SMT CBI Zweifarben-LED-Anzeige LTL-M12YB1H310U - Gelb/Blau - 10mA - 72/78mW - Datenblatt DE

1. Produktübersicht

Die LTL-M12YB1H310U ist ein Circuit Board Indicator (CBI) für die Oberflächenmontage (SMT). Sie besteht aus einem schwarzen Kunststoffgehäuse im rechten Winkel, das für den Einsatz mit spezifischen LED-Lampen ausgelegt ist. Diese Komponente ist für die einfache Montage auf Leiterplatten (PCBs) konstruiert und bietet ein stapelbares Design zur Erstellung horizontaler oder vertikaler Anordnungen. Die Hauptfunktion besteht darin, eine klare, kontrastreiche visuelle Statusanzeige in elektronischen Geräten zu bieten.

1.1 Kernmerkmale und Vorteile

• Oberflächenmontage-Design:Vollständig kompatibel mit automatisierten SMT-Montageprozessen, ermöglicht eine effiziente Bestückung von Leiterplatten in hohen Stückzahlen.
• Verbesserte Sichtbarkeit:Das schwarze Gehäusematerial bietet einen hohen Kontrast zur leuchtenden LED und verbessert die Lesbarkeit unter verschiedenen Lichtverhältnissen.
• Zweifarbige Lichtquelle:Integriert AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) für gelbes Licht und InGaN (Indium-Gallium-Nitrid) für blaues Licht, kombiniert mit einer weißen Streulinse für ein gleichmäßiges Lichtbild.
• Energieeffizienz:Gekennzeichnet durch niedrigen Stromverbrauch und hohe Lichtausbeute, geeignet für anspruchsvolle stromsparende Anwendungen.
• Umweltkonformität:Dies ist ein bleifreies Produkt und entspricht der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).
• Zuverlässigkeitstests:Die Bauteile werden einer beschleunigten Vorkonditionierung gemäß JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council) Level 3-Standards unterzogen, was auf eine robuste Feuchtesensitivität hinweist, die für Standard-SMT-Reflow-Prozesse geeignet ist.

1.2 Zielanwendungen und Märkte

Diese Anzeige ist für den Einsatz in gewöhnlichen elektronischen Geräten in mehreren Schlüsselindustrien konzipiert:

• Computersysteme:Statusleuchten auf Hauptplatinen, Servern, Speichergeräten und Peripheriegeräten.
• Kommunikationsgeräte:Anzeigen für Netzwerk-Switches, Router, Modems und Telekommunikationsgeräte.
• Unterhaltungselektronik:Strom-, Modus- oder Funktionsanzeigen in Audio-/Video-Geräten, Haushaltsgeräten und persönlichen Geräten.
• Industriesteuerungen:Pultanzeigen für Maschinen, Instrumentierung und Steuerungssysteme, die zuverlässige visuelle Rückmeldung erfordern.

2. Technische Spezifikationen und objektive Interpretation

2.1 Absolute Grenzwerte

Diese Grenzwerte definieren die Limits, bei deren Überschreitung dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter diesen Bedingungen ist nicht garantiert.

• Verlustleistung (P_d):Gelb: 72 mW, Blau: 78 mW. Dieser Parameter begrenzt die gesamte elektrische Leistung, die innerhalb des LED-Gehäuses in Wärme umgewandelt werden kann.
• Spitzenstrom in Durchlassrichtung (I_FP):80 mA für beide Farben. Dies ist der maximal zulässige Momentanstrom, typischerweise für gepulsten Betrieb mit einem Tastverhältnis ≤ 1/10 und einer Pulsbreite ≤ 0,1 ms. Eine Überschreitung kann zu katastrophalem Ausfall führen.
• Gleichstrom in Durchlassrichtung (I_F):Gelb: 30 mA, Blau: 20 mA. Dies ist der maximale Dauerstrom, der für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb empfohlen wird. Der niedrigere Wert für die blaue LED spiegelt die typischen Materialeigenschaften von InGaN wider.
• Temperaturbereiche:Betrieb: -40°C bis +85°C; Lagerung: -40°C bis +100°C. Diese weiten Bereiche gewährleisten Funktionalität in rauen Umgebungen und sichere Lagerbedingungen.

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Dies sind typische Leistungsparameter, gemessen bei einer Umgebungstemperatur (T_A) von 25°C unter festgelegten Testbedingungen.

• Lichtstärke (I_V):Gelb: 18 mcd (min), Blau: 12,6 mcd (min) bei I_F= 10mA. Dies misst die vom menschlichen Auge wahrgenommene Helligkeit. Der Klassifizierungscode für I_Vist auf der Verpackungstüte zur Binning-Zwecken aufgedruckt.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_P):Gelb: 592 nm (typ), Blau: 468 nm (typ). Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsabgabe maximal ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):Gelb: 582-595 nm, Blau: 464-476 nm bei I_F= 10mA. Abgeleitet vom CIE-Farbtafeldiagramm, repräsentiert diese einzelne Wellenlänge am besten die wahrgenommene Farbe der LED und definiert deren Farb-Bin.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Gelb: 15 nm (typ), Blau: 25 nm (typ). Dies gibt die spektrale Reinheit an; ein kleinerer Wert bedeutet monochromatischeres Licht. Gelbe AlInGaP-LEDs haben typischerweise schmalere Spektren als blaue InGaN-LEDs.
• Durchlassspannung (V_F):Gelb: 1,7-2,4V, Blau: 2,7-3,8V bei I_F= 10mA. Der Spannungsabfall über der LED beim Stromfluss. Die höhere V_Ffür Blau ist charakteristisch für die InGaN-Technologie.
• Sperrstrom (I_R):10 µA (max) für beide Farben bei V_R= 5V. LEDs sind nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt; dieser Parameter dient nur Leckagetestzwecken.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt impliziert ein Binning-System basierend auf wichtigen optischen Parametern, um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion sicherzustellen.

• Wellenlängen-/Farb-Binning:Die Bereiche der dominanten Wellenlänge (λ_d) (Gelb: 582-595nm, Blau: 464-476nm) definieren die zulässige Farbvariation. Produkte werden innerhalb dieser Bereiche in Bins sortiert.
• Lichtstärke-Binning:Die Lichtstärke (I_V) hat einen spezifizierten Mindestwert. Bauteile werden wahrscheinlich getestet und in Helligkeits-Bins klassifiziert, wobei der spezifische Bin-Code auf der Verpackung markiert ist (wie im Datenblatt vermerkt).
• Durchlassspannungs-Binning:Obwohl nicht explizit als Binning-Parameter angegeben, zeigt der spezifizierte V_F-Bereich die zulässige Variation an. Eine konsistente V_Fist wichtig für die Stromanpassung in Parallelschaltungen.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt verweist auf typische Kennlinien, die für das Design essenziell sind.

• I-V (Strom-Spannungs)-Kennlinie:Zeigt die Beziehung zwischen Durchlassstrom (I_F) und Durchlassspannung (V_F). Sie ist nichtlinear, mit einer Einschalt-/Schwellenspannung (ca. 1,5V für gelb, 2,5V für blau), nach der der Strom bei kleinen Spannungsänderungen stark ansteigt. Dies erfordert eine Strombegrenzung in den Treiberschaltungen.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Zeigt typischerweise, dass I_Vbei niedrigeren Strömen linear mit I_Fansteigt und bei höheren Strömen aufgrund von thermischem und Effizienz-Droop möglicherweise sättigt.
• Temperaturabhängigkeit:Die Lichtstärke nimmt im Allgemeinen mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Die Durchlassspannung nimmt ebenfalls mit steigender Temperatur ab (negativer Temperaturkoeffizient).
• Spektrale Verteilung:Das Diagramm würde die relative Strahlungsleistung über der Wellenlänge zeigen, mit einem Peak bei λ_Pund einer durch Δλ definierten Breite. Die dominante Wellenlänge λ_dwird aus diesem Spektrum berechnet.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Abmessungen

Die Komponente weist ein rechtwinkliges (90-Grad) Montageprofil auf. Wichtige dimensionale Hinweise umfassen:

• Alle Abmessungen sind in Millimetern angegeben, mit einer Standardtoleranz von ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben.
• Das Gehäusematerial ist schwarzer Kunststoff.
• Die integrierte LED ist ein gelb/blauer Zweifarbentyp mit einer weißen Streulinse zur Lichtmischung und für einen breiteren Betrachtungswinkel.

5.2 Polaritätskennzeichnung und Montage

Während das genaue Pad-Layout im bereitgestellten Text nicht detailliert ist, erfordern SMT-LEDs eine korrekte Polarisierungsausrichtung. Der PCB-Footprint-Entwurf muss der Anschlusskonfiguration der Komponente entsprechen. Das schwarze Gehäuse und das rechtwinklige Design unterstützen die mechanische Ausrichtung während der Platzierung.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Lagerung und Handhabung

• Verschweißte Verpackung:Lagern bei ≤30°C und ≤70% rF. Innerhalb eines Jahres nach dem Versiegelungsdatum der Tüte verwenden.
• Geöffnete Verpackung:Für Komponenten, die aus Feuchtigkeitssperrbeuteln entnommen wurden, bei ≤30°C und ≤60% rF lagern. Es wird empfohlen, das IR-Reflow-Löten innerhalb von 168 Stunden (1 Woche) nach der Exposition abzuschließen.
• Verlängerte Exposition:Wenn die Exposition 168 Stunden überschreitet, ist vor dem Löten ein Ausheizen bei etwa 60°C für mindestens 48 Stunden erforderlich, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und \"Popcorning\"-Schäden während des Reflows zu verhindern.

6.2 Lötprozessparameter

• Handlöten (Lötkolben):Maximale Temperatur 350°C, maximale Zeit 3 Sekunden pro Lötstelle. Nur einmal anwenden.
• Wellenlöten:Vorwärmen: 150-200°C für bis zu 120 Sekunden. Lötwellen: Maximal 260°C für bis zu 5 Sekunden. Der Prozess darf maximal zweimal durchgeführt werden.
• Reflow-Löten:Die Komponente ist für JEDEC Level 3 qualifiziert. Ein Beispiel-Reflow-Profil wird bereitgestellt, wobei die Notwendigkeit betont wird, die JEDEC-Grenzwerte und die Empfehlungen des Lotpastenherstellers zu befolgen. Der Reflow-Prozess darf zwei Zyklen nicht überschreiten. Das Profil umfasst typischerweise Vorwärm-, Temperier-, Reflow-Peak (empfohlen ~245-260°C) und Abkühlphasen.

6.3 Reinigung und mechanische Belastung

• Bei Bedarf alkoholbasierte Lösungsmittel wie Isopropylalkohol zur Reinigung verwenden.
• Vermeiden Sie während der Montage mechanische Belastung der Anschlüsse oder des Gehäuses. Verwenden Sie den Leadframe-Träger nicht als Drehpunkt zum Biegen.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Verpackungsspezifikation

• Trägerband:Standard-Design mit 10 Zahnloch-Raster. Material: Schwarze leitfähige Polystyrol-Legierung. Dicke: 0,40 ±0,06 mm.
• Rolle:Standard-Rolle mit 13 Zoll (330 mm) Durchmesser. Menge: 1.400 Stück pro Rolle.
• Karton:Eine Rolle wird mit einem Trockenmittel und einer Feuchteindikatorkarte in einem Feuchtigkeitssperrbeutel (MBB) verpackt. Drei MBBs werden in einem Innenkarton verpackt (insgesamt 4.200 Stück). Zehn Innenkartons werden in einem Außenkarton verpackt (insgesamt 42.000 Stück).

7.2 Artikelnummer und Revision

Die Basis-Artikelnummer ist LTL-M12YB1H310U. Der Dokumenten-Revisionsverlauf wird nachverfolgt, das Gültigkeitsdatum der aktuellen Spezifikation ist der 01.04.2021.

8. Anwendungsdesign-Empfehlungen

8.1 Treiberschaltungs-Design

Kritische Überlegung:LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Um eine gleichmäßige Helligkeit zu gewährleisten, insbesondere wenn mehrere LEDs parallel geschaltet sind, muss für jede LED ein Reihenstrombegrenzungswiderstand verwendet werden (Schaltungsmodell A). Das direkte parallele Ansteuern mehrerer LEDs von einer Spannungsquelle (Schaltungsmodell B) wird nicht empfohlen, da kleine Variationen in der individuellen LED-Durchlassspannung (V_F) zu erheblichen Unterschieden im Strom und folglich in der Helligkeit führen.

Der Wert des Reihenwiderstands (R_s) kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R_s= (V_versorgung- V_F) / I_F, wobei I_Fder gewünschte Betriebsstrom (z.B. 10mA) und V_Fdie typische Durchlassspannung aus dem Datenblatt ist.

8.2 Thermomanagement

Obwohl die Verlustleistung gering ist, ist die Aufrechterhaltung der LED-Sperrschichttemperatur innerhalb des spezifizierten Betriebsbereichs entscheidend für langfristige Zuverlässigkeit und stabile Lichtleistung. Sorgen Sie für ausreichende PCB-Kupferfläche oder thermische Entlastung um die Lötpads herum, um Wärme abzuführen, insbesondere bei Betrieb nahe dem maximalen Gleichstrom.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu diskreten LED-Chips oder einfacheren SMT-LEDs bietet dieser CBI (Circuit Board Indicator) deutliche Vorteile:

• Integrierte Lösung:Kombiniert LED-Chip, Linse und ein strukturelles rechtwinkliges Gehäuse in einem SMT-Gehäuse, vereinfacht das mechanische Design und die Montage.
• Verbesserte Lesbarkeit:Das schwarze Gehäuse und die Streulinse bieten im Vergleich zu vielen klarlinsigen, ungehäusten LEDs einen überlegenen Kontrast und Betrachtungswinkel.
• Zweifarben-Funktionalität:Die Integration von zwei verschiedenen Halbleitermaterialien (AlInGaP und InGaN) in einem Gehäuse ermöglicht eine Dual-Status-Anzeige (z.B. Ein/Aus, Modus A/Modus B) ohne zusätzlichen Platzbedarf auf der Leiterplatte.
• Stapelbares Design:Erleichtert die Erstellung von Mehrfachanzeigeleisten oder -arrays mit konsistentem Abstand und Ausrichtung.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F1: Kann ich diese LED direkt von einem 5V- oder 3,3V-Logikausgang ansteuern?

A1: Nein. Sie müssen einen Reihenstrombegrenzungswiderstand verwenden. Zum Beispiel mit einer 5V-Versorgung und der blauen LED (V_F~3,2V typ) bei 10mA: R_s= (5V - 3,2V) / 0,01A = 180 Ω. Für höhere Ströme oder Multiplexing kann ein Treibertransistor oder ein dedizierter LED-Treiber-IC erforderlich sein.

F2: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge (λ_P) und dominanter Wellenlänge (λ_d)?

A2: λ_Pist das physikalische Maximum des Lichtspektrums. λ_dist ein berechneter Wert, der die vom menschlichen Auge wahrgenommene Farbe repräsentiert, abgeleitet aus dem vollen Spektrum und den CIE-Farbwertfunktionen. λ_dist relevanter für die Farbspezifikation und das Binning.

F3: Wie interpretiere ich die JEDEC Level 3 Vorkonditionierung?

A3: JEDEC Level 3 bedeutet, dass die Komponente nach dem Öffnen des Feuchtigkeitssperrbeutels bis zu 168 Stunden (1 Woche) den Fabrikumgebungsbedingungen (≤30°C/60% rF) ausgesetzt werden kann, ohne dass vor dem Reflow-Löten ein Ausheizen erforderlich ist. Dies bietet Flexibilität in der Fertigungsplanung.

F4: Warum sind die maximalen Ströme für gelb und blau unterschiedlich?

A4: Die verschiedenen Halbleitermaterialien (AlInGaP vs. InGaN) haben unterschiedliche elektrische und thermische Eigenschaften, was zu unterschiedlichen maximalen sicheren Betriebsstromdichten führt, wie durch die Zuverlässigkeitstests des Herstellers definiert.

11. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf eines Statuspanels für einen Netzwerk-Switch.Das Panel benötigt eine grüne Leuchte für \"Link Aktiv\", eine gelbe für \"Aktivität\" und eine blaue für \"PoE (Power over Ethernet) Aktiv\". Während dieses spezifische Bauteil gelb/blau ist, könnten ähnliche CBI-Komponenten in grün verwendet werden. Der Designer würde:

1. Drei CBI-Footprints (für grün, gelb, blau) in einer vertikalen Anordnung auf dem PCB-Frontpanelbereich platzieren.
2. Für jede LED den passenden Reihenwiderstand basierend auf der 3,3V-Digital-I/O-Spannung des Systems und dem gewünschten 8mA-Treiberstrom für ausreichende Helligkeit berechnen.
3. Die Steuersignale vom Haupt-Mikrocontroller des Switches zu den Strombegrenzungswiderständen und dann zu den LED-Anoden leiten. Alle Kathoden mit Masse verbinden.
4. In den Montageanweisungen festlegen, dass die SMT-Linie dem JEDEC Level 3 Reflow-Profil folgen muss und dass alle Platinen, bei denen die CBIs länger als 168 Stunden vor dem Löten exponiert waren, ausgeheizt werden müssen.

Dieser Ansatz ergibt ein professionelles, einheitlich aussehendes Anzeigepanel, das sich einfach automatisch montieren lässt.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiter-p-n-Übergangsbauteile. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, werden Elektronen aus dem n-Typ-Bereich und Löcher aus dem p-Typ-Bereich in den Übergangsbereich (die aktive Schicht) injiziert. Dort rekombinieren sie und setzen Energie frei. In diesen Materialien (AlInGaP und InGaN) wird diese Energie hauptsächlich als Photonen (Licht) freigesetzt – ein Prozess namens Elektrolumineszenz. Die spezifische Farbe (Wellenlänge) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie des in der aktiven Schicht verwendeten Halbleitermaterials bestimmt. AlInGaP hat eine Bandlücke, die rotem, orangem und gelbem Licht entspricht, während InGaN Licht von grün bis ins Ultraviolette erzeugen kann, wobei blau eine häufige Ausgabe ist. Die weiße Streulinse streut das Licht und erzeugt einen gleichmäßigeren und breiteren Betrachtungswinkel.

13. Technologietrends

Die Entwicklung von SMT-Anzeigen wie dem CBI folgt breiteren Trends in der Elektronik:

• Miniaturisierung und Integration:Fortgesetzte Verkleinerung der Gehäusegröße und Integration weiterer Funktionen (z.B. RGB-Mehrfarben, eingebaute IC-Treiber) in einzelne SMT-Gehäuse.
• Höhere Effizienz:Fortlaufende Verbesserungen der internen Quanteneffizienz (IQE) und Lichtextraktionstechniken führen zu höherer Lichtstärke pro Einheit elektrischer Eingangsleistung.
• Verbesserte Zuverlässigkeit und Robustheit:Fortschritte in Verpackungsmaterialien und Die-Attach-Technologien verbessern die Leistung über breitere Temperaturbereiche und längere Lebensdauern.
• Standardisierung:Breitere Einführung standardisierter Footprints und optischer Eigenschaften, um das Design und die Beschaffung für Ingenieure zu vereinfachen.