LTL816GE3T 綠色發光二極體規格書 - T-1 封裝 - 2.6V - 52mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTL816GE3T是一款綠色發光二極體（LED），設計用於插件式安裝在印刷電路板（PCB）上。它屬於流行的T-1封裝系列，提供標準的外型尺寸，相容於廣泛需要狀態指示或照明的應用。

1.1 核心優勢

此LED為設計者提供了多項關鍵優勢。它具有低功耗與高發光效率，適合對能源敏感的應用。該元件採用無鉛材料製造，完全符合RoHS（有害物質限制）指令。其AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體技術結合綠色透明透鏡，可產生清晰、明亮的綠光輸出。

1.2 目標市場與應用

LTL816GE3T設計用於跨越多個產業的靈活應用。其主要應用包括通訊設備、電腦、消費性電子產品、家電以及各種工業控制系統中的狀態指示燈與背光。標準的T-1封裝確保能輕鬆整合到現有設計與製造流程中。

2. 深入技術參數分析

理解電氣與光學特性對於可靠的電路設計與性能預測至關重要。

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。它們是在環境溫度（TA）為25°C下指定的。

• 功率消耗（Pd）：最大52 mW。這是元件可以安全地以熱能形式散發的總功率。
• 直流順向電流（IF）：連續20 mA。超過此電流可能導致過熱與快速劣化。
• 峰值順向電流：最大60 mA，但僅在脈衝條件下（工作週期 ≤ 1/10，脈衝寬度 ≤ 10 μs）。這對於短暫的高強度閃爍很有用。
• 降額：最大直流順向電流必須在超過30°C後，每升高攝氏一度線性降額0.27 mA。例如，在85°C時，最大允許連續電流將顯著低於20 mA。
• 工作溫度範圍：-40°C 至 +85°C。此元件適用於惡劣環境中操作。
• 引腳焊接溫度：最高260°C，最長5秒，測量點距離LED本體1.6mm（0.063英寸）。這對於波焊或手焊製程至關重要。

2.2 電氣與光學特性

這些是在TA=25°C、順向電流（IF）為10 mA下測量的典型性能參數，除非另有說明。

• 發光強度（Iv）：範圍從最小值12.6 mcd到典型值29 mcd，最大值為110 mcd。實際強度經過分級（見第4節）。測量使用近似CIE明視覺響應曲線的感測器/濾光片。對保證的Iv值應用±15%的測試容差。
• 視角（2θ1/2）：35度（典型值）。這是發光強度降至其軸向（中心）值一半時的全角。它定義了LED的光束擴散角度。
• 峰值發射波長（λP）：568 nm（典型值）。這是發射光譜中最高點對應的波長。
• 主波長（λd）：範圍從563 nm到573 nm（見分級表）。這是從CIE色度圖推導出來的，代表光線的感知顏色。
• 光譜線半寬度（Δλ）：30 nm（典型值）。這表示光譜純度；數值越小表示光線越接近單色光。
• 順向電壓（VF）：在10 mA下為2.1V（最小值）至2.6V（典型值）。這是LED工作時兩端的電壓降。
• 逆向電流（IR）：在逆向電壓（VR）為5V時，最大10 μA。重要：此元件並非設計用於逆向操作；此參數僅供測試用途。

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。LTL816GE3T採用二維分級系統。

3.1 發光強度分級

LED根據其在10 mA下測量的發光強度進行分類。分級代碼及其範圍如下（每個分級極限的容差為±15%）：

• O1：60.0 - 110 mcd
• N1：40.0 - 60.0 mcd
• N2：29.0 - 40.0 mcd
• N3：19.0 - 29.0 mcd
• N4：12.6 - 19.0 mcd

Iv分類代碼標示於每個包裝袋上以供追溯。

3.2 主波長分級

LED也會根據其主波長進行分類，以控制精確的綠色色調。分級代碼及範圍如下（每個分級極限的容差為±1 nm）：

• YG：571.0 - 573.0 nm
• PG：569.0 - 571.0 nm
• GG：567.0 - 569.0 nm
• GG1：565.0 - 567.0 nm
• GG2：563.0 - 565.0 nm

4. 機械與封裝資訊

4.1 外型尺寸

此LED符合標準T-1（3mm）徑向引腳封裝。關鍵尺寸註記包括：

• 所有尺寸單位為毫米（原始圖紙中提供英吋）。
• 除非另有規定，適用±0.25mm（.010英寸）的標準公差。
• 法蘭下方的樹脂可能凸出，最大可達1.0mm（.04英寸）。
• 引腳間距在引腳從封裝本體伸出的位置測量。
• 陽極（正極）引腳通常是較長的引腳，這是業界常見的極性識別慣例。

4.2 包裝規格

LED包裝方式適合自動化處理與批量運輸：

• 基本單位：每防靜電包裝袋500、200或100顆。
• 內盒：包含10個包裝袋，總計5,000顆（當使用500顆裝袋子時）。
• 外箱：包含8個內盒，每外箱總計40,000顆。
• 註記說明，在每個運輸批次中，僅最後一包可能不是完整包裝。

5. 焊接與組裝指南

正確的處理對於防止損壞並確保長期可靠性至關重要。

5.1 儲存與清潔

LED應儲存在不超過30°C和70%相對濕度的環境中。若從原始包裝中取出，應在三個月內使用。如需更長時間儲存，請使用帶有乾燥劑的密封容器或氮氣環境。如有必要進行清潔，應使用酒精類溶劑，如異丙醇。

5.2 引腳成型與PCB組裝

引腳必須在距離LED透鏡基座至少3mm處彎曲。不應以引線框架的基座作為支點。所有成型必須在室溫下進行，並且在焊接之前完成。在PCB插入過程中，使用所需的最小夾緊力，以避免對封裝造成機械應力。

5.3 焊接製程

必須保持從透鏡基座到焊點的最小間隙為1.6mm。必須避免將透鏡浸入焊料中。在LED處於高溫狀態下焊接時，請勿對引腳施加應力。

推薦焊接條件：

• 烙鐵：溫度最高350°C。時間：最長3秒（僅限一次）。位置：距離透鏡基座不小於1.6mm。
• 波峰焊：預熱：最高100°C，最長60秒。焊錫波：最高260°C。焊接時間：最長5秒。浸入位置：距離透鏡基座不低於1.6mm。

關鍵警告：過高的溫度或時間可能導致透鏡變形或造成災難性故障。紅外線（IR）迴焊不適用於此插件式LED產品。

6. 應用設計與驅動方法

6.1 驅動電路設計

LED是一種電流驅動元件。為了確保多顆LED並聯使用時的亮度均勻，強烈建議為每顆LED串聯一個限流電阻（電路A）。這可以補償個別LED之間順向電壓（Vf）特性的微小差異。不建議為多顆並聯的LED使用單一電阻（電路B），因為Vf的差異將導致LED之間顯著的亮度變化。

6.2 靜電放電（ESD）防護

靜電可能損壞半導體接面。為防止ESD損壞：

• 操作人員應使用導電腕帶或防靜電手套。
• 所有設備、工作台和儲物架必須妥善接地。
• 使用離子風扇來中和因摩擦可能積聚在塑膠透鏡表面的靜電荷。
• 確保在靜電防護區域工作的人員經過適當培訓並獲得ESD認證。

7. 性能曲線與分析

規格書中引用了典型的特性曲線，這些對於詳細的設計分析至關重要。這些曲線以圖形方式呈現了不同條件下關鍵參數之間的關係。

7.1 順向電流 vs. 順向電壓（I-V曲線）

此曲線顯示了流經LED的電流與其兩端電壓之間的非線性關係。它對於從給定的電源電壓中選擇適當的串聯電阻值以達到所需的工作電流至關重要。曲線將顯示在約2V處典型的膝點電壓，之後電流會隨著電壓的微小增加而迅速增加。

7.2 發光強度 vs. 順向電流

此曲線展示了光輸出如何隨著驅動電流增加而增加。在一定範圍內通常是線性的，但在較高電流下會因熱效應和效率下降而飽和。這有助於設計者在亮度要求與功耗及熱產生之間取得平衡。

7.3 光譜分佈

光譜分佈圖顯示了在不同波長下發射光的相對強度。對於這種綠色的AlInGaP LED，它通常會顯示一個以約568 nm（峰值波長）為中心的窄峰，其特徵半寬度約為30 nm，定義了顏色純度。

8. 技術比較與設計考量

8.1 與其他技術的差異

使用AlInGaP技術產生綠光，相較於舊技術如磷化鎵（GaP）具有優勢。AlInGaP LED通常提供更高的發光效率和更好的溫度穩定性，從而在整個工作溫度範圍內產生更明亮、更一致的光輸出。

8.2 熱管理考量

雖然功率消耗很低（最大52mW），但降額規格至關重要。在高環境溫度應用中或以最大連續電流驅動時，有效的電流限制會降低。設計者必須根據環境溫度、順向電流以及通過引腳到PCB的熱阻路徑來計算實際的接面溫度，以確保可靠操作。

8.3 應用中的光學設計

35度的視角提供了相當寬的光束，適合需要從各種角度可見的狀態指示燈。對於需要更聚焦或擴散光束的應用，可以使用二次光學元件（透鏡或導光管）與LED配合。綠色透明透鏡提供了良好的色彩飽和度。

9. 常見問題（基於技術參數）

9.1 我可以不使用串聯電阻來驅動這顆LED嗎？

No.順向電壓有一個範圍（2.1V至2.6V）並且與溫度相關。即使將其連接到略高於其Vf的電壓源，也可能導致電流不受控制地激增，超過絕對最大額定值並損壞元件。電流調節必須使用串聯電阻。

9.2 峰值波長與主波長有何不同？

峰值波長（λP）是發射光譜最高點處的物理波長。主波長（λd）是從色度學計算出來的值，代表感知的顏色。對於像這種綠色LED這樣的單色光源，它們通常很接近，但λd是應用中顏色規格更相關的參數。

9.3 為什麼發光強度有±15%的容差？

此容差考慮了測量系統的變化和微小的生產差異。分級系統（N1、N2等）用於為生產一致性提供保證的最小和最大強度範圍。設計者應使用所選分級的最小值進行最壞情況的亮度計算。

9.4 我可以將這顆LED用於戶外應用嗎？

規格書說明它適用於室內和室外標誌。其工作溫度範圍-40°C至+85°C支援戶外使用。然而，對於長期的戶外暴露，需要額外的設計考量，例如防紫外線輻射（隨著時間推移可能使環氧樹脂透鏡劣化）和防潮氣侵入，這些在此元件級規格書中未涵蓋。

10. 實務設計案例研究

10.1 設計一個狀態指示燈面板

考慮一個需要十個綠色狀態指示燈的控制面板。系統電源為5V DC。目標是實現明亮、均勻的指示。

1. 電流選擇：選擇10 mA的驅動電流，這在20 mA的最大值之內，並提供良好的亮度（典型值29 mcd）。
2. 電阻計算：使用在10 mA下典型的Vf值2.6V。電阻值 R = (電源電壓 - Vf) / If = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 Ω。使用最接近的標準值（240 Ω 或 220 Ω）。功率額定值：P = I^2 * R = (0.01)^2 * 240 = 0.024W，因此標準的1/8W或1/10W電阻已足夠。
3. 電路拓撲：實施電路A來自規格書：為十顆LED中的每一顆使用一個獨立的限流電阻，全部並聯連接到5V電源軌。這樣即使個別LED的Vf在分級範圍內有所變化，也能確保亮度均勻。
4. PCB佈局：保持1.6mm的焊接間隙。確保陽極（較長引腳）在PCB絲印上方向正確。如果在高環境溫度下操作，請提供足夠的銅箔鋪設以利散熱。
5. 分級：在採購訂單中指定嚴格的強度分級（例如N2或N1）和特定的主波長分級（例如PG），以確保面板上所有十個指示燈的視覺一致性。

11. 工作原理

LTL816GE3T基於半導體p-n接面中的電致發光原理運作。當施加超過接面內建電位的順向電壓時，來自n型AlInGaP半導體層的電子被注入穿過接面進入p型層，而電洞則以相反方向注入。這些電荷載子在接面附近的主動區域中復合。在此復合過程中釋放的部分能量以光子（光）的形式發射出來。AlInGaP半導體合金的特定成分決定了能隙能量，這直接定義了發射光的波長（顏色）——在此例中為綠色。透明的環氧樹脂透鏡用於保護半導體晶片、塑造光輸出光束並提高光提取效率。

12. 技術趨勢

像T-1封裝這樣的插件式LED由於其簡單性、堅固性以及易於手動組裝或維修，仍然被廣泛使用。然而，更廣泛的產業趨勢是朝向表面黏著元件（SMD）封裝，以實現自動化組裝、更高密度和更好的熱性能。對於指示燈應用，更小的SMD封裝（例如0603、0402）越來越普遍。在材料方面，用於紅光、橙光和黃/綠光的AlInGaP技術已經成熟且效率高。對於純綠光和藍光，氮化銦鎵（InGaN）是主導技術。插件式指示燈LED未來的發展可能集中在進一步提高效率（每瓦流明數）以及改善在溫度和壽命期間的顏色一致性和穩定性，儘管重大的架構轉變更可能發生在高功率和照明級別的SMD封裝中。