目錄
- 1. 產品概述
- 1.1 核心特色與優勢
- 1.2 目標應用
- 2. 深入技術參數分析
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 電氣與光學特性
- 3. 分級系統規格
- 3.1 發光強度分級
- 3.2 主波長（色調）分級
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)
- 4.2 相對發光強度 vs. 順向電流
- 4.3 相對發光強度 vs. 環境溫度
- 4.4 光譜功率分佈
- 5. 機械與封裝資訊
- 5.1 外型尺寸與結構
- 5.2 包裝規格
- 6. 焊接與組裝指南
- 6.1 儲存
- 6.2 清潔
- 6.3 引腳成型
- 6.4 焊接製程
- 7. 應用設計考量
- 7.1 驅動電路設計
- 7.2 靜電放電 (ESD) 防護
- 7.3 熱管理
- 8. 技術比較與定位
- 9. 常見問題（基於技術參數）
- 9.1 峰值波長與主波長有何不同？
- 9.2 我可以連續以 20mA 驅動此 LED 嗎？
- 9.3 即使使用恆壓電源，為何仍需串聯電阻？
- 10. 實際應用範例
- 11. 運作原理
- 12. 技術趨勢
1. 產品概述
LTL-R42NEWADH184 是一款穿孔式安裝的 LED 燈泡組件，專為電路板指示燈 (CBI) 設計。它由一個整合了紅色 AlInGaP LED 的黑色塑膠直角支架（外殼）組成，該 LED 配備紅色擴散透鏡。此產品專為簡易組裝於印刷電路板 (PCB) 而設計，為狀態指示和面板照明提供固態光源。
1.1 核心特色與優勢
- 組裝簡易性：設計針對電路板上的簡單高效安裝進行了優化。
- 增強對比度：黑色外殼材料提升了點亮指示燈的視覺對比度。
- 固態可靠性：採用 LED 技術，具有長使用壽命和堅固性。
- 能源效率：特點為低功耗和高發光效率。
- 環保合規性：這是一款符合 RoHS（有害物質限制）指令的無鉛產品。
- 光源：採用 T-1 尺寸的 AlInGaP 晶片，發射標稱波長為 625nm 的紅光，並配有紅色擴散透鏡以提供更寬的視角。
1.2 目標應用
此元件適用於廣泛需要可靠狀態指示的電子設備。主要應用市場包括：
- 電腦周邊設備與系統
- 通訊設備
- 消費性電子產品
- 工業控制與儀器儀表
2. 深入技術參數分析
以下章節詳細解析了該元件在標準測試條件 (TA=25°C) 下的操作極限與性能特性。
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應力極限。不建議長時間在或接近這些極限下操作。
- 功率耗散 (Pd)：最大 52 mW。
- 峰值順向電流 (IFP)：60 mA，僅允許在脈衝條件下（工作週期 ≤ 1/10，脈衝寬度 ≤ 10µs）。
- 連續順向電流 (IF)：最大 20 mA DC。
- 電流降額：當環境溫度每升高超過 30°C 一度，最大連續順向電流必須線性降低 0.27 mA。
- 操作溫度範圍：-30°C 至 +85°C。
- 儲存溫度範圍：-40°C 至 +100°C。
- 引腳焊接溫度：最高 260°C，持續 5 秒，測量點距離 LED 本體 2.0mm (0.079")。
2.2 電氣與光學特性
這些參數定義了元件在正常操作條件 (IF= 10mA, TA=25°C) 下的典型性能。
- 發光強度 (IV)：3.8 mcd (最小值)，18 mcd (典型值)，50 mcd (最大值)。測量遵循 CIE 明視覺響應曲線。保證值包含 ±15% 的測試公差。
- 視角 (2θ1/2)：100 度 (典型值)。這是發光強度降至軸向（中心軸）值一半時的全角。
- 峰值發射波長 (λP)：630 nm (典型值)。這是光譜功率分佈達到最大值時的波長。
- 主波長 (λd)：613.5 nm (最小)，625 nm (典型)，633 nm (最大)。這是人眼感知光色所代表的單一波長，由 CIE 色度座標計算得出。
- 光譜線半寬度 (Δλ)：20 nm (典型值)。在最大強度一半處測得的光譜頻寬。
- 順向電壓 (VF)：2.0 V (最小)，2.5 V (典型)，V (最大)。
- 逆向電流 (IR)：在逆向電壓 (VR) 為 5V 時，最大 100 µA。重要注意事項：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. 分級系統規格
為確保生產中的顏色與亮度一致性，LED 會根據關鍵參數進行分級。LTL-R42NEWADH184 使用兩個主要的分級標準。
3.1 發光強度分級
分級由 IF=10mA 時的最小與最大發光強度值定義。每個分級極限有 ±15% 的公差。
- 3ST：3.8 mcd 至 6.5 mcd
- 3UV：6.5 mcd 至 11 mcd
- 3WX：11 mcd 至 18 mcd
- 3YZ：18 mcd 至 30 mcd
- AB：30 mcd 至 50 mcd
3.2 主波長（色調）分級
分級由 IF=10mA 時的最小與最大主波長值定義。每個分級極限有 ±1nm 的公差。
- H27：613.5 nm 至 617.0 nm
- H28：617.0 nm 至 621.0 nm
- H29：621.0 nm 至 625.0 nm
- H30：625.0 nm 至 629.0 nm
- H31：629.0 nm 至 633.0 nm
4. 性能曲線分析
典型性能曲線（規格書中提供）說明了關鍵參數之間的關係。這些對於理解元件在非標準條件下的行為至關重要。
4.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)
此曲線顯示了施加的順向電壓與產生電流之間的指數關係。對於設計限流電路至關重要。在 10mA 時，典型順向電壓為 2.5V。
4.2 相對發光強度 vs. 順向電流
此圖表展示了光輸出如何隨順向電流增加。在建議的操作範圍內通常是線性的，但在較高電流下會飽和。設計師利用此圖來選擇適當的驅動電流以達到所需亮度。
4.3 相對發光強度 vs. 環境溫度
LED 的光輸出會隨著接面溫度升高而降低。此曲線量化了發光強度的熱降額，突顯了在高可靠性或高亮度應用中熱管理的重要性。
4.4 光譜功率分佈
此圖表顯示了相對輻射功率隨波長變化的函數關係。它確認了峰值波長（典型值 630nm）和光譜半寬度（典型值 20nm），定義了 LED 精確的紅色色點。
5. 機械與封裝資訊
5.1 外型尺寸與結構
- 支架材料：塑膠，黑色或深灰色。
- LED：紅色 AlInGaP 晶片，配備紅色擴散透鏡 (T-1 尺寸)。
- 公差：除非尺寸圖上另有規定，否則所有尺寸的標準公差為 ±0.25mm (0.010")。
5.2 包裝規格
此元件以捲帶包裝供應，適用於自動化組裝。
- 載帶：黑色導電聚苯乙烯合金，厚度 0.50mm ±0.06mm。
- 捲盤：標準 13 英吋捲盤。
- 每捲數量：400 件。
- 主紙箱：2 捲（800 件）裝入一個防潮袋 (MBB) 中，內含乾燥劑和濕度指示卡。10 個此類內箱裝入一個外箱，總計 8,000 件。
6. 焊接與組裝指南
遵守這些指南對於防止製造過程中的機械或熱損壞至關重要。
6.1 儲存
為獲得最佳保存期限，請將 LED 儲存在不超過 30°C 和 70% 相對濕度的環境中。若從原始防潮包裝中取出，請在三個月內使用。若需在原始包裝外長期儲存，請使用帶有乾燥劑的密封容器或氮氣乾燥器。
6.2 清潔
如需清潔，僅使用酒精類溶劑，如異丙醇。避免使用強烈或磨蝕性化學品。
6.3 引腳成型
如需彎曲引腳，請在焊接前且於室溫下進行此操作。彎曲點必須距離 LED 透鏡底座至少 3mm。請勿使用透鏡底座或引腳框架作為支點。插入 PCB 時施加最小力量以避免應力。
6.4 焊接製程
關鍵規則：保持焊點與透鏡/支架底座之間的最小距離為 2mm。切勿將透鏡或支架浸入焊料中。
- 手工焊接（烙鐵）：最高溫度 350°C。每個引腳最大焊接時間 3 秒。僅執行一次。
- 波峰焊接：最高預熱溫度 160°C，最長 120 秒。最高焊波溫度 265°C，最長 10 秒。確保 PCB 方向使焊波不會接近透鏡底座 2mm 以內。
警告：過高的溫度或時間可能導致透鏡變形或 LED 災難性故障。最大波峰焊接溫度不代表支架的熱變形溫度 (HDT) 或熔點。
7. 應用設計考量
7.1 驅動電路設計
LED 是電流驅動元件。其順向電壓 (VF) 具有公差和負溫度係數。為確保亮度均勻，特別是在並聯多個 LED 時，強烈建議為每個 LED 使用一個串聯限流電阻（電路模型 A）。
電路模型 A（推薦）：[電源] -> [電阻] -> [LED] -> [接地]。此配置可補償各個 LED VF.
電路模型 B（不推薦用於並聯）：不建議將多個 LED 並聯到單一限流電阻（或恆壓源）。每個 LED 的 I-V 特性微小差異可能導致顯著的電流不平衡，造成亮度不均和單一元件可能過載。
7.2 靜電放電 (ESD) 防護
雖然此規格書未明確標示 ESD 等級，但 AlInGaP LED 可能對靜電放電敏感。在組裝和處理過程中應遵守標準的 ESD 處理預防措施，包括使用接地工作站和腕帶。
7.3 熱管理
儘管功率耗散很低（最大 52mW），降額曲線顯示發光強度會隨溫度升高而降低。為保持性能一致，特別是在高環境溫度或較高驅動電流下，應考慮 PCB 佈局，允許透過引腳進行一些散熱。
8. 技術比較與定位
LTL-R42NEWADH184 透過其整合式直角支架設計實現差異化，簡化了組裝並提供一致的安裝高度和方向。與需要獨立安裝硬體的離散 LED 相比，此整合式 CBI（電路板指示燈）解決方案提供：
- 降低組裝複雜度：單一元件放置 vs. 多個零件。
- 改善美觀與一致性：統一的黑色外殼增強對比度，並在 PCB 上提供乾淨、專業的外觀。
- 堅固性：支架保護 LED 透鏡並提供機械穩定性。
- 標準化佔位面積：簡化 PCB 佈局設計。
9. 常見問題（基於技術參數）
9.1 峰值波長與主波長有何不同？
峰值波長 (λP)：LED 發射最多光功率的特定波長（典型值 630nm）。主波長 (λd)：最能匹配人眼感知顏色的單一波長（典型值 625nm）。λd是從 CIE 顏色座標計算得出，與顏色規格更相關。
9.2 我可以連續以 20mA 驅動此 LED 嗎？
可以，20mA 是在環境溫度 25°C 下的最大額定連續 DC 順向電流。然而，如果環境溫度超過 30°C，您必須根據指定的 0.27 mA/°C 速率進行電流降額。例如，在 50°C 環境下，最大允許連續電流為 20mA - (0.27mA/°C * (50°C-30°C)) = 14.6mA。
9.3 即使使用恆壓電源，為何仍需串聯電阻？
LED 的順向電壓並非像齊納二極體那樣是固定值；它具有生產公差且會隨溫度升高而降低。串聯電阻充當簡單、穩定的電流調節器。沒有它，電源電壓或 LED VF的微小變化（由於溫度或分級差異）可能導致電流大幅變化，嚴重影響亮度並可能超過最大額定值。
10. 實際應用範例
情境：為一個使用 5V DC 電源的設備設計電源指示燈。所需亮度在 LED 能力的中間範圍。
- 選擇驅動電流：選擇 IF= 10mA，這是標準測試條件，能提供良好亮度且壽命長。
- 確定 LED 順向電壓：使用規格書中的典型值，VF= 2.5V。
- 計算串聯電阻：R = (V電源- VF) / IF= (5V - 2.5V) / 0.010A = 250 歐姆。
- 選擇標準電阻值：選擇最接近的標準值，例如 240 歐姆或 270 歐姆。使用 240 歐姆重新計算電流：IF= (5V - 2.5V) / 240Ω ≈ 10.4mA（可接受）。
- 計算電阻功率：P = I2* R = (0.0104A)2* 240Ω ≈ 0.026W。標準的 1/8W (0.125W) 或 1/10W 電阻綽綽有餘。
- PCB 佈局：將電阻與 LED 的陽極或陰極串聯。確保 LED 方向正確（通常，較長的引腳是陽極）。在 PCB 佈局中保持透鏡底座與焊盤之間 2mm 的間距。
11. 運作原理
LTL-R42NEWADH184 基於半導體 AlInGaP（磷化鋁銦鎵）LED 晶片。當施加超過晶片能隙電壓的順向電壓時，電子和電洞在半導體的主動區域復合，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）——在此例中為紅色（約 625nm）。整合的紅色擴散透鏡用於從半導體晶片中提取光線，將光束塑造成寬視角（100°），並擴散光源使其看起來更柔和、更均勻。
12. 技術趨勢
雖然像 LTL-R42NEWADH184 這樣的穿孔式 LED 對於需要堅固機械安裝或手動組裝的應用仍然至關重要，但更廣泛的 LED 產業趨勢是朝向表面黏著元件 (SMD) 封裝發展。SMD LED 在自動化組裝速度、節省電路板空間和更低剖面高度方面提供顯著優勢。然而，在要求極高機械結合強度（例如，頻繁插拔的連接器）、高振動環境中，或是在常見手動焊接的原型製作和維修場景中，穿孔元件仍然是首選。此產品的整合式支架設計代表了穿孔式領域內的演進，透過易用性和改善的美觀性增加了價值。
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。 |