LTL-R42FSFAD LED 燈珠規格書 - T-1 直徑 - 琥珀色擴散透鏡 - 典型值 2.0V - 52mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTL-R42FSFAD 是一款穿孔式安裝的 LED 燈珠，專為廣泛電子設備中的狀態指示與信號應用而設計。它屬於離散式、徑向引腳的指示燈 LED 類別，通常用於需要直接安裝於 PCB 且要求高可見度的場合。

1.1 核心優勢與產品定位

此元件專為簡易整合至電路板組裝而設計。其主要優勢包括低功耗特性與高發光效率，使其適用於電池供電與市電供電的裝置。本產品為無鉛元件，完全符合 RoHS（有害物質限制）指令，符合現代電子製造的環保與法規標準。

1.2 目標市場與應用範圍

此 LED 的目標應用是需要可靠、長壽命視覺指示器的場合。其透過各種光強與視角規格提供的設計靈活性，使其適用於以下幾個關鍵領域：

• 通訊設備：路由器、數據機、交換器及其他網路硬體上的狀態燈。
• 電腦周邊設備：外接硬碟、集線器與輸入裝置上的電源、活動與模式指示燈。
• 消費性電子產品：影音設備、家電與個人裝置上的指示燈。
• 家用電器：白色家電及其他家用設備上的運作狀態指示燈。

2. 技術參數深度分析

全面理解電氣與光學參數對於可靠的電路設計與確保一致的性能至關重要。

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，為確保可靠的長期性能應予以避免。

• 功率耗散 (Pd)：最大值 52 mW。這是 LED 封裝能以熱量形式耗散的總功率。
• 直流順向電流 (IF)：最大連續電流 20 mA。
• 峰值順向電流：60 mA，僅允許在脈衝條件下（工作週期 ≤ 1/10，脈衝寬度 ≤ 10µs）。
• 熱降額：當環境溫度超過 30°C 時，直流順向電流必須以 0.27 mA/°C 的速率線性降額。
• 操作溫度範圍 (TA)：-30°C 至 +85°C。
• 儲存溫度範圍 (Tstg)：-40°C 至 +100°C。
• 引腳焊接溫度：最高 260°C，持續時間最長 5 秒，測量點距離 LED 本體 2.0mm (0.079")。

2.2 在 TA=25°C 下的電氣與光學特性

這些是標準測試條件下的典型與保證性能參數。

• 發光強度 (Iv)：範圍從 38 mcd（最小值）到 180 mcd（最大值），在順向電流 (IF) 為 10 mA 時，典型值為 85 mcd。對分級極限應用 ±30% 的測試公差。
• 視角 (2θ1/2)：100 度。此寬視角是擴散透鏡的特性，確保 LED 從廣泛的離軸位置都能清晰可見。
• 主波長 (λd)：規格介於 580 nm 至 589 nm 之間，在 IF=10mA 時典型值為 586 nm。這使得發光顏色位於可見光譜的琥珀色/黃色區域。
• 峰值發射波長 (λP)：588 nm，表示光譜功率輸出的最高點。
• 光譜線半高寬 (Δλ)：15 nm，描述發射光的光譜純度或頻寬。
• 順向電壓 (VF)：範圍從 1.6V 到 2.5V，在 IF=10 mA 時典型值為 2.0V。
• 逆向電流 (IR)：當施加 5V 逆向電壓 (VR) 時，最大值為 10 µA。必須注意，此元件並非設計用於逆向偏壓操作；此測試條件僅用於特性描述。

3. 分級表規格系統

產品根據性能進行分級，以確保生產批次內的一致性。設計師可以指定分級以滿足更嚴格的應用要求。

3.1 發光強度分級

LED 根據其在 10 mA 下測得的發光強度進行分類。

• 分級 BC：38 mcd（最小值）至 65 mcd（最大值）
• 分級 DE：65 mcd（最小值）至 110 mcd（最大值）
• 分級 FG：110 mcd（最小值）至 180 mcd（最大值）
• 注意：每個分級極限的公差為 ±30%。

3.2 主波長分級

LED 也根據其主波長進行分類，以控制顏色一致性。

• 分級 H17：580 nm（最小值）至 584 nm（最大值）
• 分級 H18：584 nm（最小值）至 589 nm（最大值）
• 注意：每個分級極限的公差為 ±1 nm。

光強與波長的特定分級代碼標示於每個包裝袋上，以便於製造過程中的追溯與選擇性使用。

4. 性能曲線分析

雖然規格書中引用了具體的圖形數據，但以下描述基於標準 LED 物理特性與提供的參數，說明典型的關係。

4.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)

此 LED 展現出典型的二極體非線性 I-V 特性。順向電壓 (VF) 在 10 mA 時有指定的範圍 1.6V 至 2.5V。此曲線對於設計限流電路至關重要。對於給定的電流，電壓會隨著電流略微增加，並隨著接面溫度升高而降低。

4.2 發光強度 vs. 順向電流

在大部分操作範圍內，發光強度 (Iv) 大致與順向電流 (IF) 成正比。指定的 Iv 值是在 IF=10mA 下給出的。在最大連續電流 20 mA 下操作將產生更高的光輸出，但設計師必須確保功率耗散 (Pd) 極限不被超過，同時考慮產生的順向電壓。

4.3 溫度依賴性

LED 性能對溫度敏感。發光強度通常隨著接面溫度升高而降低。規格書提供了電流的降額因子（超過 30°C 時為 0.27 mA/°C）以管理熱效應。順向電壓也具有負溫度係數。

5. 機械與包裝資訊

5.1 外型尺寸

此 LED 符合 T-1 (3mm) 直徑封裝標準。關鍵尺寸說明包括：

• 所有尺寸單位為毫米（括號內為英吋供參考）。
• 標準公差為 ±0.25mm (0.010")，除非另有說明。
• 法蘭下方樹脂的最大突出量為 1.0mm (0.04")。
• 引腳間距是在引腳從封裝本體伸出的點測量。

5.2 極性識別

穿孔式 LED 通常使用引腳長度或透鏡法蘭上的平面標記來指示極性。較長的引腳通常是陽極（正極），較短的引腳是陰極（負極）。法蘭上的平面通常鄰近陰極。設計師必須參考實體樣品或詳細圖紙以確認此元件使用的具體標記。

6. 焊接與組裝指南

正確的處理對於防止組裝過程中的損壞至關重要。

6.1 引腳成型

如果需要彎曲引腳，彎曲點必須距離 LED 透鏡基座至少 3mm。不得使用引線框架的基座作為支點。所有成型必須在焊接過程之前且在正常環境溫度下完成。

6.2 焊接製程

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。

• 烙鐵焊接：最高溫度 350°C，最長 3 秒（僅限一次）。
• 波峰焊接：預熱最高至 120°C，最長 100 秒。焊波溫度最高 260°C，最長 5 秒。
• 關鍵注意事項：明確說明紅外線 (IR) 迴焊不適用於此穿孔式 LED 燈珠。過高的溫度或時間可能導致透鏡變形或災難性故障。

6.3 儲存與清潔

儲存時，環境溫度不應超過 30°C 或相對濕度 70%。從原始包裝中取出的 LED 應在三個月內使用。清潔時，如有必要，僅應使用異丙醇等酒精類溶劑。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 包裝規格

LED 以大量包裝：

• 初級包裝：每防靜電包裝袋 1000、500、200 或 100 顆。
• 次級包裝：10 個包裝袋放入一個內箱（假設每袋 1000 顆，則每個內箱總計 10,000 顆）。
• 三級包裝：8 個內箱裝入一個外運送箱（每個外箱總計 80,000 顆）。運送批次中的最後一箱可能不是滿箱。

8. 應用設計建議

8.1 驅動電路設計

LED 是電流驅動元件。為確保驅動多顆 LED 時亮度均勻，每顆 LED 或每個並聯串必須串聯一個限流電阻。推薦電路（電路 A）為每顆 LED 串聯一個電阻。避免將多顆 LED 直接並聯而不使用個別電阻（電路 B），因為順向電壓 (VF) 的微小差異可能導致顯著的電流不平衡與亮度不均。

串聯電阻值 (R) 可使用歐姆定律計算：R = (Vcc - VF) / IF，其中 Vcc 為電源電壓，VF 為 LED 順向電壓（為可靠性起見使用最大值），IF 為期望的順向電流。

8.2 靜電放電 (ESD) 防護

LED 可能因靜電放電而損壞。在處理與組裝過程中必須採取預防措施：

• 使用接地腕帶或防靜電手套。
• 確保所有設備、工作站與儲物架妥善接地。
• 使用離子風扇中和可能積聚在塑膠透鏡上的靜電荷。

8.3 熱管理考量

雖然功率耗散低，但適當的 PCB 佈局有所幫助。確保與其他發熱元件有足夠間距。遵循環境溫度超過 30°C 時的電流降額曲線對於維持可靠性至關重要，特別是在密閉或高溫環境中。

9. 技術比較與差異化

LTL-R42FSFAD 透過幾個關鍵屬性在穿孔式指示燈 LED 市場中脫穎而出。使用 AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體材料製造 586nm 琥珀色晶片，相較於 GaAsP 等舊技術，提供了更高的效率與更好的溫度穩定性。擴散透鏡提供了極寬的 100 度視角，使其在觀看位置不固定於 LED 正前方的應用中表現優異。其結合了典型的低順向電壓 (2.0V) 以及清晰的光強與波長分級結構，為設計師提供了可預測的性能，並能在對顏色或亮度要求嚴格的應用中進行指定。

10. 常見問題 (FAQ)

10.1 我可以連續以 20 mA 驅動此 LED 嗎？

可以，20 mA 是額定的最大連續直流順向電流。然而，您必須確保功率耗散 (Pd = VF * IF) 不超過 52 mW。在 20 mA 且最大 VF 為 2.5V 時，功率為 50 mW，仍在極限內。請務必考慮環境溫度，若超過 30°C 則應用降額。

10.2 主波長與峰值波長有何不同？

峰值波長 (λP) 是光譜功率輸出最高的單一波長。主波長 (λd) 是從 CIE 色度圖上的色座標計算得出的值；它代表與 LED 感知顏色相匹配的純單色光的單一波長。對於與顏色相關的設計目的，主波長通常是更相關的參數。

10.3 即使我的電源是限流的，為何仍需要串聯電阻？

專用的串聯電阻為每顆 LED 提供了局部、精確的電流調節。它還能提供對瞬態電壓尖峰的保護，並有助於平衡並聯配置中的電流。僅依賴全域限流電源可能無法防止因 VF 差異而導致的 LED 間電流不平衡。

11. 實務設計案例研究

情境：設計一個具有五顆均勻琥珀色指示燈的狀態面板，由 5V 直流電源軌供電，環境最高溫度為 40°C。

設計步驟：

1. 電流選擇：以 10 mA 的順向電流 (IF) 為目標，以平衡亮度與壽命。
2. 熱降額：在 40°C（超過降額起始點 10°C）時，降低最大電流：20 mA - (10°C * 0.27 mA/°C) = 17.3 mA。我們的 10 mA 目標是安全的。
3. 電阻計算：為可靠性使用最大 VF (2.5V)。R = (5V - 2.5V) / 0.01A = 250 Ω。可以使用最接近的標準值（例如 240 Ω 或 270 Ω），並重新計算實際電流。
4. 電路佈局：使用推薦的電路 A：五顆 LED 各串聯一個 240Ω 電阻，全部連接在 5V 電源軌與地之間。
5. 分級指定：為求外觀一致，訂購時指定單一發光強度分級（例如 DE）與單一主波長分級（例如 H18）。
6. PCB 佈局：放置 LED 時，引腳彎曲半徑至少 3mm，確保透鏡與焊盤間距 2mm，並遵循防靜電組裝實務。

12. 工作原理簡介

LTL-R42FSFAD 基於半導體 p-n 接面的電致發光原理運作。當施加超過二極體導通閾值的順向電壓時，來自 n 型 AlInGaP 半導體的電子與來自 p 型區域的電洞復合。此復合事件以光子（光）的形式釋放能量。AlInGaP 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）——在此案例中，約為 586 nm 的琥珀色。圍繞晶片的擴散環氧樹脂透鏡用於散射光線，拓寬視角並柔化微小光源的外觀。

13. 技術趨勢與背景

像 LTL-R42FSFAD 這樣的穿孔式 LED 代表了一種成熟且高度可靠的技術。雖然表面黏著元件 (SMD) LED 因其更小的佔位面積與適合自動化取放組裝而主導新設計，但穿孔式 LED 仍保持顯著的相關性。其優勢包括優越的機械結合強度、更易於手動原型製作與維修、通常更高的單點發光強度，以及透過引腳更好的散熱。此領域內的趨勢是朝向更高效率的材料（如此處使用的 AlInGaP）、更嚴格的顏色與光強一致性分級，以及堅定遵守 RoHS 等全球環保標準。對於需要極高耐用性、在惡劣環境中高可見度，或設計或舊有標準規定必須使用穿孔式安裝的應用，它們仍然是首選。