的變化和微小的生產差異。分級系統提供了更精確的選擇範圍。級別 'G' (140-180 mcd) 中元件的實際強度將落在該範圍內，再加上測量公差。
11. 實務設計案例研究
11.1 多 LED 狀態指示器面板
情境：設計一個具有 10 個藍色狀態指示器的控制面板，所有指示器都需要均勻亮度，由 12V 電源軌供電。
設計方案：
- 電路拓撲：使用 10 個相同的並聯驅動電路，每個電路由 LED 及其自身的串聯電阻組成。避免使用單一電阻驅動所有並聯的 LED。
- 電阻計算：目標 If = 20mA。Vf (典型) = 4.0V。R = (12V - 4.0V) / 0.020A = 400 歐姆。使用標準 390 或 430 歐姆電阻。功率：P = (0.02)² * 400 = 0.16W，因此 1/4W 電阻足夠。
- 分級：指定來自相同發光強度級別（例如，全部來自級別 'G'）和相同主波長級別（例如，全部來自級別 'B08'）的 LED，以確保視覺一致性。
- 佈局：保持 3mm 引腳彎折距離和 2mm 焊接間隙。在 LED 之間提供一些空間以利散熱。
12. 工作原理
LTL87HTBK 是一款基於氮化銦鎵 (InGaN) 的半導體 p-n 接面二極體。當施加超過二極體導通電壓（約 3.5V）的順向電壓時，來自 n 型區域的電子和來自 p 型區域的電洞被注入到主動區域（接面）。當電子在此主動區域與電洞復合時，能量以光子（光）的形式釋放。InGaN 合金的特定成分決定了能隙能量，這直接對應於發射光的波長（顏色）——在本例中，約為 470 nm 的藍光。
13. 技術趨勢
藍光 InGaN LED 於 1990 年代初期開創，是固態照明的基礎性突破。它們促成了白光 LED（通過將藍光與黃色螢光粉結合）和全彩顯示器的誕生。該技術的當前趨勢集中在提高效率（每瓦流明）、改善白光應用的顯色指數 (CRI)，以及開發微型化和高密度封裝。雖然 5mm 穿孔式 LED 在指示器應用中仍然流行，但表面黏著元件 (SMD) 封裝由於其更好的熱性能和更適合自動化組裝，現已成為照明應用的主流。
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。 |