LTL-M12YB1H310U SMT CBI 雙色LED指示燈 - 黃色/藍色 - 10mA - 72/78mW - 繁體中文規格書

1. 產品概述

LTL-M12YB1H310U是一款採用表面黏著技術（SMT）的電路板指示燈（CBI）。它由一個黑色塑膠直角外殼組成，設計用於搭配特定的LED燈珠。此元件專為便於組裝到印刷電路板（PCB）上而設計，提供可堆疊的設計，以創建水平或垂直陣列。其主要功能是在電子設備中提供清晰、高對比度的視覺狀態指示。

1.1 核心功能與優勢

• 表面黏著設計：完全相容於自動化SMT組裝製程，實現高效率、大批量的PCB貼裝。
• 增強可見度：黑色外殼材料與點亮的LED形成高對比度，提升在不同光照條件下的可讀性。
• 雙色光源：整合了用於黃色發光的AlInGaP（磷化鋁銦鎵）和用於藍色發光的InGaN（氮化銦鎵），並結合白色擴散透鏡以實現均勻的光線外觀。
• 能源效率：具有低功耗和高發光效率的特點，適用於對功耗敏感的應用。
• 環保合規：這是一款無鉛產品，並符合RoHS（有害物質限制）指令。
• 可靠性測試：元件經過加速至JEDEC（聯合電子裝置工程委員會）Level 3標準的預處理，表明其具有適合標準SMT迴焊製程的穩健濕度敏感等級。

1.2 目標應用與市場

此指示燈設計用於多個關鍵產業的普通電子設備：

• 電腦系統：主機板、伺服器、儲存裝置及周邊設備上的狀態燈。
• 通訊設備：網路交換器、路由器、數據機及電信設備的指示燈。
• 消費性電子產品：音訊/視訊設備、家電及個人裝置中的電源、模式或功能指示燈。
• 工業控制：需要可靠視覺回饋的機械、儀表及控制系統的面板指示燈。

2. 技術規格與客觀解讀

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。不保證在此條件下運作。

• 功率消耗（P_d）：黃色：72 mW，藍色：78 mW。此參數限制了在LED封裝內可轉換為熱能的總電功率。
• 峰值順向電流（I_FP）：兩種顏色均為80 mA。這是最大允許的瞬間電流，通常適用於工作週期 ≤ 1/10 且脈衝寬度 ≤ 0.1ms 的脈衝操作。超過此值可能導致災難性故障。
• 直流順向電流（I_F）：黃色：30 mA，藍色：20 mA。這是建議用於可靠長期運作的最大連續電流。藍色LED的額定值較低，反映了InGaN材料的典型特性。
• 溫度範圍：操作：-40°C 至 +85°C；儲存：-40°C 至 +100°C。這些寬廣的範圍確保了在惡劣環境下的功能性和安全的儲存條件。

2.2 電氣與光學特性

這些是在環境溫度（T_A）為25°C、特定測試條件下測得的典型性能參數。

• 發光強度（I_V）：在 I_F= 10mA 時，黃色：18 mcd（最小值），藍色：12.6 mcd（最小值）。此參數衡量人眼感知的亮度。I_V的分類代碼標示在包裝袋上，用於分級。
• 峰值發射波長（λ_P）：黃色：592 nm（典型值），藍色：468 nm（典型值）。這是光譜功率輸出達到最大值的波長。
• 主波長（λ_d）：在 I_F= 10mA 時，黃色：582-595 nm，藍色：464-476 nm。此數值源自CIE色度圖，是單一最能代表LED感知顏色並定義其顏色分級的波長。
• 光譜線半高寬（Δλ）：黃色：15 nm（典型值），藍色：25 nm（典型值）。這表示光譜純度；數值越小表示光線越接近單色光。黃色AlInGaP LED的光譜通常比藍色InGaN LED更窄。
• 順向電壓（V_F）：在 I_F= 10mA 時，黃色：1.7-2.4V，藍色：2.7-3.8V。這是LED導通電流時的跨壓。藍色LED的V_F較高是InGaN技術的特性。
• 逆向電流（I_R）：在 V_R= 5V 時，兩種顏色均為10 µA（最大值）。LED並非設計用於逆向偏壓操作；此參數僅用於漏電流測試。

3. 分級系統說明

規格書暗示了基於關鍵光學參數的分級系統，以確保生產中的顏色和亮度一致性。

• 波長/顏色分級：主波長（λ_d）範圍（黃色：582-595nm，藍色：464-476nm）定義了可接受的顏色變化。產品會在此範圍內被分類到不同的分級中。
• 發光強度分級：發光強度（I_V）有指定的最小值。元件可能會經過測試並按強度分級，具體的分級代碼標示在包裝上（如規格書所述）。
• 順向電壓分級：雖然未明確說明為分級參數，但指定的V_F範圍表明了允許的變異。一致的V_F對於並聯電路中的電流匹配非常重要。

4. 性能曲線分析

規格書參考了對設計至關重要的典型特性曲線。

• I-V（電流-電壓）曲線：顯示順向電流（I_F）與順向電壓（V_F）之間的關係。它是非線性的，具有一個導通/閾值電壓（黃色約1.5V，藍色約2.5V），超過此電壓後，電流會隨著電壓的微小增加而迅速增加。這使得驅動電路中必須有限流措施。
• 發光強度 vs. 順向電流：通常顯示I_V在較低電流下與I_F呈線性增加，在較高電流下可能因熱效應和效率下降而飽和。
• 溫度依賴性：發光強度通常隨著接面溫度的升高而降低。順向電壓也會隨著溫度升高而降低（負溫度係數）。
• 光譜分佈：該圖表將顯示相對輻射功率與波長的關係，峰值在λ_P處，寬度由Δλ定義。主波長λ_d是從此光譜計算得出的。

5. 機械與封裝資訊

5.1 外型尺寸

元件具有直角（90度）安裝輪廓。關鍵尺寸說明包括：

• 所有尺寸單位為毫米，除非另有說明，否則預設公差為±0.25mm。
• 外殼材料為黑色塑膠。
• 整合的LED為黃/藍雙色類型，配有白色擴散透鏡，用於光線混合和更寬的視角。

5.2 極性識別與安裝

雖然提供的文本未詳細說明確切的焊墊佈局，但SMT LED需要正確的極性方向。PCB的焊墊設計必須與元件的引腳配置相匹配。黑色外殼和直角設計有助於貼裝時的機械對準。

6. 焊接與組裝指南

6.1 儲存與處理

• 密封包裝：儲存於≤30°C且≤70% RH的環境中。請在包裝袋密封日期後一年內使用。
• 已開封包裝：對於從防潮袋中取出的元件，請儲存於≤30°C且≤60% RH的環境中。建議在暴露後168小時（1週）內完成紅外線迴焊焊接。
• 長時間暴露：若暴露時間超過168小時，則在焊接前需要進行約60°C、至少48小時的烘烤，以去除吸收的水分並防止迴焊過程中發生"爆米花"損壞。

6.2 焊接製程參數

• 手工焊接（烙鐵）：最高溫度350°C，每個焊點最長時間3秒。僅能焊接一次。
• 波峰焊：預熱：150-200°C，最長120秒。焊錫波：最高260°C，最長5秒。製程最多進行兩次。
• 迴焊：此元件符合JEDEC Level 3標準。提供了樣本迴焊溫度曲線，強調需遵循JEDEC限制和錫膏製造商的建議。迴焊製程不得超過兩個循環。溫度曲線通常包括預熱、熱浸、迴焊峰值（建議約245-260°C）和冷卻階段。

6.3 清潔與機械應力

• 如有需要，請使用異丙醇等酒精類溶劑進行清潔。
• 組裝過程中避免對引腳或外殼施加機械應力。請勿將導線架底座用作彎曲的支點。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 包裝規格

• 載帶：標準10齒孔距設計。材料：黑色導電聚苯乙烯合金。厚度：0.40 ±0.06 mm。
• 捲盤：標準13英吋（330mm）直徑捲盤。數量：每捲1,400個。
• 紙箱：一個捲盤與乾燥劑和濕度指示卡一同包裝在防潮袋（MBB）中。三個防潮袋包裝在一個內箱中（總計4,200個）。十個內箱包裝在一個外箱中（總計42,000個）。

7.2 料號與版本

基礎料號為LTL-M12YB1H310U。文件修訂歷史有追蹤，當前規格書的生效日期為2021年4月1日。

8. 應用設計建議

8.1 驅動電路設計

關鍵考量：LED是電流驅動裝置。為確保亮度均勻，特別是當多個LED並聯連接時，必須為每個LED使用一個串聯的限流電阻（電路模型A）。不建議直接從電壓源驅動多個並聯的LED（電路模型B），因為個別LED順向電壓（V_F）的微小差異將導致電流及亮度的顯著差異。

串聯電阻值（R_s）可使用歐姆定律計算：R_s= (V_電源- V_F) / I_F，其中I_F是期望的工作電流（例如10mA），V_F是規格書中的典型順向電壓。

8.2 熱管理

雖然功率消耗低，但將LED接面溫度維持在指定的操作範圍內，對於長期可靠性和穩定的光輸出至關重要。確保PCB焊墊周圍有足夠的銅面積或散熱設計以散熱，尤其是在接近最大直流電流下運作時。

9. 技術比較與差異化

與分離式LED晶片或更簡單的SMT LED相比，此CBI（電路板指示燈）提供了明顯的優勢：

• 整合解決方案：將LED晶片、透鏡和結構性直角外殼整合在一個SMT封裝中，簡化了機械設計和組裝。
• 增強可讀性：與許多透明透鏡、無外殼的LED相比，黑色外殼和擴散透鏡提供了更優越的對比度和視角。
• 雙色功能：在一個封裝中整合兩種不同的半導體材料（AlInGaP和InGaN），允許進行雙狀態指示（例如，電源開啟/待機、模式A/模式B），而無需佔用額外的PCB空間。
• 可堆疊設計：便於創建具有一致間距和對齊方式的多指示燈條或陣列。

10. 常見問題（FAQ）

Q1：我可以直接從5V或3.3V邏輯輸出驅動此LED嗎？

A1：不行。您必須使用一個串聯的限流電阻。例如，使用5V電源驅動藍色LED（V_F典型值約3.2V）在10mA下：R_s= (5V - 3.2V) / 0.01A = 180 Ω。對於更高電流或多工驅動，可能需要驅動電晶體或專用的LED驅動IC。

Q2：峰值波長（λ_P）和主波長（λ_d）有什麼區別？

A2：λ_P是光譜的物理峰值。λ_d是一個計算值，代表人眼感知的顏色，源自完整光譜和CIE配色函數。λ_d對於顏色規格和分級更為相關。

Q3：如何解讀JEDEC Level 3預處理？

A3：JEDEC Level 3意味著元件在防潮袋打開後，可以在工廠環境條件（≤30°C/60% RH）下暴露長達168小時（1週），而無需在迴焊前進行烘烤。這為製造排程提供了靈活性。

Q4：為什麼黃色和藍色的最大電流不同？

A4：不同的半導體材料（AlInGaP與InGaN）具有不同的電氣和熱特性，導致製造商可靠性測試所定義的最大安全工作電流密度不同。

11. 實際應用範例

情境：為網路交換器設計狀態面板。面板需要綠燈表示"連線活動中"、黃燈表示"資料傳輸中"、藍燈表示"PoE（乙太網路供電）活動中"。雖然此特定元件是黃/藍色，但可以使用類似的綠色CBI元件。設計師將：

1. 在PCB前面板區域垂直陣列放置三個CBI焊墊（用於綠、黃、藍色）。
2. 為每個LED，根據系統的3.3V數位I/O電壓和期望的8mA驅動電流（以獲得足夠亮度）計算適當的串聯電阻。
3. 將控制信號從交換器的主微控制器佈線到限流電阻，再到LED陽極。將所有陰極連接到地。
4. 在組裝說明中，指定SMT生產線必須遵循JEDEC Level 3迴焊溫度曲線，並且任何在焊接前CBI暴露超過168小時的電路板都必須進行烘烤。

這種方法產生了一個專業、外觀一致的指示燈面板，且易於自動組裝。

12. 工作原理簡介

發光二極體（LED）是半導體p-n接面裝置。當施加順向電壓時，來自n型區域的電子和來自p型區域的電洞被注入到接面區域（主動層）。在那裡，它們復合並釋放能量。在這些材料（AlInGaP和InGaN）中，此能量主要以光子（光）的形式釋放——這個過程稱為電致發光。發射光的特定顏色（波長）由主動層中使用的半導體材料的能隙能量決定。AlInGaP的能隙對應於紅、橙和黃光，而InGaN可以產生從綠色到紫外光的光，其中藍光是常見的輸出。白色擴散透鏡散射光線，創造出更均勻和更寬的視角。

13. 技術趨勢

像CBI這樣的SMT指示燈的發展遵循了電子產品的更廣泛趨勢：

• 微型化與整合：持續縮小封裝尺寸，並將更多功能（例如RGB多色、內建IC驅動器）整合到單一SMT封裝中。
• 更高效率：內部量子效率（IQE）和光提取技術的持續改進，導致每單位電輸入功率的發光強度更高。
• 改善可靠性和穩健性：封裝材料和晶片貼裝技術的進步，增強了在更寬溫度範圍和更長使用壽命內的性能。
• 標準化：更廣泛地採用標準化的焊墊佈局和光學特性，以簡化工程師的設計和採購。