目錄
- 1. 產品概述
- 1.1 核心優勢
- 1.2 目標應用領域
- 2. 技術參數：深入客觀解讀
- 2.1 絕對最大額定值（TA=25°C）
- 2.2 電氣與光學特性（TA=25°C）
- 3. 分級系統說明
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 典型 IV（電流-電壓）曲線
- 4.2 發光強度 vs. 順向電流
- 4.3 光譜分佈
- 5. 機械與包裝資訊
- 5.1 外型尺寸
- 5.2 極性辨識
- 6. 焊接與組裝指南
- 6.1 儲存條件
- 6.2 清潔
- 6.3 接腳成型
- 6.4 焊接參數
- 7. 包裝與訂購資訊
- 7.1 包裝規格
- 7.2 型號編碼規則
- 8. 應用建議
- 8.1 典型應用電路
- 8.2 靜電放電（ESD）防護
- 8.3 熱考量
- 9. 技術比較與差異化
- 10. 常見問題解答（基於技術參數）
- 11. 實際應用案例分析
- 12. 工作原理
- 13. 技術趨勢
1. 產品概述
LTL42FGRBBH281 是一款專為電路板指示設計的多色插件式 LED 燈珠。其特點在於採用黑色塑膠直角支架（外殼）與 LED 元件結合，有效提升對比度。本產品設計便於在印刷電路板（PCB）上組裝，並提供可堆疊及簡易安裝的配置選項。
1.1 核心優勢
- 專為簡化電路板組裝流程而設計。
- 黑色外殼增強對比度，提升視覺辨識性。
- 低功耗與高效率。
- 符合 RoHS 指令的無鉛產品。
- 採用特定半導體材料發光：藍光（470nm）使用 InGaN，紅光（631nm）與綠光（569nm）晶片則使用 AlInGaP。
1.2 目標應用領域
- 電腦系統與周邊設備
- 通訊設備
- 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（TA=25°C）
下表詳列可能導致元件永久損壞的極限值。不建議在此範圍外操作。
| 參數 | 綠色（黃綠） | 紅色 | 藍色 | 單位 |
|---|---|---|---|---|
| 功率消耗 | 52 | 52 | 76 | mW |
| 峰值順向電流（工作週期 ≤1/10，脈衝寬度 ≤0.1ms） | 60 | 60 | 100 | mA |
| 直流順向電流 | 20 | 20 | 20 | mA |
| 操作溫度範圍 | -30°C 至 +85°C | |||
| 儲存溫度範圍 | -40°C 至 +100°C | |||
| 接腳焊接溫度（距本體 2.0mm） | 最高 260°C，持續時間不超過 5 秒。 |
2.2 電氣與光學特性（TA=25°C）
這些參數定義了元件在指定測試條件下的典型性能。
| 參數 | 符號 | 顏色 / LED | Min. | Typ. | Max. | 單位 | 測試條件 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 發光強度 | Iv | 綠色（LED1,2） | 5.6 | 85 | 15 | mcd | IF=10mA |
| 紅色（LED1,2） | 15 | 180 | 50 | mcd | IF=20mA | ||
| 藍色（LED3,4） | 65 | 140 | 310 | mcd | IF=10mA | ||
| 視角 | 2θ1/2 | 綠色 | 100 | 度 | 註釋 2 | ||
| 紅色 | 50 | 度 | 註釋 2 | ||||
| 藍色 | 90 | 度 | 註釋 2 | ||||
| 峰值發射波長 | λP | 綠色 | 572 | nm | 於峰值處量測 | ||
| 紅色 | 639 | nm | 於峰值處量測 | ||||
| 藍色 | 468 | nm | 於峰值處量測 | ||||
| 主波長 | λd | 綠色 | 564 | 569 | 574 | nm | IF=10 mA |
| 紅色 | 621 | 631 | 537 | nm | IF=20mA | ||
| 藍色 | 460 | 470 | 475 | nm | IF=10mA | ||
| 光譜線半高寬 | Δλ | 綠色 | 15 | nm | |||
| 紅色 | 20 | nm | |||||
| 藍色 | 35 | nm | |||||
| 順向電壓 | VF | 綠色 | 2.0 | 2.5 | V | IF=10mA | |
| 紅色 | 2.0 | 2.5 | V | IF=20mA | |||
| 藍色 | 3.2 | 3.8 | V | IF=10mA | |||
| 逆向電流 | IR | 綠/紅 | 100 | μA | VR = 5V | ||
| 藍色 | 10 | μA | VR = 5V |
註釋：1. 發光強度量測近似 CIE 人眼響應。 2. 視角定義為發光強度降至軸向值一半時的離軸角度。 3. 主波長依據 CIE 色度圖定義顏色。 4. Iv 包含 ±15% 的測試公差。 5. 逆向電流為源極控制。 6. 逆向電壓僅供測試使用；本元件不適用於逆向操作。
3. 分級系統說明
本規格書列出關鍵參數的典型值。在生產中，元件通常會根據特定特性進行分級（分組），以確保應用中的一致性。雖然本文件未提供確切的分級代碼，但可能進行分級的參數包括：
- 波長/主波長（λd）：如特性表所示，每種顏色皆有最小/典型/最大範圍。產品會根據量測到的主波長進行分級，以提供一致的色座標。
- 發光強度（Iv）：每種顏色的寬廣範圍（最小至最大）表明，元件會根據其光輸出進行分級，以符合不同應用中的亮度要求。
- 順向電壓（VF）：指定的範圍表示 LED 可能會根據順向壓降進行分組，這對於設計限流電路及確保並聯配置下的亮度均勻性至關重要。
對於關鍵的色彩匹配或電流匹配應用，設計者應向製造商諮詢具體的分級資訊。
4. 性能曲線分析
本規格書引用了每種 LED 顏色（綠/黃綠、紅、藍）的典型特性曲線。這些曲線以圖形方式呈現關鍵參數間的關係，對電路設計至關重要。
4.1 典型 IV（電流-電壓）曲線
這些曲線繪製了在 25°C 下，每種 LED 顏色的順向電流（IF）與順向電壓（VF）的關係。它們顯示了二極體典型的非線性關係。綠/紅 LED 的膝點電壓約為 2.0V，藍光 LED 約為 3.2V。設計者利用這些曲線來確定所需的電源電壓和串聯電阻值，以達到期望的工作電流（通常根據規格為 10mA 或 20mA）。
4.2 發光強度 vs. 順向電流
這些曲線說明了光輸出（Iv）如何隨順向電流（IF）增加而增加。在建議的工作範圍內（最高至 20mA DC），此關係大致呈線性。超過絕對最大電流操作可能導致接面溫度超線性上升，並使光輸出和壽命快速衰減。
4.3 光譜分佈
雖然未明確繪製成圖，但峰值發射波長（λP）、主波長（λd）和光譜線半高寬（Δλ）等參數定義了光譜特性。Δλ 表示色彩純度；數值越小表示光線越接近單色光。藍光 LED 的 Δλ 最寬（35nm），而綠光最窄（15nm）。
5. 機械與包裝資訊
5.1 外型尺寸
本元件採用帶有黑色塑膠直角支架的插件式封裝。規格書中的關鍵機械註記：
- 所有尺寸單位為毫米（英吋）。
- 除非另有說明，公差為 ±0.25mm (.010\")。
- 支架（外殼）材質為黑色塑膠。
- LED1 為綠色（黃綠）光，配備綠色擴散透鏡。
- LED2 為紅色光，配備白色擴散透鏡。
- LED3 和 LED4 為藍色光，配備白色擴散透鏡。
確切的尺寸圖標示於規格書中，提供了 PCB 佈局設計所需的關鍵尺寸，包括接腳間距、本體尺寸和安裝孔位置。
5.2 極性辨識
對於插件式 LED，極性通常由接腳長度（較長的接腳為陽極）或透鏡/外殼上的平面標記來指示。規格書的外型圖應清楚標示陰極（通常是較短的接腳或最靠近平面邊緣的接腳）。正確的極性對元件操作至關重要。
6. 焊接與組裝指南
6.1 儲存條件
儲存環境溫度不應超過 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。若需在原始包裝外長期儲存，應將其置於帶有乾燥劑的密封容器或氮氣環境乾燥器中。
6.2 清潔
如需清潔，請使用酒精類清潔溶劑，如異丙醇。避免使用可能損壞塑膠透鏡或外殼的強效化學品。
6.3 接腳成型
彎折接腳時，彎折點應距離 LED 透鏡根部至少 3mm。請勿以導線架的根部作為支點。應在常溫下進行焊接前的接腳成型。在 PCB 組裝過程中，使用最小的壓接力量，以避免對元件造成過度的機械應力。
6.4 焊接參數
保持透鏡/支架根部與焊接點之間至少有 2mm 的間距。避免將透鏡/支架浸入焊料中。
| 方法 | 參數 | 數值 | 注意事項 |
|---|---|---|---|
| 烙鐵焊接 | 溫度 | 最高 350°C | 位置：距離根部不小於 2mm。 |
| 焊接時間 | 最多 3 秒（僅限一次） | ||
| 波峰焊接 | 預熱溫度 | 最高 120°C | 浸入位置：距離根部不低於 2mm。 |
| 預熱時間 | 最多 100 秒 | ||
| 焊錫波溫度 | 最高 260°C | ||
| 焊接時間 | 最多 5 秒 |
重要提示：過高的溫度或時間可能導致透鏡變形或故障。紅外線迴焊不適用於此插件式產品。最大波峰焊接溫度並未定義支架的熱變形溫度（HDT）或熔點。
7. 包裝與訂購資訊
7.1 包裝規格
本規格書包含專屬的包裝規格章節（參見第 7/10 頁）。其中詳細說明了元件的供應方式，通常是防靜電管、捲帶或托盤。內容包括每包數量、捲帶尺寸以及自動化處理的方向資訊。
7.2 型號編碼規則
料號 LTL42FGRBBH281 可能編碼了關鍵屬性。常見的慣例包括：系列（LTL）、尺寸/封裝代碼（42）、顏色（FGRB 表示顏色組合）以及特定變體/光學代碼（BH281）。確切的解碼方式應向製造商的產品指南確認。
8. 應用建議
8.1 典型應用電路
LED 是電流驅動元件。為了在並聯多個 LED 時確保亮度均勻，必須為每一個LED 串聯一個限流電阻（電路模型 A）。避免將 LED 直接並聯而不使用個別電阻（電路模型 B），因為順向電壓（VF）的微小差異會導致電流分配顯著不同，從而影響亮度。
電路 A（推薦）：[Vcc] -- [電阻] -- [LED] -- [GND]。每個並聯的 LED 都有一個獨立的電阻-LED 分支。
電路 B（不推薦用於均勻性）：[Vcc] -- [電阻] -- [LED1 // LED2 // LED3] -- [GND]。
8.2 靜電放電（ESD）防護
LED 對靜電敏感。預防措施包括：
- 操作時佩戴導電腕帶或防靜電手套。
- 確保所有設備、工作站和儲物架妥善接地。
- 使用離子產生器來中和操作過程中可能積聚在塑膠透鏡上的靜電荷。
8.3 熱考量
雖然功率消耗較低（52-76 mW），但將接面溫度維持在操作範圍內（-30°C 至 +85°C）對於壽命和穩定的光輸出至關重要。確保 PCB 上有足夠的間距，並考慮機殼內的環境溫度。在或接近最大直流電流下操作會產生更多熱量。
9. 技術比較與差異化
LTL42FGRBBH281 在其類別中提供特定優勢：
- 單一封裝多色整合：整合多個 LED 晶片（綠/黃綠、紅、藍）並配備不同的擴散透鏡，適用於多狀態指示。
- 直角支架：黑色直角外殼專為便於 PCB 安裝而設計，提供明確的視角方向，增強對比度。
- 可堆疊設計：外殼設計允許堆疊，可建立垂直或水平陣列，用於條狀圖或多段顯示。
- 插件式可靠性：提供與 PCB 的堅固機械連接，適用於可能承受振動或需要手動組裝/維修的應用。
10. 常見問題解答（基於技術參數）
Q1：我可以像驅動紅色 LED 一樣，以 20mA 驅動藍色 LED 嗎？
A：絕對最大額定值表指定所有顏色的直流順向電流均為 20mA。然而，電氣特性表列出了藍光和綠光的測試條件為 IF=10mA，紅光為 IF=20mA。為了確保長期可靠運作，建議將藍光和綠光 LED 在或接近 10mA 的條件下操作，因為這是其光學規格得以保證的條件。超過此值可能會縮短壽命或導致色彩偏移。
Q2：為什麼藍光 LED 的逆向電流（10μA）遠低於綠/紅光 LED（100μA）？
A：這種差異源於所使用的半導體材料本身（藍光使用 InGaN，紅/綠光使用 AlInGaP）。二極體接面特性，包括逆向漏電流，會因材料能隙和製程而異。
Q3：峰值波長（λP）和主波長（λd）有何不同？
A：峰值波長是光譜功率分佈達到最大值時的單一波長。主波長則是從 CIE 色度圖推導而來，代表光線的感知顏色；它是能匹配該顏色感覺的單一波長。λd 在以人為中心的應用中，對於顏色規格更具相關性。
Q4：是否需要散熱片？
A：考慮到低功率消耗（藍光最大 76mW），在規定的電流限制內進行標準操作時，通常不需要專用散熱片。在大多數環境中，適當的 PCB 佈局，在接腳周圍保留一些銅箔面積，即足以散熱。
11. 實際應用案例分析
情境：為工業控制器設計多功能狀態指示燈。
一個工業可程式邏輯控制器（PLC）需要一個指示燈來顯示多種狀態：待機（綠）、運行（綠閃）、故障（紅）和通訊活動（藍）。
設計實作：
1. 選擇 LTL42FGRBBH281，因為它在單一插件式封裝中整合了多色功能，相較於使用三個獨立的 LED，節省了電路板空間。
2. 微控制器的 GPIO 引腳透過限流電阻連接到每個 LED 的陰極，陽極則連接到電源軌。這樣可以獨立控制每種顏色。
3. 使用公式 R = (Vcc - VF) / IF 計算電阻值。對於 5V 電源：R_綠/紅 ≈ (5V - 2.5V) / 0.01A = 250Ω；R_藍 ≈ (5V - 3.8V) / 0.01A = 120Ω。選擇標準電阻值（270Ω 和 120Ω）。
4. 直角外殼允許指示燈安裝在 PCB 邊緣，透過面板開孔朝外顯示。黑色外殼確保了與面板的高對比度。
5. 軟體透過切換綠色 LED 引腳來控制運行狀態的閃爍模式。
此設計充分利用了產品的關鍵特性：多色整合、易於組裝和高對比度外殼。
12. 工作原理
發光二極體（LED）是一種半導體 p-n 接面元件，透過電致發光原理發光。當施加超過接面內建電位的順向電壓時，來自 n 區的電子與來自 p 區的電洞在主動區複合。此複合過程以光子（光）的形式釋放能量。發射光的波長（顏色）由主動區所用半導體材料的能隙能量決定。LTL42FGRBBH281 使用 AlInGaP 產生紅光和綠光，使用 InGaN 產生藍光。塑膠透鏡用於聚焦光線、保護半導體晶粒，並且在擴散處理時，可加寬視角並使光線外觀更柔和。
13. 技術趨勢
插件式 LED 燈珠代表了一種成熟可靠的封裝技術。當前行業趨勢顯示，由於表面黏著元件（SMD）封裝（例如 0603、0805、1206 及更大的功率封裝）具有更小的佔位面積、適合自動化取放組裝以及更低的剖面高度，大多數新設計都強烈轉向此類封裝。然而，像 LTL42FGRBBH281 這樣的插件式元件在特定領域仍然具有相關性：需要極高機械強度、高壓隔離、手動組裝/維修、教育套件，或者直角視角和堆疊功能特別有利的應用。即使在插件式外型中，該技術仍持續受益於半導體材料（例如更高效率、更好的顯色性）和塑膠成型技術的改進。
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。 |