4mm 橢圓形插件式LED燈珠 - 發光強度 520-1500mcd - 順向電壓 1.8-2.5V - 20mA - 紅色 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件詳細說明一款4mm橢圓形插件式LED燈珠的規格。此元件設計為一種普及且具成本效益的解決方案，適用於需要均勻視角與高亮度輸出的應用。其主要設計重點在於室內外使用時的可靠性和效率。

1.1 核心優勢與目標市場

此燈珠具備平滑、均勻的輻射模式，典型視角為110x50度。這使其特別適合從不同角度觀看時，光線分佈一致性至關重要的應用。元件採用先進的環氧樹脂技術，提供良好的防潮與抗紫外線能力。這增強了其耐用性，使其適合在戶外環境中長期暴露，減少隨時間的性能衰減。主要目標市場與應用包括全彩看板、廣告招牌、訊息顯示器、公車站牌，以及通訊、電腦、消費性電子和家電領域的普遍使用。

2. 技術參數深入解析

本節對規格書中定義的電氣、光學及熱特性提供詳細、客觀的詮釋。

2.1 絕對最大額定值

絕對最大額定值定義了可能導致元件永久損壞的極限值。這些並非正常操作條件。

• 功率耗散 (Pd)：最大75 mW。這是LED封裝能以熱量形式耗散的總功率。
• 峰值順向電流 (I_F(PEAK))：90 mA，但僅在嚴格條件下（工作週期 ≤ 1/10，脈衝寬度 ≤ 10μs）。此額定值適用於短脈衝，非連續操作。
• 直流順向電流 (I_F)：連續30 mA。這是建議的最大電流，以確保可靠、長期的運作。
• 降額：當環境溫度 (T_A) 超過30°C時，直流順向電流必須以每攝氏度0.36 mA的速率線性降額。例如，在85°C時，最大允許連續電流將顯著低於30mA。
• 操作溫度範圍 (T_opr)：-40°C 至 +85°C。
• 儲存溫度範圍 (T_stg)：-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。

2.2 電氣與光學特性

除非另有說明，這些參數均在標準測試條件下測量：T_A=25°C 且 I_F=20mA。

• 發光強度 (I_V)：範圍從最小520 mcd到典型最大1500 mcd。特定單元的實際值由其分級代碼決定（見第4節）。測量包含±15%的測試公差。
• 視角 (2θ_1/2)：110 x 50度（橢圓形）。此角度定義為發光強度降至軸向值一半的位置，測量公差為±2度。
• 峰值發射波長 (λ_P)：典型值為631 nm。這是光譜功率分佈最高的波長。
• 主波長 (λ_d)：範圍從617 nm到629 nm，分為特定代碼（H28, H29, H30）。這是人眼感知的單一波長，決定了顏色（紅色）。
• 光譜線半高寬 (Δλ)：約20 nm。這表示紅光的光譜純度。
• 順向電壓 (V_F)：範圍從1.8V（最小）到2.5V（最大），在20mA下典型值為2.1V。
• 逆向電流 (I_R)：在逆向電壓 (V_R) 為5V時，最大100 μA。重要注意事項：此元件並非設計用於逆向操作；此測試條件僅用於特性描述。

3. 分級系統規格

產品根據關鍵性能參數進行分級，以確保應用中的一致性。

3.1 發光強度分級

在 I_F=20mA 下，LED被分為四個強度等級。每個等級限值的公差為±15%。

• 等級 M：520 mcd（最小）至 680 mcd（最大）
• 等級 N：680 mcd 至 880 mcd
• 等級 P：880 mcd 至 1150 mcd
• 等級 Q：1150 mcd 至 1500 mcd

3.2 主波長分級

在 I_F=20mA 下，LED被分為三個波長等級以控制顏色一致性。每個等級限值的公差為±1 nm。

• 等級 H28：617.0 nm 至 621.0 nm
• 等級 H29：621.0 nm 至 625.0 nm
• 等級 H30：625.0 nm 至 629.0 nm

強度分級代碼 (Iv bin) 標示於每個包裝袋上，以供追溯。

4. 性能曲線分析

規格書參考了對設計至關重要的典型特性曲線。雖然未在此顯示，它們通常包括：

• 相對發光強度 vs. 順向電流 (I-V曲線)：顯示光輸出如何隨電流增加，直至達到最大額定極限。
• 相對發光強度 vs. 環境溫度：展示隨著接面溫度升高，光輸出的降額情況。
• 順向電壓 vs. 順向電流：說明非線性關係，對於計算串聯電阻值和功率耗散很重要。
• 光譜分佈：顯示跨波長的相對功率發射圖，中心位於峰值波長631 nm附近。

設計師應參考這些曲線，以了解在非標準條件下（例如，不同的驅動電流或溫度）的性能表現。

5. 機械與包裝資訊

5.1 外型尺寸

此燈珠採用普及的T-1（3mm）直徑封裝，搭配4mm橢圓形透鏡。關鍵尺寸註記包括：

• 所有尺寸單位為毫米（公差中提供英吋）。
• 除非另有規定，一般公差為±0.25mm。
• 法蘭下方樹脂最大突出量為1.0mm。
• 引腳間距在引腳從封裝本體伸出處測量。

5.2 極性識別

對於插件式LED，陰極通常透過透鏡邊緣的平面、較短的引腳或其他標記來識別。具體的識別方法應從尺寸圖中確認。正確的極性對於運作至關重要。

5.3 包裝規格

LED以批量處理方式包裝：

• 單位包裝：每防靜電包裝袋裝有1000、500或250顆。
• 內箱：包含8個包裝袋，總計8000顆。
• 外箱：包含8個內箱，總計64,000顆。
• 每個出貨批次中，僅最後一包可能非滿裝。

6. 焊接與組裝指南

正確的操作對於防止損壞至關重要。

6.1 儲存

若需在原包裝外長期儲存（超過3個月），應儲存在帶有乾燥劑的密封容器中或氮氣環境中。儲存溫度不應超過30°C，相對濕度不應超過70%。

6.2 清潔

若需清潔，請使用酒精類溶劑，如異丙醇。

6.3 引腳成型

在距離LED透鏡基座至少3mm處彎折引腳。請勿將透鏡基座作為支點。在室溫下於焊接前進行成型。在PCB組裝時使用最小的夾緊力。

6.4 焊接製程

關鍵規則：保持從透鏡基座到焊點的最小間距為2mm。切勿將透鏡浸入焊料中。

• 烙鐵焊接：最高溫度350°C，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。焊波最高260°C，持續最多5秒。
• 重要：紅外線迴焊不適用於此插件式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。

7. 應用與設計建議

7.1 驅動電路設計

LED是電流驅動元件。為了在並聯多個LED時確保亮度均勻，強烈建議為每個LED串聯一個限流電阻（電路A）。不建議直接從電壓源並聯驅動多個LED（電路B），因為各個LED的順向電壓 (V_F) 存在差異，這將導致電流及亮度的顯著不同。

串聯電阻值 (R_s) 可使用歐姆定律計算：R_s= (V_supply- V_F) / I_F。使用規格書中的最大 V_F值（2.5V），以確保在所有條件下電流不超過所需的 I_F（例如，20mA）。

7.2 靜電放電 (ESD) 防護

這些元件對靜電放電敏感。必須實施預防措施：

• 操作人員必須佩戴接地腕帶或防靜電手套。
• 所有設備、工作台和儲物架必須妥善接地。
• 使用離子風扇中和可能積聚在塑膠透鏡上的靜電荷。
• 維護ESD防護區域人員的培訓和認證記錄。

7.3 熱管理

雖然功率耗散較低（最大75mW），但遵循順向電流的降額曲線對於使用壽命至關重要，特別是在高環境溫度環境或密閉空間中。若在密集陣列中使用多個LED，請確保通風良好。

8. 技術比較與考量

與非漫射型或窄視角LED相比，此元件的關鍵區別在於其橢圓形、寬廣（110x50°）且均勻的視角，使其成為標誌應用（從斜角觀看可見性很重要）的理想選擇。使用漫射紅色透鏡和防潮環氧樹脂，在性能和環境穩健性之間取得了平衡，適合成本敏感的戶外應用。設計師在比較選項時，應專注於其應用亮度需求所需的特定發光強度等級，以及確保多個單元間顏色一致性的主波長等級。

9. 常見問題（基於技術參數）

Q1: 我可以連續以30mA驅動此LED嗎？

A1: 在25°C下，絕對最大直流順向電流為30mA。然而，為了可靠運作和更長壽命，建議在此最大值以下操作，通常根據測試條件在20mA。此外，當環境溫度高於30°C時，電流必須降額。

Q2: 為什麼發光強度等級限值有±15%的公差？

A2: 這是為了考慮生產測試期間的測量變異性。這意味著來自等級M（520-680mcd）的一個單元，在相同測試條件下，可能測得低至442mcd（520 -15%）或高至782mcd（680 +15%），儘管它將根據其標稱等級進行分類和標記。

Q3: 我可以用5V電源驅動此LED嗎？

A3: 可以，但您必須使用串聯限流電阻。例如，要達到約20mA，典型 V_F為2.1V：R = (5V - 2.1V) / 0.020A = 145 歐姆。標準的150歐姆電阻是合適的。始終使用最大 V_F值計算，以確保電流不超過所需限制。

Q4: 此LED適合汽車應用嗎？

A4: 操作溫度範圍（-40°C 至 +85°C）涵蓋了許多汽車環境。然而，汽車應用通常要求元件符合特定的品質和可靠性標準（例如，AEC-Q102），而此通用規格書中並未指定。需要進一步的資格認證。

10. 實際應用範例

情境：為一個由12V直流壁式變壓器供電的設備設計一個簡單的開啟指示燈。

1. 目標：以約15mA驅動一個LED，以平衡亮度和壽命。
2. 計算：為安全起見，使用最大 V_F值2.5V。R_s= (12V - 2.5V) / 0.015A = 633 歐姆。最接近的標準值是620歐姆。
3. 重新計算：使用620Ω和典型 V_F值2.1V時的實際電流：I_F= (12V - 2.1V) / 620Ω ≈ 16.0mA。這在安全範圍內。
4. 電阻功率：P = I²* R = (0.016)²* 620 ≈ 0.16W。請使用至少1/4W（0.25W）的電阻。
5. 組裝：將LED插入PCB，注意極性。如有需要，在距離本體3mm處彎折引腳。焊接時，保持烙鐵頭距離透鏡基座>2mm，在350°C下<3秒。

此範例突顯了限流、元件選擇和正確焊接技術的重要性。