1. 產品概述
本文件詳細說明一款專為插件式安裝設計的高效率、低功耗綠色LED燈之規格。此元件採用氮化銦鎵（InGaN）技術，能產生清晰的綠光輸出。其主要優勢包括：因電流需求低而與積體電路相容，以及在印刷電路板或面板上提供多樣化的安裝選項。其廣為使用的T-1 3/4封裝直徑（約5mm）使其成為標準元件，適用於消費性電子產品、儀器儀表及通用信號指示等廣泛領域的指示與照明應用。
2. 技術參數深入解析
2.1 絕對最大額定值
為確保可靠性並防止損壞，此元件必須在嚴格的環境與電氣限制範圍內操作。在環境溫度（TA）為25°C時，最大功耗為123 mW。直流順向電流不得超過30 mA。在脈衝操作下，於特定條件（1/10工作週期、0.1 ms脈衝寬度）下，允許的峰值順向電流為100 mA。操作溫度範圍為-25°C至+80°C，而儲存溫度範圍則為-30°C至+100°C。進行焊接時，若焊點距離LED本體至少1.6mm（0.063英吋），其接腳可承受260°C最高5秒。
2.2 電氣與光學特性
關鍵性能參數於TA=25°C下量測。在順向電流（IV）為20 mA時，發光強度（IF）的典型值為8000毫燭光（mcd），最小值為2500 mcd，最大值為18800 mcd。保證的發光強度值具有±15%的公差。視角（2θ1/2）定義為強度降至軸向值一半時的離軸角度，為20度。主波長（λd）為525 nm，位於綠色光譜，其譜線半寬（Δλ）為35 nm。順向電壓（VF）在IF=20mA時，典型值為4.0V，最大值為4.0V。當施加5V反向電壓（VR）時，反向電流（IR）最大值為100 μA。必須注意，此元件並非設計用於反向操作；此測試條件僅用於特性描述。
3. 分級系統說明
為確保應用中的一致性，LED的發光輸出被分級歸類。標示於每個包裝袋上的分級代碼，依據20mA下的最小與最大發光強度進行分類。分級範圍從T2（2500-3390 mcd）到W2（14110-18800 mcd）。每個分級界限具有±15%的公差。此系統讓設計師能為其特定應用選擇所需亮度等級的LED，確保多顆LED同時使用時的視覺均勻性。
4. 性能曲線分析
雖然文件中參考了特定的圖形數據（第4頁的典型電氣/光學特性曲線），但對此類元件的標準分析通常包括：順向電流對順向電壓（I-V）曲線，其顯示指數關係並有助於設計限流電路；發光強度對順向電流曲線，通常在操作範圍內呈現近乎線性的關係；發光強度對環境溫度曲線，對於理解高溫下的輸出衰減至關重要；光譜分佈曲線則會以525 nm主波長為中心，並具有指定的35 nm半寬。
5. 機械與封裝資訊
此LED採用標準T-1 3/4圓形封裝，並配備水透明鏡片。關鍵尺寸註記包括：所有尺寸單位為毫米（英吋），除非另有說明，一般公差為±0.25mm（.010"）。法蘭下方樹脂的最大凸出量為1.0mm（.04"）。接腳間距是在接腳從封裝本體伸出的位置進行量測。正確的機械操作至關重要；在焊接前及常溫下，必須在距離LED鏡片基座至少3mm處進行接腳成型，以避免內部應力。
6. 焊接與組裝指南
正確的操作對於LED壽命至關重要。焊接時，必須在鏡片基座與焊點之間保持至少2mm的間隙。必須避免將鏡片浸入焊料中。焊接後請勿重新調整LED位置。避免對引線框架施加應力，尤其是在高溫時。對於手工焊接，請使用最高溫度300°C的烙鐵，時間不超過3秒（僅限一次）。對於波峰焊接，預熱最高至100°C，時間最長60秒，焊錫波峰最高260°C，時間最長5秒。紅外線（IR）迴焊不適用於此插件式LED產品。過高的溫度或時間可能導致鏡片變形或造成災難性故障。
7. 包裝與訂購資訊
標準包裝配置如下：每包防靜電包裝袋裝有500或250顆。十個包裝袋放入一個內箱，總計5000顆。八個內箱裝入一個外運紙箱，每個外箱共計40,000顆。請注意，在每個出貨批次中，僅最後一包可能不是完整包裝。
8. 應用建議8.1 典型應用場景
此LED適用於普通電子設備，包括辦公室自動化設備、通訊設備及家用電器。其高效率與低功耗特性，使其非常適合需要清晰綠色信號的狀態指示燈、背光照明及面板照明。
8.2 設計考量
LED是電流驅動元件。為確保多顆LED並聯連接時的亮度均勻，強烈建議為每顆LED串聯一個獨立的限流電阻（電路模型A）。不建議為多顆並聯的LED使用單一電阻（電路模型B），因為個別LED之間順向電壓（VF）特性的微小差異，將導致電流分配出現顯著不同，進而造成感知亮度的差異。
9. 技術比較與差異化
與舊技術如磷化鎵（GaP）綠色LED相比，此基於氮化銦鎵的元件提供了顯著更高的發光強度（數千mcd相對於數百mcd）以及更飽和、純正的綠色（525 nm主波長）。其20度視角相較於廣角LED提供了更集中的光束，適合需要定向光的應用。其低電流需求（典型操作為20mA）保持了與微控制器及驅動IC常見邏輯電平輸出的相容性。
10. 常見問題（FAQ）
問：我可以直接用5V電源驅動這顆LED嗎？
答：不行。其典型順向電壓為4.0V，若直接連接到5V會導致過大電流流過，可能損壞LED。您必須使用串聯的限流電阻。電阻值可計算為 R = (V電源- VF) / IF。對於5V電源及20mA目標電流：R = (5V - 4.0V) / 0.020A = 50歐姆。使用標準的51歐姆電阻是合適的。
問：如果LED不用於反向操作，為什麼反向電流規格很重要？
答：IR規格表明了半導體接面的品質。過高的反向電流可能是損壞或製造缺陷的跡象。此外，在可能發生反向電壓暫態的電路設計中（例如來自電感性負載），了解此參數有助於設計保護電路，例如使用並聯二極體來箝制反向電壓。
問："水透明"鏡片描述是什麼意思？
答："水透明"指的是未擴散、透明的鏡片。它不含擴散粒子。這使得封裝能達到最高的光輸出，但與擴散或乳白色鏡片相比，會產生更集中的光束圖案（如20度視角所示），後者能將光線更均勻地分散在更廣的角度。
11. 實際應用案例
案例1：多LED狀態面板：一個控制面板需要十個綠色狀態指示燈。為確保亮度均勻，每顆LED皆透過一個51歐姆串聯電阻（針對5V微控制器電源），由微控制器的獨立輸出腳位驅動。其20度的窄視角確保從面板正面能清晰看見光線，而不會產生過多的側面眩光。
案例2：低電量指示燈：在可攜式裝置中，此LED由比較器電路驅動，提供明亮、引人注目的綠光以指示電池狀態正常。其高效率特性能將電池本身的消耗降至最低。
12. 運作原理
光線是透過氮化銦鎵半導體材料內的電致發光過程產生。當在陽極與陰極之間施加超過元件開啟閾值的順向電壓時，電子從n型區域注入，電洞從p型區域注入至主動區域。當電子與電洞在此主動區域復合時，能量以光子（光）的形式釋放。氮化銦鎵合金的特定成分決定了能隙能量，這直接對應於發射光的波長（顏色）——在此案例中為525 nm的綠光。
13. 技術趨勢
使用氮化銦鎵材料製造綠色LED，相較於舊技術是一項重大進步，提供了更高的效率與亮度。產業趨勢持續朝向提升發光效率（每瓦流明數）及改善色彩一致性（更嚴格的分級）發展。對於插件式元件，市場普遍轉向表面黏著元件（SMD）封裝以利自動化組裝，但插件式LED在原型製作、教育用途、維修以及需要透過接腳獲得更高機械強度或散熱能力的應用中，仍然至關重要。封裝技術的進步也著重於改善熱管理，以在更高操作電流與環境溫度下維持光輸出與使用壽命。
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。 |