LTL1KH6FK 琥珀色 LED 燈珠規格書 - 5mm 直徑 - 2.4V 順向電壓 - 75mW 功率消耗

1. 產品概述

本文件詳述一款 5mm 插件式 LED 燈珠的規格。此元件專為廣泛電子設備中的狀態指示與信號應用而設計。其呈現琥珀色，採用 AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體技術結合透明透鏡，以增強光輸出與視角。

1.1 核心優勢與目標市場

此 LED 的主要優勢包括高發光強度輸出、低功耗與高效率。它是一款符合 RoHS 指令的無鉛產品，適用於具有嚴格環保法規的全球市場。其通用封裝便於安裝在印刷電路板 (PCB) 或面板上。目標應用涵蓋多個產業，包括通訊設備、電腦、消費性電子產品、家電與工業控制，這些領域皆需要可靠且明亮的狀態指示。

2. 深入技術參數分析

理解電氣與光學參數對於可靠的電路設計與實現一致性能至關重要。

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。不保證在或超過這些極限下操作。

• 功率消耗 (Pd)：在環境溫度 (TA) 25°C 下為 75 mW。這是 LED 封裝能以熱量形式消散的最大功率。
• 直流順向電流 (IF)：連續 30 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 ≤ 10 μs）。
• 降額：當環境溫度超過 30°C 時，最大直流順向電流必須以每攝氏度 0.45 mA 的速率線性降低。
• 操作溫度範圍：-40°C 至 +85°C。
• 儲存溫度範圍：-40°C 至 +100°C。
• 引腳焊接溫度：最高 260°C，持續 5 秒，測量點距離 LED 本體 2.0mm (0.079 英吋)。

2.2 電氣與光學特性

這些是典型性能參數，測量條件為 TA=25°C 且 IF=20mA，除非另有說明。

• 發光強度 (Iv)：範圍從 240 mcd（最小值）到 880 mcd（最大值），並提供典型值。此參數已分級（見第 4 節）。測量使用近似 CIE 明視覺響應曲線的感測器/濾波器。保證值包含 ±15% 的測試公差。
• 視角 (2θ1/2)：75 度。這是發光強度降至其軸向（中心）值一半時的全角。
• 峰值發射波長 (λp)：611 nm。這是發射光譜最高點對應的波長。
• 主波長 (λd)：範圍從 600 nm 到 610 nm。此值源自 CIE 色度圖，代表 LED 的感知顏色。此參數亦已分級。
• 譜線半寬度 (Δλ)：17 nm。這表示光譜純度；數值越小表示光越接近單色光。
• 順向電壓 (VF)：在 20mA 下典型值為 2.4V。最小值列為 2.05V。
• 逆向電流 (IR)：當施加 5V 逆向電壓 (VR) 時，最大值為 100 μA。重要：此元件並非設計用於逆向偏壓下操作；此測試條件僅用於特性描述。

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

Iv 分為五個分級代碼 (J0, K0, L0, M0, N0)，每個代碼在 IF=20mA 下都有定義的最小與最大強度範圍。每個分級極限的公差為 ±15%。

3.2 主波長分級

λd 分為三個分級代碼 (H23, H24, H25)，涵蓋範圍從 600.0 nm 到 610.0 nm。每個分級極限的公差為 ±1 nm。強度與波長的特定分級代碼標示於每個包裝袋上，以便在需要一致性的應用中進行選擇性匹配。

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不同條件下的行為至關重要。雖然具體圖表未以文字重現，但通常包括：

• 相對發光強度 vs. 順向電流：顯示光輸出如何隨電流增加，通常以非線性方式，突顯電流穩定的重要性。
• 順向電壓 vs. 順向電流：說明二極體的 I-V 特性，對於計算串聯電阻值至關重要。
• 相對發光強度 vs. 環境溫度：展示光輸出的負溫度係數，即強度隨接面溫度升高而降低。
• 光譜分佈：相對強度對波長的圖表，顯示在 611nm 處的峰值與 17nm 的半寬度。

5. 機械與封裝資訊

5.1 外型尺寸

此 LED 採用標準 5mm 圓形徑向引腳封裝。關鍵尺寸註記包括：所有尺寸單位為毫米（括號內為英吋），一般公差為 ±0.25mm (.010")，法蘭下樹脂凸起最大為 1.0mm (.04")，引腳間距在引腳離開封裝處測量。原始規格書中提供詳細尺寸圖，以供精確的 PCB 佈局參考。

5.2 極性辨識

插件式 LED 通常具有較長的陽極 (+) 引腳，並在靠近陰極 (-) 引腳的透鏡外殼邊緣處有一個平面或凹口。請務必參考規格書圖表以確認此元件的特定極性標記。

5.3 包裝規格

LED 以抗靜電袋包裝。每袋標準數量為 1000、500、200 或 100 顆。十袋放入一個內箱（例如，1000顆裝的袋子總計 10,000 顆）。八個內箱裝入一個外運輸箱（例如，總計 80,000 顆）。運輸批次中的最後一箱可能不是完整箱。

6. 焊接、組裝與操作指南

正確的操作對於防止損壞並確保長期可靠性至關重要。

6.1 儲存

長期儲存時，環境溫度不應超過 30°C 或相對濕度 70%。從原始包裝取出的 LED 應在三個月內使用。若需在原始包裝外長期儲存，請使用帶有乾燥劑的密封容器或氮氣乾燥器。

6.2 清潔

如有必要，僅使用酒精類溶劑（如異丙醇）清潔。避免使用強效或研磨性清潔劑。

6.3 引腳成型與組裝

在距離 LED 透鏡基座至少 3mm 處彎曲引腳。請勿將透鏡基座作為支點。成型必須在室溫下並於焊接前進行。在插入 PCB 時，使用最小的夾緊力，以避免對環氧樹脂本體造成機械應力。

6.4 焊接製程

保持焊點與透鏡基座之間至少有 2mm 的間隙。切勿將透鏡浸入焊料中。

• 烙鐵：最高溫度 350°C。每引腳最大焊接時間 3 秒（僅限一次）。
• 波峰焊：最高預熱溫度 100°C，最長 60 秒。最高焊波溫度 260°C，最長 5 秒。浸入位置不得低於環氧樹脂燈泡基座 2mm。
• 關鍵注意：紅外線 (IR) 迴流焊不適用於此插件式 LED 產品。過高的溫度或時間可能導致透鏡變形或造成災難性故障。

6.5 靜電放電 (ESD) 防護

LED 對靜電敏感。預防措施包括：使用接地腕帶或抗靜電手套；確保所有設備、工作台與儲物架妥善接地；以及使用離子風扇中和可能積聚在塑膠透鏡上的靜電荷。建議制定培訓與工作站檢查表，以維持 ESD 安全環境。

7. 應用設計建議

7.1 驅動電路設計

LED 是電流驅動元件。為了確保並聯驅動多顆 LED 時的亮度均勻性，強烈建議為每顆 LED 串聯一個獨立的限流電阻（電路模型 A）。不建議將 LED 直接從電壓源並聯驅動（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及亮度的顯著不同。

7.2 計算串聯電阻

限流電阻 (R_s) 的值使用歐姆定律計算：R_s= (V_電源- V_F) / I_F。例如，使用 5V 電源，典型 V_F為 2.4V，期望 I_F為 20mA：R_s= (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 Ω。電阻的額定功率應至少為 P = I_F²* R_s= (0.020)²* 130 = 0.052W，因此標準的 1/8W (0.125W) 電阻已足夠。

7.3 熱管理考量

雖然功率消耗低，但在高環境溫度應用中必須遵守降額曲線。超過最大接面溫度將加速流明衰減並縮短操作壽命。如果 LED 在密閉空間中以或接近其最大額定電流操作，請確保有足夠的氣流。

8. 技術比較與差異化

這款 AlInGaP 琥珀色 LED 相較於 GaAsP（磷化鎵砷）等舊技術具有明顯優勢。AlInGaP 提供顯著更高的發光效率與更好的溫度穩定性，從而在寬廣的溫度範圍內產生更明亮且更一致的光輸出。透明透鏡（相對於擴散或有色透鏡）能最大化光輸出，並形成具有指定 75 度視角的清晰、銳利光束圖案，使其非常適合需要定向光的面板指示燈。

9. 常見問題 (FAQ)

9.1 我可以不使用串聯電阻來驅動這顆 LED 嗎？

No.極不建議將 LED 直接從電壓源驅動，這很可能因電流不受控制而損壞元件。順向電壓並非一個固定閾值，而是一個特性曲線。電壓稍微超過典型 VF 一點點，就可能導致電流大幅且具破壞性的增加。

9.2 峰值波長與主波長有何不同？

峰值波長 (λp)是光譜輸出曲線上最高強度點對應的物理波長。主波長 (λd)是基於人類顏色感知（CIE 圖表）計算出的數值，最能匹配感知到的顏色。對於像這款琥珀色 LED 這樣的單色光源，兩者通常很接近，但 λd 是顏色規格中更相關的參數。

9.3 我可以將這顆 LED 用於戶外應用嗎？

規格書說明其適用於室內與室外標誌。然而，對於長時間暴露於紫外線輻射、濕氣與極端溫度的惡劣戶外環境，需要額外的設計考量，例如在 PCB 上塗覆保護塗層，並確保操作溫度保持在規格範圍內。

9.4 為什麼需要分級系統？

製造變異會導致個別 LED 之間的性能略有差異。分級將它們分類到參數（強度、顏色）嚴格控制的組別中。這讓設計師可以選擇符合其特定均勻性要求的分級，這在多 LED 陣列或顯示器中尤其重要。

10. 實務設計案例研究

情境：設計一個控制面板，具有 10 個由 12V 電源軌供電的均勻琥珀色狀態指示燈。

設計步驟：

1. 電流選擇：選擇驅動電流。20mA 是標準測試條件，能提供良好的亮度。
2. 電阻計算：對於 12V 電源與典型 VF 2.4V：R_s= (12V - 2.4V) / 0.020A = 480 Ω。最接近的標準值為 470 Ω。重新計算實際電流：I_F= (12V - 2.4V) / 470Ω ≈ 20.4 mA（可接受）。
3. 額定功率： P_電阻= (0.0204A)²* 470Ω ≈ 0.195W。為安全起見，使用 1/4W (0.25W) 電阻。
4. 分級以確保均勻性：訂購時指定單一、窄範圍的強度分級（例如，M0：520-680 mcd）與單一波長分級（例如，H24：603.0-606.5 nm），以確保所有 10 個指示燈看起來完全相同。
5. 佈局：在 PCB 佈局上放置電阻，保持焊點到本體至少 2mm 的距離。確保每顆 LED 的極性方向正確。

11. 工作原理

此 LED 是一款基於 AlInGaP 材料的半導體二極體。當施加超過其特性順向電壓 (VF) 的順向電壓時，電子與電洞在半導體的主動區域復合，以光子（光）的形式釋放能量。AlInGaP 層的特定成分決定了發射光的波長（顏色），在此例中為琥珀色（約 610 nm）。透明環氧樹脂透鏡封裝了半導體晶片，提供機械保護，並將發射光塑形為指定的視角。

12. 技術趨勢

雖然表面黏著元件 (SMD) LED 主導了現代高密度電子產品，但像此類的插件式 LED 在需要高可靠性、易於手動組裝與維修、或單點光源高亮度的應用中仍然有其重要性。插件式 LED 內的技術趨勢持續聚焦於提高發光效率（每瓦更多光輸出）、透過先進分級改善顏色一致性，以及透過更好的封裝材料增強可靠性。從舊技術轉向更高效率的半導體材料（如 AlInGaP）就是此進展的一個明顯例子。