LTL30EKFGJ 插件式LED燈珠規格書 - T-1 3/4 封裝 - 2.4V - 30mA - 琥珀色/黃綠色 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件詳細說明了LTL30EKFGJ的規格，這是一款插件式LED燈珠，專為廣泛電子應用中的狀態指示和一般照明而設計。該元件提供兩種不同顏色：琥珀色與黃綠色，為視覺回饋系統提供了設計靈活性。LED採用流行的T-1 3/4（約5mm）直徑封裝，搭配擴散式白色透鏡，確保了寬廣的視角與均勻的光線分佈。

本產品的核心優勢包括低功耗與高發光效率，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，完全符合RoHS（有害物質限制）指令，符合現代環保與法規標準。插件式設計便於手動或自動組裝到印刷電路板（PCB）上。

目標市場涵蓋廣泛的電子產業領域，包括通訊設備、電腦周邊、消費性電子產品與家用電器。其主要功能是為電源、活動或系統狀態提供清晰、可靠的視覺狀態指示。

2. 技術參數詳解

2.1 絕對最大額定值

在超出這些限制的條件下操作可能會導致永久性損壞。額定值是在環境溫度（TA）為25°C時指定的。

• 功耗：80 mW（琥珀色與黃綠色皆同）。此參數定義了LED能夠安全以熱能形式消散的最大功率。
• 峰值順向電流：90 mA（脈衝條件：工作週期 ≤ 1/10，脈衝寬度 ≤ 10μs）。這是短脈衝的最大瞬時電流，適用於多工或短暫的高亮度閃爍。
• 直流順向電流：30 mA。這是建議的最大連續順向電流，以確保可靠的長期運作。
• 工作溫度範圍：-40°C 至 +85°C。該元件額定為工業級溫度耐受性。
• 儲存溫度範圍：-40°C 至 +100°C。
• 引腳焊接溫度：260°C，最長5秒，測量點距離LED本體2.0mm。

2.2 電氣與光學特性

這些參數是在TA=25°C和標準測試電流（IF）20mA下測量的，除非另有說明。它們定義了正常操作條件下的性能。

• 發光強度（Iv）：
  • 黃綠色：典型值110 mcd，範圍從最小值50 mcd到最大值110 mcd。
  • 琥珀色：典型值240 mcd，範圍從最小值110 mcd到最大值240 mcd。
  • 注意：保證值包含±30%的測試公差。測量使用近似於CIE明視覺人眼響應曲線的感測器/濾波器。
• 視角（2θ1/2）：兩種顏色均約為80度。這是發光強度降至其軸向（中心）值一半時的全角，表示寬廣的光束模式。
• 峰值發射波長（λP）：
  • 黃綠色：575 nm。
  • 琥珀色：611 nm。
• 主波長（λd）：
  • 黃綠色：572 nm。
  • 琥珀色：605 nm。
  • 注意：此值源自CIE色度圖，代表感知到的顏色。
• 譜線半寬度（Δλ）：
  • 黃綠色：11 nm。
  • 琥珀色：17 nm。較寬的半寬度通常會導致較不飽和、更偏向粉彩的顏色外觀。
• 順向電壓（VF）：
  • 黃綠色：2.1V（典型值），2.4V（最大值），於IF=20mA時。
  • 琥珀色：2.1V（典型值），2.4V（最大值），於IF=20mA時。
• 逆向電流（IR）：10 μA（最大值），於逆向電壓（VR）5V時。重要注意事項：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。在電路中施加逆向電壓可能會損壞LED。

3. 分級系統規格

為確保生產應用中亮度與顏色的一致性，LED會進行分級。設計師在訂購關鍵的色彩匹配應用時，應指定所需的分級代碼。

3.1 發光強度分級

LED根據其在20mA下測得的發光強度進行分組。

• 黃綠色分級：C（50-65 mcd）、D（65-85 mcd）、E（85-110 mcd）、F（110-140 mcd）。每級限制公差為±15%。
• 琥珀色分級：F（110-140 mcd）、G（140-180 mcd）、H（180-240 mcd）、J（240-310 mcd）、K（310-400 mcd）。每級限制公差為±15%。

3.2 主波長分級（僅限黃綠色）

為實現精確的色彩控制，黃綠色LED會進一步根據主波長進行分級。

• 色調分級代碼：H06（564.0 - 568.0 nm）、H07（568.0 - 572.0 nm）、H08（572.0 - 574.0 nm）。每級限制公差為±1 nm。

此分級允許設計師選擇在產品中顏色看起來一致的LED，這對於多LED顯示器或指示器至關重要。

4. 性能曲線分析

雖然規格書中參考了特定的圖形曲線（圖1、圖6），但典型的關係可以描述如下：

• I-V（電流-電壓）曲線：順向電壓（VF）與順向電流（IF）呈現對數關係。在建議的20mA工作點，VF通常為2.1V，但可能變化至2.4V。這種變化強調了需要使用限流電阻器，而非電壓源，來驅動LED。
• 發光強度 vs. 電流：在正常工作範圍內（最高至30mA直流），強度大致與順向電流成正比。超過最大電流會導致超線性的熱量產生，並使光輸出和壽命迅速衰減。
• 溫度特性：發光強度通常隨著接面溫度的升高而降低。寬廣的工作溫度範圍（-40°C至+85°C）表示在極端環境下性能穩定，儘管在高溫端的亮度會比25°C時降低。
• 光譜分佈：提供的峰值（λP）和主波長（λd），以及光譜半寬度（Δλ），定義了發射光譜。琥珀色LED具有較寬的光譜（Δλ=17nm），中心約在611nm；而黃綠色則較窄（Δλ=11nm），中心約在575nm。

5. 機械與封裝資訊

5.1 外型尺寸

LED採用標準的T-1 3/4徑向引腳封裝。關鍵尺寸說明包括：

• 所有尺寸單位為毫米（附英制等效值）。
• 標準公差為±0.25mm，除非另有規定。
• 法蘭下方樹脂的最大突出量為1.0mm。
• 引腳間距是在引腳離開封裝本體處測量，這對PCB佈局至關重要。

封裝採用擴散式白色透鏡，有助於散射光線，創造出寬廣的80度視角，並與透明透鏡相比，提供更柔和、不刺眼的外觀。

5.2 極性識別

LTL30EKFGJ是一款共陽極元件。這意味著陽極（正極引腳）在內部共享，而每個顏色的陰極（負極引腳）是分開的。較長的引腳通常是共陽極。焊接前務必使用規格書圖示驗證極性，以防止反向連接造成損壞。

6. 焊接與組裝指南

正確的處理對於保持可靠性並防止損壞LED環氧樹脂透鏡或內部晶粒至關重要。

6.1 引腳成型與PCB組裝

• 在距離LED透鏡基座至少3mm處彎曲引腳。請勿將封裝本體作為支點使用。
• 引腳成型必須在焊接前且於室溫下進行。
• 在PCB插入過程中，使用必要的最小壓接力，以避免對引腳或封裝施加過度的機械應力。

6.2 焊接製程

保持焊接點與透鏡基座之間至少有2mm的間距。請勿將透鏡浸入焊料中。

• 手動焊接（烙鐵）：
  • 最高溫度：350°C。
  • 最長時間：每引腳3秒。
  • 每個焊點僅限一次焊接循環。
• 波峰焊接：
  • 預熱溫度：最高100°C。
  • 預熱時間：最長60秒。
  • 焊波溫度：最高260°C。
  • 焊接時間：最長5秒。
  • 確保LED定位時，焊波距離透鏡基座不少於2mm。
• 重要警告：過高的溫度或時間會熔化環氧樹脂透鏡，導致內部打線接合失效，或使半導體材料劣化。紅外線迴焊不適用於此類插件式封裝。

6.3 儲存與清潔

• 儲存：儲存在不超過30°C和70%相對濕度的環境中。從原始防潮袋中取出的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箱。
• 清潔：如有必要，僅使用酒精類溶劑（如異丙醇，IPA）進行清潔。避免使用強效或研磨性清潔劑。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 包裝規格

產品採用符合產業標準的包裝，適用於自動化或手動處理：

• 基本單位：每包裝袋500、200或100件。
• 內盒：包含10個包裝袋，總計5,000件。
• 外箱（出貨箱）：包含8個內盒，總計40,000件。
• 附註說明，在一個出貨批次內，僅最後一包可能不是完整數量。

7.2 型號解讀

零件編號LTL30EKFGJ遵循製造商特定的編碼系統，可能表示封裝類型（T-1 3/4）、顏色（琥珀色/黃綠色）和強度分級。為精確訂購，必須在基礎零件編號旁指定所需的分級代碼，包括發光強度分級和（針對黃綠色）主波長分級。

8. 應用設計考量

8.1 驅動電路設計

LED是電流驅動元件。最重要的設計規則是為每個LED或每個並聯的LED串使用一個串聯的限流電阻器。

• 推薦電路（電路A）：一個電壓源（Vcc）、一個串聯電阻器（R）和LED。電阻值計算為：R = (Vcc - VF) / IF，其中VF是LED順向電壓（設計時使用最大值2.4V以保留餘裕），IF是期望的順向電流（例如20mA）。
• 應避免的電路（電路B）：將多個LED直接並聯，共用單一電阻器。個別LED之間I-V特性（VF）的微小差異將導致電流不平衡，造成亮度顯著差異，並可能使VF最低的LED因過電流而失效。

8.2 靜電放電（ESD）防護

LED對靜電放電敏感。在處理和組裝過程中應實施以下預防措施：

• 操作人員應佩戴接地腕帶或防靜電手套。
• 所有工作站、工具和設備必須妥善接地。
• 使用離子產生器來中和可能積聚在塑膠透鏡上的靜電荷。
• 確保人員接受ESD安全處理程序的培訓。

8.3 熱管理

雖然功耗很低（最大80mW），但將LED維持在其工作溫度範圍內對於壽命和穩定的光輸出至關重要。確保最終產品外殼內有足夠的氣流，特別是當多個LED緊密排列使用或環境溫度較高時。

9. 技術比較與選型指引

LTL30EKFGJ提供了一組特定的屬性組合。在選擇指示燈LED時，請相對於替代方案考慮以下幾點：

• 與較小的SMD LED比較：像這樣的插件式LED通常更易於原型製作、手動組裝和維修。它們通常比尺寸相當的SMD LED具有更高的單點亮度和更寬的視角，但需要PCB鑽孔，並且在電路板兩面佔用更多空間。
• 與透明透鏡LED比較：擴散式白色透鏡提供更寬、更柔和的視角，並隱藏內部晶粒，提供更均勻的光暈，非常適合面板指示燈。透明透鏡LED具有更聚焦的光束和更高的軸向強度，但可能看起來像一個明亮的點光源。
• 顏色選擇：琥珀色（605nm）可見度高，常用於警告或警報。黃綠色（572nm）接近人眼峰值靈敏度（555nm），使其在較低功率下看起來非常明亮，非常適合一般狀態指示器。
• 電流驅動：其30mA最大直流電流是5mm LED的標準。對於超低功耗應用，額定電流為10-20mA的類似元件可能更合適。

10. 常見問題（基於技術參數）

10.1 我可以直接從5V或3.3V邏輯接腳驅動此LED嗎？

不行，沒有限流電阻器是不行的。直接連接會試圖通過LED和微控制器接腳抽取遠超過30mA的電流，很可能損壞兩者。請務必使用根據您的電源電壓計算出的串聯電阻器。

10.2 為何最大發光強度給出的是一個範圍（例如琥珀色為110-240 mcd）？

這反映了分級系統。規格書中的絕對最大值是240 mcd，但實際出貨的零件將歸入特定的強度分級（F、G、H、J、K）。您必須指定所需的分級，以保證您的設計達到最低亮度水平。

10.3 峰值波長與主波長有何不同？

峰值波長（λP）是發射光功率最高的單一波長。主波長（λd）是純單色光中，對人眼而言看起來顏色相同的單一波長。λd與顏色指示應用更相關，而λP則與光學感測更相關。

10.4 我可以在戶外使用此LED嗎？

規格書說明它適用於室內和室外標誌應用。其工作溫度範圍（-40°C至+85°C）支持這一點。然而，對於長時間的戶外使用，請考慮額外的紫外線輻射和濕氣侵入防護，這些可能未在此標準封裝中完全規定。

11. 實際應用範例

11.1 消費性電子產品上的電源指示燈

情境：為一個由12V直流壁式變壓器供電的裝置設計電源開啟指示燈。
設計：使用琥珀色LED以獲得溫暖、清晰的指示。目標電流設為15mA，以獲得良好的亮度和壽命。
計算：R = (Vcc - VF) / IF = (12V - 2.4V) / 0.015A = 640 歐姆。使用最接近的標準值680歐姆。重新計算電流：IF = (12V - 2.1V) / 680Ω ≈ 14.6mA（安全且在規格內）。
實作：將680Ω電阻器與LED陽極串聯，連接到12V電源軌。LED陰極連接到地。

11.2 多LED狀態陣列

情境：一個具有5個LED的面板，顯示不同的系統狀態（例如：就緒、活動、錯誤等）。顏色一致性很重要。
設計：所有指示燈均使用黃綠色LED。訂購時，指定一個嚴格的主波長分級（例如H07）和一個特定的發光強度分級（例如E或F）。從一個共同的電壓軌，為每個LED使用其專用的限流電阻器驅動，以確保亮度均勻，不受微小VF變化的影響。

12. 工作原理

LED基於半導體二極體中的電致發光原理運作。當施加超過二極體內建電位（對於這些元件約為2.1V）的順向電壓時，電子和電洞分別從n型和p型材料注入到主動區。這些電荷載子重新結合，以光子（光）的形式釋放能量。發射光的特定波長（顏色）由主動區所用半導體材料的能隙能量決定。圍繞半導體晶粒的擴散式環氧樹脂透鏡用於提取光線、塑形光束，並保護精密的內部結構。

13. 技術趨勢

雖然插件式LED對於舊有設計、原型製作以及某些需要高單點亮度或易於維修的應用仍然至關重要，但產業趨勢強烈傾向於表面黏著元件（SMD）封裝。SMD LED在自動化組裝、節省電路板空間和更低的高度方面提供了顯著優勢。然而，像LTL30EKFGJ這樣的插件式元件，由於其機械穩固性、通過引腳實現的優異散熱能力，以及對於小批量或教育專案的簡單性，仍然具有相關性。材料技術的進步不斷提高所有類型LED（包括插件式變體）的效率、壽命和顏色一致性。