LTL42FGYAD3HKPY 插件式LED燈技術規格書 - 黃綠色 569nm - 20mA - 52mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTL42FGYAD3HKPY是一款電路板指示燈（CBI），專為簡易整合至印刷電路板（PCB）組裝而設計。它由一個黑色塑膠直角外殼組成，牢固地容納了三顆黃綠色LED晶片。此設計旨在提供高對比度的視覺指示器，適用於各種電子設備。

1.1 核心優勢

• 組裝簡易性：插件式設計與可堆疊的外殼形式簡化了PCB組裝流程。
• 增強可見度：黑色外殼材料提高了對比度，使點亮的LED更加醒目。
• 能源效率：此元件在低功耗下運作，同時提供高發光效率。
• 環保合規性：本產品為無鉛設計，並符合RoHS（有害物質限制）指令。
• 特定發光特性：採用AlInGaP（磷化鋁銦鎵）技術，產生主波長為569nm的一致黃綠色光。

1.2 目標應用

此LED燈適用於廣泛的電子應用，包括但不限於：

• 電腦周邊設備與狀態指示燈
• 通訊設備
• 消費性電子產品
• 工業控制面板與機械

2. 技術參數深度解析

以下章節針對LTL42FGYAD3HKPY LED燈所指定的關鍵電氣、光學與熱參數，提供詳細且客觀的詮釋。除非另有說明，所有數據均參考環境溫度（TA）為25°C的條件。

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。

• 功耗（PD）：52 mW。這是LED能以熱量形式散發的最大功率。
• 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）。
• 直流順向電流（IF）：20 mA。為確保可靠運作所建議的最大連續順向電流。
• 工作溫度範圍（Topr）：-30°C 至 +85°C。此元件設計可在此環境溫度範圍內運作。
• 儲存溫度範圍（Tstg）：-40°C 至 +100°C。
• 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（0.079\"）。

2.2 電氣與光學特性

這些是在指定測試條件下的典型性能參數。

• 發光強度（Iv）：8.7 至 29 mcd（毫燭光），在IF=10mA時典型值為15 mcd。請注意，保證值已包含±30%的測試公差。
• 視角（2θ1/2）：100度。這是發光強度降至其軸向（中心軸）值一半時的全角，表示具有相對寬廣的視角錐。
• 峰值發射波長（λP）：572 nm。這是光譜功率分佈達到最大值時的波長。
• 主波長（λd）：569 nm（典型值），範圍從566 nm至574 nm。這是人眼感知到的單一波長，定義了光的顏色。
• 譜線半高寬（Δλ）：15 nm（典型值）。此參數表示發射光的光譜純度或頻寬。
• 順向電壓（VF）：1.6V 至 2.5V，在IF=10mA時典型值為2.0V。
• 逆向電流（IR）：在逆向電壓（VR）為5V時，最大值為10 μA。必須特別注意，此元件並非設計用於逆向操作；此測試條件僅用於特性描述。

3. 性能曲線分析

雖然規格書中引用了特定的圖形曲線（圖1、圖6），但此處提供其典型的詮釋。這些曲線對於理解元件在不同條件下的行為至關重要。

3.1 順向電流 vs. 順向電壓（I-V曲線）

I-V特性是非線性的。順向電壓（VF）有一個指定的範圍（在10mA時為1.6V-2.5V）。設計師在設計限流電路時必須考慮此變異，以確保多個LED（尤其是並聯連接時）的亮度一致。

3.2 發光強度 vs. 順向電流

在建議的工作範圍內，發光強度大致與順向電流成正比。超過最大直流電流（20mA）可能導致流明衰減加速並縮短運作壽命。

3.3 光譜分佈

光譜曲線（圖1中引用）將顯示峰值約在572nm，半高寬約為15nm，證實了AlInGaP技術的窄頻帶黃綠色發光特性。

3.4 視角分佈圖

極座標圖（圖6中引用）說明了100度的視角，顯示了光強度如何從LED在空間中分佈。

4. 機械與封裝資訊

4.1 外型尺寸

此元件使用黑色或深灰色塑膠直角支架。尺寸圖提供了PCB佔位面積設計的關鍵尺寸。重要注意事項包括：

• 所有尺寸單位為毫米（附英制等效值）。
• 標準公差為±0.25mm（±0.010\"），除非特定特徵註記另有說明。
• 外殼內含三顆帶有綠色擴散透鏡的黃綠色LED（LED1、LED2、LED3）。

4.2 極性識別

對於插件式LED，極性通常由引腳長度（較長的引腳為陽極）和/或LED透鏡或外殼凸緣上的平面或凹口來指示。PCB佔位面積應設計為匹配此方向。

4.3 包裝規格

規格書包含專門的包裝規格章節，詳細說明捲盤、管裝或托盤包裝形式、每包數量以及標籤資訊，以確保正確的處理和庫存管理。

5. 焊接與組裝指南

遵守這些指南對於在製造過程中保持可靠性並防止損壞至關重要。

5.1 儲存條件

LED應儲存在溫度不超過30°C且相對濕度不超過70%的環境中。若從其原始防潮包裝中取出，應在三個月內使用。若需在原始包裝袋外長期儲存，請使用帶有乾燥劑的密封容器或氮氣乾燥器。

5.2 清潔

若需清潔，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清潔劑。

5.3 引腳成型

若需彎曲引腳，必須在焊接前且在常溫下進行。彎曲處應距離LED透鏡基座至少3mm。彎曲時請勿使用透鏡基座或引線框架作為支點。

5.4 焊接製程

關鍵規則：保持從透鏡/支架基座到焊接點的最小間隙為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，每引腳最長時間3秒（僅限一次）。
• 波峰焊接：預熱最高120°C，最長100秒。波峰焊溫度最高260°C，最長5秒。浸入位置必須距離環氧樹脂透鏡基座不低於2mm。
• 重要注意：紅外線迴流焊不適用於此插件式LED燈產品。過高的溫度或時間可能導致透鏡變形或災難性故障。

5.5 PCB組裝

在插入PCB時，請使用必要的最小壓接力，以避免對LED引腳或外殼施加過大的機械應力。

6. 應用與電路設計建議

6.1 驅動方法

LED是電流驅動元件。為確保使用多個LED時亮度均勻，強烈建議使用各自串聯的限流電阻來驅動每個LED（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之間順向電壓（VF）的自然差異，確保每個LED獲得預期的電流。
• 電路模型B（不建議用於並聯）：不建議將多個LED直接並聯並共用單一電阻（電路模型B）。每個LED的I-V特性微小差異可能導致顯著的電流不平衡，造成亮度可見差異，並可能使VF最低的LED承受過度應力。

6.2 靜電放電（ESD）防護

LED容易受到靜電放電損壞。在處理和組裝環境中，實施穩健的ESD控制計畫至關重要。

• 人員接地：操作人員應佩戴導電腕帶或防靜電手套。
• 設備接地：所有工具、設備和工作站必須正確接地。
• 靜電中和：使用離子風機中和可能因處理摩擦而在塑膠透鏡表面累積的靜電荷。
• 區域控制：實施具有適當標示的防靜電工作區域。這些區域內的表面電壓應低於100V。
• 培訓：確保人員接受ESD預防程序的培訓並獲得認證。

7. 注意事項與可靠性考量

7.1 應用環境

此LED燈適用於室內外標誌應用以及標準電子設備。-30°C至+85°C的工作溫度範圍支援在各種環境中使用。

7.2 熱管理

雖然元件具有功耗額定值，但透過PCB走線確保足夠的散熱，並在指定的電流和溫度限制內運作，對於長期的發光輸出穩定性和壽命至關重要。

7.3 設計驗證

務必在預期工作條件（包括極端溫度）下製作原型並驗證最終設計，以確保性能符合應用需求。在亮度關鍵的應用中，需考慮發光強度±30%的公差。

8. 技術比較與差異化

LTL42FGYAD3HKPY在其利基市場中提供特定優勢：

• 相較於單顆LED燈：在一個直角外殼中整合三顆LED，與類似封裝的單顆分立LED相比，提供了更高的集體發光輸出和潛在更廣的視角覆蓋範圍。
• 相較於SMD LED：插件式設計在PCB上提供了更優越的機械強度和保持力，這在高振動環境或需要頻繁手動處理的應用中可能具有優勢。它也簡化了原型製作和小批量組裝。
• 顏色特異性：使用AlInGaP技術實現569nm黃綠色光，為此特定波長提供了高色彩純度和效率，對於某些需要精確顏色的指示器應用，可能比濾光或螢光粉轉換的白光LED更受青睞。

9. 常見問題（FAQ）

9.1 我可以連續以20mA驅動此LED嗎？

可以，20mA是連續運作的最大建議直流順向電流。為獲得最佳壽命和可靠性，通常建議在此值或略低於此值（例如15-18mA）下運作。

9.2 為什麼發光強度範圍這麼大（8.7至29 mcd）？

此範圍代表規格書中指定的最小和最大值，其中包含了固有的±30%測試公差。典型值為15 mcd。由於製程變異，這種差異在LED製造中是正常的。為了在生產中獲得一致的亮度，建議購買按更嚴格發光強度分級（binning）的LED。

9.3 對於5V電源，我應該使用多大的電阻值？

使用歐姆定律（R = (電源電壓 - LED順向電壓) / LED電流），並假設典型VF為2.0V，期望電流為10mA：R = (5V - 2.0V) / 0.01A = 300歐姆。務必使用可能的最大VF（2.5V）進行計算，以確保最小電流是安全的，並驗證電阻的功率額定值（P = I^2 * R）。

9.4 此LED適用於汽車應用嗎？

其工作溫度範圍（-30°C至+85°C）涵蓋了許多汽車內部應用。然而，汽車應用通常需要符合特定標準（例如AEC-Q102）的認證，以確保在熱循環和濕度等惡劣條件下的可靠性，這可能不在本通用規格書的涵蓋範圍內。請諮詢製造商以獲取汽車級別的變體。

10. 實務設計案例研究

情境：為具有多個連接埠的工業路由器設計狀態指示燈面板。每個連接埠需要一個清晰、廣角的黃綠色鏈路/活動指示燈。

實施：

1. 元件選擇：選擇LTL42FGYAD3HKPY是因為其直角安裝（適合側面板觀看）、寬廣的100度視角以及獨特的黃綠色。
2. 電路設計：每個LED獨立由路由器的3.3V邏輯電源驅動。使用公式，最大VF=2.5V，目標IF=10mA：R = (3.3V - 2.5V) / 0.01A = 80歐姆。為每個LED選擇標準的82歐姆、1/8W電阻，並按照電路模型A串聯連接。
3. PCB佈局：根據機械圖放置佔位面積。在焊盤上添加散熱焊盤以利焊接。在阻焊層和錫膏層定義中嚴格遵守距離透鏡基座2mm的間隙規則。
4. 組裝：在所有SMD元件放置後插入LED。使用指定的設定檔進行波峰焊接製程（預熱<120°C，波峰<260°C，持續<5秒），確保PCB方向使LED本體不會浸入焊料。
5. 結果：該面板在所有連接埠上提供了均勻且高度可見的指示燈，在設備0°C至70°C的工作環境中可靠運作。

11. 技術原理介紹

LTL42FGYAD3HKPY採用AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體材料。當順向電壓施加於p-n接面時，電子和電洞復合，以光子的形式釋放能量。AlInGaP合金的特定成分經過設計，以產生對應於黃綠色光（約569nm）波長的光子。這種直接能隙材料能高效地將電能轉換為可見光，從而實現了產品特點中提到的高亮度和低功耗。晶片上的綠色擴散透鏡用於散射光線，有助於形成元件寬廣且均勻的視角特性。

12. 產業趨勢與背景

雖然表面黏著元件（SMD）LED因其體積小且適合自動化取放組裝而在大批量生產中佔主導地位，但像LTL42FGYAD3HKPY這樣的插件式LED在幾個領域仍保持其相關性：

• 原型製作與業餘愛好者使用：其易於手工焊接和堅固的機械連接，使其成為麵包板和原型PCB的理想選擇。
• 高可靠性/工業應用：插件式引腳的物理連接可能比僅靠SMD零件上的焊點更能抵抗機械衝擊和振動。
• 舊有設計與維護：許多現有產品採用插件式元件設計，替換零件必須保持外形、配合和功能的相容性。
• 特定外型因素：直角支架和其他特殊的插件式封裝提供了光學和機械解決方案，對於某些應用（例如需要將光線導向與PCB平行的面板指示燈），在SMD格式中可能不易獲得或成本效益不高。

小型化和自動化的趨勢持續發展，但插件式光電元件很可能在那些其強度、熱管理（透過引腳）和設計靈活性等特定優勢至關重要的利基市場中持續存在。