目錄
1. 產品概述
LTL-R42FGYYHKP 是一款設計作為電路板指示燈 (CBI) 的插件式安裝 LED 燈珠。它由一個整合了多個 LED 晶片的黑色塑膠直角外殼組成。此元件的主要功能是在電子電路板上提供清晰、高對比度的狀態或指示燈光。其設計優先考慮在各種電子應用中易於組裝和可靠的性能。
1.1 核心優勢
- 易於組裝：設計針對印刷電路板 (PCB) 的簡易放置與焊接進行了優化。
- 增強對比度：黑色外殼材料顯著提高了對比度，使點亮的 LED 在電路板上更為醒目。
- 能源效率：此元件具有低功耗特性，同時保持高發光效率。
- 環保合規：這是一款符合 RoHS（有害物質限制）指令的無鉛產品。
- 晶片技術：採用 AlInGaP 半導體技術製造黃綠光 (569nm) 與黃光 (589nm) 發光晶片。
1.2 目標應用
此 LED 燈珠適用於廣泛的電子設備，包括但不限於：
- 電腦系統與周邊設備
- 通訊裝置
- 消費性電子產品
- 工業控制與儀器儀表
2. 技術參數：深入客觀解讀
2.1 絕對最大額定值
這些額定值定義了可能導致元件永久損壞的極限。不保證在或超過這些極限下運作。
- 功率耗散 (Pd)：每顆 LED 52 mW。這是 LED 晶片能夠安全以熱能形式耗散的最大功率。
- 峰值順向電流 (IFP)：60 mA。此電流僅能在脈衝條件下施加（工作週期 ≤ 1/10，脈衝寬度 ≤ 10μs）。
- 直流順向電流 (IF)：20 mA。這是建議用於可靠長期運作的最大連續順向電流。
- 工作溫度 (Topr)：-40°C 至 +85°C。元件能夠正常運作的環境溫度範圍。
- 儲存溫度 (Tstg)：-45°C 至 +100°C。非運作狀態下的儲存溫度範圍。
- 引腳焊接溫度：最高 260°C，持續時間最長 5 秒，測量點距離 LED 本體 2.0mm。這對於波焊或手焊製程至關重要。
2.2 電氣與光學特性
這些是典型性能參數，測量條件為環境溫度 (TA) 25°C 及順向電流 (IF) 10mA，除非另有說明。
- 發光強度 (IV)：
- LED1 (黃綠光)：典型值 15 mcd，範圍從 8.7 mcd (最小值) 到 29 mcd (最大值)。
- LED2 & 3 (黃光)：典型值 14 mcd，範圍從 3.8 mcd (最小值) 到 30 mcd (最大值)。 這些保證值適用 ±15% 的測試公差。
- 視角 (2θ1/2)：所有 LED 均為 100 度。這是發光強度降至峰值一半時的全角。
- 峰值波長 (λP)：
- LED1 (黃綠光)：572 nm。
- LED2 & 3 (黃光)：591 nm。
- 主波長 (λd)：由 CIE 色度座標導出，定義了感知的顏色。
- LED1 (黃綠光)：570 nm (範圍 566-573 nm)。
- LED2 & 3 (黃光)：588 nm (範圍 584-593 nm)。 測試公差為 ±1nm。
- 光譜半高寬 (Δλ)：所有 LED 均為 15 nm，表示光譜純度。
- 順向電壓 (VF)：典型值 2.0V，所有 LED 在 10mA 下最大值為 2.6V。
- 逆向電流 (IR)：在逆向電壓 (VR) 5V 下，最大值為 10 μA。重要提示：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。
3. 分級系統說明
規格書指出了關鍵參數的固有變異。雖然未提供正式的分級表，但發光強度和主波長的最小值/典型值/最大值意味著存在一個篩選或選擇過程，以確保元件符合指定範圍。設計師應考慮這些變異，特別是在多 LED 應用中需要亮度匹配時。
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。
- I-V 曲線：顯示順向電壓 (VF) 與順向電流 (IF) 之間的關係。這是非線性的，對於選擇適當的限流電阻至關重要。
- 相對發光強度 vs. 順向電流：展示光輸出如何隨電流增加，通常在操作範圍內呈近線性關係。
- 相對發光強度 vs. 環境溫度：顯示隨著接面溫度升高，光輸出會降額。在高溫下性能會下降。
- 光譜分佈：說明在波長範圍內的相對功率發射，集中在峰值波長和主波長附近。
5. 機械與封裝資訊
5.1 外型尺寸
此元件採用插件式直角封裝。關鍵尺寸註記：
- 所有尺寸單位為毫米（公差中提供英吋）。
- 標準公差為 ±0.25mm (±0.010")，除非圖面另有規定。
- 外殼材料為黑色或深灰色塑膠，阻燃等級為 UL 94V-0。
- LED1 具有黃綠光晶片與綠色擴散透鏡。LED2 和 LED3 具有黃光晶片與黃色擴散透鏡。
5.2 極性辨識
對於插件式 LED，陰極通常透過透鏡的平面、較短的引腳或外殼上的標記來識別。具體的識別方法應從規格書中引用的詳細尺寸圖進行確認。
6. 焊接與組裝指南
6.1 儲存
為獲得最佳保存期限，請儲存在不超過 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時間儲存，請使用帶有乾燥劑的密封容器或氮氣環境。
6.2 清潔
如需清潔，請使用酒精類溶劑，如異丙醇。避免使用刺激性或未知的化學品。
6.3 引腳成型
在距離 LED 透鏡底座至少 3mm 處彎曲引腳。請勿將透鏡底座作為支點。在焊接前於室溫下進行成型。在插入 PCB 時使用最小的力量，以避免機械應力。
6.4 焊接參數
保持透鏡/支架底座到焊點之間至少有 2mm 的間隙。請勿將透鏡浸入焊料中。
- 手動焊接 (烙鐵)：最高溫度 350°C，每根引腳最長時間 3 秒。
- 波峰焊接：預熱至最高 120°C，持續最多 100 秒。焊波溫度最高 260°C，持續最多 5 秒。
- 迴流焊接 (參考溫度曲線)：
- 預熱/均熱：150-200°C，持續最多 100 秒。
- 液相線以上時間 (TL=217°C)：60-90 秒。
- 峰值溫度 (TP)：250°C (分類溫度 TC=245°C，最長 30 秒)。
- 從 25°C 到峰值的總時間：最長 5 分鐘。
警告：過高的溫度或時間可能導致透鏡變形或造成 LED 災難性故障。
7. 應用建議
7.1 驅動電路設計
LED 是電流驅動元件。為了確保多個 LED 並聯連接時的亮度均勻，強烈建議為每個 LED 串聯一個獨立的限流電阻 (電路 A)。不建議將 LED 直接並聯而不使用獨立電阻 (電路 B)，因為 LED 之間順向電壓 (VF) 的微小差異會導致電流分配顯著不同，從而影響亮度。
7.2 靜電放電 (ESD)
雖然摘錄中未詳細說明，但 LED 通常對 ESD 敏感。在組裝和處理過程中應遵循適當的 ESD 處理程序（使用接地腕帶、防靜電墊等），以防止潛在或立即的損壞。
7.3 熱管理
雖然功率很低，但在最大電流 (20mA) 和/或高環境溫度 (接近 +85°C) 下運作會降低光輸出，並可能影響使用壽命。如果使用在高密度或高溫環境中，請確保有足夠的氣流。
8. 技術比較與差異化
LTL-R42FGYYHKP 透過其整合式多 LED、直角外殼設計實現差異化。這提供了一個現成的指示燈解決方案，將多種顏色（黃綠光和黃光）整合在一個易於安裝的封裝中，與使用分立 LED 和獨立支架相比，節省了電路板空間和組裝時間。採用 AlInGaP 技術為黃光譜提供了良好的效率和顏色穩定性。
9. 常見問題（基於技術參數）
問：我可以連續以 20mA 驅動這個 LED 嗎？
答：可以，20mA 是建議的最大直流順向電流。為了獲得最長的使用壽命和可靠性，通常建議在較低的電流（例如 10-15mA）下運作。
問：為什麼發光強度的範圍如此之廣（例如 3.8 到 30 mcd）？
答：這反映了半導體製造的自然變異。保證元件會落在這個範圍內。對於需要嚴格亮度匹配的應用，可以從更窄的範圍內選擇（分級）LED。
問：我可以為兩個並聯的 LED 使用單個電阻嗎？
答：不建議（參見電路 B 警告）。由於 VF的差異，一個 LED 可能會汲取大部分電流，導致亮度不均勻，並可能使較亮的 LED 承受過大壓力。請務必使用獨立電阻。
問：峰值波長和主波長有什麼區別？
答：峰值波長 (λP) 是發射光譜最高點對應的波長。主波長 (λd) 是從色度座標計算得出的，代表與 LED 感知顏色相匹配的純光譜色的單一波長。λd對於顏色規格更為相關。
10. 實務設計與使用案例
情境：為一個工業控制器設計狀態面板，需要為電源開啟（恆亮黃綠光）和故障（閃爍黃光）提供不同的指示燈。
實作：可以使用單個 LTL-R42FGYYHKP 元件。LED1 (黃綠光) 透過一個限流電阻連接到恆定電壓源（例如 5V），以指示電源開啟。LED2 或 LED3 (黃光) 透過其自身的電阻連接到微控制器 GPIO 引腳，該引腳配置為閃爍輸出，以指示故障。直角外殼允許面板垂直安裝在主 PCB 上，將光線最佳地導向使用者。黑色外殼確保了與面板邊框的高對比度。
11. 工作原理
發光二極體 (LED) 是一種透過電致發光發光的半導體元件。當順向電壓施加在 p-n 接面上時，電子和電洞在主動區（本例中由 AlInGaP 製成）重新結合。這種重新結合以光子（光）的形式釋放能量。光的特定波長（顏色）由半導體材料的能隙能量決定。晶片上的擴散透鏡有助於散射光線，形成 100 度的寬視角。
12. 技術趨勢
像 LTL-R42FGYYHKP 這樣的插件式指示燈 LED 繼續服務於需要高耐用性、易於手動組裝或在惡劣環境中高可靠性的應用。然而，由於其更小的尺寸、適合自動化貼片組裝以及更低的剖面高度，更廣泛的產業趨勢是朝向表面黏著元件 (SMD) LED 發展，用於大多數新設計。LED 技術的進步集中在提高效率（每瓦流明）、改善顯色性以及增強在高溫和高電流條件下的可靠性。基本工作原理保持不變，但材料和封裝技術持續演進。
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。 |