3.1mm 穿孔式 LED LTL1CHKGTLC 規格書 - 綠色 - 2.4V 順向電壓 - 75mW 功率消耗 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件詳述一款高效能綠色穿孔式LED的規格。此元件專為需要可靠性能、低功耗與高發光強度的通用指示燈應用而設計。其主要目標市場包括消費性電子產品、工業控制面板、通訊設備，以及各種需要狀態指示的家用電器。

此LED元件的核心優勢包括其符合無鉛與RoHS環保標準，並能從緊湊的3.1mm直徑封裝中提供高發光強度輸出。其特點是功耗低，且由於電流需求低，與積體電路相容，使其適用於現代電子設計。

2. 技術參數深度客觀解讀

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。不建議在達到或超過這些極限的條件下操作。

• 功率消耗 (Pd):75 mW。這是LED在環境溫度(T_A)為25°C時，能以熱能形式消耗的最大功率。
• 直流順向電流 (I_F):30 mA。可通過LED的最大連續電流。
• 峰值順向電流:60 mA。此電流僅允許在脈衝條件下（1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度）使用，以短暫獲得更高的光輸出而不會過熱。
• 逆向電壓 (V_R):5 V。在逆向偏壓下超過此電壓可能導致接面立即崩潰。
• 操作溫度範圍:-40°C 至 +100°C。LED設計用於運作的環境溫度範圍。
• 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熱曲線。

2.2 電氣 / 光學特性

這些是在T_A=25°C下測量的典型性能參數，定義了元件的正常操作行為。

• 發光強度 (I_V):在測試電流(I_F)為2mA時，為18至52 mcd（最小值至最大值）。此寬範圍透過分級系統管理（見第3節）。強度是使用過濾以匹配人眼明視覺響應（CIE曲線）的感測器測量。
• 順向電壓 (V_F):在I_F= 2mA時，為2.1V至2.4V（典型值）。此參數對於設計驅動電路中的限流電阻至關重要。
• 視角 (2θ_1/2):45度。這是發光強度降至軸上測量值一半時的全角。45°角提供了相當寬的視錐。
• 峰值發射波長 (λ_P):575 nm。光譜功率輸出最高的波長。
• 主波長 (λ_d):572 nm。此值源自CIE色度圖，代表光線的感知顏色，為純綠色。
• 譜線半寬度 (Δλ):11 nm。這表示光譜純度；寬度越窄，顏色越飽和、越純。
• 逆向電流 (I_R):在V_R= 5V時，最大值為100 µA。
• 電容 (C):在零偏壓和1MHz頻率下，典型值為40 pF，與高頻切換應用相關。

3. 分級系統說明

為確保終端使用者在亮度和顏色上的一致性，LED會根據測量性能進行分級。

3.1 發光強度分級

單位為毫燭光(mcd)，在2 mA下測量。每個分級極限的公差為±15%。

• 分級 3Y:18 mcd (最小) 至 23 mcd (最大)
• 分級 3Z:23 mcd 至 30 mcd
• 分級 A:30 mcd 至 38 mcd
• 分級 B:38 mcd 至 52 mcd

分級代碼標示在包裝袋上，允許設計師為其應用選擇具有特定亮度範圍的LED。

3.2 主波長分級

單位為奈米(nm)，在2 mA下測量。每個分級極限的公差為±1 nm。這確保了對感知綠色顏色的嚴格控制。

• 分級 H06:566.0 nm 至 568.0 nm
• 分級 H07:568.0 nm 至 570.0 nm
• 分級 H08:570.0 nm 至 572.0 nm
• 分級 H09:572.0 nm 至 574.0 nm
• 分級 H10:574.0 nm 至 576.0 nm
• 分級 H11:576.0 nm 至 578.0 nm

4. 性能曲線分析

規格書參考了典型的特性曲線，這些曲線對於理解元件在非標準條件下的行為至關重要。雖然具體圖表未在文字中重現，但其含義分析如下。

4.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V曲線)

I-V特性是非線性的。對於像這樣的AlInGaP LED，順向電壓呈現負溫度係數。這意味著隨著接面溫度升高，達到相同電流所需的順向電壓會略微下降。此特性對於恆流驅動設計以確保穩定的光輸出非常重要。

4.2 發光強度 vs. 順向電流

在典型操作範圍內，光輸出（發光強度）大致與順向電流成正比。然而，在極高電流下，由於產熱增加（效率下降效應），效率可能會降低。在建議的直流電流或以下操作可確保最佳效率和壽命。

4.3 發光強度 vs. 環境溫度

LED的光輸出會隨著接面溫度升高而降低。對於AlInGaP材料，這種熱淬滅效應很顯著。設計師必須考慮熱管理，特別是在高環境溫度環境中或以高電流驅動LED時，以維持一致的亮度。

4.4 光譜分佈

參考的光譜圖將顯示峰值約在575 nm，典型半寬度為11 nm。572 nm的主波長定義了CIE圖表上感知的綠色色點。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

元件封裝在標準3.1mm直徑圓形穿孔式封裝中。關鍵尺寸註記包括：

• 所有尺寸單位為毫米（括號內為英吋）。
• 標準公差為±0.25mm，除非另有說明。
• 法蘭下方樹脂的最大突出量為1.0mm。
• 引腳間距在引腳從封裝本體伸出的點測量，這對於PCB佈局至關重要。

5.2 極性識別

對於穿孔式LED，陰極通常由透鏡邊緣的平坦邊或較短的引腳來識別。規格書暗示了標準產業慣例；較長的引腳是陽極(+)，較短的引腳是陰極(-)。組裝時必須觀察正確的極性。

6. 焊接與組裝指南

正確的處理對於防止損壞和確保可靠性至關重要。

6.1 儲存條件

LED應儲存在不超過30°C和70%相對濕度的環境中。若從原來的防潮袋中取出，應在三個月內使用。若需在原包裝外長期儲存，請使用帶有乾燥劑的密封容器或氮氣環境。

6.2 引腳成型

• 彎曲必須在距離LED透鏡基座至少3mm的位置進行。
• 請勿使用引線框架的基座作為支點。
• 引腳成型必須在室溫下進行，並且在焊接過程之前完成。
• 在PCB插入過程中，施加最小的夾緊力以避免對封裝造成機械應力。

6.3 焊接製程

• 保持從透鏡基座到焊點的最小間隙為2mm。切勿將透鏡浸入焊料中。
• 避免在LED因焊接而變熱時對引腳施加外部應力。
• 建議焊接條件：
  • 手焊（烙鐵）：最高溫度300°C，每引腳最長時間3秒（僅限一次）。
  • 波峰焊：最高預熱溫度100°C，最長60秒。焊波溫度最高260°C，最長5秒。
• 過高的溫度或時間可能導致透鏡變形或災難性故障。

6.4 清潔

如需清潔，僅使用酒精類溶劑，如異丙醇。刺激性化學品可能損壞透鏡材料。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 包裝規格

標準包裝流程如下：

• LED以包含1000、500或250件的袋子包裝。
• 十（10）個包裝袋放入一個內箱（總計10,000件）。
• 八（8）個內箱裝入一個外運紙箱（總計80,000件）。
• 在一個出貨批次內，只有最終包裝可能包含非滿額數量。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

此LED適用於廣泛的指示燈應用，包括但不限於：

• 消費性電子產品（電視、音響設備、充電器）上的電源狀態指示燈。
• 網路路由器、數據機和通訊設備上的信號和狀態燈。
• 工業控制系統、測試設備和儀器上的面板指示燈。
• 家用電器中開關、按鈕和標誌的背光。

重要注意事項：規格書明確說明此LED用於普通電子設備。需要特殊可靠性的應用，特別是故障可能危及生命或健康（航空、醫療、運輸安全）的應用，需要事先諮詢製造商。

8.2 驅動電路設計

LED是電流驅動元件。為確保使用多個LED時亮度均勻，為每個LED串聯一個限流電阻是強烈建議的（電路模型A）。

• 電路模型A（推薦）：每個LED都有自己的串聯電阻連接到電源。這補償了LED之間順向電壓(V_F)的自然變化，確保每個LED獲得相同的電流，從而具有相似的亮度。
• 電路模型B（不推薦）：多個LED並聯，共用一個電阻。由於V_F的差異，電流不會平均分配，導致LED之間的亮度出現明顯差異。

電阻值(R)使用歐姆定律計算：R = (V_電源- V_F) / I_F。使用規格書中的最大V_F值（2.4V）進行保守設計，以確保電流不超過所需的I_F.

。

8.3 靜電放電（ESD）防護

LED對靜電放電敏感。ESD損壞可能表現為高逆向漏電流、低順向電壓或在低電流下無法發光。

• 預防措施：
• 操作人員應佩戴導電腕帶或防靜電手套。
• 所有設備、工作站和儲物架必須妥善接地。

使用離子發生器來中和可能積聚在塑膠透鏡上的靜電荷。ESD驗證測試：_F要檢查可疑的LED，請在極低電流（例如0.1mA）下測量其順向電壓。一個良好的AlInGaP LED在此測試條件下應具有大於1.4V的V

。

9. 技術比較與差異化

• 這款基於AlInGaP的綠色LED提供特定優勢：相較於傳統GaP綠色LED：
• 與較舊的GaP LED的黃綠色相比，AlInGaP技術提供了顯著更高的發光效率和更飽和、更純的綠色（主波長約572nm）。相較於InGaN綠色LED：
• 雖然InGaN LED可以達到非常高的亮度，但AlInGaP LED在琥珀色到紅色光譜以及特定綠色波長上通常具有更優異的性能，且可能具有更低的順向電壓和出色的穩定性。關鍵差異點：

結合3.1mm封裝、定義明確的45°視角、涵蓋強度和波長的全面分級系統，以及清晰的應用注意事項，使其成為標準指示燈用途的可靠且可預測的選擇。

10. 常見問題（基於技術參數）

10.1 我可以不接電阻，直接將此LED連接到5V電源嗎？不可以，這會損壞LED。

LED在順向偏壓時具有非常低的動態電阻。將其直接連接到像5V這樣的電壓源會導致過大的電流流過，遠遠超過30mA直流的絕對最大額定值，從而導致立即過熱和故障。使用電壓源時，始終需要串聯一個限流電阻。

10.2 為什麼發光強度範圍如此之廣（18-52 mcd）？

此範圍代表了整個生產分佈的總跨度。個別LED被分選到具有更嚴格範圍的特定分級（3Y、3Z、A、B）中。通過在訂購時指定所需的分級代碼，設計師可以確保其生產運行中所有元件的亮度一致性。

10.3 峰值波長和主波長有什麼區別？_P峰值波長 (λ):
LED發射最多光功率的物理波長。它是光譜輸出圖上的最高點。_d主波長 (λ):_d基於人類顏色感知（CIE圖表）的計算值。它是與LED輸出顏色看起來相同的純單色光的波長。λ

對於描述感知顏色更為相關，這就是為什麼它用於分級。

10.4 如何為我的應用選擇合適的電流？_d測試條件是2mA，這是指示燈LED常見的低電流額定值。對於標準指示燈亮度，在2mA至10mA之間操作是典型的。對於更高的亮度，您可以接近20mA的最大直流額定值，但必須考慮增加的功率消耗(P_F= V_F* I

)，以確保其保持在75mW以下，特別是在較高的環境溫度下。始終參考降額曲線（從50°C開始，每°C 0.4mA線性下降）。

11. 實務設計與使用案例情境：

1. 為一個由12V直流壁式變壓器供電的設備設計電源開啟指示燈。需要一個綠色LED。參數選擇：_F目標是清晰可見但不刺眼的指示燈。選擇操作電流(I
2. )為5mA。電阻計算：_F使用最大V
   值2.4V進行安全設計。_{R = (V}電源_F- V_F) / I
   = (12V - 2.4V) / 0.005A = 9.6V / 0.005A = 1920 Ω。
3. 最接近的標準E24電阻值是1.8kΩ或2.2kΩ。選擇2.2kΩ將產生略低的電流（約4.36mA），這是可以接受的，並能增加壽命。 P_{功率消耗檢查：}電阻_F²= I²* R = (0.00436)
   P_LED* 2200 ≈ 0.042W。標準1/8W（0.125W）或1/4W電阻綽綽有餘。_F= V_F* I
4. ≈ 2.4V * 0.00436A ≈ 0.0105W（10.5mW），遠低於75mW的最大值。PCB佈局：

將電阻與LED的陽極串聯。確保孔距與LED引腳從本體伸出處的間距匹配。在LED基座周圍提供至少2mm的禁入區域，以確保焊接間隙。

12. 原理介紹

此LED基於磷化鋁銦鎵（AlInGaP）半導體材料。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到主動區域。當這些電荷載子復合時，它們以光子（光）的形式釋放能量。AlInGaP合金的特定成分決定了半導體的能隙能量，這直接決定了發射光的波長（顏色）。在本例中，該合金被設計為在綠色光譜中產生光子，主波長約為572奈米。透明的環氧樹脂透鏡用於保護半導體晶片，塑造光輸出光束（產生45°視角），並增強從封裝中提取的光量。

13. 發展趨勢