LTW-2S3D8 白光LED 規格書 - T-1 3/4 封裝 - 3.1V 最大 - 93mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件詳細說明型號為 LTW-2S3D8 的插件式白光 LED 之規格。此元件設計為狀態指示元件，適用於廣泛的電子應用。它採用流行的 T-1 3/4（約 5mm）直徑封裝，搭配水清透鏡，並使用 InGaN 技術製造以產生白光。

1.1 核心優勢與特點

此 LED 為設計工程師提供多項關鍵優勢：

• 環保合規：產品為無鉛（Pb）設計，並符合 RoHS 指令。
• 高效率：提供高亮度輸出與低功耗，有助於實現節能設計。
• 設計靈活性：插件式外型允許靈活安裝於印刷電路板（PCB）或面板上。
• 易於使用：由於其低電流需求，可與積體電路（IC）相容。
• 可靠性：此元件設計用於在各種操作條件下實現高可靠性。

1.2 目標應用與市場

此 LED 針對需要可靠狀態指示的多個產業。主要應用領域包括：

• 電腦周邊設備與內部元件
• 通訊設備
• 消費性電子產品
• 家用電器
• 工業控制系統與儀器儀表

2. 深入技術參數分析

以下章節詳細解析元件的操作限制與性能特性。

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。所有數值均在環境溫度（TA）為 25°C 時指定。

• 功率耗散（Pd）：最大 93 mW。
• 順向電流：
  • 連續直流順向電流（IF）：最大 30 mA。
  • 峰值順向電流：最大 100 mA，僅允許在脈衝條件下（工作週期 ≤ 1/10，脈衝寬度 ≤ 10ms）。
• 熱降額：當環境溫度超過 30°C 時，最大直流順向電流必須以每攝氏度 0.45 mA 的速率線性降額。
• 溫度範圍：
  • 操作溫度：-40°C 至 +85°C。
  • 儲存溫度：-40°C 至 +100°C。
• 焊接溫度：引腳可承受 260°C 最長 5 秒，前提是焊接點距離 LED 本體至少 2.0mm（0.079"）。

2.2 電氣與光學特性

這些是在 TA=25°C 標準測試條件下測得的典型性能參數。

• 發光強度（Iv）：在順向電流（IF）為 20mA 時，範圍為 13,000 至 29,000 毫燭光（mcd）。典型值為 23,000 mcd。分級極限適用 ±15% 的測試公差。
• 視角（2θ1/2）：15 度。這是發光強度降至其軸向（中心）值一半時的全角，表示光束相對集中。
• 順向電壓（VF）：在 IF=20mA 時，範圍為 2.5V 至 3.1V，典型值為 2.8V。
• 逆向電流（IR）：當施加 5V 逆向電壓（VR）時，最大為 10 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。
• 色度座標（x, y）：源自 CIE 1931 色度圖。具體的座標分級定義於獨立表格中。

3. 分級表規格系統

LED 根據關鍵性能參數進行分級，以確保生產批次內的一致性。這使設計師能夠選擇符合特定要求的零件。

3.1 發光強度（Iv）分級

LED 根據在 IF=20mA 下測得的強度分為三個等級（Z1, Z2, Z3）。每個分級極限適用 ±15% 公差。

• 分級 Z1：13,000 mcd（最小）至 17,000 mcd（最大）
• 分級 Z2：17,000 mcd（最小）至 22,000 mcd（最大）
• 分級 Z3：22,000 mcd（最小）至 29,000 mcd（最大）

Iv 分類代碼標記於每個包裝袋上以供追溯。

3.2 順向電壓（VF）分級

LED 亦根據其在 IF=20mA 時的順向電壓降進行分級，共有六個等級（0F 至 5F），涵蓋範圍從 2.5V 至 3.1V。允許 ±0.1V 的測量容差。

• 分級 0F：2.50V 至 2.60V
• 分級 1F：2.60V 至 2.70V
• ... 延續至分級 5F：3.00V 至 3.10V

3.3 色度（色調）分級

白光顏色由 CIE 1931 圖上的色度座標（x, y）定義。規格書提供了色調等級表（例如 C0, B4, B6, B3, B5, A0）及其對應的特定座標四邊形。座標適用 ±0.01 的測量容差。透過 CIE 1931 色度圖提供視覺參考。

4. 機械與封裝資訊

4.1 外型尺寸與公差

LED 採用標準 T-1 3/4 徑向引腳封裝。關鍵尺寸註記包括：

• 所有尺寸單位為毫米（括號內為英吋）。
• 標準公差為 ±0.25mm（0.010"），除非另有說明。
• 法蘭下方樹脂的最大突出量為 1.0mm（0.04"）。
• 引腳間距在引腳從封裝本體伸出的點測量。

4.2 包裝規格

LED 以業界標準包裝供應：

• 基本單位：每防靜電包裝袋 500、200 或 100 顆。
• 內盒：包含 10 個包裝袋（例如，若使用 500 顆裝袋子，則為 5,000 顆）。
• 外箱（標準）：包含 8 個內盒，總計 40,000 顆。請注意，在每個出貨批次中，僅最後一箱可能為非滿箱。

5. 應用指南與注意事項

正確的處理與應用對於可靠性和性能至關重要。

5.1 儲存與處理

• 儲存環境：不應超過 30°C 或 70% 相對濕度。
• 保存期限：從原始包裝取出的 LED 應在三個月內使用。如需更長時間儲存，應將其置於帶有乾燥劑的密封容器中或氮氣環境中。
• 清潔：必要時使用酒精類溶劑，如異丙醇。

5.2 組裝與焊接

• 引腳成型：必須在常溫下焊接前完成。在距離 LED 透鏡底部至少 3mm 處彎曲引腳。請勿使用封裝底部作為支點。
• PCB 組裝：施加最小夾緊力以避免機械應力。
• 焊接：
  • 保持透鏡底部與焊點之間至少 2mm 的間隙。請勿將透鏡浸入焊料中。
  • 烙鐵：最高 350°C，最長 3 秒（僅限一次）。
  • 波峰焊：預熱最高 100°C，最長 60 秒。焊波最高 260°C，最長 5 秒。
  • 關鍵警告：過高的溫度或時間可能導致透鏡變形或災難性故障。紅外線迴流焊不適用於此插件式 LED。

5.3 驅動電路設計

LED 是電流驅動元件。為確保使用多個 LED 時亮度均勻：

• 推薦電路（電路 A）：當並聯連接多個 LED 時，為每個 LED 串聯一個獨立的限流電阻。這可以補償個別 LED 順向電壓（I-V 特性）的自然差異。
• 不推薦做法（電路 B）：不建議將多個 LED 直接並聯而無個別串聯電阻，因為這可能導致顯著的亮度差異和電流分配不均。

5.4 靜電放電（ESD）防護

LED 易受靜電或電源突波損壞。在組裝和處理過程中必須遵守標準的 ESD 處理預防措施。

6. 性能曲線分析與設計考量

雖然規格書中引用了特定的圖形曲線（典型電氣/光學特性曲線），但其含義對設計至關重要。

6.1 典型曲線解讀

設計師應預期曲線描繪以下關係：

• 相對發光強度 vs. 順向電流：顯示光輸出如何隨電流增加，通常以非線性方式。禁止在超過絕對最大額定電流下操作。
• 順向電壓 vs. 順向電流：說明二極體的 I-V 特性。電壓分級系統有助於預測特定批次零件的此曲線位置。
• 相對發光強度 vs. 環境溫度：展示隨著接面溫度升高，光輸出會降低，強調熱管理和電流降額的重要性。

6.2 熱管理考量

鑑於最大功率耗散為 93mW，且在 30°C 以上需以 0.45 mA/°C 降額，有效的熱設計對於維持性能和壽命至關重要，特別是在高環境溫度環境中或當 LED 驅動電流接近其最大值時。

7. 技術比較與應用備註

7.1 產品差異化

此 LED 在插件式指示燈市場中的主要區別在於其結合了相對較高的發光強度（最高 29,000 mcd）與窄 15 度視角，使其適用於需要明亮、定向光束的應用。針對強度、電壓和色度的全面分級系統為批量生產提供了高度的一致性。

7.2 典型應用電路與計算

對於標準 5V 電源，目標典型順向電流為 20mA，典型 VF 為 2.8V，串聯電阻值（R）可使用歐姆定律計算：R = (電源電壓 - VF) / IF = (5V - 2.8V) / 0.020A = 110 歐姆。應選擇最接近的標準值（例如 100 或 120 歐姆），並且必須檢查電阻的額定功率：P = (電源電壓 - VF) * IF = 2.2V * 0.02A = 0.044W，因此標準的 1/8W（0.125W）電阻已足夠。

7.3 基於參數的常見問題（FAQ）

• 問：我可以連續以 30mA 驅動此 LED 嗎？
  
  答：可以，但僅限於環境溫度等於或低於 30°C 時。超過 30°C，必須根據規格進行電流降額（0.45 mA/°C）。在 85°C 時，最大允許連續電流將顯著降低。
• 問：即使我的電源電壓與 LED 的 VF 匹配，為什麼仍需要串聯電阻？
  
  答：VF 是一個具有範圍（2.5V-3.1V）的標稱值，並且與溫度相關。需要電阻來調節電流，防止熱失控，這種情況可能發生在溫度略微升高導致 VF 降低，從而引起電流不受控制地增加時。
• 問：水清透鏡描述意味著什麼？
  
  答：這表示透鏡是非擴散的，從而產生由 15 度視角定義的更集中的光束圖案，相較於擴散透鏡會產生更寬、更柔和的光圖案。