目錄
1. 產品概述
本文件詳述一款穿孔式LED指示燈的規格。此元件採用業界常見的T-1 (3mm)直徑封裝，其特點是結合了藍光或紅光LED晶片與白色擴散透鏡。此設計旨在提供均勻、擴散的光輸出，適用於各種應用中的狀態指示。
1.1 核心特色與優勢
此LED燈的主要優勢包括低功耗與高效率，使其適用於電池供電或注重能源效率的設計。它採用無鉛材料製造，並符合RoHS環保指令。T-1封裝是廣泛採用的業界標準，確保與現有PCB佈局和製造流程的相容性。在彩色晶片上整合白色擴散透鏡有助於柔化和擴散光線，減少眩光，創造更美觀的指示效果。
1.2 目標應用與市場
此元件專為通用狀態指示而設計。其典型應用領域包括通訊設備（例如路由器、數據機）、電腦周邊設備、消費性電子產品和家電。穿孔式設計的可靠性和簡易性，使其成為需要清晰、耐用視覺回饋應用的常見選擇。
2. 深入技術參數分析
本節針對定義元件性能範圍的關鍵電氣、光學及熱參數，提供詳細且客觀的詮釋。
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，不適用於正常操作。
- 功率消耗 (Pd)：藍光：70 mW，紅光：52 mW。此參數取決於晶片技術，決定了封裝在25°C環境溫度下所能處理的最大熱能。
- 順向電流：兩種顏色的額定連續直流順向電流均為20 mA。在脈衝條件下（工作週期 ≤ 1/10，脈衝寬度 ≤ 10 µs），允許較高的峰值順向電流60 mA。
- 溫度範圍：操作溫度範圍為-30°C至+85°C。儲存溫度範圍更寬，為-40°C至+100°C。
- 焊接溫度：當測量點距離LED本體2.0mm時，引腳可承受260°C最高5秒。
2.2 電氣與光學特性
這些是在標準測試條件下（TA=25°C，IF=5 mA，除非另有說明）測得的典型性能參數。
- 發光強度 (Iv)：衡量亮度的關鍵指標。藍光LED的典型強度為110 mcd（最小38，最大310）。紅光LED則顯著更高，典型值為495 mcd（最小110，最大880）。寬廣的最小-最大範圍顯示了分級的必要性，後續將進行討論。
- 視角 (2θ1/2)：定義為發光強度降至軸向值一半時的全角。藍光與紅光版本的典型視角均為45度，屬於中等寬廣，並得益於擴散透鏡的輔助。
- 波長：藍光LED的典型主波長 (λd) 為471 nm（範圍465-478 nm），峰值波長 (λp) 為468 nm。紅光LED的λd為624 nm（範圍617-632 nm），λp為632 nm。
- 順向電壓 (VF)：藍光：典型值3.6V（範圍2.9-3.6V）。紅光：典型值2.7V（範圍1.9-2.7V）。此差異對於電路設計至關重要，特別是在並聯驅動不同顏色LED時。
- 逆向電流 (IR)：在VR=5V時，最大100 µA。規格書明確指出，此元件並非設計用於逆向操作；此測試僅供特性分析。
3. 分級系統說明
為確保量產的一致性，LED會根據性能進行分級。此元件採用兩個主要的分級標準。
3.1 發光強度分級
LED根據其在5 mA下測得的發光強度進行分類。藍光與紅光LED各有獨立的分級表，每個表包含字母數字代碼（例如，藍光：BC、DE、FG；紅光：FG、HJ、KL）。每個分級都有定義的最小和最大強度值。例如，位於"FG"分級的藍光LED，其強度將介於110至180 mcd之間。每個分級界限的容差為±15%。
3.2 主波長分級
LED也根據其主色波長進行分級。所有藍光LED歸類於單一分級"1"，涵蓋465-478 nm。紅光LED則歸類於分級"2"，涵蓋617-632 nm。波長分級界限的容差為嚴格的±1 nm，確保每組內良好的色彩一致性。
4. 性能曲線分析
雖然PDF參考了典型曲線，但其分析基於標準LED行為。順向電壓 (VF) 對順向電流 (IF) 的曲線將呈現指數關係，紅光LED的膝點電壓低於藍光LED。發光強度對順向電流的曲線在正常工作範圍內大致呈線性，但在較高電流下會飽和。強度對環境溫度的曲線將呈現負係數，意味著光輸出隨溫度升高而降低。光譜分佈曲線將在每個顏色的指定λp附近顯示單一峰值，藍光LED的光譜半寬度 (Δλ 為25 nm) 比紅光LED (Δλ 為20 nm) 更寬。
5. 機械與包裝資訊
5.1 外型尺寸
此元件符合標準T-1 (3mm) 圓形LED封裝。關鍵尺寸包括透鏡直徑、總高度和引腳間距。引腳間距在引腳從封裝本體伸出的位置測量。除非另有規定，公差通常為±0.25mm。註記指出，法蘭下方的樹脂凸出部分最大為1.0mm。
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陰極（負極引腳）。較長的引腳通常是陽極 (+)。設計師必須參考實體樣品或詳細圖紙以確認具體的極性標記。
6. 焊接與組裝指南
正確的操作對於可靠性至關重要。
6.1 儲存條件
對於長期儲存於原包裝外，建議環境不超過30°C和70%相對濕度。對於更長時間的儲存，建議使用帶有乾燥劑的密封容器或在氮氣環境中儲存。
6.2 引腳成型
彎曲必須在距離LED透鏡基座至少3mm處進行，以避免對內部晶片接合點造成應力。引腳框架的基座不應作為支點。成型必須在室溫下並於焊接過程之前完成。
6.3 焊接製程
必須在焊點與透鏡基座之間保持至少2mm的最小間隙。必須避免將透鏡浸入焊料中。
- 烙鐵焊接：最高溫度350°C，每根引腳最長時間3秒。
- 波峰焊接：預熱最高至100°C，最長60秒。焊波溫度最高260°C，接觸時間最長5秒。浸入位置必須不低於距離透鏡基座2mm。
- 重要注意事項：規格書明確指出，紅外線 (IR) 迴流焊接不適用於此類穿孔式LED產品。過高的熱量或時間可能導致透鏡變形或災難性故障。
6.4 清潔
如有必要，僅應使用酒精類溶劑（如異丙醇）進行清潔。
7. 包裝與訂購資訊
標準包裝流程為：每防靜電袋裝500、200或100件。十個此類袋子放入一個內箱，總計5,000件。八個內箱裝入一個外運紙箱，每個外箱共計40,000件。註記說明，在每個出貨批次中，僅最終包裝可能不是完整包裝。
8. 應用設計建議
8.1 驅動電路設計
LED是電流驅動元件。為了確保並聯多個LED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（規格書中的電路A）。不建議直接從電壓源透過單一共用電阻驅動多個並聯的LED（電路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。
8.2 靜電放電 (ESD) 防護
這些LED易受靜電放電損壞。預防措施包括：使用接地腕帶和工作站；使用離子產生器中和塑膠透鏡上的靜電荷；確保所有操作設備妥善接地。建議著重於操作員處理ESD敏感元件的培訓和認證。
9. 技術比較與差異化
此產品的關鍵差異化特色在於使用彩色LED晶片（藍光或紅光）搭配白色擴散透鏡。這與使用透明或與晶片顏色匹配的有色透鏡的標準LED形成對比。白色擴散透鏡提供更均勻、更柔和且可能更寬廣的視角光型，對於不希望出現強烈色彩"光斑"的前面板指示燈而言，可能是更佳的選擇。其電氣參數符合此尺寸穿孔式指示LED的標準。
10. 常見問題解答（基於技術參數）
問：我可以持續以20mA驅動此LED嗎？
答：可以，20mA是額定的連續直流順向電流。然而，為了獲得最長壽命和較低的接面溫度，對於指示用途，以較低的電流（如10mA或5mA）驅動通常已足夠。
問：為什麼藍光和紅光的順向電壓不同？
答：這是由於基礎的半導體物理特性。藍光LED通常由氮化銦鎵 (InGaN) 製成，其能隙較高，導致順向電壓較高。紅光LED通常由砷化鋁鎵 (AlGaAs) 或類似能隙較低的材料製成，因此順向電壓較低。
問：對於5V電源，我應該使用多大的電阻值？
答：使用歐姆定律：R = (電源電壓 - LED順向電壓) / LED電流。對於藍光LED (VF=3.6V) 在5mA下：R = (5 - 3.6) / 0.005 = 280 歐姆。對於紅光LED (VF=2.7V) 在5mA下：R = (5 - 2.7) / 0.005 = 460 歐姆。請務必使用最接近的標準電阻值，並考慮其額定功率。
11. 實務設計與使用案例
情境：為網路交換器設計多狀態指示燈面板。設計師可能會使用藍光LED指示"電源開啟/系統運作中"，並使用紅光LED指示"網路故障"。由於白色擴散透鏡，即使發出的光色不同，兩個指示燈從前面板看將具有相似、柔和的美觀外觀。設計師必須為每個LED使用獨立的限流電阻，因為它們的順向電壓不同。45度的視角確保在機架式設備中，能從廣泛的角度看到狀態。穿孔式設計允許PCB具有穩固的機械附著力，這對於可能在運輸或操作中受到振動的設備非常重要。
12. 工作原理簡介
發光二極體 (LED) 是一種透過電致發光發光的半導體元件。當順向電壓施加於p-n接面時，電子和電洞在主動區複合，以光子的形式釋放能量。發射光的顏色（波長）由所用半導體材料的能隙決定。在此元件中，來自晶片的主要光線穿過含有擴散粒子的環氧樹脂透鏡。這些粒子散射光線，打散直射光束，為使用者創造出更均勻、更寬廣且不刺眼的發光模式。
13. 技術趨勢
穿孔式LED指示燈市場已趨成熟。指示LED的總體趨勢是朝向更高效率（每mA更多光輸出）、更低功耗和更高的可靠性。雖然表面黏著元件 (SMD) LED因其更小的尺寸和適合自動化組裝而主導新設計，但穿孔式LED在需要更高機械強度、更易於手動原型製作或與現有舊式設計相容的應用中，仍然具有相關性。如本產品所示，使用擴散透鏡來改善視覺品質，是在不改變核心封裝技術的前提下提升使用者體驗的常見方法。
LED規格術語詳解
LED技術術語完整解釋
一、光電性能核心指標
| 術語 | 單位/表示 | 通俗解釋 | 為什麼重要 |
|---|---|---|---|
| 光效（Luminous Efficacy） | lm/W（流明/瓦） | 每瓦電能發出的光通量，越高越節能。 | 直接決定燈具的能效等級與電費成本。 |
| 光通量（Luminous Flux） | lm（流明） | 光源發出的總光量，俗稱"亮度"。 | 決定燈具夠不夠亮。 |
| 發光角度（Viewing Angle） | °（度），如120° | 光強降至一半時的角度，決定光束寬窄。 | 影響光照範圍與均勻度。 |
| 色溫（CCT） | K（開爾文），如2700K/6500K | 光的顏色冷暖，低值偏黃/暖，高值偏白/冷。 | 決定照明氛圍與適用場景。 |
| 顯色指數（CRI / Ra） | 無單位，0–100 | 光源還原物體真實顏色的能力，Ra≥80為佳。 | 影響色彩真實性，用於商場、美術館等高要求場所。 |
| 色容差（SDCM） | 麥克亞當橢圓步數，如"5-step" | 顏色一致性的量化指標，步數越小顏色越一致。 | 保證同一批燈具顏色無差異。 |
| 主波長（Dominant Wavelength） | nm（奈米），如620nm（紅） | 彩色LED顏色對應的波長值。 | 決定紅、黃、綠等單色LED的色相。 |
| 光譜分佈（Spectral Distribution） | 波長 vs. 強度曲線 | 顯示LED發出的光在各波長的強度分佈。 | 影響顯色性與顏色品質。 |
二、電氣參數
| 術語 | 符號 | 通俗解釋 | 設計注意事項 |
|---|---|---|---|
| 順向電壓（Forward Voltage） | Vf | LED點亮所需的最小電壓，類似"啟動門檻"。 | 驅動電源電壓需≥Vf，多個LED串聯時電壓累加。 |
| 順向電流（Forward Current） | If | 使LED正常發光的電流值。 | 常採用恆流驅動，電流決定亮度與壽命。 |
| 最大脈衝電流（Pulse Current） | Ifp | 短時間內可承受的峰值電流，用於調光或閃光。 | 脈衝寬度與佔空比需嚴格控制，否則過熱損壞。 |
| 反向電壓（Reverse Voltage） | Vr | LED能承受的最大反向電壓，超過則可能擊穿。 | 電路中需防止反接或電壓衝擊。 |
| 熱阻（Thermal Resistance） | Rth（°C/W） | 熱量從晶片傳到焊點的阻力，值越低散熱越好。 | 高熱阻需更強散熱設計，否則結溫升高。 |
| 靜電放電耐受（ESD Immunity） | V（HBM），如1000V | 抗靜電打擊能力，值越高越不易被靜電損壞。 | 生產中需做好防靜電措施，尤其高靈敏度LED。 |
三、熱管理與可靠性
| 術語 | 關鍵指標 | 通俗解釋 | 影響 |
|---|---|---|---|
| 結溫（Junction Temperature） | Tj（°C） | LED晶片內部的實際工作溫度。 | 每降低10°C，壽命可能延長一倍；過高導致光衰、色漂移。 |
| 光衰（Lumen Depreciation） | L70 / L80（小時） | 亮度降至初始值70%或80%所需時間。 | 直接定義LED的"使用壽命"。 |
| 流明維持率（Lumen Maintenance） | %（如70%） | 使用一段時間後剩餘亮度的百分比。 | 表徵長期使用後的亮度保持能力。 |
| 色漂移（Color Shift） | Δu′v′ 或 麥克亞當橢圓 | 使用過程中顏色的變化程度。 | 影響照明場景的顏色一致性。 |
| 熱老化（Thermal Aging） | 材料性能下降 | 因長期高溫導致的封裝材料劣化。 | 可能導致亮度下降、顏色變化或開路失效。 |
四、封裝與材料
| 術語 | 常見類型 | 通俗解釋 | 特點與應用 |
|---|---|---|---|
| 封裝類型 | EMC、PPA、陶瓷 | 保護晶片並提供光學、熱學介面的外殼材料。 | EMC耐熱好、成本低；陶瓷散熱優、壽命長。 |
| 晶片結構 | 正裝、倒裝（Flip Chip） | 晶片電極佈置方式。 | 倒裝散熱更好、光效更高，適用於高功率。 |
| 螢光粉塗層 | YAG、矽酸鹽、氮化物 | 覆蓋在藍光晶片上，部分轉化為黃/紅光，混合成白光。 | 不同螢光粉影響光效、色溫與顯色性。 |
| 透鏡/光學設計 | 平面、微透鏡、全反射 | 封裝表面的光學結構，控制光線分佈。 | 決定發光角度與配光曲線。 |
五、質量控制與分檔
| 術語 | 分檔內容 | 通俗解釋 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分檔 | 代碼如 2G、2H | 按亮度高低分組，每組有最小/最大流明值。 | 確保同一批產品亮度一致。 |
| 電壓分檔 | 代碼如 6W、6X | 按順向電壓範圍分組。 | 便於驅動電源匹配，提高系統效率。 |
| 色區分檔 | 5-step MacAdam橢圓 | 按顏色坐標分組，確保顏色落在極小範圍內。 | 保證顏色一致性，避免同一燈具內顏色不均。 |
| 色溫分檔 | 2700K、3000K等 | 按色溫分組，每組有對應的坐標範圍。 | 滿足不同場景的色溫需求。 |
六、測試與認證
| 術語 | 標準/測試 | 通俗解釋 | 意義 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 流明維持測試 | 在恆溫條件下長期點亮，記錄亮度衰減數據。 | 用於推算LED壽命（結合TM-21）。 |
| TM-21 | 壽命推演標準 | 基於LM-80數據推算實際使用條件下的壽命。 | 提供科學的壽命預測。 |
| IESNA標準 | 照明工程學會標準 | 涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。 | 行業公認的測試依據。 |
| RoHS / REACH | 環保認證 | 確保產品不含有害物質（如鉛、汞）。 | 進入國際市場的准入條件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效認證 | 針對照明產品的能效與性能認證。 | 常用於政府採購、補貼項目，提升市場競爭力。 |