LTL87HTBK 蓝色发光二极管规格书 - 5mm 圆形透镜 - 4.0V 正向电压 - 120mW 功耗 - 中文技术文档

1. 产品概述

LTL87HTBK 是一款采用氮化铟镓半导体材料的蓝色发光二极管。它采用标准的 5mm 圆形直插式封装，配有透明透镜，专为通用指示灯和照明应用而设计。其主要特点包括低功耗、宽视角以及固态照明技术固有的长寿命和高可靠性。

1.1 核心优势

• 低功耗：在典型驱动电流下高效运行，适用于电池供电设备。
• 宽视角 (120°)：提供宽广、均匀的光分布，是面板指示灯和状态灯的理想选择。
• 固态可靠性：提供超长工作寿命，没有灯丝或玻璃外壳易碎的问题，确保在各种环境下的耐用性。

1.2 目标应用

本 LED 适用于普通电子设备。典型应用包括消费电子产品上的状态指示灯、小型显示屏背光、面板照明和装饰照明。它不适用于对可靠性要求极高、故障可能危及安全的场合（例如航空、医疗生命支持设备）。

2. 深入技术参数分析

2.1 绝对最大额定值

这些额定值定义了可能导致器件永久损坏的应力极限。不保证在或超过这些极限下运行。

• 功耗 (Pd)：最大 120 mW。这是封装可以耗散为热量的总功率 (Vf * If)。
• 正向电流 (DC)：最大连续电流 30 mA。
• 峰值正向电流：最大 100 mA，仅在脉冲条件下允许（占空比 1/10，脉冲宽度 0.1ms）。
• 工作温度 (Ta)：环境温度范围 -25°C 至 +80°C。
• 储存温度 (Tstg)：-30°C 至 +100°C。
• 引脚焊接温度：最高 260°C，最长 5 秒，测量点距 LED 本体 1.6mm。

2.2 电气与光学特性

这些参数在环境温度 (Ta) 为 25°C 时规定，定义了器件的典型性能。

• 发光强度 (Iv)：在正向电流 (If) 为 20 mA 时，范围从最小 65 mcd 到典型 180 mcd，最大 520 mcd。保证的强度有 ±15% 的容差。
• 正向电压 (Vf)：典型值 4.0V，在 If=20mA 时最大为 4.0V。最小值为 3.5V。
• 视角 (2θ1/2)：120 度。这是发光强度降至轴向值一半时的全角。
• 峰值波长 (λp)：468 nm。这是发射光谱中最高点对应的波长。
• 主波长 (λd)：470 nm。这是人眼感知到的、定义颜色的单一波长。
• 光谱半宽 (Δλ)：25 nm。这表示光谱纯度；数值越小，光越接近单色光。
• 反向电流 (Ir)：在反向电压 (Vr) 为 5V 时，最大 100 μA。该器件并非为反向工作而设计。

3. 分档系统说明

为确保生产一致性，LED 根据关键光学参数进行分类（分档）。LTL87HTBK 使用两个主要的分档标准。

3.1 发光强度分档

LED 根据其在 20mA 下测得的发光强度进行分类。每个档位都有最小和最大值，档位限值有 ±15% 的容差。档位代码（例如 D, E, F...L）标记在包装袋上。

• 示例：档位 'G' 的强度范围为 140 至 180 mcd。

3.2 主波长分档

LED 也根据其主波长进行分档，以控制颜色一致性。每个档位限值的容差为 ±1 nm。

• 示例：档位 'B08' 的主波长范围为 465.0 至 470.0 nm。

4. 性能曲线分析

虽然提供的文本中没有详细说明具体图表，但此类 LED 的典型性能曲线包括：

4.1 正向电流 vs. 正向电压 (I-V 曲线)

该曲线显示了电流与电压之间的指数关系。正向电压具有负温度系数，这意味着它会随着结温升高而略有下降。

4.2 发光强度 vs. 正向电流

该曲线在较低电流下通常是线性的，但在较高电流下可能因热效应和效率下降而饱和。

4.3 发光强度 vs. 环境温度

LED 的光输出会随着结温升高而降低。这条降额曲线对于设计在宽温度范围内运行的应用至关重要。

4.4 光谱分布

显示相对强度与波长关系的图表，以 468 nm 为中心，典型半宽为 25 nm，定义了蓝色色点。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

该器件为标准 5mm 圆形 LED。关键尺寸说明包括：

• 所有尺寸单位为毫米（括号内为英寸）。
• 除非另有说明，公差为 ±0.25mm。
• 凸缘下方的树脂突出部分最大为 1.0mm。
• 引脚间距在引脚从封装本体伸出的位置测量。

5.2 极性识别

较长的引脚为阳极（正极），较短的引脚为阴极（负极）。此外，阴极侧通常在 LED 透镜的塑料凸缘上有一个平面标记。

6. 焊接与组装指南

6.1 引脚成型

• 在距离 LED 透镜根部至少 3mm 的位置弯曲引脚。
• 请勿使用引线框架的根部作为支点。
• 在室温下进行引脚成型，并在焊接过程之前完成。

6.2 焊接参数

保持从透镜根部到焊点的最小 2mm 间隙。避免将透镜浸入焊料中。

• 手工焊接（烙铁）：最高温度 300°C，最长 3 秒（仅限一次）。
• 波峰焊：预热最高 100°C，最长 60 秒。焊波最高 260°C，最长 10 秒。

警告：过高的温度或时间会导致透镜变形或造成灾难性故障。

6.3 储存条件

• 推荐储存环境：温度 ≤30°C，相对湿度 ≤70%。
• 从原包装中取出的 LED 应在三个月内使用。
• 如需在原包装外长期储存，请使用带干燥剂的密封容器或氮气环境。

7. 包装与订购信息

7.1 包装规格

• 基本单位：每防静电包装袋 1000、500 或 250 片。
• 内盒：每盒 10 个包装袋（总计 10,000 片）。
• 外箱：每箱 8 个内盒（总计 80,000 片）。发货批次中的最后一包可能不满。

8. 应用设计建议

8.1 驱动电路设计

LED 是电流驱动器件。为确保多个 LED 并联连接时的亮度均匀，强烈建议为每个 LED 串联一个独立的限流电阻。直接从电压源驱动多个并联的 LED（不使用独立电阻），会因每个器件的正向电压自然差异而导致显著的亮度不匹配。

8.2 静电放电保护

此 LED 易受静电放电损坏。在操作和组装过程中必须采取预防措施：

• 使用接地腕带或防静电手套。
• 确保所有设备、工作台和储存架正确接地。
• 使用离子发生器中和可能积聚在塑料透镜上的静电荷。

8.3 热管理

虽然这是一个低功耗器件，但在接近或达到最大直流电流 (30mA) 下工作会产生热量。应用中应确保足够的通风，以使 LED 的结温保持在规定的工作范围内，因为过热会降低光输出和寿命。

9. 技术对比与差异化

LTL87HTBK 作为标准的 5mm 蓝色 InGaN LED，其差异化在于其特定的发光强度档位和主波长档位的组合。与旧技术的蓝色 LED（例如使用碳化硅的）相比，InGaN LED 提供了显著更高的效率以及更亮、更饱和的蓝光。其主要优势在于明确的分档系统，允许设计人员选择部件，以确保其应用中的颜色和亮度一致性。

10. 常见问题解答

10.1 使用 5V 电源时应选用多大阻值的电阻？

使用欧姆定律：R = (电源电压 - LED正向电压) / 正向电流。对于 20mA 下典型 Vf 为 4.0V 的情况：R = (5V - 4.0V) / 0.020A = 50 欧姆。最接近的标准值是 51 欧姆。务必计算电阻的功耗：P = I²R = (0.02)² * 51 = 0.0204W，因此标准的 1/4W 电阻足够。

10.2 我可以用 3.3V 电源驱动这个 LED 吗？

可能可以，但不可靠。最小正向电压为 3.5V，典型值为 4.0V。3.3V 的电源可能无法点亮 LED，或者可能产生非常暗淡且不一致的光。建议使用升压转换器或更高的电源电压。

10.3 为什么发光强度有 ±15% 的容差？

此容差考虑了测量系统变化和微小的生产差异。分档系统为选择提供了更精确的范围。档位 'G'（140-180 mcd）中器件的实际强度将在该范围内，再加上测量容差。

11. 实用设计案例研究

11.1 多 LED 状态指示灯面板

场景：设计一个带有 10 个蓝色状态指示灯的控制面板，所有指示灯要求亮度均匀，由 12V 电源轨供电。

设计方案：

1. 电路拓扑：使用 10 个相同的并联驱动电路，每个电路由 LED 及其自身的串联电阻组成。避免使用单个电阻驱动所有并联的 LED。
2. 电阻计算：目标 If = 20mA。Vf (典型) = 4.0V。R = (12V - 4.0V) / 0.020A = 400 欧姆。使用标准的 390 或 430 欧姆电阻。功率：P = (0.02)² * 400 = 0.16W，因此 1/4W 电阻足够。
3. 分档：指定来自相同发光强度档位（例如，全部来自档位 'G'）和相同主波长档位（例如，全部来自档位 'B08'）的 LED，以确保视觉一致性。
4. 布局：保持 3mm 的引脚弯曲距离和 2mm 的焊接间隙。在 LED 之间留出一些空间以利于散热。

12. 工作原理

LTL87HTBK 是一种基于氮化铟镓的半导体 p-n 结二极管。当施加超过二极管开启电压（约 3.5V）的正向电压时，来自 n 型区域的电子和来自 p 型区域的空穴被注入到有源区（结区）。当电子在有源区与空穴复合时，能量以光子（光）的形式释放。InGaN 合金的具体成分决定了带隙能量，这直接对应于发射光的波长（颜色）——在本例中，是大约 470 nm 的蓝光。

13. 技术趋势

蓝色 InGaN LED 开创于 20 世纪 90 年代初，是固态照明领域的一项基础性突破。它们使得白光 LED（通过蓝光与黄色荧光粉组合）和全彩显示器的制造成为可能。该技术的当前趋势集中在提高效率（每瓦流明）、改善白光应用的显色指数，以及开发小型化和高密度封装。虽然 5mm 直插式 LED 在指示灯领域仍然流行，但表面贴装器件封装因其更好的热性能和更适合自动化组装，现已成为照明领域的主流。