LTL2V3YUJS 黃色LED規格書 - 插件式燈珠 - 5mm直徑 - 典型值2.1V - 20mA - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件詳述一款高效能黃色插件式LED燈珠的規格。此元件專為需要可靠效能與清晰可見度的通用指示及照明應用而設計。其核心優勢包括高發光強度輸出、低功耗以及均勻的光型，使其適用於廣泛的電子設備。

1.1 核心特色與目標市場

此LED的特點在於其無鉛、符合RoHS規範的結構。它提供高發光效率，意味著能以相對較低的電流消耗實現明亮的輸出。典型的36度視角提供了均勻且寬廣的光線分佈。此元件與積體電路相容，意味著可直接由許多邏輯電路驅動，無需複雜的驅動級。其主要目標市場包括消費性電子產品、工業控制面板、汽車內裝照明，以及各種偏好使用插件式安裝以確保耐用性或便於原型製作的設備指示燈。

2. 技術參數分析

以下章節針對為此元件所指定的關鍵電氣、光學及熱參數，提供詳細且客觀的解讀。

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。它們並非用於正常操作。

• 功率消耗：最大值120 mW。這是封裝能安全處理的總功率（Vf * If）。
• 順向電流：連續電流50 mA，峰值電流150 mA（在脈衝條件下：1/10工作週期，1ms脈衝寬度）。超過連續電流將使半導體接面過熱。
• 逆向電壓：最大值5 V。LED具有低逆向崩潰電壓；施加更高的逆向電壓可能導致立即失效。
• 溫度範圍：操作：-40°C 至 +100°C；儲存：-55°C 至 +100°C。此元件適用於嚴苛環境。
• 降額：當環境溫度（Ta）超過60°C時，連續順向電流必須以每攝氏度0.67 mA的速率線性降額。

2.2 電氣與光學特性

這些是在環境溫度（Ta）25°C下量測的典型與保證性能參數。

• 發光強度（Iv）：在順向電流（If）20 mA下，典型值為2500-4200 mcd（毫燭光）。包裝袋上的實際分級代碼（T, U, V, W）標示了特定批次的保證最小與最大範圍，分級界限具有±15%的容差。
• 視角（2θ1/2）：32-36度。這是光強度降至其軸向峰值一半時的全角度。
• 波長：光源為AlInGaP（磷化鋁銦鎵）。峰值發射波長（λP）典型值為590 nm。決定感知顏色的主波長（λd）則分級在584.5 nm至592 nm之間（分級A, B, C）。譜線半寬（Δλ）典型值為17 nm，表示顏色是相對純淨的黃色。
• 順向電壓（Vf）：在If=20mA時為1.8-2.5 V，典型值為2.1V。此參數亦進行分級（代碼1至7），以協助電路設計，確保並聯串中的亮度一致性。
• 逆向電流（Ir）：在逆向電壓（Vr）5V下，最大值為10 μA。
• 電容（C）：在零偏壓及1 MHz下量測，典型值為40 pF。這與高速切換應用相關。

3. 分級系統說明

產品根據關鍵性能參數進行分級，以確保生產批次內的一致性，並滿足特定應用需求。

3.1 發光強度分級

分級代碼T, U, V, W根據LED在20mA下的最小發光強度進行分類。例如，分級U保證強度介於3200至4200 mcd之間（這些界限具有±15%的容差）。這讓設計師能為其應用選擇亮度等級。

3.2 主波長分級

分級代碼A, B, C根據LED的主波長（顏色）進行分類。分級A涵蓋584.5-587 nm（偏綠黃色），B涵蓋587-589.5 nm，C涵蓋589.5-592 nm（偏橙黃色）。每個分級界限的容差為±1 nm。

3.3 順向電壓分級

分級代碼1至7根據LED在20mA時的順向電壓降進行分組，以0.1V為間隔，從1.8V到2.5V。在並聯電路中使用相同Vf分級的LED有助於防止電流不均，即Vf較低的LED會汲取更多電流，導致更亮或提前失效。

4. 機械與包裝資訊

4.1 封裝尺寸與極性

此元件為標準5mm（T-1 3/4）圓形插件式LED封裝，具有水清透鏡。陰極引腳通常標示為較短的引腳，或靠近透鏡邊緣平坦處的引腳。引腳從封裝中伸出，具有指定的間距，所有尺寸公差均為±0.25mm，除非另有說明。彎折引腳必須在距離透鏡基座至少3mm處進行，以避免損壞內部焊線。

4.2 包裝規格

LED以抗靜電袋包裝。標準包裝數量為每袋1000、500或250顆。八袋裝入一個內箱（總計8000顆），八個內箱再裝入一個外運送箱（總計64,000顆）。對於出貨批次，僅最終包裝可能包含非滿裝數量。

5. 組裝、焊接與操作指南

5.1 儲存與清潔

若需在原包裝外長期儲存，LED應保存在溫度不超過30°C、相對濕度不超過70%的環境中。建議在三個月內使用，或將其儲存在帶有乾燥劑的密封容器中。如有必要進行清潔，應使用酒精類溶劑，如異丙醇。

5.2 焊接製程

重要事項：此為插件式元件，不適用於紅外線（IR）迴焊製程。僅應使用波焊或手工焊接。

• 手工焊接：烙鐵溫度不應超過300°C，每個引腳的焊接時間最多為3秒。焊點與LED透鏡基座之間必須保持至少2mm的間距。
• 波焊：預熱溫度不應超過100°C，持續時間最長60秒。焊錫波溫度最高應為260°C，引腳暴露時間不超過5秒。

過高的溫度或時間可能熔化透鏡或導致LED晶粒災難性失效。

5.3 靜電放電（ESD）防護

雖然不像某些積體電路那樣敏感，但LED仍可能因靜電放電而損壞。建議的預防措施包括使用接地腕帶和工作站、抗靜電手套，以及在操作過程中使用離子產生器來中和LED表面的靜電荷。

6. 應用設計建議

6.1 驅動電路設計

LED是電流驅動元件。為確保亮度均勻與使用壽命，必須使用限流機制驅動。最簡單且最推薦的方法是為每個LED使用一個串聯電阻，如源文件中的電路模型A所示。這可以補償個別LED之間順向電壓（Vf）的差異。不建議將多個LED直接並聯（電路模型B）而不使用個別電阻，因為Vf的差異將導致電流分佈不均和亮度不一致。

串聯電阻值（R）可使用歐姆定律計算：R = （電源電壓 - LED_Vf） / If，其中LED_Vf是LED在所需電流（If）下的順向電壓。為確保保守設計，即使使用低Vf的LED，電流也不會超過限制，應始終使用規格書中的最大Vf值進行計算。

6.2 熱管理考量

雖然插件式封裝透過其引腳散熱，但仍須注意功率消耗與降額曲線。在高環境溫度（超過60°C）下操作時，需要按照規定降低最大連續順向電流。確保PCB上有足夠的間距，並避免將LED封閉在密閉、不通風的空間中，將有助於將接面溫度維持在安全範圍內。

6.3 典型應用場景

• 狀態指示燈：消費性電器、網路設備及工業控制中的電源開啟、待機或故障指示燈。
• 面板照明：儀表板上開關、旋鈕或標誌的背光。
• 汽車內裝照明：閱讀燈、儀表板指示燈背光（需符合特定汽車等級認證）。
• 標誌與顯示器：作為低解析度資訊顯示器中的個別像素或區段。

7. 性能曲線與特性

規格書參考了典型的性能曲線，這些曲線對於理解元件在非標準條件下的行為至關重要。雖然具體圖表未在文字中重現，但其含義分析如下。

7.1 發光強度 vs. 順向電流（I-V曲線）

在一定範圍內，光輸出（發光強度）大致與順向電流成正比。然而，在極高電流下，效率可能因熱量增加而下降。該曲線有助於設計師選擇一個能平衡亮度、效能與元件壽命的工作點。

7.2 順向電壓 vs. 溫度

LED的順向電壓具有負溫度係數；它隨著接面溫度升高而降低。這對於恆壓驅動是一個重要的考量，因為較熱的LED將汲取更多電流，若未適當限流，可能導致熱失控。

7.3 光譜分佈

光譜輸出曲線顯示了每個波長發出的光強度。它確認了峰值波長和光譜半寬，定義了顏色純度。與某些其他類型相比，AlInGaP LED的此曲線隨溫度或驅動電流而產生的偏移通常很小。

8. 常見問題（FAQ）

8.1 我可以直接從5V邏輯輸出或微控制器引腳驅動此LED嗎？

不行，不能直接驅動。典型的微控制器引腳只能提供或吸收20-40mA電流，這在LED的範圍內，但引腳的輸出電壓是5V（或3.3V）。LED的順向電壓僅約2.1V。直接連接將試圖通過極高且不受控的電流，損壞LED並可能損壞微控制器引腳。您必須始終使用一個串聯限流電阻。

8.2 為什麼發光強度分級界限有±15%的容差？

此容差考慮了量測系統的變異和微小的生產波動。這意味著，當在不同的校準系統上量測時，來自U級（3200-4200 mcd）的LED實際量測值可能低至約2720 mcd（3200 * 0.85）或高至約4830 mcd（4200 * 1.15）。設計師應在其光學要求中考慮此範圍。

8.3 峰值波長與主波長有何不同？

峰值波長（λP）是光譜功率分佈曲線達到最大強度時的波長。主波長（λD）是從CIE色度圖計算得出的值；它代表了一個純單色光的單一波長，對於標準人類觀察者而言，該單色光與LED呈現的顏色相同。λD在應用中對於顏色規格更為相關。

9. 技術概述與趨勢

9.1 AlInGaP技術原理

此LED利用磷化鋁銦鎵（AlInGaP）半導體材料作為其主動區。透過在晶體生長過程中精確控制這些元素的比例，可以設計材料的能隙，使其在可見光譜的黃色、橙色和紅色部分發光。與磷化鎵（GaP）等舊技術相比，AlInGaP以其高內部量子效率和在較高溫度下的良好性能而聞名。

9.2 產業背景與演進

像這樣的插件式LED代表了一種成熟且高度可靠的封裝技術。雖然表面黏著元件（SMD）LED因其更小的尺寸和適合自動化組裝而主導了新設計，但插件式LED對於需要更高機械強度、更易於手動原型製作、維修，或透過引腳散熱有益的情況仍然至關重要。持續的發展重點在於提高發光效率（每瓦更多光）和改善生產分級內的顏色一致性，即使是對於這些已確立的封裝類型也是如此。