T-1 3mm 白光LED燈珠規格書 - 直徑3.0mm x 高度5.0mm - 順向電壓2.8-4.0V - 連續電流30mA - 功耗110mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件詳細說明一款採用業界通用T-1（3mm）圓形封裝之高亮度白光發光二極體（LED）的規格。此元件旨在提供卓越的發光輸出，適合需要高亮度與清晰可見度的應用。其核心技術採用氮化銦鎵（InGaN）半導體晶片，可發出藍光。此藍光透過沉積於LED反射杯內的螢光粉層，轉換為寬頻譜的白光。根據CIE 1931色度座標標準，其典型色度座標為x=0.29, y=0.28，顯示為中性至冷白色色溫。此元件設計注重可靠性，包含高達4KV（人體放電模型）的靜電放電（ESD）保護功能，並符合相關環保法規。

1.1 核心優勢與目標市場

此LED的主要優勢在於其緊湊、符合產業標準的T-1外形尺寸內，能提供高發光強度。這種小尺寸與高亮度的結合，為設計工程師提供了極大的靈活性。元件以散裝或捲帶包裝供應，適用於自動化組裝製程，提升生產效率。其主要應用領域集中於需要清晰、明亮指示或照明的場合。目標市場包括消費性電子產品、工業控制面板、汽車內裝照明及一般標誌看板。

2. 技術參數深度解析

全面理解電氣與光學極限值，對於可靠的電路設計與長期性能至關重要。

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。不保證在此極限下或超過此極限的操作，為確保可靠性能應避免之。

• 連續順向電流（I_F)）：30 mA。這是可連續施加於LED的最大直流電流。
• 峰值順向電流（I_FP)）：100 mA。此較高電流僅允許在脈衝條件下使用，規定工作週期為1/10，頻率為1 kHz。
• 逆向電壓（V_R)）：5 V。施加超過此值的逆向偏壓可能導致接面崩潰。
• 功耗（P_d)）：110 mW。這是封裝可作為熱量散發的最大功率，計算方式為順向電壓（V_F）乘以順向電流（I_F）。
• 工作與儲存溫度：元件可在環境溫度-40°C至+85°C下運作，並可在-40°C至+100°C的溫度下儲存。
• 焊接溫度：引腳可承受最高260°C的焊接溫度，最長持續時間為5秒，此規格與標準迴焊及手工焊接製程相容。

2.2 電光特性

這些參數在標準測試條件下（Ta=25°C）量測，定義了LED的典型性能。

• 順向電壓（V_F)）：在測試電流20mA下，範圍從2.8V（最小值）到4.0V（最大值）。典型值落在此範圍內。必須串聯一個限流電阻，根據電源電壓及LED的特定V_F值來控制電流。
• 發光強度（I_V)）：在20mA下，最小值為1800毫燭光（mcd）。根據特定分級（見第3節），強度最高可達4500 mcd。此高強度是一項關鍵特性。
• 視角（2θ_1/2)）：典型半強度全視角為25度。這表示光束模式相對集中，非常適合定向指示。
• 逆向電流（I_R)）：當施加5V逆向偏壓時，最大限制為50 µA，顯示接面完整性良好。
• 齊納二極體特性：規格書註明齊納逆向電壓（V_Z）典型值為5.2V（在5mA下），齊納逆向電流（I_Z）額定值為100mA。這表示某些單元可能內建整合式逆向電壓保護齊納二極體，但設計師應針對其特定應用，確認此功能的可用性與規格。

3. 分級系統說明

由於製造差異，LED會根據性能進行分級。理解這些分級對於在應用中實現一致的顏色與亮度至關重要。

3.1 發光強度分級

LED根據其在20mA下量測的發光輸出，分為四個強度等級（M、N、P、Q）。每個等級內的發光強度容差為±10%。

• 等級 M：1800 mcd 至 2250 mcd
• 等級 N：2250 mcd 至 2850 mcd
• 等級 P：2850 mcd 至 3600 mcd
• 等級 Q：3600 mcd 至 4500 mcd

3.2 順向電壓分級

LED亦根據其在20mA下的順向電壓降進行分級，量測不確定度為±0.1V。這有助於設計一致的電流驅動電路，特別是當多個LED並聯連接時。

• 等級 0：2.8V 至 3.0V
• 等級 1：3.0V 至 3.5V
• 等級 2：3.5V 至 4.0V

3.3 色度座標分級（色度）

白光的顏色由其於CIE 1931色度圖上的座標定義。LED被分為八個顏色等級（A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2），每個等級對x和y座標皆有定義的最小與最大邊界。典型座標為x=0.29, y=0.28，這將落在C1或C2等級內。色度座標的量測不確定度為±0.01。此分級確保了在需要均勻白色外觀的應用中，顏色的一致性。

4. 性能曲線分析

圖形數據提供了LED在不同條件下行為的深入見解。

4.1 相對強度 vs. 波長

光譜功率分佈曲線顯示了在不同波長下發射光的相對強度。對於使用藍光晶片+螢光粉系統的白光LED，此曲線通常在藍光區域（來自InGaN晶片，約450-460nm）顯示一個主峰，並在黃/綠/紅區域（來自螢光粉）顯示一個更寬的峰或高原。組合輸出被人眼感知為白光。

4.2 順向電流 vs. 順向電壓（I-V曲線）

此曲線為非線性，是二極體的特性。電壓隨電流增加而逐漸上升，然後更為陡峭。在建議的20mA下操作LED，可確保其處於此曲線高效、穩定的部分。

4.3 相對強度 vs. 順向電流

發光輸出與順向電流成正比，但關係並非完全線性，特別是在較高電流下，由於效率下降與熱效應所致。將電流增加到超過建議的最大值，不會使光輸出成比例增加，並會產生過多熱量。

4.4 色度座標 vs. 順向電流

此圖說明了色點（x, y座標）如何可能隨著驅動電流的變化而輕微偏移。通常，較高的電流可能因晶片溫度升高和螢光粉轉換效率變化而導致輕微的藍移。

4.5 順向電流 vs. 環境溫度

LED的最大允許順向電流隨著環境溫度升高而降低。此降額是必要的，以防止接面溫度超過其極限，否則將加速流明衰減並縮短壽命。設計師在設定驅動電流時，必須考慮操作環境的溫度。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

此LED符合標準T-1 3mm圓形封裝尺寸。關鍵尺寸包括典型本體直徑3.0mm，以及從法蘭底部到透鏡頂部的高度約為5.0mm。引腳直徑為0.45mm，間距為2.54mm（標準0.1英吋間距）。透鏡為水清色。除非另有規定，所有尺寸公差為±0.25mm。引腳間距在引腳從封裝本體伸出的位置量測。法蘭下方允許的最大樹脂突出量為1.5mm。

5.2 極性識別

LED為極性元件。較長的引腳通常為陽極（正極），較短的引腳為陰極（負極）。此外，陰極側通常在塑膠法蘭上有一個平面標記，或在邊緣有一個凹口。電路組裝時必須注意正確的極性。

6. 焊接與組裝指南

正確的操作對於防止損壞和確保可靠性至關重要。

6.1 引腳成型

• 彎曲必須在距離環氧樹脂燈泡底部至少3mm的位置進行，以避免對內部打線接合與晶粒造成應力。
• 成型應始終在焊接前 soldering.
• 完成。彎曲過程中必須避免對封裝施加過度應力。
• 引腳切割應在室溫下進行。
• PCB孔必須與LED引腳精確對齊，以避免安裝應力。

6.2 儲存條件

LED是對濕氣敏感的元件。收到後，應儲存在30°C或以下、相對濕度（RH）70%或以下的環境中。在此條件下的建議儲存壽命為3個月。如需更長時間儲存（最長一年），應將元件置於密封的防潮袋中，並放入乾燥劑，若可能最好在氮氣環境中。應避免在潮濕環境中溫度劇烈變化，以防止凝露。

6.3 焊接建議

必須在焊點與環氧樹脂燈泡之間保持至少3mm的距離，以防止熱損壞。

• 手工焊接：使用烙鐵頭溫度不超過300°C的烙鐵（最大30W）。每個引腳的接觸時間應為3秒或更短。
• 波峰焊或浸焊：預熱溫度不應超過100°C，最長60秒。焊錫槽溫度不應超過260°C，接觸時間為5秒或更短。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 包裝規格

LED以抗靜電袋包裝，以防靜電放電。包裝層級如下：

1. 內包裝：一個抗靜電袋內放置最少200個，最多500個元件。
2. 內箱：五個抗靜電袋裝入一個內箱。
3. 外箱：十個內箱裝入一個主運送外箱。

7.2 標籤資訊

包裝標籤包含多個代碼：客戶產品編號（CPN）、產品編號（P/N）、包裝數量（QTY）、發光強度與順向電壓組合等級（CAT）、顏色等級（HUE）、參考編號（REF）及批號（LOT No.）。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

• 訊息面板與標誌看板：由於高亮度，非常適合用於資訊顯示器的背光或作為個別狀態指示燈。
• 光學指示器：非常適合用於消費性電子產品、工業設備和汽車儀表板中的電源、狀態或警報指示燈。
• 背光照明：可用於開關、鍵盤或LCD面板的小型背光照明。
• 標記燈：適用於裝飾性或位置照明。

8.2 設計考量

• 電流限制：始終使用串聯電阻或恆流驅動器來設定順向電流。使用公式 R = (V_電源- V_F) / I_F.
• 計算電阻值。熱管理
• ：雖然功率低，但若在密閉空間中使用多個LED，或在環境溫度較高下操作，請確保通風良好。逆向電壓保護
• ：若未確認或內建的齊納特性不足，且電路可能暴露於逆向電壓暫態，可考慮在LED兩端並聯一個外部保護二極體（陰極對陽極）。分級以確保一致性

：對於需要均勻亮度或顏色的應用，訂購時請指定所需的強度與顏色等級。

9. 技術比較與差異化

與標準指示燈LED相比，此元件的主要區別在於其在常見的T-1封裝內提供了極高的發光強度（最高4500 mcd）。許多標準白色T-1 LED的強度範圍在200-1000 mcd。這使其成為需要顯著提升亮度，但無需改變佔位面積或透鏡光學設計的應用的直接替換方案。相較於沒有此類保護的基本LED，包含ESD保護（4KV HBM）也增強了其穩健性，使其更適合存在操作或靜電放電疑慮的環境。

10. 常見問題解答（基於技術參數）

10.1 對於5V電源，我需要多大的電阻？_F使用最壞情況下的最大順向電壓（V²= 4.0V）與目標電流20mA，計算如下：R = (5V - 4.0V) / 0.020A = 50 歐姆。最接近的標準值為51歐姆。電阻消耗的功率為 P = I²R = (0.02)_F* 51 = 0.0204W，因此標準1/4W電阻已足夠。為獲得最佳電流，請務必根據您特定LED等級的實際V

值進行驗證。

10.2 我可以連續以30mA驅動它嗎？

可以，30mA是絕對最大連續順向電流額定值。然而，為了獲得最長壽命並考慮應用中潛在的溫升，建議在典型20mA或略低於此值下操作。在30mA下操作時，請確保環境溫度未達上限85°C。

10.3 如何解讀顏色等級（A1、B2等）？

字母（A、B、C、D）通常表示CIE圖上的一個區域，通常與相關色溫（CCT）相關。'A'等級通常是較暖的白光（偏黃/紅），逐漸過渡到'D'等級，即較冷的白光（偏藍）。數字（1、2）進一步細分該區域。對於大多數一般應用，指定一個範圍如B-C已足夠。對於關鍵的色彩匹配應用，應指定並控制確切的等級。

11. 實務設計案例研究情境：為戶外通訊機櫃設計一個高可見度的狀態指示燈面板。_F面板有10個指示燈，必須在陽光直射下清晰可見。空間有限，需要小型元件。因此選擇T-1封裝。選用此高強度LED（使用Q等級以獲得最大亮度）。機櫃內有12V電源供應。設計步驟：1) 計算串聯電阻。使用V_F（等級1典型值~3.2V）與I_F=20mA：R = (12V - 3.2V) / 0.02A = 440 歐姆（使用470歐姆標準值，結果I²≈ 18.7mA）。2) 計算電阻功率：P = (0.0187)

* 470 ≈ 0.164W（1/4W電阻足夠，但1/2W電阻可提供餘裕）。3) 佈局：確保PCB孔到LED本體的距離為3mm以便焊接。4) 若環境電氣噪聲較大，可考慮在12V線路上添加暫態電壓抑制二極體。

12. 工作原理簡介

這是一款螢光粉轉換型白光LED。元件的核心是氮化銦鎵（InGaN）半導體晶粒。當施加順向電壓時，電子與電洞在InGaN結構的主動區內復合，發射光子。InGaN材料的能隙經過設計，可產生波長約450-460奈米的藍光。此藍光隨後撞擊一層螢光粉，這是一種摻雜稀土元素（通常是摻雜鈰的釔鋁石榴石，或YAG:Ce）的陶瓷材料。螢光粉吸收一部分藍色光子，並以更長、更寬的波長重新發射光，涵蓋黃色和紅色光譜。人眼將剩餘的直接藍光與螢光粉轉換的黃/紅光混合物感知為白光。藍光與黃/紅光的特定比例決定了色溫與色度座標。

13. 技術趨勢與背景