SMT CBI LED LTLM11KF1H310U Datenblatt - Bernsteinfarbe - 2,0V typ. - 72mW max. - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Der LTLM11KF1H310U ist eine Leiterplatten-Anzeige-LED (CBI) für die Oberflächenmontage (SMT). Er besteht aus einem rechtwinkligen schwarzen Kunststoffgehäuse, das eine Leuchtdiode integriert. Diese Komponente ist für Anwendungen konzipiert, die eine klare Statusanzeige auf Leiterplatten (PCBs) erfordern.

1.1 Kernmerkmale

• SMT-Kompatibilität:Konzipiert für automatisierte Bestückungs- und Reflow-Lötprozesse.
• Verbesserter Kontrast:Das schwarze Gehäusematerial verbessert den visuellen Kontrast der leuchtenden Anzeige vor dem PCB-Hintergrund.
• Hohe Effizienz:Bietet niedrigen Stromverbrauch bei hoher Lichtausbeute.
• Umweltkonformität:Dies ist ein bleifreies Produkt, das der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe) entspricht.
• Optisches Design:Verwendet einen AlInGaP-Halbleiterchip (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) mit bernsteinfarbener Emission, kombiniert mit einer weißen Streulinse für einen gleichmäßigen, weiten Betrachtungswinkel.
• Zuverlässigkeit:Die Bauteile werden einer beschleunigten Vorkonditionierung entsprechend JEDEC Feuchtesensitivitätsstufe 3 unterzogen, was Robustheit gegen Feuchtigkeitsschäden beim Löten gewährleistet.

1.2 Zielanwendungen

Diese Anzeige-LED eignet sich für eine breite Palette elektronischer Geräte, darunter:

• Computer-Peripherie und Hauptplatinen
• Kommunikationsgeräte und Netzwerkausrüstung
• Unterhaltungselektronik
• Industrielle Steuerungssysteme und Messtechnik

2. Analyse der technischen Parameter

Alle Spezifikationen gelten bei einer Umgebungstemperatur (TA) von 25°C, sofern nicht anders angegeben.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Ein Betrieb unter diesen Bedingungen ist nicht garantiert.

• Verlustleistung (Pd):72 mW maximal.
• Spitzen-Durchlassstrom (IFP):80 mA maximal. Dieser Wert gilt unter gepulsten Bedingungen mit einem Tastverhältnis ≤ 1/10 und einer Pulsbreite ≤ 0,1 ms.
• Dauer-Durchlassstrom (IF):30 mA DC maximal.
• Betriebstemperaturbereich:-40°C bis +85°C.
• Lagertemperaturbereich:-40°C bis +100°C.
• Löttemperatur:Hält 260°C für maximal 5 Sekunden während des Reflow-Lötens stand.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Leistungsparameter unter Standard-Testbedingungen.

• Lichtstärke (Iv):8,7 mcd (min.), 30 mcd (typ.), 50 mcd (max.) bei einem Durchlassstrom (IF) von 10 mA. Der Iv-Klassifizierungscode ist zu Binning-Zwecken auf jedem Verpackungsbeutel aufgedruckt.
• Betrachtungswinkel (2θ1/2):40 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres axialen Spitzenwerts abfällt.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λP):608 nm (typ.). Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung maximal ist.
• Dominante Wellenlänge (λd):598 nm (min.), 605 nm (typ.), 612 nm (max.) bei IF=10 mA. Dies ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge, die die Farbe (bernstein) definiert.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):18 nm (typ.). Dies gibt die spektrale Reinheit oder Bandbreite des emittierten Lichts an.
• Durchlassspannung (VF):1,8 V (min.), 2,0 V (typ.), 2,6 V (max.) bei IF = 10 mA.
• Sperrstrom (IR):10 μA maximal bei einer Sperrspannung (VR) von 5V.Wichtiger Hinweis:Dieses Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt; diese Testbedingung dient nur der Charakterisierung.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Das Produkt verwendet ein Binning-System, um Farb- und Leistungskonsistenz sicherzustellen.

3.1 Binning der Lichtstärke

Die Lichtstärke (Iv) wird in Bins eingeteilt, wobei der spezifische Bin-Code auf dem Verpackungsbeutel des Produkts aufgedruckt ist. Dies ermöglicht es Entwicklern, LEDs mit konsistenten Helligkeitsstufen für ihre Anwendungen auszuwählen, was für Mehrfach-Anzeigefelder, bei denen ein einheitliches Erscheinungsbild gewünscht ist, entscheidend ist.

3.2 Binning der Wellenlänge

Die dominante Wellenlänge (λd) wird mit einem Bereich von 598 nm bis 612 nm spezifiziert. Obwohl in diesem Datenblatt nicht explizit als separate Bins detailliert, zeigen die Min./Typ./Max.-Werte die kontrollierte Variation des Farbpunkts (Farbton) über Produktionschargen hinweg an. Für Anwendungen mit strengen Farbanforderungen wird empfohlen, den Hersteller bezüglich der Verfügbarkeit spezifischer Bins zu konsultieren.

4. Analyse der Kennlinien

Typische Kennlinien (im Datenblatt referenziert) veranschaulichen die Beziehung zwischen Schlüsselparametern. Obwohl die spezifischen Grafiken hier nicht reproduziert werden, werden ihre Implikationen analysiert.

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

Die I-V-Kennlinie einer AlInGaP-LED zeigt typischerweise eine exponentielle Beziehung. Die spezifizierte Durchlassspannung (VF) von typ. 2,0V bei 10mA ist ein Schlüsselparameter für die Berechnung des Vorwiderstandswerts in der Treiberschaltung.

4.2 Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Die Lichtstärke steigt im normalen Betriebsbereich (bis zum Nenndauerstrom) im Allgemeinen linear mit dem Durchlassstrom an. Ein Betrieb über 10mA hinaus führt zu höherer Helligkeit, erhöht aber auch die Verlustleistung und die Sperrschichttemperatur, was die Lebensdauer beeinflussen und zu Farbverschiebungen führen kann.

4.3 Temperaturabhängigkeit

Die LED-Leistung ist temperaturabhängig. Die Lichtstärke von AlInGaP-LEDs nimmt typischerweise mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Der spezifizierte Betriebstemperaturbereich von -40°C bis +85°C definiert die Umgebungsbedingungen, unter denen die veröffentlichten Spezifikationen garantiert sind.

5. Mechanische & Gehäuseinformationen

5.1 Abmessungen

Das Bauteil verfügt über eine rechtwinklige (90-Grad) Montagekonfiguration, die es ermöglicht, dass das Licht parallel zur PCB-Oberfläche austritt. Dies ist ideal für kantenbeleuchtete Panels oder Statusanzeigen, die von der Seite eines Gehäuses aus betrachtet werden. Das Gehäusematerial ist als schwarzer Kunststoff spezifiziert. Kritische Maßtoleranzen betragen ±0,25 mm, sofern in der detaillierten mechanischen Zeichnung im Datenblatt nicht anders vermerkt.

5.2 Polungskennzeichnung

Als oberflächenmontierbares Bauteil wird die Polung durch das physikalische Design des Bauteil-Footprints auf der Band- und Rollenverpackung sowie das entsprechende Pad-Layout auf der PCB angezeigt. Entwickler müssen sich strikt an das empfohlene Lötflächenmuster halten, um die korrekte Ausrichtung während der automatisierten Bestückung sicherzustellen und eine Sperrpolung zu verhindern.

6. Löt- & Bestückungsrichtlinien

6.1 Lagerbedingungen

• Verschlossene Verpackung:Lagern bei ≤30°C und ≤70% relativer Luftfeuchtigkeit (RH). Die Haltbarkeit in der versiegelten Feuchtigkeitssperrbeutel (MBB) mit Trockenmittel beträgt ein Jahr.
• Geöffnete Verpackung:Wenn die MBB geöffnet wird, darf die Lagerumgebung 30°C und 60% RH nicht überschreiten. Die Bauteile sollten innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) nach der Exposition dem IR-Reflow-Löten unterzogen werden. Bei einer Lagerung über 168 Stunden hinaus wird dringend empfohlen, vor der SMT-Bestückung 48 Stunden bei 60°C zu trocknen, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning"-Schäden während des Reflow zu verhindern.

6.2 Reflow-Lötprofil

Ein JEDEC-konformes Reflow-Profil wird empfohlen, um zuverlässige Lötstellen zu gewährleisten, ohne die LED zu beschädigen. Zu den Schlüsselparametern des Profils gehören:

• Vorwärmen/Einweichen:150°C bis 200°C über maximal 100 Sekunden.
• Zeit über Liquidus (T_L=217°C):60 bis 150 Sekunden.
• Spitzentemperatur (T_P):260°C maximal.
• Zeit innerhalb 5°C der spezifizierten Klassifizierungstemperatur (T_C=255°C):30 Sekunden maximal.
• Gesamtzeit von 25°C bis zur Spitze:5 Minuten maximal.

Vorsicht:Das Überschreiten der Spitzentemperatur oder der Verweilzeit bei Temperatur kann zu Verformungen der Kunststofflinse oder zum katastrophalen Ausfall des LED-Chips führen.

6.3 Reinigung

Wenn eine Nachlötreinigung erforderlich ist, sollten nur alkoholbasierte Lösungsmittel wie Isopropanol (IPA) verwendet werden. Aggressive chemische Reiniger können das Kunststoffgehäuse oder die Linse beschädigen.

7. Verpackungs- & Bestellinformationen

7.1 Verpackungsspezifikation

• Trägerband:Die Bauteile werden auf 13-Zoll-Rollen geliefert. Das Trägerband besteht aus schwarzer leitfähiger Polystyrol-Legierung, 0,40 mm ±0,06 mm dick.
• Stückzahl pro Rolle:1.400 Stück.
• Innenkarton:Enthält 3 Rollen (insgesamt 4.200 Stück), jede versiegelt in einer Feuchtigkeitssperrbeutel (MBB) mit Trockenmittel und Feuchteindikatorkarte.
• Außenkarton:Enthält 10 Innenkartons (insgesamt 42.000 Stück).

7.2 Artikelnummer

Die Basis-Artikelnummer istLTLM11KF1H310U. Dieser alphanumerische Code identifiziert eindeutig die spezifischen Attribute des Produkts, einschließlich Gehäusetyp, Farbe, Helligkeits-Bin und anderer Herstellungscodes.

8. Anwendungsdesign-Überlegungen

8.1 Treiberschaltungsdesign

LEDs sind strombetriebene Bauteile. Um eine stabile und konsistente Lichtausgabe zu gewährleisten, müssen sie von einer Stromquelle oder, häufiger, einer Spannungsquelle mit einem Vorwiderstand in Reihe betrieben werden.

Empfohlene Schaltung:Eine einfache und effektive Treibermethode ist der Anschluss der LED in Reihe mit einem Widerstand an eine DC-Spannungsversorgung (V_CC). Der Widerstandswert (R_S) kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R_S= (V_CC- V_F) / I_F, wobei V_Fdie Durchlassspannung der LED ist (für Designreserven typ. 2,0V verwenden) und I_Fder gewünschte Durchlassstrom ist (z.B. 10mA).

Kritischer Hinweis für Parallelschaltungen:Wenn mehrere LEDs von einer einzelnen Spannungsquelle betrieben werden, wirddringend empfohlen, für jede LED einen separaten Vorwiderstand zu verwenden. Das direkte Parallelschalten von LEDs ohne individuelle Widerstände wird aufgrund der natürlichen Variation der Durchlassspannung (V_F) von Bauteil zu Bauteil nicht empfohlen. Diese Variation kann zu erheblichen Stromungleichgewichten führen, bei denen eine LED viel mehr Strom ziehen kann als andere, was zu ungleichmäßiger Helligkeit und möglicher Überlastung und Ausfall der LED mit dem niedrigsten V_F.

8.2 Thermomanagement

Obwohl die Verlustleistung relativ gering ist (max. 72mW), verlängert ein ordnungsgemäßes thermisches Design die LED-Lebensdauer und erhält die Farbstabilität. Stellen Sie sicher, dass die PCB über ausreichende Kupferflächen verfügt, die mit den thermischen Pads der LED (falls vorhanden) oder der allgemeinen Platinenfläche verbunden sind, um als Kühlkörper zu dienen, insbesondere bei Betrieb mit höheren Strömen oder in erhöhten Umgebungstemperaturen.

9. Technischer Vergleich & Differenzierung

Diese SMT CBI LED unterscheidet sich durch mehrere Schlüsselattribute:

• Rechtwinklige Bauform:Im Gegensatz zu Draufsicht-LEDs, die Licht senkrecht zur Platine emittieren, ist dieses rechtwinklige Design optimal für seitlich abstrahlende Anwendungen und spart vertikalen Platz im Gehäuse.
• AlInGaP-Technologie:Die Verwendung von AlInGaP für bernsteinfarbene Emission bietet im Vergleich zu älteren Technologien wie gefiltertem GaP hohe Effizienz und ausgezeichnete Farbsättigung.
• Weiße Streulinse:Die Streulinse bietet einen weiten, gleichmäßigen Betrachtungswinkel (40°) und mildert das Erscheinungsbild des hellen Chips, wodurch ein angenehmes Anzeigelicht entsteht.
• JEDEC MSL3-Bewertung:Die Vorkonditionierung auf Feuchtesensitivitätsstufe 3 bietet Zuverlässigkeitsgewissheit in standardmäßigen SMT-Bestückungsumgebungen.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

10.1 Welchen Zweck hat das schwarze Gehäuse?

Das schwarze Gehäuse erfüllt zwei Hauptfunktionen: 1) Es erhöht den visuellen Kontrast zwischen der leuchtenden LED und der Umgebung, wodurch die Anzeige auffälliger wird. 2) Es hilft, Lichtstreuung oder "Übersprechen" zwischen benachbarten Anzeigen auf einer dicht bestückten PCB zu verhindern.

10.2 Kann ich diese LED mit 20mA statt 10mA betreiben?

Ja, der absolute maximale Dauer-Durchlassstrom beträgt 30 mA. Ein Betrieb mit 20 mA erzeugt eine höhere Lichtstärke als die 10mA-Testbedingung. Sie müssen jedoch den Vorwiderstandswert entsprechend neu berechnen, sicherstellen, dass die Gesamtverlustleistung (V_F* I_F) 72mW nicht überschreitet, und die potenzielle Auswirkung auf die Langzeitzuverlässigkeit aufgrund der erhöhten Sperrschichttemperatur berücksichtigen.

10.3 Warum ist ein Trocknen erforderlich, wenn die Packung länger als 168 Stunden geöffnet war?

Oberflächenmontierbare Kunststoffgehäuse können Feuchtigkeit aus der Atmosphäre aufnehmen. Während des Hochtemperatur-Reflow-Lötprozesses kann diese eingeschlossene Feuchtigkeit schnell verdampfen und einen Innendruck erzeugen, der zur Delamination des Gehäuses, zum Riss des Chips oder zur Beschädigung der Bonddrähte führen kann – ein Phänomen, das als "Popcorning" bekannt ist. Das Trocknen bei 60°C für 48 Stunden treibt diese aufgenommene Feuchtigkeit sicher aus, bevor das Bauteil dem Reflow unterzogen wird.

11. Praktisches Designbeispiel

Szenario:Entwurf einer "EIN"-Anzeige für ein Gerät, das von einer 5V-Schiene versorgt wird. Das Ziel ist, die LED mit ihrem typischen Strom von 10mA zu betreiben.

1. Bauteilauswahl:Wählen Sie den LTLM11KF1H310U für sein rechtwinkliges bernsteinfarbenes Licht.
2. Vorwiderstand berechnen: R_S= (V_CC- V_F) / I_F= (5V - 2,0V) / 0,010A = 300 Ohm. Der nächstgelegene Standard-E24-Widerstandswert ist 300Ω oder 330Ω. Die Verwendung von 330Ω führt zu einem etwas niedrigeren Strom: I_F≈ (5V - 2,0V) / 330Ω ≈ 9,1mA, was sicher und innerhalb der Spezifikation ist.
3. Verlustleistung prüfen:Im Widerstand: P_R= I_F²* R = (0,0091)²* 330 ≈ 0,027W (ein Standard-1/8W- oder 1/10W-Widerstand ist ausreichend). In der LED: P_LED= V_F* I_F≈ 2,0V * 0,0091A ≈ 18,2mW, deutlich unter dem Maximum von 72mW.
4. PCB-Layout:Platzieren Sie das Bauteil gemäß dem empfohlenen Lötflächenmuster. Stellen Sie sicher, dass die Polung (Anode/Kathode) mit dem Footprint übereinstimmt. Sorgen Sie für eine kleine Kupferfläche um die Pads herum für eine geringe Wärmeableitung.

12. Funktionsprinzip

Diese LED arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang. Das aktive Gebiet besteht aus AlInGaP. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die das eingebaute Potenzial des Übergangs überschreitet, werden Elektronen und Löcher aus der n-dotierten bzw. p-dotierten Schicht in das aktive Gebiet injiziert. Diese Ladungsträger rekombinieren strahlend und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts definiert – in diesem Fall bernstein (~605 nm). Das erzeugte Licht wird dann durch die integrierte weiße Kunststofflinse geformt und gestreut, um den gewünschten Betrachtungswinkel und das gewünschte Erscheinungsbild zu erreichen.

13. Technologietrends

Die Entwicklung von Anzeige-LEDs wie dieser folgt breiteren Trends in der Optoelektronik und SMT-Bestückung:

• Erhöhte Effizienz:Laufende Verbesserungen in der Materialwissenschaft zielen darauf ab, eine höhere Lichtausbeute (mehr Lichtausgang pro elektrischer Eingangsleistung) zu erzielen, was niedrigere Betriebsströme und reduzierten Systemenergieverbrauch ermöglicht.
• Miniaturisierung:Es gibt einen kontinuierlichen Trend zu kleineren Gehäuseabmessungen und -höhen, um die stetig schrumpfende Konsum- und Industrielektronik aufzunehmen.
• Verbesserte Zuverlässigkeit:Verbesserungen bei Gehäusematerialien, Chip-Bond-Techniken und Feuchtigkeitsbeständigkeit (höhere MSL-Bewertungen) tragen zu längeren Betriebslebensdauern und Robustheit in rauen Umgebungen bei.
• Integration:Es gibt einen Trend zur Integration zusätzlicher Funktionen, wie eingebaute Vorwiderstände ("LEDs mit Vorwiderstand") oder sogar IC-Treiber innerhalb des Gehäuses, was Schaltungsdesign und Board-Layout vereinfacht.