LTLR1DEKVJNNH155T Zweifarbige LED-Anzeige Datenblatt - Rechtwinkliger Halter - Rot/Grün - 20mA - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument erläutert die Spezifikationen für einen zweifarbigen Leiterplatten-Indikator (CBI). Das Bauteil besteht aus einem schwarzen, rechtwinkligen Kunststoffgehäuse (Halter), das für eine T-1 LED-Lampe ausgelegt ist. Die integrierte LED verfügt über zwei Chips: einen für das rote und einen für das grüne Spektrum, kombiniert mit einer weißen Streulinse für ein homogenes Erscheinungsbild.

1.1 Kernmerkmale und Vorteile

• Einfache Montage:Das Design ist für eine unkomplizierte Leiterplattenbestückung optimiert und stapelbar für die Erstellung von Arrays.
• Verbesserter Kontrast:Das schwarze Gehäuse bietet ein hohes Kontrastverhältnis und verbessert die Sichtbarkeit des leuchtenden Indikators.
• Energieeffizienz:Das Bauteil zeichnet sich durch einen niedrigen Stromverbrauch aus.
• Umweltkonformität:Dies ist ein bleifreies Produkt, das der RoHS-Richtlinie entspricht.
• Integrierte Lösung:Das Paket enthält eine zweifarbige AlInGaP-LED (Rot: 631nm, Grün: 569nm) mit einer weißen Streulinse, die vormontiert im Halter sitzt.
• Automatisierte Handhabung:Geliefert in Tape-and-Reel-Verpackung, geeignet für automatische Bestückungsanlagen.

1.2 Zielanwendungen und Märkte

Dieser Indikator eignet sich für eine breite Palette elektronischer Geräte, die Status- oder Signalanzeigen benötigen. Zu den primären Anwendungsmärkten gehören:

• Kommunikationsgeräte
• Computer und Peripheriegeräte
• Unterhaltungselektronik
• Industrielle Steuerungssysteme

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Ein Betrieb bei oder über diesen Grenzen ist nicht garantiert.

• Verlustleistung (P_d):75 mW für beide Chips (rot und grün). Dies ist die maximale Leistung, die das LED-Gehäuse bei einer Umgebungstemperatur (T_A) von 25°C als Wärme abführen kann.
• Durchlassstrom:
  • Dauerbetrieb DC (I_F):Maximal 30 mA für beide Farben.
  • Spitzenimpuls (I_FP):60 mA (Grün) und 90 mA (Rot), nur unter strengen Bedingungen zulässig (Tastverhältnis ≤ 1/10, Impulsbreite ≤ 10ms).
• Thermisches Derating:Der maximal zulässige DC-Durchlassstrom muss linear um 0,4 mA für jedes Grad Celsius reduziert werden, um das die Umgebungstemperatur 50°C übersteigt. Dies ist entscheidend für die Zuverlässigkeit bei erhöhten Temperaturen.
• Temperaturbereiche:Betrieb: -40°C bis +100°C; Lagerung: -55°C bis +100°C.
• Löttemperatur:Die Anschlüsse halten 260°C für maximal 5 Sekunden stand, gemessen 1,6 mm vom Gehäuse entfernt.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Diese Parameter werden bei T_A=25°C und I_F=20mA gemessen und repräsentieren typische Betriebsbedingungen.

• Lichtstärke (I_v):Die typische axiale Lichtausbeute beträgt 110 mcd für beide Farben. Mindestwerte sind 65 mcd, Maximalwerte 250 mcd (Rot) und 450 mcd (Grün). Für die Lichtstärkegarantie gilt eine Prüftoleranz von ±30%.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):45 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Intensität auf die Hälfte des axialen Werts abfällt und definiert die Strahlbreite.
• Wellenlänge:
  • Spitzenwellenlänge (λ_P):Ca. 639 nm (Rot) und 575 nm (Grün). Dies ist der spektrale Punkt der maximalen Strahlungsleistung.
  • Dominante Wellenlänge (λ_d):631 nm (Rot) und 569 nm (Grün). Dies ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge, die den Farbpunkt im CIE-Farbdiagramm definiert.
• Spektrale Bandbreite (Δλ):20 nm (Rot) und 11 nm (Grün). Dies zeigt die spektrale Reinheit; eine schmalere Bandbreite bedeutet eine gesättigtere Farbe.
• Durchlassspannung (V_F):Typisch 2,0V (Rot) und 2,1V (Grün) bei 20mA, maximal 2,4V für beide. Dies ist entscheidend für die Berechnung des Vorwiderstands.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 10 µA bei einer Sperrspannung (V_R) von 5V.Wichtig:Das Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt; dieser Test dient nur der Charakterisierung.

3. Binning-System-Spezifikation

Die Bauteile werden nach wichtigen optischen Parametern sortiert (gebinnt), um die Konsistenz innerhalb einer Produktionscharge sicherzustellen.

3.1 Lichtstärke-Binning

Einheiten: mcd @ I_F=20mA. Toleranz der Bin-Grenzen: ±15%.

• Rote LED:
  • Bin DE: 65 – 140 mcd
  • Bin FG: 140 – 250 mcd
• Grüne LED:
  • Bin DE: 65 – 140 mcd
  • Bin FG: 140 – 250 mcd
  • Bin HJ: 250 – 450 mcd

3.2 Dominante Wellenlänge-Binning (nur Grün)

Einheiten: nm @ I_F=20mA. Toleranz der Bin-Grenzen: ±1 nm.

• Farbton-Bin H06: 564,0 – 568,0 nm
• Farbton-Bin H07: 568,0 – 571,0 nm

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auf typische Leistungskurven, die Zusammenhänge zwischen Schlüsselparametern grafisch darstellen. Obwohl die spezifischen Grafiken hier nicht reproduziert werden, werden ihre Implikationen nachfolgend analysiert.

4.1 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve)

Die I-V-Kurve für AlInGaP-LEDs zeigt typischerweise eine exponentielle Beziehung. Der spezifizierte V_F-Wert bei 20mA liefert einen wichtigen Arbeitspunkt. Entwickler müssen einen Vorwiderstand verwenden, um den Strom einzustellen, da aufgrund der exponentiellen Diodencharakteristik kleine Spannungsänderungen große Stromänderungen verursachen können.

4.2 Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Diese Kurve ist über einen weiten Bereich im Allgemeinen linear. Der Betrieb bei den empfohlenen 20mA gewährleistet optimale Helligkeit und Effizienz. Das Überschreiten des maximalen DC-Stroms verringert Lebensdauer und Effizienz aufgrund erhöhter Wärmeentwicklung.

4.3 Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur

Die Lichtausbeute von LEDs nimmt mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Die thermische Derating-Spezifikation für den Strom (0,4 mA/°C über 50°C) steht in direktem Zusammenhang mit der Steuerung dieses Effekts. Für Anwendungen bei hohen Umgebungstemperaturen ist eine Reduzierung des Treiberstroms oder eine Verbesserung der Leiterplattenkühlung erforderlich, um die Helligkeit aufrechtzuerhalten.

4.4 Spektrale Verteilung

Die spezifizierten Spitzen- und dominanten Wellenlängen sowie die spektrale Bandbreite definieren die Farbeigenschaften. Die schmalere Bandbreite des grünen Chips (11 nm) im Vergleich zum roten (20 nm) weist auf eine höhere Farbreinheit der grünen Emission hin.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Abmessungen und Hinweise

• Alle Abmessungen sind in Millimetern angegeben, Zoll in Klammern.
• Standardtoleranz ist ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben.
• Haltermaterial: Schwarzer Kunststoff.
• Integrierte LED: Zweifarbig (gelbgrün/rot) mit weißer Streulinse.

5.2 Polaritätskennzeichnung und Anschlussformung

Das Bauteil hat eine Standard-LED-Polarität (Anode/Kathode). Beim Formen der Anschlüsse für die Leiterplattenmontage müssen Biegungen an einem Punkt mindestens 2 mm von der Basis der LED-Linse/des Halters entfernt vorgenommen werden. Die Basis des Anschlussrahmens darf nicht als Drehpunkt verwendet werden. Das Formen muss bei Raumtemperatur und vor dem Lötprozess erfolgen.

5.3 Verpackungsspezifikation

• Trägerband:Schwarzes leitfähiges Polystyrol-Alloy, 0,50 ± 0,06 mm dick.
• Spulenkapazität:450 Stück pro Standard-13-Zoll-Spule.
• Kartonverpackung:
  • 1 Spule wird mit einem Trockenmittel und einer Feuchteindikatorkarte in einer Feuchtigkeitssperrbeutel (MBB) verpackt.
  • 2 MBBs werden in einem Innenkarton verpackt (insgesamt 900 Stück).
  • 10 Innenkartons werden in einem Außenkarton verpackt (insgesamt 9.000 Stück).

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Lagerung und Feuchtigkeitsempfindlichkeit

• Versiegelte Verpackung:Lagern bei ≤ 30°C und ≤ 70% rF. Innerhalb eines Jahres verwenden.
• Geöffnete Verpackung:Lagern bei ≤ 30°C und ≤ 60% rF. Es wird empfohlen, das IR-Reflow-Löten innerhalb von 168 Stunden (1 Woche) nach dem Öffnen des MBB abzuschließen.
• Verlängerte Lagerung/Trocknung:Bauteile, die länger als 168 Stunden außerhalb der Originalverpackung gelagert wurden, sollten vor der SMT-Montage etwa 48 Stunden bei ca. 60°C getrocknet werden, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und \"Popcorning\"-Schäden während des Reflow zu verhindern.

6.2 Reinigung

Falls Reinigung erforderlich ist, alkoholbasierte Lösungsmittel wie Isopropylalkohol verwenden. Aggressive Chemikalien vermeiden.

6.3 Lötprozessparameter

Ein Mindestabstand von 2 mm muss zwischen dem Lötpunkt und der Basis der Linse/des Halters eingehalten werden.

• Handlöten (Lötkolben):
  • Temperatur: Maximal 350°C.
  • Zeit: Maximal 3 Sekunden pro Lötstelle.
  • Auf einen Lötzyklus beschränken.
• Wellenlöten:
  • Vorwärmen: Max. 120°C für bis zu 100 Sekunden.
  • Lötwellentemperatur: Max. 260°C.
  • Kontaktzeit: Maximal 5 Sekunden.

7. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

7.1 Typische Anwendungsschaltungen

Das Bauteil wird von einer einfachen DC-Schaltung angesteuert. Ein Vorwiderstand (R_series) ist zwingend erforderlich und wird mit dem Ohmschen Gesetz berechnet: R_series= (V_supply- V_F) / I_F. Für ein konservatives Design, das sicherstellt, dass der Strom das Limit nicht überschreitet, den maximalen V_F-Wert aus dem Datenblatt (2,4V) verwenden. Für eine 5V-Versorgung und einen Ziel-I_Fvon 20mA: R_series= (5V - 2,4V) / 0,02A = 130 Ohm. Ein Standardwiderstand von 130 oder 150 Ohm wäre geeignet. Die Zweifarbenfunktion erfordert typischerweise eine 3-polige Common-Cathode- oder Common-Anode-Konfiguration, gesteuert durch zwei separate Ansteuersignale.

7.2 Thermomanagement

Obwohl die Verlustleistung gering ist (75mW), erfordert der Dauerbetrieb bei hohen Umgebungstemperaturen (>50°C) Aufmerksamkeit. Die Strom-Derating-Richtlinie beachten. Für ausreichende Belüftung sorgen und den Indikator nicht in der Nähe anderer wärmeerzeugender Komponenten auf der Leiterplatte platzieren.

7.3 Optisches Design

Der 45-Grad-Abstrahlwinkel und die weiße Streulinse sorgen für eine breite, gleichmäßige Ausleuchtung, die sich für Frontplattenanzeigen eignet. Der schwarze Halter bietet ausgezeichneten Kontrast im ausgeschalteten Zustand. Für beste Sichtbarkeit die Montagehöhe relativ zur Plattenapertur berücksichtigen.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Dieses Produkt kombiniert mehrere Merkmale, die es von einfachen diskreten LEDs unterscheiden:

• Integrierter Halter vs. diskrete LED:Der vormontierte rechtwinklige schwarze Halter macht einen separaten Montageclip oder Lichtleiter überflüssig, vereinfacht die Montage und verbessert die mechanische Stabilität und den Kontrast.
• Zweifarbig in einem Gehäuse:Bietet zwei Anzeigefarben (Rot/Grün) in einem kompakten 3-poligen Gehäuse und spart im Vergleich zur Verwendung von zwei separaten einfarbigen LEDs Leiterplattenfläche.
• AlInGaP-Technologie:Bietet im Vergleich zu älteren Technologien hohe Helligkeit und Effizienz mit guter Farbsättigung, insbesondere im roten und grünen Spektrum.
• Tape-and-Reel-Verpackung:Ermöglicht automatisierte Montage, reduziert Arbeitskosten und verbessert die Platziergenauigkeit in der Serienfertigung.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

9.1 Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

Die Spitzenwellenlänge (λ_P) ist der Punkt der maximalen optischen Leistung im Emissionsspektrum. Die dominante Wellenlänge (λ_d) wird aus Farbkoordinaten abgeleitet und repräsentiert die Einzelwellenlänge von reinem Spektrallicht, die vom menschlichen Auge als dieselbe Farbe wahrgenommen würde. λ_dist für Farbanzeigeanwendungen relevanter.

9.2 Warum gibt es eine Strom-Derating-Spezifikation über 50°C?

Die LED-Lebensdauer und Lichtausbeute verschlechtern sich mit steigender Sperrschichttemperatur. Die Derating-Kurve reduziert den maximal zulässigen Treiberstrom bei steigender Umgebungstemperatur. Dies begrenzt die interne Verlustleistung (Wärme), um die Sperrschichttemperatur innerhalb sicherer Betriebsgrenzen zu halten und langfristige Zuverlässigkeit zu gewährleisten.

9.3 Kann ich diese LED mit einer Spannungsquelle ohne Vorwiderstand betreiben?

No.Eine LED ist ein stromgesteuertes Bauteil. Der direkte Anschluss an eine Spannungsquelle, die ihre Durchlassspannung übersteigt, führt zu übermäßigem Stromfluss und kann sie sofort zerstören. Ein Vorwiderstand oder Konstantstromtreiber ist immer erforderlich.

9.4 Was bedeutet \"Toleranz jeder Bin-Grenze ist ±15%\"?

Es bedeutet, dass die tatsächliche Trennlinie zwischen den Lichtstärke-Bins (z.B. zwischen DE und FG) eine Fertigungstoleranz von ±15% aufweist. Ein Bauteil, das genau bei 140 mcd, der nominellen Grenze, gemessen wird, könnte je nach Testkalibrierung und Chargenvariation in eines der beiden Bins eingeordnet werden. Entwickler sollten für Worst-Case-Helligkeitsberechnungen den Minimalwert eines Bins verwenden.

10. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Szenario:Entwurf eines Statusanzeigepanels für einen Industrierouter. Das Panel benötigt einen kompakten, zweifarbigen (Rot/Grün) Indikator für \"Strom/Betrieb\" und \"Systemfehler\".

Umsetzung:
1. Der LTLR1DEKVJNNH155T wird aufgrund seines integrierten rechtwinkligen Halters (vereinfacht die Montage hinter einer Platte), seiner Zweifarbenfunktion (spart Platz) und des schwarzen Gehäuses (guter Kontrast) ausgewählt.
2. Das PCB-Layout enthält drei durchkontaktierte Löcher, die dem Anschlussabstand des Bauteils entsprechen. Das Footprint ist so gestaltet, dass der Halterkörper beim Biegen bündig mit der PCB-Kante abschließt.
3. Ein Mikrocontroller-GPIO-Pin steuert jede Farbe über eine einfache Transistorschaltung an. Der Vorwiderstand wird für ein 3,3V-System mit 150 Ohm berechnet ( (3,3V - 2,1V) / 0,008A ≈ 150 Ohm, unter Verwendung von 8mA für reduzierten Stromverbrauch und ausreichende Helligkeit).
4. Während der Montage werden die Anschlüsse mit einem Präzisionsbiegewerkzeug geformt, wobei sichergestellt wird, dass die Biegung >2 mm vom Halter entfernt beginnt. Die Platine wird dann wellengelötet, wobei die maximale Tauchzeit von 5 Sekunden eingehalten wird.
5. Die fertige Baugruppe zeigt einen sauberen, professionellen Indikator mit hellen, deutlichen Rot- und Grün-Zuständen, die aus einem weiten Winkel sichtbar sind.

11. Funktionsprinzip

Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiterbauelemente, die Licht durch Elektrolumineszenz emittieren. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die Farbe des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie des Halbleitermaterials bestimmt. Dieses Bauteil verwendet Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP) für beide Chips (rot und grün), ein Materialsystem, das für hohe Effizienz im rot-gelbgrünen Spektrum bekannt ist. Die beiden Chips sind gemeinsam unter einer einzigen weißen Streuepoxidlinse untergebracht, die das Licht streut und so ein homogenes Erscheinungsbild sowie einen breiteren Abstrahlwinkel erzeugt.

12. Technologietrends und Kontext

Bedrahtete LED-Indikatoren wie dieser bleiben in Anwendungen relevant, die hohe Zuverlässigkeit, einfache manuelle Montage/Wartung oder robuste mechanische Befestigung erfordern. Der allgemeine Trend in der LED-Technologie geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz (Lumen pro Watt), verbesserter Farbwiedergabe und Miniaturisierung. Für Anzeigeanwendungen ist Integration ein Schlüsseltrend – die Kombination mehrerer Farben, eingebauter Steuer-ICs (wie Blink- oder RGB-Treiber) und intelligenterer Verpackung. Umwelttechnisch ist der Übergang zu bleifreier und RoHS-konformer Fertigung, wie bei diesem Produkt, inzwischen ein globaler Standard. Die Verwendung von Tape-and-Reel-Verpackung für bedrahtete Bauteile verbindet traditionelle Montagemethoden mit modernen automatisierten Prozessen.