LTLR14FGFAJH213T 雙色LED指示燈規格書 - 橙色/黃綠色 - 20mA - 52mW - 插件式封裝 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTLR14FGFAJH213T 是一款專為電路板指示燈（CBI）應用而設計的雙色插件式LED指示燈。其特點在於採用黑色塑膠直角外殼，與LED元件緊密結合，能有效提升對比度以增強視覺辨識性。此元件屬於一系列指示燈產品家族，提供多種配置選擇，包括頂視與直角視角，並採用可堆疊且易於組裝的設計，非常適合在印刷電路板（PCB）上建立水平或垂直陣列。

1.1 主要特點

• 專為簡化電路板組裝與整合而設計。
• 黑色外殼材質能與發光的LED形成高對比度。
• 具備低功耗與高發光效率的特性。
• 產品為無鉛製造，並符合RoHS（有害物質限制）指令。
• 可發出兩種顏色光：橙色與黃綠色，其半導體材料採用AlInGaP（磷化鋁銦鎵）技術。
• 配備白色擴散透鏡，可實現均勻、廣角的光線分佈。
• 採用捲帶包裝，適用於自動化組裝製程。

1.2 目標應用

此LED指示燈專為廣泛電子設備的可靠性和效能而設計。其主要應用領域包括：

• 電腦系統：主機板、伺服器、網路交換器及周邊設備上的狀態指示燈。
• 通訊設備：路由器、數據機、電信基礎設施及網路硬體中的訊號與狀態指示燈。
• 消費性電子產品：音訊/視訊設備、家電及個人電子產品中的電源、模式與功能指示燈。
• 工業控制：機械、控制系統、儀器儀表及自動化設備的面板指示燈，在這些應用中清晰的視覺回饋至關重要。

2. 技術參數：深入客觀解讀

以下章節將根據規格書內容，對元件的技術規格進行詳細、客觀的分析。除非另有說明，所有參數均在環境溫度（TA）25°C下指定。

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。這些並非工作條件。

• 功率消耗（PD）：52 mW（適用於橙色與黃綠色）。這是元件在不發生性能劣化的情況下，所能散發的最大熱功率。
• 峰值順向電流（IF(peak)）：60 mA。此電流僅能在佔空比 ≤ 1/10 且脈衝寬度 ≤ 10µs 的脈衝條件下施加。在直流操作中超過此值將損壞LED。
• 直流順向電流（IF）：20 mA。這是為達到指定光學特性，在正常工作時建議的連續順向電流。
• 工作溫度範圍（Topr）：-30°C 至 +85°C。保證元件在此環境溫度範圍內正常運作。
• 儲存溫度範圍（Tstg）：-40°C 至 +100°C。元件可在未施加電源的狀態下於此範圍內儲存。
• 引腳焊接溫度：最高260°C，持續時間不超過5秒，測量點距離LED本體2.0mm（0.079\"）。此定義了手焊或波峰焊製程的熱耐受曲線。

2.2 電氣與光學特性

這些參數定義了元件在正常工作條件下（IF=20mA，TA=25°C）的典型性能。

• 發光強度（Iv）：
  • 橙色：典型值為140 mcd。規格書中指定的最小值為23 mcd，但典型性能顯著更高。實際交付的強度取決於分級分類（見第4節）。
  • 黃綠色：典型值同樣列為140 mcd，遵循與橙色LED相同的分級結構。
  • 測量說明：強度是使用近似於CIE明視覺響應曲線的感測器與濾光片組合進行測量，確保測量值與人類視覺感知相符。
• 視角（2θ1/2）：100度（兩種顏色典型值）。這是發光強度降至其峰值（軸向）值一半時的全角。白色擴散透鏡負責實現此寬視角特性。
• 峰值發射波長（λP）：
  • 橙色：611 nm（典型值）。
  • 黃綠色：575 nm（典型值）。
  • 這是發射光的光譜功率分佈達到最大值時的波長。
• 主波長（λd）：
  • 橙色：範圍從598 nm（最小值）到612 nm（最大值），典型值為605 nm。
  • 黃綠色：範圍從565 nm（最小值）到571 nm（最大值），典型值為569 nm。
  • 主波長是根據CIE色度圖計算得出，代表光線的感知顏色，即最能匹配顏色感覺的單一波長。
• 光譜線半寬度（Δλ）：
  • 橙色：17 nm（典型值）。
  • 黃綠色：15 nm（典型值）。
  • 此參數表示發射光的光譜純度或頻寬，以發射峰值的半高全寬（FWHM）進行測量。
• 順向電壓（VF）：
  • 橙色：範圍從2.1V（最小值）到2.6V（典型值）。提供的表格中未指定最大值。
  • 黃綠色：假設相似，但在提供的摘錄中未單獨明確說明。
• 逆向電流（IR）：當施加5V逆向電壓（VR）時，最大值為10 µA。重要注意事項：規格書明確指出 \"此元件並非為逆向操作而設計。\" 此測試條件僅用於特性描述；不建議在電路設計中施加逆向偏壓。

3. 分級系統規格

為確保生產中的顏色與亮度一致性，LED會進行分級篩選。LTLR14FGFAJH213T 針對發光強度與主波長採用雙重分級代碼系統。

3.1 發光強度分級

橙色與黃綠色LED均分為三個強度等級，以兩個字母的代碼（AB、CD、EF）標識。強度的分級代碼標示在包裝袋上。

• 分級 AB：23 mcd（最小值）至50 mcd（最大值）。
• 分級 CD：50 mcd（最小值）至85 mcd（最大值）。
• 分級 EF：85 mcd（最小值）至140 mcd（最大值）。
• 容差：每個分級極限在測試時具有±30%的容差。

3.2 主波長分級

LED亦根據其主波長（色點）使用數字代碼進行分級。

黃綠色：

• 分級 1：565.0 nm 至 568.0 nm。
• 分級 2：568.0 nm 至 571.0 nm。

橙色（在分級表中稱為琥珀色）：

• 分級 3：598.0 nm 至 605.0 nm。
• 分級 4：605.0 nm 至 612.0 nm。

容差：每個波長分級極限具有±1 nm的容差。

設計影響：對於需要嚴格顏色或亮度匹配的應用（例如多指示燈面板），設計師應指定所需的分級代碼，或在電路層級實施校準以補償差異。

4. 性能曲線分析

規格書中引用了典型的電氣與光學特性曲線。雖然提供的文本中未重現具體圖表，但通常包含以下基本關係：

• 順向電流 vs. 順向電壓（I-V曲線）：顯示半導體二極體電流與電壓之間的指數關係。曲線會有一個特定的 \"膝點\" 電壓（約2.1-2.6V），超過此電壓後，電流會隨著電壓的微小增加而迅速上升。必須串聯一個限流電阻以防止熱失控。
• 發光強度 vs. 順向電流：展示光輸出如何隨順向電流增加而增加。在建議的工作範圍內（最高20mA）通常是線性的，但在更高電流下會因效率下降和發熱而飽和並最終劣化。
• 發光強度 vs. 環境溫度：說明LED效率的負溫度係數。隨著接面溫度升高，發光輸出通常會降低。寬廣的工作溫度範圍（-30°C至+85°C）表明元件設計為在此範圍內保持功能，儘管輸出會有所變化。
• 光譜分佈：相對強度對波長的圖表，顯示峰值發射波長（λP）和光譜半寬度（Δλ）。橙色LED的光譜將集中在611 nm附近，黃綠色則在575 nm附近。

5. 機械與封裝資訊

5.1 外型尺寸與結構

該元件由一個黑色或深灰色塑膠外殼（支架）組成，並整合了用於插件式安裝的引腳。LED元件本身是一個帶有白色擴散透鏡的橙色/黃綠色雙色晶片。規格書中的關鍵機械說明包括：

• 所有尺寸均以毫米為單位提供，括號內為英吋。
• 除非特定特徵標明不同容差，否則適用±0.25mm（±0.010\"）的一般容差。
• 顯示引腳間距、本體尺寸和透鏡輪廓的確切機械圖紙在規格書中有所引用（由 \"外型尺寸\" 章節暗示）。

5.2 包裝規格

該元件以業界標準的捲帶包裝形式提供，適用於自動插件設備。

• 載帶：
  • 材質：黑色導電聚苯乙烯合金。
  • 厚度：0.50 mm ±0.06 mm。
  • 10個鏈輪孔距累積容差：±0.20 mm。
• 捲盤：標準13英吋（330mm）直徑捲盤。
• 每捲盤數量：500件。
• 主紙箱包裝：
  • 2個捲盤（總計1000件）與一張濕度指示卡和乾燥劑一同包裝在一個防潮袋（MBB）中。
  • 1個防潮袋包裝在1個內箱中（1000件/箱）。
  • 10個內箱包裝在1個外運輸紙箱中（總計10,000件）。

6. 焊接與組裝指南

正確的處理對於確保可靠性並防止LED損壞至關重要。

6.1 儲存條件

• 密封包裝（防潮袋）：儲存於≤30°C且相對濕度（RH）≤70%的環境中。在防潮袋保持密封的情況下，元件自日期代碼起一年內使用有效。
• 已開封包裝：若防潮袋已開封，儲存環境不得超過30°C和60% RH。
• 車間壽命：從原始防潮袋取出的元件應在168小時（7天）內進行紅外線迴焊焊接。
• 延長儲存/烘烤：若元件在原始包裝外儲存超過168小時，在進行SMT組裝（迴焊）製程前，必須在大約60°C下烘烤至少48小時，以驅除吸收的水分，防止焊接過程中發生 \"爆米花\" 現象或分層。

6.2 引腳成型與PCB組裝

• 在距離LED透鏡底座至少3mm處彎曲引腳。
• 彎曲時請勿使用引線框架的底座作為支點。
• 所有引腳成型必須在焊接之前且於室溫下完成。
• 在插入PCB的過程中，使用必要的最小壓接力，以避免對LED本體或引腳施加過大的機械應力。

6.3 焊接製程

• 在透鏡底座與引腳上的焊點之間保持至少2mm的最小間距。
• 在波峰焊過程中，避免將透鏡浸入焊料中。
• 當LED因焊接而處於高溫狀態時，請勿對引腳施加任何外部應力。
• 建議焊接條件：規格書規定，在距離本體2.0mm處測量時，最高260°C持續5秒。這與標準波峰焊或手焊曲線相容。

6.4 清潔

若需要進行組裝後清潔，僅使用酒精類溶劑，如異丙醇（IPA）。避免使用可能損壞塑膠外殼或透鏡的強效或超音波清潔方式。

7. 應用建議與設計考量

7.1 典型應用電路

單色操作最基本的驅動電路涉及一個與LED串聯的限流電阻，連接到直流電源（Vcc）。電阻值（R）可使用歐姆定律計算：R = (Vcc - VF) / IF，其中VF是LED的順向電壓（保守設計建議使用2.6V），IF是所需的順向電流（最大20 mA）。例如，使用5V電源時：R = (5V - 2.6V) / 0.020A = 120歐姆。標準的120Ω或150Ω電阻將是合適的。對於雙色操作，通常使用兩個獨立的限流電路，常採用共陰極或共陽極配置，由邏輯訊號或開關控制。

7.2 設計考量

• 電流驅動：始終使用恆定電流驅動LED，或使用串聯電阻進行限流。直接連接到電壓源將損壞LED。
• 熱管理：雖然功率消耗較低（52mW），但若用於高密度陣列或高環境溫度下，應確保足夠的間距和可能的氣流，以將接面溫度維持在限制範圍內。
• 光學設計：100度的寬視角使其非常適合用於視角不嚴格軸向的前面板指示燈。黑色外殼能最大限度地減少雜散光並提高對比度。
• 極性：在PCB佈線和組裝過程中，請注意正確的陽極/陰極方向。反向連接將阻斷電流（LED不會亮），且若電壓超過逆向崩潰額定值，可能導致損壞。

8. 技術比較與差異化

LTLR14FGFAJH213T 在其類別中提供了幾個顯著的優勢：

• 單一封裝雙色：整合了兩種不同的顏色（橙色與黃綠色），與使用兩個獨立的單色LED相比，節省了PCB空間並簡化了組裝。
• 直角外殼：內建的直角支架將光線導向平行於PCB平面的方向，非常適合邊緣發光或側視指示燈，不同於垂直於電路板發光的頂視LED。
• AlInGaP技術：對於橙色和黃綠色，AlInGaP半導體相較於GaAsP等舊技術，通常提供更高的效率和更好的溫度穩定性，從而實現更亮、更一致的輸出。
• 擴散透鏡：白色擴散透鏡提供均勻、柔和的光線外觀，沒有可見的晶粒熱點，從更寬的角度增強了美觀品質和可視性。

9. 常見問題解答（基於技術參數）

Q1：峰值波長（λP）與主波長（λd）有何不同？

A1：峰值波長是LED發射最大光功率的物理波長。主波長是基於人類顏色感知（CIE圖表）計算得出的值，最能代表感知到的顏色。對於此類單色LED，兩者通常很接近，但λd是顏色規格中更相關的參數。

Q2：我可以將此LED驅動在30mA以獲得更亮的亮度嗎？

A2：不行。連續直流順向電流的絕對最大額定值為20mA。在30mA下操作將超過此額定值，這將顯著縮短使用壽命，導致效率快速下降，並可能引發災難性故障。請始終遵守建議的工作條件。

Q3：分級表顯示強度最高可達140mcd，但特性表列出典型值為140mcd。哪個是正確的？

A3：兩者都正確。特性表中的 \"典型\" 值代表來自最高分級（EF）元件的預期性能。分級表定義了篩選範圍。並非所有元件都會達到典型值；它們將分佈在AB、CD和EF分級中。

Q4：為什麼儲存和烘烤要求如此嚴格？

A4：LED的塑膠封裝會從大氣中吸收水分。在迴焊焊接的快速加熱過程中，這些被困住的水分可能會爆炸性地汽化，導致內部裂紋（分層）或 \"爆米花\" 現象，從而損壞元件。防潮袋（MBB）、乾燥劑和烘烤程序都是為了控制水分含量並確保焊接可靠性而設計的。

10. 運作原理與技術趨勢

10.1 基本運作原理

發光二極體（LED）是一種半導體p-n接面二極體。當施加順向電壓時，來自n型區域的電子和來自p型區域的電洞被注入接面區域。當這些電荷載子復合時，它們會以光子（光）的形式釋放能量。發射光的特定波長（顏色）由所用半導體材料的能隙決定。對於此元件中的橙色和黃綠色，磷化鋁銦鎵（AlInGaP）是活性材料，它允許在紅色到黃綠色光譜中進行高效發射。雙色功能是透過將兩個半導體晶片（每種顏色一個）封裝在同一個封裝內來實現的。

10.2 產業趨勢

插件式LED市場雖然成熟，但仍與表面黏著技術（SMT）同步發展。像LTLR14FGFAJH213T這樣的插件式元件，對於需要高機械穩固性、更易於手動原型製作和維修，以及波峰焊是主要組裝製程的應用場景，仍然至關重要。此領域的趨勢包括持續轉向更高效率的材料（如AlInGaP取代GaAsP）、透過更嚴格的分級提高顏色一致性，以及將多種顏色或功能整合到單一封裝中。此外，受工業、汽車和基礎設施應用的需求驅動，對可靠性和延長使用壽命的持續重視。封裝也在不斷演進，以更兼容於自動插件機，同時保持成本效益。