T-1 3/4 黃色LED燈珠規格書 - 5mm直徑 - 2.4V順向電壓 - 75mW功耗 - 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。此元件專為一般指示與照明應用所設計，其關鍵在於可靠性、效率與易於整合。它採用AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體材料來產生獨特的黃色光輸出，在視覺清晰度與能源效率之間取得平衡。

此LED封裝於常見的T-1 3/4封裝中，對應5mm直徑的透鏡，使其能與大量現有的PCB佈局與面板開孔相容。其設計強調低功耗與高發光強度，適用於電池供電裝置或對降低能耗至關重要的應用。本產品符合RoHS指令，表示其不含鉛(Pb)等有害物質。

2. 技術參數深入解析

2.1 絕對最大額定值

元件的操作極限定義於特定環境條件下（TA=25°C）。超過這些額定值可能導致永久性損壞。

• 功耗 (Pd)：75 mW。這是元件能夠安全以熱能形式消散的最大功率。
• 連續順向電流 (IF)：30 mA。可連續施加的最大直流電流。
• 峰值順向電流：60 mA。此較高電流僅允許在脈衝條件下（1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度）以處理短暫突波。
• 降額因子：超過50°C後，每°C降低0.4 mA。當環境溫度超過50°C時，最大連續電流必須線性降低以防止過熱。
• 操作溫度範圍：-40°C 至 +100°C。元件被指定可在此環境溫度範圍內運作。
• 儲存溫度範圍：-55°C 至 +100°C。
• 引腳焊接溫度：260°C持續5秒，測量點距離LED本體1.6mm。此定義了手焊或波峰焊製程的熱曲線。

2.2 電氣與光學特性

這些參數是在標準測試條件IF = 20mA且TA = 25°C下測量，提供基準性能。

• 發光強度 (Iv)：400 - 2500 mcd（毫燭光），典型值為1150 mcd。此寬廣範圍透過分級系統管理（詳見後述）。強度是使用濾波器匹配人眼明視覺響應（CIE曲線）的感測器測量。
• 視角 (2θ1/2)：30度。這是發光強度降至中心軸測量值一半時的全角。表示光束具有中等聚焦度。
• 峰值發射波長 (λP)：591 nm。光譜功率輸出最高的波長。
• 主波長 (λd)：582 - 596 nm。這是人眼感知定義顏色的單一波長，源自CIE色度圖。確保黃色落在指定範圍內。
• 譜線半寬度 (Δλ)：15 nm。發射光譜在其最大功率一半處的寬度，表示色純度。
• 順向電壓 (VF)：2.05 - 2.4 V，在20mA下典型值為2.4V。這是LED運作時的跨元件電壓降。
• 逆向電流 (IR)：在VR = 5V時最大為100 µA。LED並非設計用於逆向偏壓操作；此參數僅用於漏電流測試目的。

3. 分級系統說明

為確保應用中的一致性，LED會根據關鍵光學參數進行分類（分級）。本規格書詳細說明了發光強度的分級系統。

發光強度分級 (@ 20mA)：LED分為六個等級（SB1至SB6），每個等級有最小與最大強度範圍。每個等級限值的容差為±15%。

• SB1：1900 - 2500 mcd
• SB2：1500 - 1900 mcd
• SB3：1150 - 1500 mcd
• SB4：880 - 1150 mcd
• SB5：680 - 880 mcd
• SB6：400 - 680 mcd

此系統允許設計師為其特定應用選擇所需亮度等級的LED，確保多個LED一起使用時的視覺均勻性。

4. 性能曲線分析

雖然文件中引用了具體的圖形數據（第4頁的典型電氣/光學特性曲線），但這些參數暗示了設計中應考慮的標準LED行為曲線：

• 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V曲線)：關係呈指數性。電壓稍微超過典型VF值會導致電流大幅增加，因此需要限流措施。
• 發光強度 vs. 順向電流 (I-Iv曲線)：強度通常隨電流增加而增加，但在極高電流下可能因熱效應而飽和或衰減。
• 發光強度 vs. 環境溫度：當LED的接面溫度上升時，光輸出通常會降低。電流的降額因子間接管理了此熱效應。
• 光譜分佈：輸出是一個以591 nm峰值波長為中心的窄頻帶，這是AlInGaP技術的特點，能提供良好的色彩飽和度。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

此元件使用標準徑向引腳封裝，具有T-1 3/4（5mm）直徑的水晶透明透鏡。關鍵尺寸註記包括：

• 所有尺寸單位為毫米（公差內提供英吋）。
• 標準公差為±0.25mm，除非另有說明。
• 法蘭下方樹脂的最大突出量為1.0mm。
• 引腳間距在引腳離開封裝本體的點測量。

5.2 極性辨識

對於插件式LED，陰極通常透過透鏡邊緣的平面、較短的引腳或法蘭上的凹口來識別。規格書的尺寸圖將說明具體標記。正確的極性對於運作至關重要。

6. 焊接與組裝指南

正確的操作對於可靠性至關重要。文件提供了詳細的注意事項：

• 引腳成型：必須在室溫下、焊接前進行。在距離LED透鏡基座至少3mm處彎曲引腳。請勿使用封裝本體作為支點。
• 焊接：
  • 烙鐵焊接：最高溫度350°C，最長3秒（僅限一次）。
  • 波峰焊接：預熱最高100°C，最長60秒；焊波最高260°C，最長5秒。
  • 關鍵規則：保持從透鏡基座到焊點至少3mm的間距。避免將透鏡浸入焊料中，以防止樹脂沿引腳爬升，這可能導致焊接問題。
  • 不建議：紅外線迴焊不適用於此插件式產品。
• 清潔：必要時使用酒精類溶劑，如異丙醇。
• 儲存：儲存於不超過30°C和70%相對濕度的環境中。從原始包裝取出的LED應在三個月內使用。如需更長時間儲存，請使用帶有乾燥劑或氮氣環境的密封容器。

7. 包裝與訂購資訊

標準包裝流程如下：

• 單位包裝：每防靜電包裝袋1000、500、200或100件。
• 內盒：每箱8個包裝袋，總計8000件。
• 外箱（出貨批）：每外箱8個內盒，總計64,000件。出貨批的最終包裝可能未裝滿。

此元件的特定料號為LTL2R3KSK，其中編碼了透鏡類型（水晶透明）、光源技術（AlInGaP）和顏色（黃色）的資訊。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

此LED適用於普通電子設備，包括：

• 消費性電子產品、家電和辦公設備中的狀態與電源指示燈。
• 開關和顯示器的面板照明與背光。
• 需要清晰黃色指示的一般信號與裝飾照明。

重要注意事項：對於需要極高可靠性，且故障可能危及生命或健康的應用（航空、醫療設備、安全系統），需要進行特定諮詢與資格認證。

8.2 設計考量與驅動方法

LED是一種電流驅動元件。為確保亮度一致，特別是在並聯驅動多個LED時，強烈建議為每個LED串聯一個限流電阻（電路模型A）。不建議使用單一電阻為多個並聯LED提供共同電壓源（電路模型B）。不同LED之間順向電壓(VF)特性的微小差異，將導致流經每個LED的電流顯著不同，從而產生亮度不均。為每個LED串聯的電阻能穩定電流並補償這些微小的VF差異。

電阻值(R)可使用歐姆定律計算：R = (Vcc - VF) / IF，其中Vcc是電源電壓，VF是LED的順向電壓（為可靠性起見使用最大值），IF是所需的順向電流（例如20mA）。

9. 靜電放電 (ESD) 防護

LED對靜電放電敏感。為防止損壞：

操作人員應佩戴導電腕帶或防靜電手套。

• 所有設備、工作站和儲物架必須妥善接地。
• 使用離子風機來中和可能積聚在塑膠透鏡上的靜電荷。
• 在ESD防護區域內處理元件。
• 10. 技術比較與差異化

此AlInGaP黃色LED具有明顯優勢：

相較於傳統螢光粉型黃色LED：

• AlInGaP是直接用於黃光的半導體材料，相較於舊技術（如藍光LED加黃色螢光粉），具有更高的效率、隨時間和溫度變化更好的色彩穩定性，以及可能更長的使用壽命。相較於類似封裝的其他顏色：
• 指定的視角（30°）比廣角LED提供更聚焦的光束，使其適用於需要定向光或更高軸向強度的應用。關鍵優勢總結：
• 高發光強度輸出、低功耗、高效率、符合RoHS規範，以及與標準T-1 3/4安裝方式相容。11. 常見問題 (FAQ)

Q1：我可以直接從5V或3.3V邏輯輸出驅動此LED嗎？

A：不行。您必須使用串聯的限流電阻。例如，使用5V電源，在20mA下典型VF為2.4V，則需要約(5V - 2.4V) / 0.02A = 130歐姆的電阻。請務必檢查最大電流額定值。

Q2：為什麼發光強度範圍如此寬廣（400-2500 mcd）？

A：這反映了半導體製造的自然變異。分級系統（SB1-SB6）允許您為應用購買亮度範圍更緊密、指定的LED，以確保一致性。

Q3：峰值波長和主波長有何不同？

A：峰值波長(λP)是發射光譜的物理峰值。主波長(λd)是從色度座標計算得出，代表人眼感知顏色的單一波長。λd對於顏色規格更為相關。

Q4：我可以將其用於戶外應用嗎？

A：操作溫度範圍（-40°C至+100°C）允許用於許多戶外環境。然而，需考慮額外因素，如透鏡對紫外線輻射和濕氣侵入的耐久性，這些在本規格書中未指定。可能需要使用保形塗層或專為戶外使用設計的LED。

12. 實務設計案例分析

情境：

設計一個具有10個均勻黃色狀態指示燈的控制面板，由12V直流電源軌供電。設計步驟：

LED選擇：

1. 選擇來自相同強度等級（例如SB3：1150-1500 mcd）的LED，以保證亮度匹配。電流設定：
2. 選擇20mA的標準驅動電流，以獲得良好的亮度與壽命。電阻計算：
3. 為可靠性使用最大VF（2.4V）：R = (12V - 2.4V) / 0.02A = 480歐姆。最接近的標準值為470歐姆。重新計算電流：IF = (12V - 2.4V) / 470Ω ≈ 20.4 mA（安全）。電阻功耗：
4. P_R = IF^2 * R = (0.0204A)^2 * 470Ω ≈ 0.196W。使用1/4瓦電阻。佈局：
5. 將每個LED與其專用的470Ω電阻串聯放置。確保PCB孔位符合規格書尺寸圖中的引腳間距。保持從LED本體到焊盤至少3mm的距離。組裝：
6. 嚴格遵循焊接指南，使用溫控烙鐵以避免熱損傷。此方法確保所有10個指示燈具有一致、可靠的性能。

13. 工作原理

此LED基於半導體p-n接面的電致發光原理運作。主動區由AlInGaP組成。當施加超過材料能隙能量的順向電壓時，來自n型區域的電子和來自p型區域的電洞被注入主動區。當這些電荷載子復合時，它們以光子（光）的形式釋放能量。AlInGaP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）——在本例中為黃色（約590 nm）。水晶透明環氧樹脂透鏡封裝了半導體晶片，提供機械保護並塑造光輸出光束。

14. 技術趨勢

雖然插件式LED對於原型製作、維修和某些工業應用仍然至關重要，但更廣泛的光電產業趨勢是朝向表面黏著元件(SMD)封裝發展，用於大多數新設計。SMD LED在自動化組裝、更小的佔位面積和更好的熱管理方面具有優勢。對於插件式元件，持續的發展重點在於提高效率（每瓦更多光輸出）、透過先進分級改善色彩一致性，以及增強在惡劣環境條件下的可靠性。此處使用的AlInGaP材料系統代表了琥珀色、黃色和紅色的成熟高效技術，磊晶生長和封裝技術的逐步改進持續推動性能邊界。

While through-hole LEDs remain vital for prototyping, repair, and certain industrial applications, the broader optoelectronics industry is trending towards surface-mount device (SMD) packages for most new designs. SMD LEDs offer advantages in automated assembly, smaller footprint, and better thermal management. For through-hole components, ongoing developments focus on increasing efficiency (more light output per watt), improving color consistency through advanced binning, and enhancing reliability under harsh environmental conditions. The AlInGaP material system used here represents a mature and efficient technology for amber, yellow, and red colors, with incremental improvements in epitaxial growth and packaging continuing to push performance boundaries.