目錄
- 1. 產品概述
- 1.1 核心優勢
- 1.2 目標應用
- 2. 技術參數深入解析
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 電氣與光學特性
- 3. 性能曲線分析
- 3.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V曲線)
- 3.2 發光強度 vs. 順向電流
- 3.3 光譜分佈
- 4. 機械與包裝資訊
- 4.1 外型尺寸與結構
- 4.2 極性識別
- 4.3 包裝規格
- 5. 焊接與組裝指南
- 5.1 儲存條件
- 5.2 焊接製程參數
- 5.3 清潔與處理
- 6. 應用與設計考量
- 6.1 驅動電路設計
- 6.2 熱管理
- 6.3 光學整合
- 7. 技術比較與差異化
- 8. 常見問題解答（基於技術參數）
- 8.1 包裝袋上的\"Iv分類代碼\"有何用途？
- 8.2 我可以用20mA驅動此LED，而不是10mA嗎？
- 8.3 為什麼包裝袋開封超過168小時後需要烘烤？
- 9. 實務設計案例研究
- 10. 工作原理
- 11. 技術趨勢
1. 產品概述
LTL-M11KS1AH310Q 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支架（外殼）組成，設計用於搭配特定的LED燈珠。其主要功能是作為印刷電路板 (PCB) 上的狀態或電源指示燈。其設計強調易於組裝並能整合至自動化SMT生產線。
1.1 核心優勢
- SMT相容性：專為標準表面黏著組裝製程設計，適用於大批量、自動化的PCB元件置放。
- 增強對比度：黑色外殼材質能與點亮的LED形成高對比度，提升可視性。
- 設計靈活性：直角外型允許光線平行於PCB平面發射，非常適合側視應用或空間受限的設計。
- 環保特性：本產品為無鉛製程，並符合有害物質限制 (RoHS) 指令。
- 可靠性：元件經過加速至JEDEC Level 3的預處理，顯示其針對表面黏著元件之濕氣敏感度與可靠性的重視。
1.2 目標應用
此指示燈適用於廣泛需要可靠、低功耗狀態指示的電子設備。典型的應用領域包括：
- 電腦周邊設備與主機板
- 通訊設備（路由器、交換器、數據機）
- 消費性電子產品（影音設備、家電）
- 工業控制系統與儀器儀表
2. 技術參數深入解析
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。不建議在接近或達到這些極限的條件下操作。
- 功率消耗 (Pd)：最大72 mW。這是元件能以熱能形式消耗的總功率。
- 直流順向電流 (IF)：最大連續電流30 mA。
- 峰值順向電流：80 mA，僅允許在脈衝條件下（工作週期 ≤ 1/10，脈衝寬度 ≤ 0.1ms）使用。
- 操作溫度範圍 (Topr)：-40°C 至 +85°C。本元件適用於工業級溫度環境。
- 儲存溫度範圍 (Tstg)：-40°C 至 +100°C。
- 引腳焊接溫度：距離本體2.0mm處測量，最高260°C，持續時間最長5秒。此參數對於波焊或手焊製程至關重要。
2.2 電氣與光學特性
以下為在環境溫度 (TA) 25°C、順向電流 (IF) 10mA下測量的典型性能參數，除非另有說明。
- 發光強度 (Iv)：範圍從8.7 mcd（最小值）到50 mcd（最大值），典型值為25 mcd。強度是使用近似於人眼明視覺反應曲線 (CIE) 的濾光片測量。具體的Iv分類代碼標示於產品包裝上。
- 視角 (2θ1/2)：40度。這是發光強度降至其峰值（軸向）值一半時的全角。它定義了LED的光束擴散範圍。
- 峰值發射波長 (λP)：592 nm。這是光譜功率輸出最高的波長。
- 主波長 (λd)：範圍從582 nm到595 nm，典型值為589 nm。這是人眼感知到的、定義顏色（此處為黃色）的單一波長，由CIE色度圖推導得出。
- 光譜線半寬度 (Δλ)：15 nm。這表示發射光的光譜純度或頻寬。
- 順向電壓 (VF)：範圍從2.0V到2.5V，在IF=10mA時典型值為2.5V。
- 逆向電流 (IR)：施加5V逆向電壓 (VR) 時，最大為10 μA。重要提示：此LED並非設計用於逆向偏壓操作；此參數僅供測試用途。
3. 性能曲線分析
規格書中引用了對設計工程師至關重要的典型特性曲線。雖然具體圖表未以文字重現，但其含義分析如下。
3.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V曲線)
此曲線顯示流經LED的電流與其兩端電壓之間的非線性關係。在10mA下典型VF為2.5V是一個關鍵操作點。設計師使用此曲線來計算給定電源電壓下所需的限流電阻值。
3.2 發光強度 vs. 順向電流
在操作範圍內，此關係通常是線性的。增加順向電流會提高光輸出，但也會增加功率消耗和接面溫度，這可能影響壽命和色偏。
3.3 光譜分佈
所引用的光譜圖將顯示各波長的相對功率輸出，在592 nm (λP) 處達到峰值，並具有定義的半寬度15 nm (Δλ)，確認了單色黃光發射。
4. 機械與包裝資訊
4.1 外型尺寸與結構
本元件採用直角黑色塑膠外殼。關鍵機械說明包括：
- 所有尺寸均以毫米為單位提供，公差通常為±0.25mm，除非另有規定。
- 外殼材質為黑色塑膠。
- 整合的LED透過白色擴散透鏡發出黃光，有助於拓寬視角並柔化光點。
4.2 極性識別
對於SMT元件，極性通常透過外殼上的標記或PCB焊墊圖上的非對稱焊墊設計來指示。規格書的外型圖會指定陰極/陽極的識別方式。
4.3 包裝規格
產品以適合自動化取放機的捲帶包裝供應。
- 載帶：由黑色導電聚苯乙烯合金製成，厚度0.40mm。
- 捲盤容量：每標準13英吋捲盤可容納1,400顆。
- 紙箱包裝：捲盤與乾燥劑及濕度指示卡一同包裝在防潮袋 (MBB) 中。三個MBB包裝在一個內箱中（總計4,200顆）。十個內箱包裝在一個外箱中（總計42,000顆）。
5. 焊接與組裝指南
5.1 儲存條件
- 密封包裝：儲存於≤30°C且≤70% RH環境。請於一年內使用。
- 已開封包裝：儲存於≤30°C且≤60% RH環境。元件應在暴露後168小時（1週）內進行IR迴焊。若儲存時間更長，則需在焊接前以60°C烘烤48小時，以去除吸收的濕氣，防止迴焊過程中發生\"爆米花效應\"。
5.2 焊接製程參數
手焊/波焊：烙鐵最高溫度350°C，持續時間≤3秒。對於波焊，請保持透鏡/支架與焊點之間至少有2mm間距。引腳最高焊接溫度為260°C，持續5秒。
迴焊：製程必須符合JEDEC標準的溫度曲線。關鍵參數包括：
- 預熱：150-200°C，持續時間最長120秒。
- 峰值迴焊溫度：最高260°C。
- 液相線以上時間：最長5秒。
- 關鍵：迴焊循環總次數不得超過兩次。
必須針對特定的PCB設計、錫膏和使用的迴焊爐來定義溫度曲線。
5.3 清潔與處理
- 必要時，請使用異丙醇等酒精類溶劑進行清潔。
- 在處理和組裝過程中，避免對引腳或透鏡施加任何機械應力。
6. 應用與設計考量
6.1 驅動電路設計
LED是電流驅動元件。為確保亮度均勻並防止電流不均，每個LED都必須串聯一個限流電阻，即使多個LED並聯到同一電壓源時也是如此（請參閱規格書中的建議電路A）。不建議將LED直接並聯而不使用各自的電阻（電路B），因為順向電壓 (VF) 的微小差異可能導致元件間的電流和亮度出現顯著差異。
電阻值 (R) 使用歐姆定律計算：R = (電源電壓 - LED_VF) / 期望電流。使用典型VF 2.5V、期望電流10mA、電源5V：R = (5V - 2.5V) / 0.01A = 250歐姆。標準的240或270歐姆電阻是合適的，並應檢查其額定功率 (P = I²R)。
6.2 熱管理
雖然功率消耗很低（最大72mW），但確保元件在其額定溫度範圍內運行對於長期可靠性至關重要。焊墊周圍足夠的PCB銅箔面積有助於散熱。除非熱分析確認安全，否則應避免持續在絕對最大電流 (30mA) 下操作。
6.3 光學整合
直角設計將光線水平導向PCB。需考慮相對於邊框、導光柱或顯示面板的放置位置。與透明透鏡相比，白色擴散透鏡能提供更柔和、更寬廣的光點。
7. 技術比較與差異化
此SMT CBI的關鍵差異化因素在於其屬性的特定組合：直角黑色外殼、黃光AlInGaP晶片技術（以高效率和高穩定性著稱）、用於視角和外觀的整合式白色擴散透鏡，以及其符合標準SMT迴焊製程（包括JEDEC Level 3預處理）的資格。這使其成為專業和工業電子產品自動化製造的穩健選擇，其中可靠性和一致的性能至關重要。
8. 常見問題解答（基於技術參數）
8.1 包裝袋上的\"Iv分類代碼\"有何用途？
LED的發光強度 (Iv) 在指定的最小/最大範圍內可能因批次而異。分類代碼允許追蹤，並可應用於需要嚴格亮度匹配的場合進行選擇。
8.2 我可以用20mA驅動此LED，而不是10mA嗎？
可以，最大連續直流順向電流為30mA。以20mA驅動將產生更高的光輸出（請參閱Iv vs. IF曲線），但也會增加功率消耗 (Pd = VF * IF) 和接面溫度。請確保總Pd不超過72mW，且熱條件是可接受的。
8.3 為什麼包裝袋開封超過168小時後需要烘烤？
SMT塑膠封裝會從大氣中吸收濕氣。在高溫迴焊過程中，這些被吸收的濕氣可能迅速汽化，產生內部壓力，導致封裝分層或晶片破裂（\"爆米花效應\"）。烘烤可以驅除這些吸收的濕氣，使元件能夠安全地進行迴焊。
9. 實務設計案例研究
情境：為工業路由器設計一個狀態指示燈面板。需要四個相同的黃色電源/活動指示燈，沿PCB的一側邊緣排列，從前面板可見。
實作：
- 元件選擇：選擇LTL-M11KS1AH310Q，因其直角發光（光線傳至面板邊緣）、SMT相容性（自動化組裝）和工業級溫度額定值。
- PCB佈局：放置四個相同的焊墊圖，透鏡朝向電路板邊緣。陰極/陽極方向保持一致。將少量鋪銅連接到散熱焊墊以利散熱。
- 電路設計：使用共用的5V電源軌。每個LED串聯一個240Ω限流電阻，計算用於約10mA驅動電流 ((5V - 2.5V)/240Ω ≈ 10.4mA)。這確保了亮度均勻。
- 製造注意事項：指示組裝廠遵循JEDEC迴焊曲線，峰值溫度≤260°C。元件在SMT產線設置前均保持密封包裝，以符合168小時的車間壽命要求。
10. 工作原理
本元件是一個發光二極體 (LED)。當施加超過其特性順向電壓 (VF) 的順向電壓時，電子在半導體材料（AlInGaP - 磷化鋁銦鎵）內與電洞復合，以光子（光）的形式釋放能量。半導體層的特定成分決定了發射光的波長（顏色），在本例中為黃光區域（主波長約589 nm）。白色擴散環氧樹脂透鏡封裝晶片，提供機械保護，塑造光輸出（40度視角），並擴散光源以獲得柔和的外觀。
11. 技術趨勢
使用AlInGaP材料製造黃光LED代表了成熟且高效的技術。指示燈LED的總體趨勢包括持續微型化、提高發光效率（每瓦更多光輸出）、更廣泛地採用高可靠性封裝和測試標準（如JEDEC MSL等級），以及整合內建電阻或IC驅動器等特性以簡化電路設計。整個產業對RoHS和其他環保合規標準的重視依然強勁。
LED規格術語詳解
LED技術術語完整解釋
一、光電性能核心指標
| 術語 | 單位/表示 | 通俗解釋 | 為什麼重要 |
|---|---|---|---|
| 光效（Luminous Efficacy） | lm/W（流明/瓦） | 每瓦電能發出的光通量，越高越節能。 | 直接決定燈具的能效等級與電費成本。 |
| 光通量（Luminous Flux） | lm（流明） | 光源發出的總光量，俗稱"亮度"。 | 決定燈具夠不夠亮。 |
| 發光角度（Viewing Angle） | °（度），如120° | 光強降至一半時的角度，決定光束寬窄。 | 影響光照範圍與均勻度。 |
| 色溫（CCT） | K（開爾文），如2700K/6500K | 光的顏色冷暖，低值偏黃/暖，高值偏白/冷。 | 決定照明氛圍與適用場景。 |
| 顯色指數（CRI / Ra） | 無單位，0–100 | 光源還原物體真實顏色的能力，Ra≥80為佳。 | 影響色彩真實性，用於商場、美術館等高要求場所。 |
| 色容差（SDCM） | 麥克亞當橢圓步數，如"5-step" | 顏色一致性的量化指標，步數越小顏色越一致。 | 保證同一批燈具顏色無差異。 |
| 主波長（Dominant Wavelength） | nm（奈米），如620nm（紅） | 彩色LED顏色對應的波長值。 | 決定紅、黃、綠等單色LED的色相。 |
| 光譜分佈（Spectral Distribution） | 波長 vs. 強度曲線 | 顯示LED發出的光在各波長的強度分佈。 | 影響顯色性與顏色品質。 |
二、電氣參數
| 術語 | 符號 | 通俗解釋 | 設計注意事項 |
|---|---|---|---|
| 順向電壓（Forward Voltage） | Vf | LED點亮所需的最小電壓，類似"啟動門檻"。 | 驅動電源電壓需≥Vf，多個LED串聯時電壓累加。 |
| 順向電流（Forward Current） | If | 使LED正常發光的電流值。 | 常採用恆流驅動，電流決定亮度與壽命。 |
| 最大脈衝電流（Pulse Current） | Ifp | 短時間內可承受的峰值電流，用於調光或閃光。 | 脈衝寬度與佔空比需嚴格控制，否則過熱損壞。 |
| 反向電壓（Reverse Voltage） | Vr | LED能承受的最大反向電壓，超過則可能擊穿。 | 電路中需防止反接或電壓衝擊。 |
| 熱阻（Thermal Resistance） | Rth（°C/W） | 熱量從晶片傳到焊點的阻力，值越低散熱越好。 | 高熱阻需更強散熱設計，否則結溫升高。 |
| 靜電放電耐受（ESD Immunity） | V（HBM），如1000V | 抗靜電打擊能力，值越高越不易被靜電損壞。 | 生產中需做好防靜電措施，尤其高靈敏度LED。 |
三、熱管理與可靠性
| 術語 | 關鍵指標 | 通俗解釋 | 影響 |
|---|---|---|---|
| 結溫（Junction Temperature） | Tj（°C） | LED晶片內部的實際工作溫度。 | 每降低10°C，壽命可能延長一倍；過高導致光衰、色漂移。 |
| 光衰（Lumen Depreciation） | L70 / L80（小時） | 亮度降至初始值70%或80%所需時間。 | 直接定義LED的"使用壽命"。 |
| 流明維持率（Lumen Maintenance） | %（如70%） | 使用一段時間後剩餘亮度的百分比。 | 表徵長期使用後的亮度保持能力。 |
| 色漂移（Color Shift） | Δu′v′ 或 麥克亞當橢圓 | 使用過程中顏色的變化程度。 | 影響照明場景的顏色一致性。 |
| 熱老化（Thermal Aging） | 材料性能下降 | 因長期高溫導致的封裝材料劣化。 | 可能導致亮度下降、顏色變化或開路失效。 |
四、封裝與材料
| 術語 | 常見類型 | 通俗解釋 | 特點與應用 |
|---|---|---|---|
| 封裝類型 | EMC、PPA、陶瓷 | 保護晶片並提供光學、熱學介面的外殼材料。 | EMC耐熱好、成本低；陶瓷散熱優、壽命長。 |
| 晶片結構 | 正裝、倒裝（Flip Chip） | 晶片電極佈置方式。 | 倒裝散熱更好、光效更高，適用於高功率。 |
| 螢光粉塗層 | YAG、矽酸鹽、氮化物 | 覆蓋在藍光晶片上，部分轉化為黃/紅光，混合成白光。 | 不同螢光粉影響光效、色溫與顯色性。 |
| 透鏡/光學設計 | 平面、微透鏡、全反射 | 封裝表面的光學結構，控制光線分佈。 | 決定發光角度與配光曲線。 |
五、質量控制與分檔
| 術語 | 分檔內容 | 通俗解釋 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分檔 | 代碼如 2G、2H | 按亮度高低分組，每組有最小/最大流明值。 | 確保同一批產品亮度一致。 |
| 電壓分檔 | 代碼如 6W、6X | 按順向電壓範圍分組。 | 便於驅動電源匹配，提高系統效率。 |
| 色區分檔 | 5-step MacAdam橢圓 | 按顏色坐標分組，確保顏色落在極小範圍內。 | 保證顏色一致性，避免同一燈具內顏色不均。 |
| 色溫分檔 | 2700K、3000K等 | 按色溫分組，每組有對應的坐標範圍。 | 滿足不同場景的色溫需求。 |
六、測試與認證
| 術語 | 標準/測試 | 通俗解釋 | 意義 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 流明維持測試 | 在恆溫條件下長期點亮，記錄亮度衰減數據。 | 用於推算LED壽命（結合TM-21）。 |
| TM-21 | 壽命推演標準 | 基於LM-80數據推算實際使用條件下的壽命。 | 提供科學的壽命預測。 |
| IESNA標準 | 照明工程學會標準 | 涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。 | 行業公認的測試依據。 |
| RoHS / REACH | 環保認證 | 確保產品不含有害物質（如鉛、汞）。 | 進入國際市場的准入條件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效認證 | 針對照明產品的能效與性能認證。 | 常用於政府採購、補貼項目，提升市場競爭力。 |