目錄
- 1. 產品概述
- 1.1 核心優勢
- 1.2 目標市場與應用
- 2. 技術參數深入解析
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 電氣與光學特性
- 2.2.1 F 系列 (8° 視角)
- 2.2.2 H 系列 (15° 視角)
- 2.2.3 P 系列 (22° 視角)
- 2.2.4 共同參數
- 2.3 分級系統說明
- 3. 機械與封裝資訊
- 3.1 封裝尺寸
- 3.2 極性識別
- 4. 焊接與組裝指南
- 4.1 手工或波峰焊接
- 4.2 儲存條件
- 5. 應用建議
- 5.1 典型應用場景
- 5.2 設計考量
- 6. 技術比較與差異化
- 7. 常見問題解答（基於技術參數）
- 7.1 峰值波長與主波長有何不同？
- 7.2 我如何在 F、H、P 系列之間選擇？
- 7.3 我可以在沒有限流電阻的情況下驅動這些 LED 嗎？
- 7.4 "水清" 透鏡是什麼意思？
- 8. 實務設計案例
- 9. 技術原理介紹
- 10. 發展趨勢
1. 產品概述
本文件詳述一系列 T-13/4 (5mm) 直徑、超高亮度發光二極體 (LED) 的規格。這些是設計用於安裝在印刷電路板 (PCB) 或面板上的插件式元件。LED 採用磷化鋁銦鎵 (AlInGaP) 於砷化鎵 (GaAs) 半導體技術上製成，並封裝於水清環氧樹脂外殼中。此系列產品以其高發光強度輸出與低功耗為特點，非常適合需要高可見度與高效率的應用。
1.1 核心優勢
- 高發光強度：提供非常明亮的輸出，具體數值依型號與顏色而異。
- 低功耗：在典型順向電流 20mA 下高效運作。
- 高效率：相對於電氣輸入，提供顯著的光輸出。
- 安裝方式靈活：標準插件式設計，相容於 PCB 或面板安裝。
- 積體電路相容：由於電流需求低，可直接由積體電路驅動。
- 標準封裝：流行的 T-13/4 (5mm) 直徑外型規格。
1.2 目標市場與應用
這些 LED 主要用於需要清晰、明亮信號指示的應用。典型用途包括訊息顯示器與各種類型的標誌，例如交通號誌，其中遠距離的高可見度至關重要。
2. 技術參數深入解析
這些 LED 的性能由幾個關鍵的電氣與光學參數定義，這些參數會因不同產品系列（F、H、P、R，以其視角區分）而異。
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極限。所有數值均在環境溫度 (TA) 為 25°C 時指定。
- 功率耗散 (PD)：最大 120 mW。
- 峰值順向電流 (IFP)：根據顏色變體，在脈衝條件下（1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度）範圍為 90 mA 至 130 mA。
- 連續順向電流 (IF)：所有變體均為 50 mA。
- 降額因子：順向電流從 70°C 起線性降額 0.6 mA/°C。
- 逆向電壓 (VR)：最大 5 V（在 IR= 100 µA 時）。
- 工作溫度範圍：-40°C 至 +100°C。
- 儲存溫度範圍：-55°C 至 +100°C。
- 引腳焊接溫度：260°C 持續 5 秒，測量點距離 LED 本體 1.6mm (0.063")。
2.2 電氣與光學特性
這些是在 TA=25°C 和 IF=20mA 下測量的典型工作參數。系列由視角定義：F 系列 (8°)、H 系列 (15°)、P 系列 (22°) 和 R 系列 (30°)。發光強度與視角成反比。
2.2.1 F 系列 (8° 視角)
- 發光強度 (Iv)：範圍從 3200-5500 mcd (超紅) 到 4200-7800 mcd (其他顏色)。
- 順向電壓 (VF)：通常為 2.0V 至 2.4V，超紅為 1.9V 至 2.3V。
- 峰值波長 (λP)：範圍從 588 nm (黃) 到 639 nm (超紅)。
- 主波長 (λd)：範圍從 587 nm (黃) 到 631 nm (超紅)。
- 光譜半高寬 (Δλ)：範圍從 15 nm 到 20 nm。
2.2.2 H 系列 (15° 視角)
- 發光強度 (Iv)：範圍從 1500-2400 mcd (超紅) 到 1900-3400 mcd (其他顏色)。
- 電氣與光譜特性 (VF, λP, λd, Δλ) 與 F 和 H 系列相同。
2.2.3 P 系列 (22° 視角)
- 發光強度 (Iv)：範圍從 880-1400 mcd (超紅) 到 1150-2000 mcd (其他顏色)。
- 電氣與光譜特性 (VF, λP, λd, Δλ) are identical to the F and H Series.
2.2.4 共同參數
- 逆向電流 (IR)：在 VR= 5V 時最大為 100 µA。
- 電容 (C)：在 VF= 0V, f = 1 MHz 時，典型值為 40 pF。
2.3 分級系統說明
規格書標示了發光強度分級系統。
- 發光強度分級：產品分為兩個等級（例如，最小值和典型值）。具體的分級代碼標示在每個獨立包裝袋上。
- 顏色/波長分級：料號結構精確定義了顏色及其對應的波長特性（例如，"RK" 代表超紅，"EK" 代表紅）。在一個顏色代碼內沒有額外的分級。
3. 機械與封裝資訊
3.1 封裝尺寸
LED 採用標準徑向引腳封裝，具有 5mm (T-13/4) 直徑的透鏡。
- 本體直徑：典型值 5.0mm。
- 引腳間距：測量引腳從封裝本體伸出的位置。
- 樹脂突出：法蘭下方最大為 1.0mm (0.04")。
- 公差：除非另有說明，為 ±0.25mm (0.010")。
3.2 極性識別
元件使用標準 LED 極性。較長的引腳通常是陽極（正極），較短的引腳是陰極（負極）。陰極也可能由塑膠透鏡邊緣的平面標示。焊接前務必驗證極性，以防止逆向偏壓損壞。
4. 焊接與組裝指南
4.1 手工或波峰焊接
對於插件式安裝，可以使用標準的波峰或手工焊接技術。
- 溫度限制：引腳可承受 260°C 最多 5 秒。此測量點距離 LED 塑膠本體 1.6mm (0.063")。
- 熱管理：避免長時間加熱，以防止損壞環氧樹脂封裝和內部半導體晶粒。必要時，在焊接點與 LED 本體之間的引腳上使用散熱工具（例如鑷子）。
4.2 儲存條件
為保持可焊性與元件完整性，請將 LED 儲存在其原始的防潮袋中，環境控制在指定的儲存溫度範圍 -55°C 至 +100°C 內。避免高濕度或腐蝕性氣體的環境。
5. 應用建議
5.1 典型應用場景
- 訊息標誌與顯示器：適用於狀態指示燈、跑馬燈文字顯示器或資訊面板，這些應用需要高亮度以確保日光下的可見度。
- 交通與信號標誌：適用於輔助信號燈、行人穿越道指示燈或其他需要特定顏色（紅、琥珀、黃）的交通相關應用。
- 工業指示器：機器狀態燈、控制面板上的警告指示燈。
- 消費性電子產品：電源指示燈、小型顯示器的背光。
5.2 設計考量
- 限流：務必使用串聯限流電阻。根據電源電壓 (VCC)、LED 的順向電壓 (VF) 和所需的順向電流 (IF，通常為 20mA) 計算電阻值。公式：R = (VCC- VF) / IF.
- 視角選擇：根據所需的光束模式選擇系列。使用窄視角 (8° F 系列) 進行定向、遠距離觀看。使用較寬視角 (22° P 系列、30° R 系列) 以獲得更寬廣、更擴散的光照。
- 熱管理：雖然功率耗散低，但請確保工作環境溫度不超過 100°C。對於多顆 LED 的設計或在高溫環境中，請考慮間距和可能的氣流。
- 逆向電壓保護：儘管 LED 可以承受高達 5V 的逆向電壓，但最好避免讓其暴露於逆向偏壓。在交流或極性反轉的電路中，應包含一個反向並聯二極體進行保護。
6. 技術比較與差異化
與舊一代的標準 5mm LED（例如使用 GaP 或 GaAsP 技術）相比，此基於 AlInGaP 的系列提供了顯著優勢：
- 更高效率與亮度：AlInGaP 技術提供卓越的發光效率，在相同的驅動電流下產生更高的發光強度。
- 改善的色彩飽和度：光譜特性（更窄的半高寬）可以產生更純淨和飽和的顏色，特別是在紅色到琥珀色範圍內。
- 更廣泛的視角選擇：從相同的核心技術提供多種定義明確的視角（8°、15°、22°、30°），使設計師能夠在不改變 LED 電氣或顏色屬性的情況下，精確調整其應用的光分佈。
7. 常見問題解答（基於技術參數）
7.1 峰值波長與主波長有何不同？
峰值波長 (λP)是 LED 發射光的光譜功率分佈達到最大值時的波長。主波長 (λd)是從 CIE 色度圖推導出來的；它是與 LED 光線感知顏色相匹配的純光譜色的單一波長。對於具有寬廣光譜的 LED，這些數值可能不同。主波長通常更能代表人眼感知的顏色。
7.2 我如何在 F、H、P 系列之間選擇？
選擇主要基於所需的光束模式和強度。F 系列 (8°)將光線集中成非常窄、強烈的光束，適合遠距離指示。H 系列 (15°)在強度和擴散度之間提供了良好的平衡。P 系列 (22°)和R 系列 (30°)提供更寬廣、更擴散的光線，適合區域照明或廣角觀看。發光強度隨著視角增加而降低。
7.3 我可以在沒有限流電阻的情況下驅動這些 LED 嗎？
No.LED 是電流驅動裝置。其順向電壓具有容差和負溫度係數（隨溫度升高而降低）。直接連接到電壓源將導致過量電流流動，可能超過連續順向電流的絕對最大額定值 (50mA) 並損壞裝置。串聯電阻對於穩定和安全操作是必需的。
7.4 "水清" 透鏡是什麼意思？
"水清" 或非擴散透鏡是完全透明的。這使得 LED 晶片的全部強度得以投射，從而實現最高的發光強度和更明確的光束模式（如窄視角變體所示）。它不會像擴散（乳白）透鏡那樣散射光線。
8. 實務設計案例
情境：為戶外設備設計一個高可見度、電池供電的 "ON" 指示燈，必須在陽光直射下可見。指示燈顏色應為紅色。
設計選擇：
- LED 選擇：選擇LTL2F3VEKNT（紅色，8° 視角，F 系列）。窄 8° 光束將發光強度（典型值 1900-3100 mcd）集中成一個緊密的光點，最大化正前方觀看者的感知亮度。紅色是 "電源開啟" 指示燈的標準顏色。
- 驅動電路：裝置由 5V 電源軌供電。使用典型的 VF2.4V 和目標 IF20mA：R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 Ω。將使用一個標準的 130Ω 或 150Ω 1/4W 電阻串聯。
- 佈局：插件式 LED 放置在前面板上。限流電阻可以放在主 PCB 上。組裝時確保 LED 的極性方向正確。
- 結果：一個非常明亮、聚焦的紅點指示燈，僅消耗 20mA * 2.4V = 48mW 的功率，遠低於裝置的 120mW 額定值，確保了長期的可靠性。
9. 技術原理介紹
這些 LED 基於磷化鋁銦鎵 (AlInGaP)半導體材料，生長在砷化鎵 (GaAs) 基板上。運作原理是電致發光。
- 當順向電壓施加於 p-n 接面時，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。
- 在主動的 AlInGaP 層內，電子和電洞重新結合。此重新結合過程中釋放的能量以光子（光）的形式發射出來。
- 光的特定顏色（波長）由 AlInGaP 合金的能隙能量決定，這是在晶體生長過程中通過精確控制鋁、銦、鎵和磷的比例來實現的。增加更多的鋁和銦會增加能隙，使發射光從紅色轉向黃色/綠色。
- "水清" 環氧樹脂封裝充當透鏡，塑造光輸出，並為精密的半導體晶片提供機械和環境保護。
10. 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 技術仍在持續發展。與此類裝置相關的趨勢包括：
- 效率提升：持續的材料科學和製造工藝改進帶來更高的發光效率（每瓦更多流明），允許在相同電流下獲得更高的輸出亮度，或在相同亮度下消耗更低的功率。
- 顏色一致性與分級：磊晶生長和製程控制的進步使得波長和發光強度分佈更加緊密，減少了廣泛分級的需求，並提供了裝置之間更一致的性能。
- 封裝創新：雖然 T-13/4 封裝在插件式應用中仍然是標準，但由於其更小的尺寸和適合自動化組裝，大多數新設計的產業普遍轉向表面黏著裝置 (SMD) 封裝。然而，插件式 LED 在原型製作、教育套件以及需要高可靠性或手動組裝的應用中仍然很重要。
- 擴展的顏色範圍：新型半導體材料（如用於藍/綠/白色的 InGaN）的發展補充了 AlInGaP，實現了全彩顯示。對於單色指示燈，AlInGaP 仍然是高亮度紅、橙和琥珀色 LED 的主導技術。
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。 |