LTL-R42NM1H229 LED 燈珠規格書 - 插件式 - 黃/綠雙色 - 20mA - 52mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTL-R42NM1H229 是一款專為電路板指示燈（CBI）設計的插件式LED燈珠。它由一個黑色塑膠直角支架（外殼）組成，內部裝有兩個不同顏色的LED燈珠。此元件專為簡便地安裝於印刷電路板（PCB）上而設計，為狀態指示提供了一個可靠且具成本效益的解決方案。

1.1 核心優勢

• 組裝簡便：設計優化，便於在電路板上進行簡單高效的安裝。
• 對比度增強：黑色外殼材料提供高對比度，提升了點亮LED的可視性。
• 能源效率：具備低功耗與高發光效率的特性。
• 環保合規：此為符合RoHS（有害物質限制）指令的無鉛產品。
• 雙色選擇：整合了兩種不同的LED顏色：標準黃色（約589nm）與綠色/黃綠色（約569nm）。

1.2 目標應用

此LED燈珠適用於廣泛需要清晰狀態或指示燈的電子設備。主要應用領域包括：

• 通訊設備
• 電腦與周邊設備
• 消費性電子產品
• 工業控制系統

2. 技術參數深度解析

本節針對LTL-R42NM1H229 LED燈珠所規定的關鍵電氣、光學及熱參數，提供詳細且客觀的分析。

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。不保證在此條件下運作。

• 功率消耗（P_D）：每顆LED為52 mW。這是LED在環境溫度（T_A）為25°C時可持續消耗的最大功率。超過此限制有熱損壞的風險。
• 峰值順向電流（I_FP）：60 mA。此電流僅允許在脈衝條件下（工作週期 ≤ 1/10，脈衝寬度 ≤ 0.1ms）使用。不應用於直流操作。
• 直流順向電流（I_F）：20 mA。這是建議用於可靠長期運作的最大連續順向電流。
• 操作溫度範圍：-30°C 至 +85°C。元件設計在此環境溫度範圍內運作。
• 儲存溫度範圍：-40°C 至 +100°C。元件在非運作狀態下可安全儲存於此範圍內。
• 接腳焊接溫度：最高260°C，持續時間最長5秒，測量點距離LED本體2.0mm（0.079\"）。此定義了手動或波峰焊接過程中的熱耐受曲線。

2.2 電氣與光學特性

這些為在T_A=25°C 且 I_F=10mA條件下測量的典型性能參數，除非另有說明。

• 發光強度（I_V）：衡量亮度的關鍵指標。
  • 黃色LED：典型值11 mcd，範圍從3.8 mcd（最小）到30 mcd（最大）。
  • 綠色/黃綠色LED：典型值19 mcd，範圍從8.7 mcd（最小）到50 mcd（最大）。
  • 注意：測量包含±15%的測試公差。綠色LED展現出更高的典型亮度。
• 視角（2θ_1/2）：兩種顏色均為100度。此寬廣視角確保從相對於其軸線的廣泛位置都能看到LED。
• 峰值波長（λ_P）：發射光強度最高的波長。
  • 黃色：591 nm
  • 綠色：572 nm
• 主波長（λ_d）：代表光線的感知顏色。
  • 黃色：589 nm（範圍584-594 nm）
  • 綠色/黃綠色：569 nm（範圍566-574 nm）
• 光譜線半寬度（Δλ）：兩種顏色均約為15 nm，表示發射的顏色相對狹窄、純淨。
• 順向電壓（V_F）：典型值2.0V，在I_F=10mA時最大值為2.5V。此低電壓與常見的低壓邏輯電路相容。
• 逆向電流（I_R）：在V_R=5V時，最大值為100 μA。關鍵注意事項：此元件並非設計用於逆向偏壓下運作；此參數僅供測試用途。在電路中施加逆向電壓可能損壞LED。

3. 分級系統說明

本產品使用分級系統，根據LED的發光強度（I_V）與色調（主波長）進行分類。這確保了生產批次內的一致性。

3.1 發光強度分級

LED根據其在10mA下測量的光輸出被分類到不同的級別（A、B、C、D）。規格書註明每個I_V級別限制有±15%的公差。這意味著同一級別內的LED將具有非常接近的亮度水平，這對於需要多個指示燈外觀一致的應用至關重要。

3.2 色調（波長）分級

LED進一步根據其主波長分類。每個色調級別的公差為±1nm。這種嚴格的控制確保了相同標稱顏色（黃色或綠色）的個別LED之間的顏色變化極小，這對於美觀一致性和顏色編碼指示系統非常重要。

分級表（例如，代碼如L2、L3、H06、3ST）將特定的發光強度與色調級別組合與最終產品代碼（A、B、C、D）相關聯，允許根據應用需求進行精確選擇。

4. 性能曲線分析

雖然PDF參考了典型特性曲線，但可以推斷標準LED的行為：

4.1 順向電流 vs. 順向電壓（I-V曲線）

LED是二極體，呈現非線性的I-V關係。順向電壓（V_F）具有負溫度係數，意味著它會隨著接面溫度升高而略微下降。在10mA下指定的V_F約為2.0-2.5V，是設計驅動電路中限流電阻的關鍵參數。

4.2 發光強度 vs. 順向電流

在建議的操作範圍內（最高20mA），光輸出（I_V）大致與順向電流（I_F）成正比。以超過此電流的驅動LED將增加亮度，但也會增加功率消耗和接面溫度，可能縮短使用壽命並導致色偏。

4.3 溫度依賴性

LED性能對溫度敏感。發光強度通常隨著接面溫度上升而下降。指定的操作溫度範圍-30°C至+85°C定義了所公布光學特性有效的環境條件。在更高溫度下運作將導致光輸出降低。

5. 機械與包裝資訊

5.1 外型尺寸

此元件採用直角插件式設計。關鍵尺寸說明包括：

• 所有尺寸單位為毫米，除非尺寸圖上另有特別註明，否則預設公差為±0.25mm。
• 外殼材料為黑色塑膠。
• LED1為綠色/黃綠色，配有相應的綠色擴散透鏡。
• LED2為黃色，配有相應的黃色擴散透鏡。

注意：確切的尺寸圖在規格書中有引用，但此處未以文字形式重現。設計師必須參考原始圖紙以獲取精確的放置位置和佔位面積細節。

5.2 極性識別

對於插件式LED，陰極通常透過LED透鏡上的平邊、較短的接腳或外殼上的標記來識別。規格書的尺寸圖應清楚標示極性。正確的極性至關重要；反向連接將導致無法點亮，且若逆向電壓超過5V，可能損壞元件。

5.3 包裝規格

產品以適合自動化組裝或手動處理的包裝供應。包裝規格詳細說明了每捲、每管或每盤的數量，以及包裝內元件的方向，以便於取放機操作或防止運輸和儲存過程中的損壞。

6. 焊接與組裝指南

正確的處理對於確保可靠性和防止損壞至關重要。

6.1 儲存條件

若需長時間儲存於原始防潮袋外，建議將LED儲存在≤30°C且相對濕度≤70%的環境中。若從原始包裝中取出，請在三個月內使用。如需更長時間儲存，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，僅使用酒精類溶劑，如異丙醇。避免使用可能損壞塑膠透鏡或外殼的強效或未知化學清潔劑。

6.3 接腳成型

如需彎曲接腳，必須在焊接前於室溫下進行。彎曲處應距離LED透鏡底座至少3mm。請勿以LED本體作為支點。在插入PCB時施加最小的力，以避免對接腳或環氧樹脂密封處造成機械應力。

6.4 焊接參數

關鍵規則：保持焊點與LED透鏡底座之間的最小距離為2mm。切勿將透鏡浸入焊錫中。

• 烙鐵焊接：最高溫度350°C。每個接腳最大接觸時間3秒。僅執行一次。
• 波峰焊接：
  • 預熱：最高120°C，最長100秒。
  • 焊錫波：最高260°C。
  • 焊接時間：最長5秒。
  • 浸錫位置：不低於透鏡底座2mm。
• 警告：過高的溫度或時間可能熔化塑膠透鏡、劣化環氧樹脂，或導致半導體接面災難性故障。

7. 應用設計建議

7.1 驅動電路設計

LED是電流驅動元件。為確保穩定運作和長壽命，必須與每個LED串聯使用一個限流電阻。電阻值（R）使用歐姆定律計算：R = (V_電源- V_F) / I_F，其中V_F是LED順向電壓（設計時使用典型值或最大值以保留餘裕），I_F是期望的順向電流（≤20mA）。

電路模型A（推薦）：每個LED都有自己專用的限流電阻。這提供了最佳的亮度均勻性和個別電流控制，因為它補償了每個LED在I-V特性上的微小差異。

電路模型B（不推薦用於均勻性）：多個LED並聯共用一個電阻。由於LED順向電壓的自然差異，這可能導致LED之間的亮度顯著不同。V_F稍低的LED將汲取更多電流並顯得更亮，可能導致電流不均和磨損不均。

7.2 ESD（靜電放電）防護

LED對靜電放電敏感。在處理和組裝過程中必須採取預防措施：

• 操作人員應佩戴接地腕帶或防靜電手套。
• 所有工作站、工具和設備必須妥善接地。
• 使用離子風扇中和可能積聚在塑膠透鏡上的靜電荷。
• 為人員實施ESD培訓和認證計畫。

7.3 熱管理

雖然功率消耗較低（每顆LED 52mW），但確保元件在其指定的溫度範圍內運作對於維持光輸出和使用壽命至關重要。避免將LED放置在靠近其他發熱元件的區域。PCB上充足的間距允許一些自然對流冷卻。

8. 技術比較與差異化

LTL-R42NM1H229在其利基市場中提供特定優勢：

• 整合雙色：在一個緊湊的外殼中包含兩種不同的常見指示燈顏色（黃色和綠色/黃綠色），與使用兩個獨立的單色LED相比，節省了電路板空間。
• 直角設計：直角外殼將光線導向平行於PCB表面，這對於觀看方向來自側面而非上方的前面板或側光指示燈應用非常理想。
• 黑色外殼：當LED熄滅時提供卓越的對比度，使點亮狀態更加明顯，特別是在明亮的環境光條件下。
• 標準插件式封裝：與需要更精確組裝流程的表面黏著元件相比，提供了機械穩固性和便於原型製作或小批量生產的手動焊接。

9. 常見問題解答（基於技術參數）

Q1：我可以將此LED驅動在30mA以獲得額外亮度嗎？

A：不行。直流順向電流的絕對最大額定值為20mA。在30mA下運作超過此額定值，將顯著增加接面溫度，加速光通量衰減，並可能導致早期故障。請始終保持在建議的操作條件內。

Q2：順向電壓列為2.0V（典型）至2.5V（最大）。我應該使用哪個值來計算我的限流電阻？

A：為了進行穩健的設計，確保即使在元件公差下電流也絕不超過最大額定值，請在計算中使用最大值 V_F（2.5V）。這保證了即使LED的V_F處於其範圍的低端，實際電流也將處於或低於您的目標值。

Q3：峰值波長和主波長有什麼區別？

A：峰值波長（λ_P)是光譜功率輸出最高的物理波長。主波長（λ_d)是基於人類顏色感知（CIE色度圖）的計算值；它是與LED看起來顏色相同的純單色光的波長。λ_d對於描述感知顏色更為相關。

Q4：我可以在戶外使用此LED嗎？

A：規格書說明其適用於室內和室外標誌。然而，對於直接暴露於紫外線、濕度和溫度劇烈變化的惡劣戶外環境，需要額外的設計考量，例如PCB上的保護塗層、防護外殼，以及在極端溫度下驗證性能。

10. 實務設計與使用案例

情境：為網路路由器設計雙狀態指示燈。

LTL-R42NM1H229是理想選擇。綠色LED可指示電源開啟/系統正常，而黃色LED可指示網路活動或警告。

實作方式：

1. 將元件放置在PCB上靠近前面板的位置。

2. 設計兩個獨立的驅動電路，每個電路都有一個限流電阻，使用5V電源為15mA驅動電流（遠低於20mA限制）計算：R = (5V - 2.5V) / 0.015A ≈ 167Ω（使用標準180Ω或150Ω電阻）。

3. 將綠色LED的陽極連接到一個設定為高電位以表示正常狀態的GPIO引腳。

4. 將黃色LED的陽極連接到另一個隨著資料活動而切換的GPIO引腳。

5. 確保PCB佈局保持2mm的焊點到透鏡間距。

6. 在組裝過程中，嚴格遵循ESD、接腳成型和焊接指南。

這將使用單一元件的佔位面積，實現一個乾淨、專業且可靠的狀態指示系統。

11. 工作原理簡介

發光二極體（LED）是透過電致發光發光的半導體元件。當順向電壓施加於p-n接面時，來自n型材料的電子在主動區與來自p型材料的電洞復合。此復合過程以光子（光）的形式釋放能量。發射光的特定顏色（波長）由構成LED晶片的半導體材料的能隙決定。此元件中的黃色和綠色是使用不同的半導體材料組合實現的（例如，黃色使用AlInGaP，綠色使用InGaN）。晶片上的擴散塑膠透鏡用於擴散光線，創造出100度的寬廣視角。

12. 技術趨勢

插件式LED燈珠因其簡單性和耐用性，在電子產品中仍然是主力，特別是在需要高機械強度或手動組裝普及的應用中。然而，整體產業趨勢是朝向表面黏著元件（SMD）LED發展，它們提供更小的佔位面積、更低的剖面高度，並與高速自動化取放組裝線相容，降低了高產量產品的製造成本。此外，LED晶片技術的進步持續提升發光效率（每瓦電能輸入產生更多光輸出），允許以更低的驅動電流達到相同的亮度，從而提高了能源效率和熱性能。謹慎的電流控制、熱管理和ESD防護原則，在所有LED封裝類型中仍然是普遍至關重要的。