LTL-R42FTBN4D 藍光LED燈規格書 - 5mm直徑 - 3.8V順向電壓 - 20mA電流 - 117mW功率 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件提供LTL-R42FTBN4D型號的完整技術規格，這是一款插件式安裝的LED指示燈。此元件屬於一系列提供多種封裝尺寸的LED家族，包括3mm、4mm、5mm、矩形及圓柱形，旨在滿足跨產業多樣化狀態指示應用的需求。特定型號LTL-R42FTBN4D的特點是其藍光發射，採用典型峰值波長為470nm的InGaN半導體晶片，封裝於標準T-1（5mm）尺寸、配有白色擴散透鏡的封裝內。

1.1 核心特色與優勢

LTL-R42FTBN4D專為可靠性及易於整合至電子電路而設計。其主要特色包括針對簡易電路板組裝進行優化的設計，有助於提升製造效率。此元件具備低鹵素含量，符合環保與法規考量。它完全相容於積體電路邏輯位準，僅需低驅動電流，這簡化了電源供應設計並降低了整體系統功耗。白色擴散透鏡提供了寬廣且均勻的視角，增強了可見度。此外，此LED具備高發光效率，能在維持低功耗的同時提供明亮的輸出。

1.2 目標應用與市場

此LED適用於需要清晰、可靠視覺狀態指示的廣泛應用領域。主要目標市場包括電腦產業，可用於桌上型電腦、伺服器及周邊設備上的電源、磁碟活動或網路狀態燈。在通訊領域，適用於路由器、交換器、數據機及其他網路設備上的指示燈。消費性電子產品，如影音設備、家電及各種可攜式裝置，是另一個重要的應用領域。其堅固性也使其適用於工業控制面板與儀器儀表。

2. 技術參數深度分析

透徹理解元件的極限與操作特性對於可靠的設計至關重要。

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應力極限。不保證在這些極限下或超過這些極限的操作。絕對最大額定值是在環境溫度（TA）為25°C下指定的。最大連續功耗為117毫瓦。元件可連續承受20mA的直流順向電流。對於脈衝操作，允許100mA的峰值順向電流，但僅在嚴格條件下：工作週期為1/10或更小，且脈衝寬度不超過10微秒。操作溫度範圍為-40°C至+85°C，而儲存溫度範圍則從-55°C延伸至+100°C。在焊接過程中，引腳可承受260°C的溫度最多5秒，前提是焊接點距離LED本體至少2.0mm（0.079英吋）。

2.2 電氣與光學特性

這些參數定義了元件在正常操作條件下的性能，通常在TA=25°C且順向電流（IF）為20mA下測量。發光強度（Iv）的典型值為400毫燭光（mcd），保證最小值為180 mcd，最大值為880 mcd，測試容差為±15%。視角（2θ1/2）定義為強度降至軸向值一半時的全角，為60度。峰值發射波長（λP）為468 nm。主波長（λd）從感知上定義了顏色，範圍從460 nm到475 nm。頻譜頻寬（Δλ）為25 nm。順向電壓（VF）典型值為3.8V，最大值為3.8V。當施加5V反向電壓（VR）時，反向電流（IR）最大值為10微安培；必須注意，此元件並非設計用於反向偏壓下操作。

3. 分級系統規格

為確保生產中的顏色與亮度一致性，LED會根據關鍵參數進行分級。

3.1 發光強度分級

發光輸出以單字母代碼標識進行分級。每個級別在IF=20mA下測量，有定義的最小和最大強度值（單位為毫燭光，mcd）。分級結構如下：H級（180-240 mcd）、J級（240-310 mcd）、K級（310-400 mcd）、L級（400-520 mcd）、M級（520-680 mcd）及N級（680-880 mcd）。每個級別的上下限適用±15%的容差。強度的特定分級代碼標示於每個包裝袋上，讓設計師能為其應用選擇所需亮度範圍的LED。

3.2 主波長分級

由主波長定義的顏色也會進行分級，以保證色調一致性。分級以字母數字代碼標識（例如B07、B08、B09）。對應的波長範圍為：B07（460.0 - 465.0 nm）、B08（465.0 - 470.0 nm）及B09（470.0 - 475.0 nm）。每個分級界限維持±1奈米的嚴格容差。這種精確分級對於多個LED之間顏色匹配至關重要的應用是必要的。

4. 性能曲線分析

關鍵特性的圖形表示提供了在不同條件下元件行為的深入見解。

規格書包含典型的特性曲線，對於設計分析極具價值。這些曲線以視覺方式描繪了順向電流與發光強度之間的關係，顯示光輸出如何隨電流增加。它們也說明了順向電壓與順向電流的關係，這是計算適當限流電阻所必需的。此外，溫度依賴性曲線通常會顯示發光強度和順向電壓等參數如何隨環境或接面溫度變化而偏移，儘管提供的文本中未詳細說明具體的曲線數據點。設計師應參考完整的圖形數據，以了解非標準溫度下的降額要求和性能表現。

5. 機械與封裝資訊

5.1 外型尺寸與公差

此LED符合標準T-1（5mm）圓形插件式封裝外型。所有尺寸均以毫米提供，並附有英吋換算。除非有特別註明，否則尺寸的一般公差為±0.25mm（0.010英吋）。關鍵機械注意事項包括：法蘭下樹脂的最大突出量為1.0mm（0.04英吋）；引腳間距是在引腳從封裝本體伸出的點進行測量。設計師必須將這些公差納入其PCB佈局與機械設計中。

6. 焊接與組裝指南

正確的處理對於維持元件完整性與性能至關重要。

6.1 儲存與清潔

長期儲存時，環境溫度不應超過30°C或相對濕度70%。從原始防潮包裝中取出的LED，理想上應在三個月內使用。若需在原始包裝外進行長時間儲存，應將其保存在帶有乾燥劑的密封容器中或氮氣環境中。如需清潔，僅應使用酒精類溶劑，如異丙醇。

6.2 引腳成型

如需彎曲引腳，必須在焊接過程之前且在正常室溫下進行。彎曲點必須距離LED透鏡基座至少3mm。關鍵在於，彎曲時絕不能以引線框架的基座本身作為支點，因為這會對內部晶片黏著點造成應力並導致故障。

6.3 焊接製程參數

必須在透鏡基座與焊接點之間保持至少2mm的間隙。必須避免將透鏡浸入焊料中。當LED處於高溫時，不應對引腳施加任何外部應力。建議條件如下：
手工焊接（烙鐵）：最高溫度350°C，每支引腳最長時間3秒（僅限一次）。
波峰焊接：預熱最高至100°C，持續最多60秒。焊錫波峰最高260°C，持續最多5秒。浸錫位置必須確保焊料不會接觸到距離透鏡基座2mm以內的區域。
超過這些溫度或時間限制可能導致透鏡變形或LED的災難性故障。

7. 包裝與訂購資訊

LTL-R42FTBN4D提供標準包裝數量，以適應不同的生產規模。基本單位是包裝袋，每袋數量可為1000、500、200或100件。對於較大數量，十個此類包裝袋會組合成一個內箱，總計10,000件。最後，八個內箱會包裝成一個主外箱，每個外箱提供80,000件的大宗數量。請注意，在一個出貨批次內，只有最終包裝可能包含非滿額數量。

8. 應用設計建議

8.1 驅動電路設計

LED是電流驅動元件。為確保多個LED並聯連接時的亮度均勻，強烈建議為每個LED串聯一個獨立的限流電阻。規格書中標示為"電路模型（A）"的示意圖說明了這種正確方法。不鼓勵簡單地將LED並聯而不使用獨立電阻（如"電路模型（B）"所示），因為每個LED順向電壓（Vf）特性的微小差異將導致電流分配不均，從而產生明顯的亮度差異。

8.2 靜電放電（ESD）防護

此LED易受靜電放電或電源突波損壞。建議在處理和組裝過程中實施全面的ESD控制計畫。關鍵措施包括：操作人員佩戴導電腕帶或防靜電手套；確保所有設備、工作站和儲物架妥善接地；以及使用離子風機來中和可能因摩擦而在塑膠透鏡上積累的靜電荷。也建議為在靜電安全區域工作的人員實施培訓和認證計畫。

9. 技術比較與設計考量

與非擴散或水清透鏡的LED相比，LTL-R42FTBN4D的白色擴散透鏡提供了更寬廣且更均勻的視角，使其在指示燈需要從各種角度可見的應用中表現更優異。其低電流需求使其能與微控制器GPIO引腳直接驅動相容，通常無需電晶體驅動級，從而簡化了電路設計。設計師必須根據電源電壓、LED的順向電壓（保守設計時使用最大值3.8V）以及所需的順向電流（通常為20mA或更低以延長壽命）仔細計算串聯電阻值。同時也必須檢查電阻上的功耗。

10. 常見問題（基於技術參數）

問：我可以用5V電源驅動這個LED嗎？
答：可以，但您必須使用一個串聯的限流電阻。其值可使用歐姆定律計算：R = (電源電壓 - LED順向電壓) / 順向電流。使用典型值（5V - 3.8V）/ 0.020A = 60歐姆。一個標準的62或68歐姆電阻將是合適的，確保電流維持在20mA附近或以下。

問：峰值波長與主波長有何區別？
答：峰值波長（λP）是光譜功率輸出最高的波長（468 nm）。主波長（λd）是從CIE色度圖上的色座標推導出來的，代表最能匹配光線感知顏色的單一波長（460-475 nm）。在設計中，主波長對於顏色規格更為相關。

問：我該如何解讀發光強度分級代碼？
答：印在包裝袋上的分級代碼（例如H、J、K）表示袋內LED保證的最小和最大光輸出範圍。為了在陣列中獲得一致的亮度，請指定並使用來自相同強度分級的LED。

11. 實際應用範例

情境：為網路交換器設計一個4-LED狀態指示條。該指示條應指示連線速度（例如10/100/1000 Mbps）與活動狀態。使用LTL-R42FTBN4D，設計師將：1) 為求一致性，選擇來自相同發光強度分級（例如K級）和主波長分級（例如B08級）的LED。2) 對於3.3V微控制器電源，計算串聯電阻：R = (3.3V - 3.8V) / 0.02A = -25歐姆。此負值結果表明3.3V不足以在20mA下對LED施加順向偏壓。設計師必須使用更高的電源電壓（如5V）或以較低的電流驅動LED，接受降低的亮度。使用5V電源，一個68歐姆的電阻將產生約17.6mA的電流，這是安全的並能提供良好的亮度。3) 確保PCB孔徑適合0.6mm的引腳直徑，並保持2mm的焊點至本體間隙。4) 編程微控制器根據網路狀態點亮相應的LED。

12. 運作原理

發光二極體（LED）是一種透過電致發光來發光的半導體元件。當順向電壓施加於p-n接面時，來自n型材料的電子在主動區與來自p型材料的電洞重新結合。此重新結合過程以光子（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。LTL-R42FTBN4D採用氮化銦鎵（InGaN）化合物半導體，其能隙經過設計，對應於峰值約470奈米的藍光發射。白色擴散環氧樹脂透鏡封裝了半導體晶片，提供機械保護，並散射發出的光以創造寬廣的視角。

13. 技術趨勢

插件式LED市場雖然成熟，但在效率與可靠性方面仍持續看到漸進式的改進。更廣泛LED產業的趨勢，例如開發具有更高內部量子效率的材料，以及改進封裝技術以實現更好的熱管理和光提取效率，間接使所有LED形式規格受益。業界不斷追求更低的順向電壓和更高的發光效率（每瓦電輸入產生更多的光輸出）。對於指示應用，由於終端產品的自動化和品質期望，對一致顏色和亮度（嚴格分級）的需求仍然很高。雖然表面黏著元件（SMD）LED因其較小的尺寸和適合自動化取放組裝而在新設計中佔主導地位，但插件式LED在原型製作、教育套件、維修領域以及偏好機械堅固性或手動組裝的應用中仍保有重要的市場。