目錄
1. 產品概述
本文件詳述一款採用流行 T-1 (3mm) 直徑穿孔式封裝的高效率、低功耗紅色 LED 燈的規格。該元件採用 AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體材料作為光源，並封裝於水清透鏡中。其設計適用於印刷電路板（PCB）或面板上的多樣化安裝，且因其低電流需求，可與積體電路（IC）驅動位準相容。主要應用包括消費性電子產品、辦公設備和通訊裝置中需要可靠、明亮紅色指示的狀態指示燈、背光照明和一般用途照明。
2. 技術參數深度分析
2.1 絕對最大額定值
為確保可靠性並防止災難性故障，此元件必須在嚴格的環境與電氣限制內運作。在環境溫度（TA）為 25°C 時，最大功耗為 75 mW。直流順向電流不得連續超過 30 mA。對於脈衝操作，在特定條件下（1/10 工作週期、脈衝寬度 0.1 ms）允許 90 mA 的峰值順向電流。元件可承受高達 5 V 的反向電壓。操作與儲存溫度範圍規定為 -40°C 至 +100°C。進行焊接時，若焊接點距離 LED 本體至少 1.6mm (0.063")，引腳可承受 260°C 最多 5 秒。對於環境溫度高於 50°C 的情況，直流順向電流適用 0.4 mA/°C 的關鍵降額因子，這意味著允許的連續電流會隨著溫度升高而線性下降。
2.2 電氣與光學特性
關鍵性能參數是在 TA=25°C 且操作電流（IF）為 20 mA 的條件下測量。發光強度（IV）的典型值為 880 毫燭光（mcd），最小值為 310 mcd，表示可能存在分級。視角（2θ1/2）定義為強度降至軸向值一半時的全角，為 22 度，這是具有窄光束的標準 T-1 LED 的特徵。峰值發射波長（λP）為 632 nm，而決定感知顏色的主波長（λd）為 624 nm。譜線半寬（Δλ）為 20 nm。順向電壓（VF）典型值為 2.4V，在 20mA 時最大值為 2.4V。反向電流（IR）在 5V 反向偏壓下最大值為 100 μA，而接面電容（C）是在零偏壓和 1 MHz 下測量，為 40 pF。
3. 分級系統說明
本產品根據兩個關鍵參數進行分類：發光強度與主波長。此分級確保了生產批次內的一致性，並允許設計師選擇符合特定亮度或顏色要求的元件。
3.1 發光強度分級
發光強度以每個限值 15% 的容差進行分級。本產品參考的分級為 KL（310-520 mcd）和 MN（520-880 mcd）。更高階的分級如 PQ（880-1500 mcd）和 RS（1500-2500 mcd）亦列出供參考，顯示了技術平台的能力，但可能不適用於此特定料號。分級代碼標示於每個包裝袋上以供追溯。
3.2 主波長分級
決定紅色精確色調的主波長，以大約 4nm 的間隔進行分級，每個分級的容差為 ±1nm。列出的分級包括 H27（613.5-617.0 nm）、H28（617.0-621.0 nm）、H29（621.0-625.0 nm）、H30（625.0-629.0 nm）和 H31（629.0-633.0 nm）。典型值 624 nm 落在 H29 分級內。
4. 性能曲線分析
規格書參考了典型的特性曲線，這些對於理解元件在非標準條件下的行為至關重要。這些通常包括順向電流（IF）與順向電壓（VF）之間的關係，顯示了二極體的指數型 I-V 特性。另一條關鍵曲線描繪了相對發光強度與環境溫度的關係，說明了 LED 中常見的光輸出負溫度係數——輸出隨溫度升高而降低。第三條標準曲線顯示了相對發光強度與順向電流的關係，展示了光輸出如何隨電流增加而增加，但在極高電流下可能飽和或衰減。光譜分佈曲線將顯示在不同波長下發射的光強度，以所述的 20 nm 半寬為中心，峰值約在 632 nm。
5. 機械與封裝資訊
本元件符合標準 T-1 (3mm) 圓形 LED 封裝尺寸。關鍵機械注意事項包括：所有尺寸單位為毫米（括號內為英吋），除非另有說明，一般公差為 ±0.25mm (0.010")。法蘭下方的樹脂可能凸出，最大可達 1.0mm (0.04")。引腳間距是在引腳從封裝本體伸出的點測量，這對 PCB 佈局至關重要。
6. 焊接與組裝指南
正確的操作對於防止損壞至關重要。引腳必須在距離 LED 透鏡基座至少 3mm 處彎折，且不得使用引線框架基座作為支點。彎折必須在室溫下並於焊接前完成。在 PCB 組裝過程中，應使用最小的夾緊力。進行焊接時，必須保持透鏡基座到焊點的最小間隙為 2mm。透鏡絕不可浸入焊料中。建議的條件如下：對於烙鐵，最高溫度 300°C，不超過 3 秒（僅限一次）；對於波峰焊，預熱最高 100°C，最多 60 秒，接著在最高 260°C 的焊波中最多 10 秒。紅外線（IR）迴焊明確不適用於此穿孔式產品。過高的溫度或時間可能導致透鏡變形或故障。
7. 包裝與訂購資訊
標準包裝如下：LED 以袋裝形式包裝，每袋包含 1000、500 或 250 顆。十個這樣的袋子放入一個內箱，總計 10,000 顆。八個內箱裝入一個外運紙箱，每個外箱總計 80,000 顆。請注意，在一個出貨批次內，只有最後一包可能包含非滿裝數量。特定料號為 LTL42EKEKNN。
8. 應用建議
8.1 驅動電路設計
LED 是電流驅動元件。為確保多個 LED 並聯連接時的亮度均勻，強烈建議為每個 LED 串聯一個限流電阻（電路模型 A）。不建議從共用電壓源透過單一共用電阻直接驅動多個並聯的 LED（電路模型 B），因為各個 LED 之間順向電壓（VF）特性的微小差異將導致電流及隨之而來的亮度出現顯著差異。
8.2 靜電放電（ESD）防護
此元件易受靜電放電損壞。必須在操作環境中實施預防措施：操作人員應使用接地腕帶或防靜電手套；所有設備、機械和工作檯面必須妥善接地；儲存架應為導電且接地。建議使用離子風扇來中和操作過程中因摩擦可能積聚在塑膠透鏡上的靜電荷。
8.3 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。若需在原始包裝外進行更長時間的儲存，應將其置於帶有乾燥劑的密封容器或氮氣乾燥器中。如需清潔，僅應使用異丙醇等酒精類溶劑。
9. 注意事項與應用限制
此 LED 適用於普通電子設備。對於需要極高可靠性、故障可能危及生命或健康的應用（例如航空、運輸、醫療系統或安全裝置），使用前需要進行特定諮詢與核准。這突顯了此元件屬於商業/工業等級應用，而非關鍵的汽車或醫療等級應用。
10. 技術比較與定位
這款基於 AlInGaP 的紅色 LED 相較於 GaAsP（磷化鎵砷）等舊技術具有優勢，主要體現在更高的發光效率以及在較高溫度下更好的性能。22 度視角對於非擴散型 T-1 封裝是標準的，提供了適合面板指示燈的定向光束。約 2.4V 的順向電壓與常見的 3.3V 和 5V 邏輯電源相容，僅需一個簡單的串聯電阻即可運作。其 75mW 的功耗額定值對於此尺寸的元件來說是典型的。
11. 常見問題解答（基於技術參數）
問：我可以直接用 5V 電源驅動這個 LED 嗎？
答：不行。您必須使用一個串聯的限流電阻。例如，使用 5V 電源、典型的 VF為 2.4V，以及期望的 IF為 20mA，電阻值應為 R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 歐姆。標準的 130 或 150 歐姆電阻是合適的。
問：為什麼規格中會指定最小發光強度？
答：由於製造差異，發光強度會進行分級。最小值（310 mcd）和典型值（880 mcd）說明了範圍。設計師應使用最小值進行最壞情況的亮度計算，以確保指示燈在所有條件下都足夠可見。
問：降額因子 0.4 mA/°C 是什麼意思？
答：環境溫度每升高 1°C 超過 50°C，最大允許的連續直流順向電流就減少 0.4 mA。在 75°C 時，降額為 (75-50)*0.4 = 10 mA，因此最大允許的 IF將是 30 mA - 10 mA = 20 mA。
12. 實務設計與使用案例
情境：設計一個具有 10 個亮度均勻的紅色 LED 的狀態指示燈面板。系統使用 5V 電源軌。根據規格書：1) 為確保一致性，選擇來自相同發光強度分級（例如 MN）的 LED。2) 計算每個 LED 的串聯電阻：R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130Ω。使用 1/8W 或 1/4W 電阻。3) 在 PCB 佈局上，確保 LED 引腳的孔距符合引腳間距... 在引腳從封裝伸出處的尺寸。4) 將焊盤放置在距離 LED 本體輪廓至少 2mm 處。5) 在組裝過程中，指示人員遵循 ESD 預防措施處理 LED，在距離本體 >3mm 處彎折引腳（如果需要），並遵循指定的波峰焊製程參數。
13. 工作原理簡介
光的發射是透過稱為電致發光的過程實現的。當施加超過二極體接面電位（對於此 AlInGaP 材料約為 2.4V）的順向電壓時，來自 n 型半導體的電子和來自 p 型半導體的電洞被注入穿過 p-n 接面。這些電荷載子在主動區域復合，以光子（光）的形式釋放能量。AlInGaP 半導體合金的特定成分決定了能隙能量，這直接對應於發射光的波長（顏色）——在本例中，約為 624-632 nm 的紅光。水清環氧樹脂透鏡則塑造了光輸出光束。
14. 技術趨勢與背景
儘管像此 T-1 封裝的穿孔式 LED 在原型製作、手動組裝以及需要堅固機械安裝的應用中仍然廣泛使用，但產業趨勢已強烈轉向表面黏著元件（SMD）封裝（例如 0603、0805、1206 和 PLCC 類型），以實現自動化大量生產。AlInGaP 技術代表了紅色、橙色和黃色 LED 的成熟且高效的解決方案，性能優於舊的 GaAsP。當前的發展重點在於提高效率（每瓦流明）、改善高溫性能，以及實現更小尺寸、更高光輸出的 SMD 封裝。此元件屬於一個成熟且可靠的產品類別。
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。 |