LTL2V3WFK LED 燈珠規格書 - T-1 3/4 封裝 - 2.0V 順向電壓 - 黃橙色 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件提供一款高效能、插件式安裝 LED 燈珠的完整技術規格。此元件專為需要可靠性能與清晰可見度的通用指示器與照明應用而設計。它採用 AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體技術來產生黃橙色光輸出。產品的特點是其廣受歡迎的 T-1 3/4 封裝直徑，使其能與多種標準 PCB 佈局和面板開孔相容。

此元件的核心優勢包括其高發光強度輸出，即使在光線充足的環境中也能確保明亮的可見度，以及其低功耗，有助於實現節能的系統設計。它設計用於靈活安裝在印刷電路板或直接安裝在面板上。該元件亦與積體電路相容，其低電流需求允許透過一個簡單的串聯電阻，直接由許多邏輯位準輸出驅動。

此 LED 的目標市場涵蓋廣泛的電子設備，包括辦公室自動化設備、通訊設備、消費性電器及各種家用應用。其設計優先考量性能、可靠性與易於整合之間的平衡。

2. 深入技術參數分析

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應力極限。這些額定值是在環境溫度（T_A）為 25°C 時指定的。最大連續功耗為 120 mW。在正常工作條件下，直流順向電流不應超過 50 mA。對於脈衝操作，在特定條件下允許 90 mA 的峰值順向電流：1/10 工作週期和 0.1 ms 的脈衝寬度。

元件可承受高達 5 V 的反向電壓。工作溫度範圍指定為 -40°C 至 +80°C，而儲存溫度範圍更寬，為 -55°C 至 +100°C。對於焊接，引腳可承受 260°C 的溫度，最長 5 秒，前提是焊接點距離 LED 本體至少 2 mm（0.08 英吋）。

從 40°C 開始，直流順向電流適用 0.75 mA/°C 的降額因子。這意味著當環境溫度超過 40°C 時，必須線性降低最大允許連續電流，以防止過熱並確保長期可靠性。

2.2 電氣與光學特性

電氣與光學特性是典型工作條件下的關鍵性能參數，同樣在 T_A=25°C 時指定。

光學參數：

• 發光強度（I_V）：這是對光感知功率的度量。當以 20 mA 的順向電流（I_F）驅動時，其值範圍從最小 3200 mcd（毫坎德拉）到典型值 9300 mcd。測量是使用近似於標準 CIE 明視覺人眼響應曲線的感測器和濾光片組合進行的。對保證的發光強度值應用 ±15% 的公差。
• 視角（2θ_1/2）：定義為發光強度為中心軸上測得強度一半時的全角。對於此 LED，視角為 30 度，表示光束相對集中，適合定向指示。
• 峰值發射波長（λ_P）：光輸出功率最大的波長。指定為 611 nm。
• 主波長（λ_d）：此參數定義了 LED 的感知顏色。它是從 CIE 色度圖推導出來的，代表最匹配該顏色的單一波長。其值範圍為 600 nm 至 610 nm。
• 譜線半寬度（Δλ）：在最大強度一半處測量的頻譜頻寬（半高全寬 - FWHM）。其值為 17 nm，這是 AlInGaP 材料相對較窄發射頻譜的特徵。

電氣參數：

• 順向電壓（V_F）：LED 導通時的跨元件電壓降。在 I_F= 20 mA 時，順向電壓典型值為 2.0 V，範圍從 1.8 V（最小）到 2.4 V（最大）。此參數對於設計限流電路至關重要。
• 反向電流（I_R）：施加反向電壓時流過的小漏電流。當施加 5 V 的反向電壓（V_R）時，最大為 100 μA。

3. 分級系統說明

LED 根據關鍵光學參數被分類到不同的分級中，以確保生產批次內的一致性並滿足特定應用需求。

3.1 發光強度分級

發光強度分為四個等級，以代碼 U、V、W 和 X 標識。此分類標示於每個包裝袋上。

• 等級 U：3200 mcd（最小）至 4200 mcd（最大）
• 等級 V：4200 mcd（最小）至 5500 mcd（最大）
• 等級 W：5500 mcd（最小）至 7200 mcd（最大）
• 等級 X：7200 mcd（最小）至 9300 mcd（最大）

所有測量均在 I_F= 20 mA 下進行，測量精度允許 ±15% 的誤差。

3.2 色調（主波長）分級

由主波長定義的顏色也進行分級以控制顏色一致性。等級標識為 H23、H24 和 H25。

• 等級 H23：600.0 nm（最小）至 603.0 nm（最大）
• 等級 H24：603.0 nm（最小）至 606.5 nm（最大）
• 等級 H25：606.5 nm（最小）至 610.0 nm（最大）

測量精度公差為 ±1 nm。此分級允許設計師根據其應用需求，選擇具有非常特定色點的 LED。

4. 性能曲線分析

雖然 PDF 參考了典型的性能曲線，但文本摘錄中並未提供電流與發光強度（I-V 曲線）、順向電壓的溫度依賴性以及頻譜分佈曲線等參數的具體圖形數據。在完整的規格書中，這些曲線對於設計至關重要。

通常，對於像這樣的 AlInGaP LED，一旦超過導通電壓（約 1.8-2.0V），其 I-V 曲線會顯示電流與電壓之間的指數關係。發光強度曲線在正常工作範圍內（例如，高達 20-30mA）通常與電流呈線性關係，之後效率可能因發熱而下降。順向電壓具有負溫度係數，這意味著它會隨著接面溫度的升高而略微降低。頻譜分佈曲線將顯示一個以 611 nm 為中心的單峰，並具有所述的 17 nm 半高全寬，證實了黃橙色的光輸出。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸與公差

LED 封裝在標準的 T-1 3/4 直徑封裝中。所有尺寸均以毫米為單位提供，括號內為英吋。除非有特別註明，否則尺寸的一般公差為 ±0.25 mm（±0.010"）。關鍵的機械注意事項包括：

• 法蘭下方的樹脂可能凸出最多 1.0 mm（0.04"）。
• 引腳間距是在引腳從封裝本體伸出的點測量的。

具體的尺寸圖（將詳細說明本體直徑、透鏡形狀、引腳長度和引腳直徑）在提供的文本中被引用但未詳細描述。

5.2 極性辨識

對於插件式 LED，極性通常由引腳長度指示（較長的引腳通常是陽極或正極），有時也透過透鏡邊緣的平坦處或法蘭上的凹口來指示。此特定元件的確切方法應在實體元件或詳細的封裝圖上確認。

6. 焊接與組裝指南

正確的操作對於保持元件完整性和性能至關重要。

6.1 引腳成型與 PCB 組裝

• 引腳成型必須在焊接之前且在正常室溫下進行。
• 彎曲應在距離 LED 透鏡基座至少 3 mm 的位置進行。彎曲時不得以引線框架的基座本身作為支點。
• 在 PCB 組裝過程中，使用固定元件所需的最小壓接力，避免對引腳或封裝施加過度的機械應力。

6.2 焊接製程

必須在透鏡基座與焊接點之間保持至少 2 mm 的間隙。切勿將透鏡浸入焊料中。

推薦焊接條件：

• 烙鐵：最高溫度 300°C。每個引腳的焊接時間不應超過 3 秒。此操作只能進行一次。
• 波峰焊：
  • 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。

重要注意事項：紅外線（IR）迴流焊明確規定不適用於此插件式 LED 燈珠產品。過高的焊接溫度或時間可能導致透鏡變形或 LED 的災難性故障。

6.3 清潔

如果需要清潔，只能使用酒精類溶劑，例如異丙醇。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 包裝規格

LED 按以下層次包裝：

• 包裝袋：包含 1000、500 或 250 件。
• 內盒：包含 8 個包裝袋，總計 8000 件。
• 外箱（出貨箱）：包含 8 個內盒，總計 64,000 件。

註明在每個出貨批次中，只有最終包裝可能包含非滿裝數量。

7.2 料號與標示

此元件的主要料號為LTL2V3WFK。發光強度等級代碼（U、V、W、X）標示於每個單獨的包裝袋上，以便追溯和選擇特定的亮度等級。

8. 應用建議

8.1 典型應用電路

LED 是一種電流驅動元件。為了確保驅動多個 LED（尤其是並聯時）的亮度均勻，強烈建議為每個 LED 串聯一個專用的限流電阻（電路模型 A）。

不建議將 LED 直接並聯而不使用個別電阻（電路模型 B）。由於每個 LED 的順向電壓（V_F）特性存在自然差異，電流（以及亮度）將不會均勻分佈。具有最低 V_F的 LED 將汲取更多電流並顯得更亮，可能導致過早失效，而其他 LED 則可能較暗。

串聯電阻值（R_s）可以使用歐姆定律計算：R_s= (V_電源- V_F) / I_F。使用典型的 V_F值 2.0V 和期望的 I_F值 20mA，以及 5V 電源，電阻值為 (5V - 2.0V) / 0.02A = 150 Ω。考慮到 V_F的最小/最大值範圍以確保電流保持在安全限度內，使用像 150 Ω 或 180 Ω 這樣的標準值是合適的。

8.2 靜電放電（ESD）防護

LED 對靜電放電敏感。為防止在操作和組裝過程中發生 ESD 損壞：

• 操作人員應佩戴導電腕帶或防靜電手套。
• 所有設備、工作台和儲物架必須妥善接地。
• 可以使用離子產生器（離子風扇）來中和可能積聚在塑膠透鏡上的靜電荷。

8.3 儲存條件

對於在原始包裝外進行長期儲存，建議將 LED 存放在帶有乾燥劑的密封容器中或氮氣環境中。如果從原始包裝中取出，LED 最好在三個月內使用。建議的儲存環境不應超過 30°C 和 70% 的相對濕度。

9. 技術比較與設計考量

與 GaAsP（磷化鎵砷）等舊技術相比，這種 AlInGaP LED 提供了顯著更高的發光效率，從而在相同的驅動電流下產生更亮的光輸出。與廣角或擴散型 LED 相比，30 度的視角提供了更集中的光束，使其適用於需要定向光的應用，例如從特定角度觀看的面板指示器。

約 2.0V 的順向電壓低於藍色或白色 InGaN LED（通常約 3.0V+），這在低壓系統中可能具有優勢。設計師必須仔細考慮散熱，尤其是在接近最大額定電流或在升高的環境溫度下工作時，應利用提供的降額曲線。

10. 常見問題（基於技術參數）

問：我可以直接用 3.3V 微控制器引腳驅動這個 LED 嗎？

答：可能可以，但串聯電阻仍然是必需的。根據引腳的輸出電壓（可能為 3.3V）、LED 的 V_F（約 2.0V）和期望的電流（例如，10-20mA）計算電阻值。確保微控制器引腳能夠提供所需的電流。

問：峰值波長和主波長有什麼區別？

答：峰值波長（λ_P=611 nm）是發射頻譜中功率最高的物理點。主波長（λ_d=600-610 nm）是一個計算值，基於 CIE 配色函數定義了人眼感知的顏色。它們通常接近但並不完全相同。

問：為什麼 30 度的視角被指定為 2θ_1/2?

？符號 2θ_1/2表示全視角。半角（θ_1/2）是偏離軸線 15 度，此時強度降至 50%。因此，兩個 50% 強度點之間的全角為 30 度。

問：我可以將它用於電池供電設備嗎？

答：可以，其低 V_F以及在低至幾毫安培的電流下運行的能力（亮度會降低）使其適合電池供電應用。務必包含一個串聯電阻來控制電流。

11. 實際應用範例

情境：為一台測試設備設計一個多狀態指示燈面板。

該面板需要四個獨立的黃橙色指示燈，分別用於電源、待機、測試中和故障。均勻的亮度對於專業外觀至關重要。

設計步驟：

1. 元件選擇：指定 LTL2V3WFK LED，並要求來自相同發光強度等級（例如，全部來自等級 W）的元件，以最小化亮度差異。
2. 電路設計：系統使用 5V 電源軌。為每個 LED 串聯一個 150 Ω、1/4W 的電阻。計算：(5V - 2.0V) / 0.02A = 150Ω。電阻上的功耗：(0.02A)^2 * 150Ω = 0.06W，完全在額定值內。
3. PCB 佈局：確保 LED 引腳的孔位根據規格書的引腳間距尺寸進行間距設計。包含顯示極性的絲印輪廓（例如，平坦邊或陽極的 "+" 標記）。
4. 組裝：在手動組裝過程中，小心地在距離本體 >3mm 處彎曲引腳。使用設定為 280°C 的溫控烙鐵，每個焊點加熱時間少於 3 秒。
5. 驅動電路：將每個 LED-電阻對連接到微控制器的單獨數位輸出引腳。將引腳驅動至高電位（5V）將以約 20mA 點亮 LED。

這種方法確保了所有指示燈可靠、一致且持久的運作。

12. 工作原理簡介

此 LED 基於半導體 p-n 接面的電致發光原理運作。有源區由 AlInGaP（磷化鋁銦鎵）組成。當施加超過接面內建電位（約 1.8-2.4V）的順向電壓時，來自 n 型區域的電子和來自 p 型區域的電洞被注入有源區。在這裡，它們復合，以光子（光）的形式釋放能量。AlInGaP 合金的特定成分決定了半導體的能隙能量，這直接決定了發射光的波長（顏色）——在本例中，是圍繞 611 nm 的黃橙色頻譜。環氧樹脂透鏡用於保護半導體晶片、塑造光輸出光束（30 度視角），並且在此擴散版本中，它還散射光線以減少眩光，並在直視時創造更均勻的外觀。

13. 技術趨勢與背景

像 T-1 3/4 封裝這樣的插件式 LED 在優先考慮手動組裝、惡劣環境下的高可靠性或易於現場更換的應用中仍然廣泛使用。然而，更廣泛的產業趨勢強烈傾向於表面黏著元件（SMD）封裝（例如，0603、0805、2835），以實現自動化組裝、更高密度和更好的熱管理。

在材料方面，AlInGaP 技術代表了用於紅色、橙色、琥珀色和黃色光的成熟且高效的解決方案。它已在很大程度上取代了像 GaAsP 這樣較舊、效率較低的技術。對於藍色、綠色和白色等顏色，InGaN（氮化銦鎵）是主導的材料系統。持續的開發重點在於提高發光效率（流明/瓦）、改善顏色在溫度和壽命期間的一致性和穩定性，以及在更小的封裝中實現更高的功率密度。雖然此規格書代表了一個標準、可靠的元件，但較新的產品可能在類似的封裝中提供更高的亮度，或以更低的驅動電流實現相同的亮度。