LED 燈泡 T1 3mm 與 T1 3/4 5mm 穿孔式 - 超紅光至綠光 - 20mA 2.4V - 繁體中文規格書

1. 產品概述

本文件詳述一系列通用型 LED 燈泡，提供兩種業界標準的穿孔式封裝尺寸：T1 (3mm) 與 T1 3/4 (5mm)。此類元件設計旨在提供比基礎指示燈更高的發光強度，適用於需要增強可見度的應用。其核心發光材料為生長於砷化鎵基板上的磷化鋁銦鎵 (AlInGaP)，此技術以其高效率及在紅光至綠光光譜中良好的色彩純度而聞名。

1.1 核心優勢

此 LED 系列的主要優點包括低功耗、高發光強度輸出及高效率。它們提供多種對應不同光源顏色的透鏡色調選項，賦予設計靈活性。標準的 45 度視角確保了寬廣且一致的光線發射模式。

1.2 目標應用

這些 LED 專為通用指示燈和狀態顯示器而設計，廣泛應用於消費性電子產品、工業控制面板、汽車內裝照明以及需要可靠、明亮信號的家電指示燈。

2. 技術參數深入解析

以下章節針對規格書中指定的關鍵技術參數，提供詳細且客觀的分析。

2.1 絕對最大額定值

絕對最大額定值定義了元件的應力極限，超過此極限可能導致永久性損壞。對於此系列的所有顏色型號，在環境溫度 (T_A) 為 25°C 時，連續順向電流額定值為 30 mA。功耗為 75 mW。在脈衝條件下（1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度），允許的峰值順向電流為 90 mA（紅色型號）或 60 mA（琥珀色、黃色、綠色型號）。最大逆向電壓為 5V。工作與儲存溫度範圍指定為 -40°C 至 +100°C。順向電流的降額因子為 0.4 mA/°C，從 70°C 開始線性遞減，意即當溫度超過此點時，允許的連續電流必須降低以防止過熱。

2.2 電氣與光學特性

電氣與光學特性是在 T_A=25°C 及標準測試電流 (I_F) 為 20 mA 的條件下量測。數據分別針對 3mm (F 系列，料號開頭為 LTL1CHJ) 與 5mm (H 系列，料號開頭為 LTL2F7J) 封裝呈現，但相同顏色的數值是相同的。

2.2.1 發光強度 (I_v)

發光強度是衡量感知亮度的指標，所有顏色類型的最小指定值均為 65 mcd。典型值因顏色而異：超紅光 (LTLxCHJDTNN/xF7JDTNN) 為 120 mcd，超級紅光 (LTLxCHJRTNN/xF7JRTNN) 為 140 mcd，而紅光、琥珀色、黃色及綠色型號 (LTLxCHJETNN/FTNN/YTNN/STNN/GTNN) 的典型強度為 180 mcd。產品支援發光強度的兩級分級系統，具體等級代碼標示於包裝上。

2.2.2 波長參數

三個關鍵波長參數定義了顏色輸出：

• 峰值發射波長 (λ_P)：光譜功率分佈達到最大值時的波長。範圍從 650 nm（超紅光）到 575 nm（綠光）。
• 主波長 (λ_d)：此參數源自 CIE 色度圖，代表最能定義 LED 感知顏色的單一波長。對於這些元件，它通常略短於峰值波長，例如超紅光為 639 nm，紅光為 624 nm，琥珀色為 605 nm，綠光則為 572 nm。
• 光譜線半寬度 (Δλ)：發射光譜的半高全寬 (FWHM)，表示色彩純度。紅色型號為 20 nm，琥珀色為 17 nm，黃色與綠色型號則為 15 nm。

2.2.3 電氣參數

在 I_F=20 mA 時的順向電壓 (V_F) 最大額定值介於 2.3V 至 2.4V 之間（依顏色而定），典型值約為 2.0V 至 2.05V。在逆向電壓 (V_R) 為 5V 時，保證逆向電流 (I_R) 最大為 100 μA。在 0V 偏壓及 1 MHz 頻率下量測時，接面電容 (C) 典型值為 40 pF。

2.2.4 視角

視角定義為 2θ_1/2（半角的兩倍），為 45 度。θ_1/2是發光強度降至軸向（中心）值一半時的離軸角度。這創造了適合一般指示用途的中等寬度光束。

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。具體的等級代碼（Iv 分類代碼）標示於每個獨立包裝袋上。這讓設計師能為其應用選擇亮度一致的 LED。雖然本文檔未明確詳述波長或順向電壓的分級，但此類 LED 的典型製造流程通常包含主波長和 V_F的分級，以確保顏色與電氣特性的一致性。

4. 性能曲線分析

規格書在最後一頁引用了典型的電氣/光學特性曲線。雖然文本內容未提供具體圖表，但此類 LED 的標準曲線通常包括：

• 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)：顯示指數關係，對於設計限流電路至關重要。
• 發光強度 vs. 順向電流：展示亮度如何隨電流增加而提升，直至達到最大額定極限。
• 發光強度 vs. 環境溫度：顯示隨著工作溫度升高，光輸出會降額。
• 光譜功率分佈：相對強度對波長的圖表，顯示每種顏色的發射光譜峰值與形狀。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

提供了 T1 (LTL1CHx 系列) 與 T1 3/4 (LTL2F7x 系列) 封裝的詳細尺寸圖。關鍵尺寸包括本體直徑（分別約為 3mm 和 5mm）、總高度及引腳間距。引腳尺寸量測點為其從封裝本體伸出的位置。法蘭下方樹脂的最大突出量為 1.0mm。除非另有說明，所有尺寸單位均為毫米，標準公差為 ±0.25mm。

5.2 極性識別

對於穿孔式 LED，極性通常透過兩個特徵來表示：較長的引腳表示陽極（正極），而 LED 透鏡邊緣的平面側或塑膠法蘭上的凹口通常表示陰極（負極）側。具體標記應在封裝圖上確認。

6. 焊接與組裝指南

規格書規定引腳焊接溫度為 260°C，最長持續時間為 5 秒，量測點距離 LED 本體 1.6mm (0.063")。這是防止內部半導體晶粒及環氧樹脂透鏡受到熱損害的關鍵參數。使用波峰焊或手工焊接時，必須注意遵守此時間-溫度曲線。若預期會有長時間加熱，建議在焊點與 LED 本體之間的引腳上使用散熱夾具（例如鑷子）。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 料號編碼規則

料號結構如下：LTL [系列代碼] [顏色/強度代碼] TNN。

• LTL：產品系列前綴。
• 系列代碼：1CHJ 代表 3mm (F 系列)，2F7J 代表 5mm (H 系列)。
• 顏色代碼：\"TNN\" 前的字母表示顏色與類型（例如，D 代表超紅光，R 代表超級紅光，E 代表紅光，F 代表琥珀色，Y 代表琥珀黃色，S 代表黃色，G 代表綠色）。
• TNN：此系列的通用後綴。

7.2 包裝規格

發光強度等級代碼（Iv 分類）標示於每個包裝袋上。此類元件的標準包裝通常為捲帶包裝或散裝袋，但此摘錄未詳述具體數量。

8. 應用建議

8.1 典型應用電路

這些 LED 在連接到電壓源時，需要串聯一個限流電阻。電阻值可使用歐姆定律計算：R = (V_電源- V_F) / I_F。在此計算中使用規格書中的最大 V_F值，可確保即使元件間存在差異，電流也不會超過期望值。對於 5V 電源及典型紅光 LED (V_F~2.4V 最大) 在 20mA 下，電阻值為 R = (5 - 2.4) / 0.02 = 130 Ω。標準的 130Ω 或 150Ω 電阻是合適的。

8.2 設計考量

• 電流驅動：務必使用受控電流驅動 LED，而非固定電壓。請使用串聯電阻或恆流驅動器。
• 熱管理：雖然功耗低，但在高環境溫度（接近 100°C）下工作時，需根據上述 70°C 以上的 0.4 mA/°C 準則對順向電流進行降額。
• 逆向電壓保護：最大逆向電壓僅為 5V。若電路中可能存在逆向偏壓（例如在交流或多工應用中），應使用外部保護二極體。
• 視角：45 度視角提供寬廣光束。若需要更具方向性的光線，可能需要二次光學元件。

9. 技術比較與差異化

與舊技術 LED（如磷化鎵 (GaP)）相比，這些基於 AlInGaP 的 LED 提供了顯著更高的發光效率，從而在相同電流下產生更亮的輸出。在紅-橙-黃-綠光譜內提供多種精確顏色，每種顏色都有定義的波長和純度，允許進行準確的色彩信號和顯示。提供兩種常見封裝尺寸（3mm 和 5mm），可直接替換相容於大量現有的 PCB 焊盤和面板開孔。

10. 常見問題 (FAQ)

問：峰值波長與主波長有何不同？

答：峰值波長是發射光的物理峰值。主波長是 CIE 圖表上的感知色點。對於 LED，尤其是具有寬廣光譜的 LED，兩者可能不同。主波長對於色彩匹配更為相關。

問：我可以持續以 30mA 驅動此 LED 嗎？

答：可以，30mA 是在 25°C 下的最大連續直流電流額定值。然而，如果環境溫度超過 70°C，則必須根據降額因子 (0.4 mA/°C) 降低電流，以避免超過最大接面溫度。

問：透鏡描述為透明。為何有不同的顏色？

答：透鏡材料本身是透明的環氧樹脂。顏色由發出彩色光的半導體材料 (AlInGaP) 決定，有時也由封裝中額外的摻雜物或轉換材料決定。有色透鏡選項指的是發射光的顏色，而非彩色濾光片。

問：如何識別陽極和陰極？

答：較長的引腳是陽極 (+)。從頂部觀察 LED，透鏡邊緣或法蘭上的平面側通常對應陰極 (-)。請務必參考封裝圖以確認最終標記。

11. 實際使用案例

情境：為工業控制器設計多狀態指示燈面板。該面板需要為電源開啟（綠光）、待機（琥珀色）、故障（紅光）和通訊活動中（閃爍黃光）提供清晰、明亮的顏色。此 LED 系列是理想選擇。設計師會選擇 LTLxCHJGTNN（綠光）、LTLxCHJFTNN（琥珀色）、LTLxCHJETNN（紅光）和 LTLxCHJSTNN（黃光）。使用通用的 20mA 驅動電流簡化了驅動電路設計（使用帶有限流電阻的微控制器）。45 度視角確保指示燈能從操作員的廣泛位置看到。高發光強度 (65-180 mcd) 保證即使在光線充足的工業環境中也能清晰可見。

12. 技術原理介紹

這些 LED 基於磷化鋁銦鎵 (AlInGaP) 半導體材料，該材料外延生長在砷化鎵 (GaAs) 基板上。當順向電壓施加於 p-n 接面時，電子和電洞被注入活性區域並在此復合。此復合過程以光子（光）的形式釋放能量。AlInGaP 合金的特定能隙能量決定了發射光的波長（顏色），而此能隙可透過調整鋁、銦、鎵和磷的比例來調節。此材料系統特別適合在可見光譜的紅、橙、琥珀及黃綠光部分產生高亮度光。

13. 技術發展趨勢

LED 技術的總體趨勢是朝向更高效率（每瓦更多流明）、更高可靠性及更低成本發展。對於此類穿孔式指示 LED，發展重點通常在於精煉外延生長製程，以從相同晶片尺寸和電流中獲得更高的發光強度，並改進塑膠封裝材料，以在長使用壽命內實現更好的熱穩定性和顏色一致性。雖然表面黏著元件 (SMD) 封裝因小型化需求主導新設計，但穿孔式 LED 在原型製作、維修、舊有系統以及需要穩固機械安裝或離散元件更高單點亮度的應用中，仍然至關重要。