低電流擴散型LED燈泡 LTL1CHJxDNN系列 - 穿孔式 - 60/45度視角 - 2mA操作 - 1.8-2.4V - 75mW - 紅/琥珀/黃/綠 - 繁體中文規格書

13. 技術趨勢

本文件詳述一系列專為低直流電平操作而設計的著色擴散型LED燈泡。其主要設計目標是在功耗為關鍵限制的電路中，提供一致且可靠的視覺指示。這些元件的特點在於其與常見邏輯系列的相容性，以及多種封裝樣式和顏色選擇，以滿足不同的應用需求。

此產品系列的核心優勢在於其針對低電流驅動（通常為2mA）的優化。這確保了LED可以直接由TTL或CMOS邏輯電路的輸出級驅動，無需額外的電流增強元件，從而簡化了電路設計並減少了元件數量。擴散透鏡提供了寬廣且均勻的視角，使得從各個角度都能輕鬆看到發出的光，這對於狀態指示器至關重要。

這些LED的目標市場廣泛，涵蓋任何需要低功耗狀態指示的電子系統。這包括但不限於：便攜式電池供電設備、通訊設備、電腦周邊（如鍵盤），以及效率和壽命至關重要的通用低功耗直流電路。

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。對於本系列所有顏色型號，在環境溫度（T_A）為25°C時，連續功耗額定值為75mW。最大連續正向電流為30mA。從70°C開始，適用每°C 0.4 mA的線性降額因子，這意味著當溫度超過此點時，允許的連續電流會降低，以防止熱過應力。

對於佔空比1/10、脈衝寬度0.1ms的脈衝操作，峰值正向電流更高：紅色光譜LED（超紅、極紅、紅）為90mA，黃色/橙色/綠色光譜LED為60mA。在漏電流100µA下，最大反向電壓為5V。工作與儲存溫度範圍指定為-40°C至+100°C，顯示其在廣泛環境範圍內的穩健性能。在距離LED本體1.6mm處量測時，引腳焊接溫度額定值為260°C持續5秒。

2.2 電氣與光學特性

性能詳述於三個主要系列，以其發光強度和視角區分：LTL1CHJxDNN（F系列）、LTL2F7JxDNN（H系列）和LTL2R3JxDNN（更高強度的H系列）。所有測試均在T_A=25°C且I_F=2mA下進行。

發光強度（I_v）：這是感知亮度的主要量度。對於F系列和標準H系列（LTL1CHJx/LTL2F7Jx），典型發光強度根據顏色不同，範圍從5.0到7.2 mcd。LTL2R3Jx系列提供更高的典型強度，範圍從7.2到10.6 mcd。所有元件的最小強度為3.0或3.8 mcd，確保了基礎亮度水準。

視角（2θ_1/2）：LTL1CHJx和LTL2F7Jx系列具有寬廣的60度視角（此處強度為軸向值的一半）。LTL2R3Jx系列則具有較窄的45度視角，正如數據所示，這通常與給定驅動電流下更高的軸向強度相關。

波長參數：定義了關鍵的光譜特性：

• 峰值波長（λ_P）：光功率輸出達到最大值時的波長。範圍從650nm（超紅）到575nm（綠）。
• 主波長（λ_d）：源自CIE色度圖，它代表了最能定義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。
• 光譜半高寬（Δλ）：發射光譜在其最大功率一半處的寬度。紅色LED約為20nm，而黃色、琥珀色和綠色LED則縮窄至15-17nm，表明後者顏色的輸出更接近單色光。

正向電壓（V_F）：對於電路設計至關重要，在2mA下所有顏色和系列的正向電壓非常一致，典型值為2.4V，最大值為2.4V（極紅最大為2.3V）。最小值為1.8V。這種在低電流下的低V_F是實現與低壓邏輯相容的關鍵特性。

其他參數：在5V反向偏壓下，反向電流（I_R）保證為100µA或更小。在0V偏壓和1MHz頻率下量測時，接面電容（C）典型值為40pF。

3. 分級系統說明

規格書指出其採用發光強度分級系統。註釋2說明發光強度等級分類產品支援兩個等級，而註釋4則規定Iv分類代碼標示於每個包裝袋上。這意味著LED會根據其在測試條件下量測到的發光強度進行分類（分級）。客戶會收到特定強度範圍內的產品（例如，最小值和典型值），確保同一生產批次內的亮度一致性。確切的分級代碼及其對應的強度範圍在此摘要中未詳細說明，但對於大量採購以維持應用一致性至關重要。

雖然未明確說明為波長的正式分級系統，但列出多種具有特定主波長和峰值波長的顏色選項（超紅、極紅、紅等），實際上就構成了一套顏色分級系統。設計師可根據所需的色點選擇對應的料號。

4. 性能曲線分析

儘管文中引用了特定的圖形曲線（圖1用於峰值發光量測，圖5用於視角定義）但未提供圖形，我們仍可根據標準LED行為及給定的參數來討論其含義。

I-V（電流-電壓）曲線：在2mA下指定的V_F為1.8-2.4V，這指出了LED I-V曲線上的工作點。此曲線是指數型的。在電流顯著低於2mA時，V_F會較低；若以最大連續電流30mA驅動LED，將導致更高的V_F，很可能超過2.4V，這在驅動電路的電壓餘裕設計中必須加以考慮。

溫度特性：超過70°C後，每°C降低0.4 mA的降額因子是熱性能的直接指標。它強調了最大允許電流會隨著接面溫度升高而降低。這對於設計可靠性至關重要，特別是在密閉空間或高環境溫度下。AlInGaP LED的正向電壓（V_F）通常具有負溫度係數，意味著它會隨著溫度升高而略微下降。

光譜分佈：參考峰值波長（λ_P）和光譜半高寬（Δλ），其發射光譜相對較窄，這是AlInGaP材料的特徵。光譜會隨溫度輕微偏移（通常溫度升高時向較長波長移動），並可能隨驅動電流略有變化。

5. 機械與封裝資訊

這些LED提供穿孔式封裝。規格書提供了三個系列的尺寸圖：LTL1CHx、LTL2F7x和LTL2R3x。關鍵尺寸註記包括：

• 所有尺寸單位為毫米，除非另有說明，公差為±0.25mm。
• 允許法蘭下方樹脂最大凸出1.0mm。
• 引腳間距是在引腳從封裝本體伸出的位置量測，這對於PCB孔距至關重要。

系列之間的物理差異可能與透鏡尺寸和形狀有關，這直接影響視角和光輸出模式。與其他系列的60度視角相比，LTL2R3x系列的45度視角是其特定機械透鏡設計的結果。

6. 焊接與組裝指南

提供的主要焊接規格是針對引腳：在距離LED本體1.6mm（0.063英寸）處量測時，它們可以承受260°C的溫度持續5秒。這是標準的波峰焊或手焊參數。遵守此時間-距離規格至關重要，以防止過多熱量沿引腳傳導並損壞內部LED晶片或環氧樹脂透鏡材料。在處理過程中應遵守標準的ESD（靜電放電）預防措施。儲存溫度範圍為-55°C至+100°C。

7. 包裝與訂購資訊

料號編碼系統遵循結構化格式：LTL [系列代碼] [顏色代碼] xDNN。

• 系列代碼：1CHJ、2F7J或2R3J。這定義了封裝樣式、視角和強度組別。
• 顏色代碼：緊接在'J'後的字母表示顏色和技術：
  • D：超紅（AlInGaP）
  • R：極紅（AlInGaP）
  • E：紅（AlInGaP）
  • F：琥珀色 / 黃橙色（AlInGaP）
  • Y：黃色 / 琥珀黃色（AlInGaP）
  • S：黃色（AlInGaP）
  • G：綠色（AlInGaP）
• 後綴'xDNN'可能表示包裝選項（例如，散裝、捲帶包裝）。

根據註釋，發光強度分級代碼標示在包裝袋上。具體包裝數量（例如，每袋、每捲）在此摘要中未說明。

8. 應用建議

.1 Typical Application Circuits

最直接的應用是直接連接到邏輯閘輸出。需要一個簡單的串聯限流電阻。電阻值（R_s）可以使用歐姆定律計算：R_s= (V_CC- V_F) / I_F。例如，使用5V TTL電源（V_CC=5V），VF為2.4V，期望的I_F為2mA：R_F= (5 - 2.4) / 0.002 = 1300歐姆。標準的1.2kΩ或1.5kΩ電阻將是合適的。對於微控制器GPIO引腳（通常為3.3V），電阻值會更小：例如，(3.3 - 2.4) / 0.002 = 450Ω。_s8.2 設計考量

電流限制：

務必使用串聯電阻。即使這些LED額定為低電流，若將其直接連接到沒有電流限制的電壓源，由於電流過大，幾乎會立即損壞。視角選擇：

對於需要從廣泛角度看到的指示器（例如，面板燈），選擇60度系列（LTL1CHJx/LTL2F7Jx）。當需要更集中、軸向更亮的聚光，或指示器將被更直接觀看時，選擇45度系列（LTL2R3Jx）。顏色選擇：

考慮應用環境。在典型照明條件下，綠色和黃色通常對人眼提供最高的發光效率。紅色傳統上用於電源開啟或待機指示。琥珀色可用於警告或注意狀態。熱管理：

雖然功耗很低，但在高密度佈局或高環境溫度下，需確保根據環境溫度超過70°C後的0.4 mA/°C因子對最大電流進行降額。9. 技術比較與差異化

此產品系列的關鍵差異化在於其

在極低的2mA驅動電流下的特性描述和保證性能。許多標準LED是在20mA下規定的。這種低電流優化提供了幾個優勢：直接邏輯驅動：

1. 從微控制器引腳或邏輯IC驅動時，無需電晶體緩衝器，節省成本和電路板空間。超低功耗：
2. 在2mA和約2.4V下，每個LED的功耗低於5mW，這對於電池供電和能量採集應用至關重要。減少熱量產生：
3. 較低的工作電流最小化了接面溫升，增強了長期可靠性和流明維持率。與GaAsP LED等舊技術相比，使用AlInGaP材料提供了更高的效率、更好的溫度穩定性和更飽和的顏色（更純的紅色、黃色）。在同一電氣規格系列內提供多種視角（45°和60°），提供了在低電流LED產品線中並不總是具備的設計靈活性。

10. 常見問題解答 (FAQ)

問：我可以將此LED驅動在20mA以獲得更高亮度嗎？

答：雖然絕對最大連續電流為30mA，但光學特性（發光強度、波長）僅在2mA下規定。在20mA下驅動會產生更多光，但確切的強度和顏色可能與規格書值不同，且V

會更高。需確保在考慮溫度降額後，功耗（I_F* V_F）不超過75mW。_F問：超紅、極紅和紅色之間有什麼區別？

答：區別在於它們的光譜特性。超紅（峰值650nm）發射較長波長的光，呈現更深/更暗的紅色。極紅（639nm）和標準紅（632nm）的波長依次更短，由於人眼在該區域的敏感度更高，對於給定的輻射功率，它們在人眼中呈現更亮的紅色。選擇取決於所需的色點。

問：如何解讀包裝袋上的發光強度分級代碼？

答：規格書註明了其存在但未定義代碼。對於生產，您必須從製造商處取得分級規格文件，以了解每個代碼對應的確切強度範圍（例如，代碼A：3.0-4.5 mcd，代碼B：4.5-6.0 mcd）。這確保了您應用中的一致性。

問：是否需要反向保護二極體？

答：LED可以承受5V的反向電壓。如果存在任何可能施加超過5V反向電壓於LED兩端的情況（例如，在電感電路中或連接錯誤時），建議使用一個與LED並聯（陰極對陰極）的外部反向極性保護二極體。

11. 實務設計與使用範例

範例1：路由器多通道狀態指示器：

網路路由器具有電源、網際網路、Wi-Fi和乙太網路的狀態LED。使用LTL2F7JGDNN（綠色）表示電源和網際網路，LTL2F7JEDNN（紅色）表示活動閃爍，所有LED均通過470Ω串聯電阻直接由主處理器的GPIO引腳（3.3V）驅動。60度視角確保了從房間另一側的可見性。每個LED僅2mA的低電流將處理器電源軌上的總負載降至最低。範例2：便攜式裝置中的低電量警告：

在手持儀表中，一個LTL1CHJFDNN（琥珀色）LED連接到監控電池電壓的比較器電路。當電壓降至閾值以下時，比較器輸出變高，點亮LED。低電流消耗（2mA）對已經耗盡的電池增加了極小的負擔，延長了可用的警告時間。範例3：薄膜開關面板的背光：

具有45度視角和更高強度的LTL2R3Jx系列適合用於邊緣照明小型半透明薄膜按鍵。與更寬視角的LED相比，較窄的光束可以更有效地導入導光板，以更低的光學損耗提供均勻的照明。12. 工作原理

這些LED基於磷化鋁銦鎵（AlInGaP）半導體材料。當施加超過材料能隙電壓（約1.8-2.4V）的正向電壓時，電子和電洞被注入半導體接面的主動區域。它們的復合以光子（光）的形式釋放能量。光的特定顏色由AlInGaP合金的能隙能量決定，該能量在晶體生長過程中通過調整鋁、銦、鎵和磷的比例來控制。一個擴散環氧樹脂透鏡封裝了半導體晶片。此透鏡含有散射粒子，能隨機化發射光的方向，將來自微小晶片的固有定向發射轉變為適合指示器應用的寬廣且均勻的視角。

13. 技術趨勢

此類低電流、高效率LED的發展是由電子領域幾個持久的趨勢所驅動：

微型化與整合：

• 隨著設備縮小，用於指示器的空間和功率減少。能在低於5mA電流下表現良好的LED變得至關重要。物聯網（IoT）與能量採集：
• 對於無電池或鈕扣電池供電的IoT感測器，每一微安培都很重要。將指示器LED優化為最小電流消耗，直接延長了設備的運作壽命。材料進步：
• AlInGaP和InGaN（用於藍/綠/白光）磊晶生長和晶片設計的持續改進，不斷推動效率（每mA電流產生更多光輸出）和可靠性的界限。標準化：
• 趨勢是朝向更嚴格的分級以及在多個電流水平下更詳細的特性描述，使設計師在其光學設計中具有更大的可預測性。雖然表面黏著元件（SMD）封裝主導了新設計，但像這樣的穿孔式LED在原型製作、業餘愛好者使用、維修以及需要更高機械穩固性或更容易手動組裝的應用中仍然具有相關性。

While surface-mount device (SMD) packages dominate new designs, through-hole LEDs like these remain relevant for prototyping, hobbyist use, repair, and applications requiring higher mechanical robustness or easier manual assembly.