T-1 3/4 雙色LED規格書 - 直徑5.0mm - 電壓2.0-2.6V - 功率75-120mW - 紅/綠

1. 產品概述

本文件詳細說明一款採用標準T-1 3/4（5mm）霧面封裝的雙色插件式LED元件規格。該元件在單一封裝內整合了兩個不同的半導體晶片：一個使用AllnGaP（磷化鋁銦鎵）技術發射紅光光譜，另一個使用GaP（磷化鎵）技術發射綠光光譜。此設計允許單一元件產生兩種顏色，適用於狀態指示燈、雙態信號及簡單的多色顯示。白色霧面透鏡提供寬廣視角及柔和、均勻分散的光輸出。本產品專為消費性電子產品、工業控制及儀器儀表中的通用指示器應用而設計。

1.1 核心優勢

雙色光源：將紅光與綠光晶片整合於單一封裝中，相較於使用兩個獨立LED，可節省電路板空間並簡化組裝。
匹配輸出：晶片經過篩選與匹配，以提供均勻的光輸出特性，確保應用中外觀的一致性。
固態可靠性：由於沒有燈絲或活動部件，LED提供長達50,000小時以上的操作壽命。
低功耗：在標準低電流（例如20mA）下工作，具有高能源效率，適合電池供電裝置。
環保合規：本產品製造符合無鉛標準，並遵循RoHS（有害物質限制）指令。

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操作，為確保可靠性能應予以避免。

功率耗散（P_d）：紅光晶片為75 mW，綠光晶片為120 mW。此為環境溫度（T_A）在25°C時，LED晶片能以熱能形式耗散的最大功率。超過此值可能導致過熱並加速性能衰退。
連續順向電流（I_F）：兩種顏色均為30 mA。此為可連續施加的最大直流電流。
峰值順向電流：兩種顏色均為90 mA，僅允許在脈衝條件下（1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度）使用。此允許短暫的高強度閃爍。
降額因子：兩種顏色均為0.4 mA/°C。當環境溫度超過50°C時，最大允許連續電流必須按此因子線性降低，以防止過熱。
逆向電壓（V_R）：5 V。施加高於此值的逆向電壓可能導致接面崩潰。
操作與儲存溫度：-55°C 至 +100°C。元件可在此完整範圍內儲存與操作。
引腳焊接溫度：260°C持續5秒，測量點距離LED本體2.0mm。此定義了手焊或波峰焊的製程窗口。

2.2 電氣與光學特性

這些為在T_A=25°C及I_F=20mA（代表正常工作條件）下測量的典型性能參數。

發光強度（I_v）：感知亮度的關鍵度量。
- 紅光（AllnGaP）：典型值180 mcd，範圍從最小值110 mcd到最大值310 mcd。
- 綠光（GaP）：典型值50 mcd，範圍從最小值30 mcd到最大值85 mcd。
- 保證值包含±15%的容差。
視角（2θ_1/2）：兩種顏色均約為30度。此為發光強度降至軸上值一半時的全角。霧面透鏡創造了此寬廣視角特性。
順向電壓（V_F）：LED工作時兩端的電壓降。
- 紅光：典型值2.4V（範圍2.0V - 2.4V）。
- 綠光：典型值2.6V（範圍2.1V - 2.6V）。
- V_F的差異源於AllnGaP與GaP材料不同的能隙能量。
波長：
- 峰值發射波長（λ_p）：光譜輸出最強的波長。紅光：~650 nm。綠光：~565 nm。
- 主波長（λ_d）：人眼感知並定義顏色的單一波長。紅光：634-644 nm。綠光：563-580 nm。
光譜線半寬度（Δλ）：發射光的頻寬。紅光：~20 nm。綠光：~30 nm。較窄的半寬度表示光譜顏色更純淨。
逆向電流（I_R）：在V_R=5V時 < 100 μA。此為LED處於逆向偏壓時的小漏電流。
電容（C）：在零偏壓下測量。紅光：~80 pF。綠光：~35 pF。此參數在高頻切換應用中可能相關。

3. 分級系統說明

為管理半導體製造過程中的自然變異，LED會根據性能進行分級。此元件使用兩字元分級代碼（X-X），分別代表紅光晶片與綠光晶片的發光強度分級。

3.1 發光強度分級

紅光晶片（AllnGaP）分級：

F: 110 - 140 mcd

G: 140 - 180 mcd

H: 180 - 240 mcd

J: 240 - 310 mcd

綠光晶片（GaP）分級：

A: 30 - 38 mcd

B: 38 - 50 mcd

C: 50 - 65 mcd

D: 65 - 85 mcd

範例：分級代碼"H-B"表示紅光晶片來自H級（180-240 mcd），配對的綠光晶片來自B級（38-50 mcd）。設計者可指定分級以確保組裝中多個元件的亮度一致性。每個分級界限適用±15%的容差。

4. 性能曲線分析

雖然規格書中引用了特定圖表（圖1、圖6），但此處根據標準LED物理學分析其一般含義。

4.1 發光強度 vs. 順向電流（I-V曲線）

在相當大的範圍內，光輸出（I_v）大致與順向電流（I_F）成正比。在建議的20mA以上操作將增加亮度，但也會產生更多熱量，可能縮短壽命並導致色偏。在20mA以下操作將使輸出變暗。此關係僅在一定範圍內呈線性；在極高電流下，效率會下降（效能降低）。

4.2 溫度依賴性

LED性能對溫度敏感。

順向電壓（V_F）：隨著接面溫度升高而降低。具有輕微的負溫度係數。
發光強度（I_v）：隨著接面溫度上升而降低。高環境溫度或過大的驅動電流導致自熱將減少光輸出。降額因子（50°C以上為0.4 mA/°C）用於管理此熱效應。
波長：峰值波長與主波長通常會隨溫度升高而輕微偏移（通常朝向較長波長）。

4.3 光譜分佈

所引用的光譜分佈圖（圖1）將顯示每個晶片的相對輻射功率與波長的關係。紅光AllnGaP晶片通常表現出較窄、更對稱、中心約在650 nm的峰值。綠光GaP晶片在565 nm附近有較寬的峰值。主波長是使用CIE色度標準從此光譜計算得出，以定義感知的色調。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

本元件使用標準T-1 3/4徑向引腳封裝，配有白色霧面環氧樹脂透鏡。關鍵尺寸註記包括：

所有尺寸單位為毫米（括號內提供英吋）。
除非另有說明，適用±0.25mm（±0.010"）的標準公差。
法蘭下方的樹脂可能凸出，最大1.0mm。
引腳間距在引腳離開封裝本體的點測量，這對PCB佔位設計至關重要。

5.2 極性識別與引腳成型

通常，較長的引腳表示陽極（正極）。對於具有兩個陽極和一個共陰極（或反之，取決於內部電路）的雙色LED，規格書的內部示意圖會定義接腳配置。在引腳成型期間，彎曲處必須距離透鏡底座至少3mm，以避免對密封處造成應力。成型必須在室溫下並在焊接製程前完成。

5.3 橫截面與材料

元件結構如下：

引線框架：鐵合金，鍍銅和銀，並進行焊錫浸鍍以改善可焊性。
晶片黏著：使用含銀環氧樹脂膏將半導體晶片黏著至引線框架。
LED晶片：獨立的AllnGaP（紅光）與GaP（綠光）晶粒。
鍵合線：金線連接晶片頂部至相應的引線框架柱。
封裝：環氧樹脂與硬化劑形成霧面透鏡並提供環境保護。
產品重量：約0.36克。

6. 焊接與組裝指南

6.1 焊接製程參數

手動焊接（烙鐵）：

溫度：最高350°C - 400°C。
時間：每引腳最多3.0秒。
距離：保持從透鏡底座到焊點至少2.0mm的間隙。

波峰焊接：

預熱溫度：最高 < 100°C。
預熱時間：最高 < 60秒。
焊錫波溫度：最高 < 260°C。
接觸時間：最高 < 5秒。

關鍵警告：過高的溫度或時間可能熔化環氧樹脂透鏡，導致內部分層或破壞半導體接面。切勿將透鏡浸入焊錫中。

6.2 儲存與處理

儲存條件：不應超過30°C和70%相對濕度。
保存期限：一旦從原防潮袋中取出，元件應在三個月內使用。
長期儲存：若長時間離開原包裝，應儲存在帶有乾燥劑的密封容器或氮氣環境中。
清潔：僅使用酒精類溶劑，如異丙醇（IPA）。避免使用可能對封裝造成應力的強效或超音波清潔。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 包裝規格

元件包裝於防靜電袋中，以防止靜電放電損壞。

基本單位：每包裝袋500件或250件。
內盒：包含16個包裝袋，總計8,000件。
外箱（運輸箱）：包含8個內盒，總計64,000件。
在任何運輸批次中，僅最終包裝可能包含非滿額數量。

7.2 料號解讀

料號LTL30EKDFGJ遵循內部編碼系統。雖然此處未公開完整邏輯，但它通常編碼了封裝類型（T-1 3/4）、顏色（雙色）、透鏡樣式（霧面）以及特定的強度分級代碼（例如，根據上下文推斷，"J"代表紅光）。後綴"FGJ"可能與性能分級相關。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

此雙色LED非常適合需要從單一點進行雙態指示的應用：

狀態指示燈：電源開啟（綠）/待機（紅）或正常（綠）/故障（紅）。
雙態警報：警告（閃爍紅）/清除（綠）。
簡單顯示：基本面板燈、開關或標誌的背光，需要兩種顏色。
消費性電子產品：充電狀態、路由器、數據機或音響設備上的連線指示燈。
工業控制：機器狀態指示燈、通過/不通過信號。

8.2 電路設計考量

電流驅動至關重要：LED是電流驅動裝置。順向電壓（V_F）具有容差且隨溫度變化。不建議將LED直接連接到電壓源或並聯而無個別限流，因為V_F的微小差異將導致電流分配和亮度的顯著不平衡。

推薦電路（模型A）：為每個LED晶片（或雙色LED的每個顏色通道）使用一個串聯限流電阻。電阻值使用歐姆定律計算：R = (V_電源- V_F) / I_F。例如，使用5V電源，綠光LED（V_F~2.6V）在20mA下：R = (5 - 2.6) / 0.02 = 120 Ω。這確保了穩定且匹配的亮度。

熱管理：雖然功率耗散低，但若用於高環境溫度或密閉空間，請確保充分通風。遵守50°C以上的電流降額指南。

9. 技術比較與差異化

與使用兩個離散單色LED相比，此整合雙色解決方案提供明顯優勢：

空間效率：一個元件佔位 vs. 兩個。
組裝簡便性：一次放置和焊接操作 vs. 兩次，降低成本及潛在缺陷。
光學對準：保證紅光與綠光源位於同一位置，提供一致的視覺點。

與三色（RGB）LED相比，此裝置更簡單，由於使用專用晶片，通常每種顏色具有更高的光輸出，且需要更少的控制線（共陰極RGB需要3個陽極，此元件僅需2個），使其適合僅需兩種不同狀態而無需混色複雜性的應用。

10. 常見問題（FAQ）

Q1：我可以直接從微控制器引腳驅動此LED嗎？

A：這取決於引腳的電流源/匯能力。大多數MCU引腳可提供/吸收高達20-25mA的電流，與LED的典型電流匹配。然而，您必須包含一個串聯電阻來限制電流。切勿將LED直接連接在MCU引腳與電源或地之間。

Q2：為什麼紅光和綠光的典型順向電壓不同？

A：順向電壓由半導體材料的能隙能量決定。磷化鎵（GaP，綠光）的能隙比磷化鋁銦鎵（AllnGaP，紅光）大，需要稍高的電壓來"開啟"並導通電流。

Q3：分級代碼是什麼意思？我需要指定它嗎？

A：分級代碼（例如H-B）表示紅光與綠光晶片發光強度的保證範圍。對於多個元件間亮度均勻性至關重要的應用（例如，一組相同的指示燈），指定嚴格的分級很重要。對於非關鍵的單一指示燈，較寬的分級範圍是可接受的。

Q4：如何識別每種顏色的陽極和陰極？

A：具體的接腳配置（共陽極或共陰極）由內部電路圖定義，應查閱完整規格書。通常，對於3引腳雙色LED，中間引腳是共接點，兩個外側引腳分別對應個別顏色。

11. 實用設計與使用範例

11.1 雙狀態電源指示燈

情境：一個裝置需要一個指示燈來顯示"市電供電中"（綠）和"電池充電中"（紅）。

實作：使用雙色LED。將綠光陽極透過一個電阻連接到穩壓的5V線路，該線路在市電供電時啟動。將紅光陽極透過一個電阻連接到充電電路的控制信號，該信號在充電期間變為高電位。使用共陰極連接到地。如果控制信號較弱，可以使用簡單的電晶體或邏輯閘來驅動陽極。

11.2 簡單雙狀態警報系統

情境：一個感測器模組需要視覺警報：穩定綠光表示"正常"

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。

T-1 3/4 雙色LED規格書 - 直徑5.0mm - 電壓2.0-2.6V - 功率75-120mW - 紅/綠 - 繁體中文技術文件

目錄