Technisches Datenblatt für den SMT CBI LED-Indikator LTL-M11KS1AH310Q - Gelbe LED mit weißer Streulinse - 10mA Durchlassstrom - 2,5V typische Durchlassspannung - Deutsche Fassung

1. Produktübersicht

Der LTL-M11KS1AH310Q ist ein Oberflächenmontage (SMT) Leiterplatten-Indikator (CBI). Er besteht aus einem rechtwinkligen schwarzen Kunststoffhalter (Gehäuse), der für den Einsatz mit einer spezifischen LED-Lampe ausgelegt ist. Die Hauptfunktion ist die Verwendung als Status- oder Betriebsanzeige auf Leiterplatten (PCBs). Sein Design betont einfache Montage und Integration in automatisierte SMT-Fertigungslinien.

1.1 Kernvorteile

• SMT-Kompatibilität:Ausgelegt für standardisierte Oberflächenmontageprozesse, ermöglicht hohe Stückzahlen und automatisierte Bestückung von Leiterplatten.
• Verbesserter Kontrast:Das schwarze Gehäusematerial bietet ein hohes Kontrastverhältnis zur leuchtenden LED und verbessert die Sichtbarkeit.
• Designflexibilität:Die rechtwinklige Bauform ermöglicht eine Lichtabstrahlung parallel zur Leiterplattenebene, ideal für Seitenansichts-Anwendungen oder platzbeschränkte Designs.
• Umweltfreundlich:Das Produkt ist bleifrei und entspricht der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).
• Zuverlässigkeit:Das Bauteil wird einer beschleunigten Vorkonditionierung nach JEDEC Level 3 unterzogen, was auf einen Fokus auf Feuchtesensitivität und Zuverlässigkeit für SMT-Bauteile hinweist.

1.2 Zielanwendungen

Dieser Indikator eignet sich für eine breite Palette elektronischer Geräte, die eine zuverlässige, energieeffiziente Statusanzeige erfordern. Typische Anwendungsbereiche sind:

• Computer-Peripheriegeräte und Hauptplatinen
• Kommunikationsgeräte (Router, Switches, Modems)
• Unterhaltungselektronik (Audio-/Video-Geräte, Haushaltsgeräte)
• Industrielle Steuerungssysteme und Messgeräte

2. Vertiefung der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, bei deren Überschreitung dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb bei oder nahe diesen Grenzen wird nicht empfohlen.

• Verlustleistung (Pd):Maximal 72 mW. Dies ist die Gesamtleistung, die das Bauteil als Wärme abführen kann.
• DC-Durchlassstrom (IF):Maximal 30 mA Dauerstrom.
• Spitzen-Durchlassstrom:80 mA, nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (Tastverhältnis ≤ 1/10, Pulsbreite ≤ 0,1ms).
• Betriebstemperaturbereich (Topr):-40°C bis +85°C. Das Bauteil ist für industrielle Temperaturumgebungen ausgelegt.
• Lagertemperaturbereich (Tstg):-40°C bis +100°C.
• Lötkolbentemperatur für Anschlüsse:260°C für maximal 5 Sekunden, gemessen 2,0mm vom Bauteilkörper entfernt. Dies ist kritisch für Wellen- oder Handlötprozesse.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen bei einer Umgebungstemperatur (TA) von 25°C und einem Durchlassstrom (IF) von 10mA, sofern nicht anders angegeben.

• Lichtstärke (Iv):Liegt zwischen 8,7 mcd (Minimum) und 50 mcd (Maximum), mit einem typischen Wert von 25 mcd. Die Intensität wird unter Verwendung eines Filters gemessen, der der photopischen (menschlichen Augen) Empfindlichkeitskurve (CIE) entspricht. Der spezifische Iv-Klassifizierungscode ist auf der Produktverpackung angegeben.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):40 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres Spitzen- (axialen) Wertes abfällt. Er definiert die Strahlausbreitung der LED.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λP):592 nm. Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsabgabe am höchsten ist.
• Dominante Wellenlänge (λd):Liegt zwischen 582 nm und 595 nm, mit einem typischen Wert von 589 nm. Dies ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge, die die Farbe (in diesem Fall Gelb) definiert, abgeleitet aus dem CIE-Farbdiagramm.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):15 nm. Dies gibt die spektrale Reinheit oder Bandbreite des emittierten Lichts an.
• Durchlassspannung (VF):Liegt zwischen 2,0V und 2,5V, mit einem typischen Wert von 2,5V bei IF=10mA.
• Sperrstrom (IR):Maximal 10 μA bei einer angelegten Sperrspannung (VR) von 5V.Wichtig:Diese LED ist nicht für den Betrieb unter Sperrspannung ausgelegt; dieser Parameter dient nur zu Testzwecken.

3. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt verweist auf typische Kennlinien, die für Entwicklungsingenieure wesentlich sind. Obwohl die spezifischen Grafiken nicht im Text wiedergegeben sind, werden ihre Implikationen nachfolgend analysiert.

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

Diese Kurve zeigt den nichtlinearen Zusammenhang zwischen dem Strom durch die LED und der Spannung an ihr. Der typische VF-Wert von 2,5V bei 10mA ist ein zentraler Arbeitspunkt. Entwickler nutzen diese Kurve, um den erforderlichen Wert des strombegrenzenden Widerstands für eine gegebene Versorgungsspannung zu berechnen.

3.2 Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Diese Beziehung ist im Betriebsbereich im Allgemeinen linear. Eine Erhöhung des Durchlassstroms steigert die Lichtausbeute, erhöht aber auch die Verlustleistung und die Sperrschichttemperatur, was die Lebensdauer und Farbstabilität beeinflussen kann.

3.3 Spektrale Verteilung

Die referenzierte Spektralgrafik würde die relative Leistungsabgabe über die Wellenlängen zeigen, mit einem Maximum bei 592 nm (λP) und einer definierten Halbwertsbreite von 15 nm (Δλ), was die monochromatische gelbe Emission bestätigt.

4. Mechanische & Verpackungsinformationen

4.1 Abmessungen und Konstruktion

Das Bauteil verfügt über ein rechtwinkliges schwarzes Kunststoffgehäuse. Wichtige mechanische Hinweise sind:

• Alle Abmessungen sind in Millimetern angegeben, mit Toleranzen von typischerweise ±0,25mm, sofern nicht anders spezifiziert.
• Das Gehäusematerial ist schwarzer Kunststoff.
• Die integrierte LED emittiert gelbes Licht durch eine weiße Streulinse, die dazu beiträgt, den Abstrahlwinkel zu vergrößern und den Lichtpunkt weicher erscheinen zu lassen.

4.2 Polaritätskennzeichnung

Bei SMT-Bauteilen wird die Polarität typischerweise durch eine Markierung am Gehäuse oder durch ein asymmetrisches Pad-Design auf dem PCB-Footprint angezeigt. Die Umrisszeichnung im Datenblatt spezifiziert die Kathoden-/Anodenkennzeichnung.

4.3 Verpackungsspezifikation

Das Produkt wird in einer für automatisierte Bestückungsautomaten geeigneten Band- und Rollenverpackung geliefert.

• Trägerband:Hergestellt aus schwarzem leitfähigem Polystyrol-Alloy, 0,40mm dick.
• Rollenkapazität:1.400 Stück pro Standard-13-Zoll-Rolle.
• Kartonverpackung:Die Rollen werden mit Trockenmittel und einer Feuchteindikatorkarte in Feuchtigkeitssperrbeuteln (MBB) verpackt. Drei MBBs werden in einem Innenkarton verpackt (insgesamt 4.200 Stück). Zehn Innenkartons werden in einem Außenkarton verpackt (insgesamt 42.000 Stück).

5. Löt- & Montagerichtlinien

5.1 Lagerbedingungen

• Versiegelte Verpackung:Lagern bei ≤30°C und ≤70% relativer Luftfeuchtigkeit. Innerhalb eines Jahres verwenden.
• Geöffnete Verpackung:Lagern bei ≤30°C und ≤60% relativer Luftfeuchtigkeit. Die Bauteile sollten innerhalb von 168 Stunden (1 Woche) nach dem Öffnen IR-Reflow-gelötet werden. Bei längerer Lagerung ist vor dem Löten ein 48-stündiges Trocknen bei 60°C erforderlich, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" während des Reflow-Prozesses zu verhindern.

5.2 Lötprozessparameter

Hand-/Wellenlöten:Maximale Lötkolbentemperatur 350°C für ≤3 Sekunden. Beim Wellenlöten einen Mindestabstand von 2mm zwischen Linse/Halter und Lötstelle einhalten. Die maximale Löttemperatur für die Anschlüsse beträgt 260°C für 5 Sekunden.

Reflow-Löten:Der Prozess muss einem JEDEC-Standard-Temperaturprofil entsprechen. Wichtige Parameter sind:

• Vorwärmen: 150-200°C für bis zu 120 Sekunden.
• Spitzen-Reflow-Temperatur: Maximal 260°C.
• Zeit über Liquidus: Maximal 5 Sekunden.
• Kritisch:Die Gesamtzahl der Reflow-Zyklen darf zwei nicht überschreiten.

Das Profil muss für das spezifische PCB-Design, die verwendete Lötpaste und den Ofen charakterisiert werden.

5.3 Reinigung & Handhabung

• Bei Bedarf alkoholbasierte Lösungsmittel wie Isopropylalkohol zur Reinigung verwenden.
• Vermeiden Sie jegliche mechanische Belastung der Anschlüsse oder der Linse während der Handhabung und Montage.

6. Anwendungs- & Designüberlegungen

6.1 Treiberschaltungsdesign

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Um eine gleichmäßige Helligkeit sicherzustellen und ungleiche Stromverteilung zu verhindern, ist ein serieller strombegrenzender Widerstandzwingend erforderlichfür jede LED, selbst wenn mehrere LEDs parallel an die gleiche Spannungsquelle angeschlossen sind (siehe empfohlene Schaltung A im Datenblatt). Das direkte Parallelschalten von LEDs ohne individuelle Widerstände (Schaltung B) wird nicht empfohlen, da geringe Schwankungen der Durchlassspannung (VF) zu erheblichen Unterschieden im Strom und somit in der Helligkeit zwischen den Bauteilen führen können.

Der Widerstandswert (R) wird mit dem Ohmschen Gesetz berechnet: R = (V_Versorgung - VF_LED) / I_gewünscht. Unter Verwendung des typischen VF von 2,5V und eines gewünschten Stroms von 10mA bei einer 5V-Versorgung: R = (5V - 2,5V) / 0,01A = 250 Ohm. Ein Standardwiderstand von 240 oder 270 Ohm wäre geeignet, und seine Belastbarkeit sollte überprüft werden (P = I²R).

6.2 Thermomanagement

Obwohl die Verlustleistung gering ist (max. 72mW), ist es für die langfristige Zuverlässigkeit entscheidend, dass das Bauteil innerhalb seiner Temperaturgrenzwerte arbeitet. Eine ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte um die Pads herum kann bei der Wärmeableitung helfen. Vermeiden Sie den Dauerbetrieb am absoluten Maximalstrom (30mA), es sei denn, eine thermische Analyse bestätigt, dass dies sicher ist.

6.3 Optische Integration

Das rechtwinklige Design lenkt das Licht horizontal über die Leiterplatte. Berücksichtigen Sie die Platzierung relativ zu Blenden, Lichtleitern oder Anzeigepaneelen. Die weiße Streulinse bietet im Vergleich zu einer klaren Linse einen weicheren, breiteren Lichtpunkt.

7. Technischer Vergleich & Differenzierung

Die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale dieses SMT CBI sind seine spezifische Kombination von Eigenschaften: das rechtwinklige schwarze Gehäuse, die gelbe AlInGaP-Chip-Technologie (bekannt für hohe Effizienz und Stabilität), die integrierte weiße Streulinse für Abstrahlwinkel und Erscheinungsbild sowie seine Qualifikation für standardmäßige SMT-Reflow-Prozesse einschließlich JEDEC-Level-3-Vorkonditionierung. Dies macht ihn zu einer robusten Wahl für die automatisierte Fertigung professioneller und industrieller Elektronik, bei der Zuverlässigkeit und konsistente Leistung entscheidend sind.

8. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

8.1 Welchen Zweck hat der "Iv-Klassifizierungscode" auf der Verpackung?

Die Lichtstärke (Iv) von LEDs kann von Charge zu Charge innerhalb des spezifizierten Min/Max-Bereichs variieren. Der Klassifizierungscode ermöglicht Rückverfolgbarkeit und Auswahl für Anwendungen, die eine enge Helligkeitsabstimmung erfordern.

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

Ja, der maximale DC-Dauerstrom beträgt 30mA. Ein Betrieb mit 20mA erzeugt eine höhere Lichtausbeute (siehe Iv vs. IF-Kurve), erhöht aber auch die Verlustleistung (Pd = VF * IF) und die Sperrschichttemperatur. Stellen Sie sicher, dass die Gesamt-Pd 72mW nicht überschreitet und die thermischen Bedingungen akzeptabel sind.

8.3 Warum ist ein Trocknen erforderlich, wenn die Verpackung länger als 168 Stunden geöffnet ist?

SMT-Kunststoffgehäuse absorbieren Feuchtigkeit aus der Atmosphäre. Während des Hochtemperatur-Reflow-Lötprozesses kann diese eingeschlossene Feuchtigkeit schnell verdampfen und einen Innendruck erzeugen, der zur Delamination des Gehäuses oder zum Riss des Chips ("Popcorning") führen kann. Das Trocknen entfernt diese aufgenommene Feuchtigkeit und macht das Bauteil für den Reflow-Prozess sicher.

9. Praktische Design-Fallstudie

Szenario:Entwurf eines Statusanzeigepanels für einen industriellen Router. Vier identische gelbe Strom-/Aktivitätsindikatoren werden benötigt, entlang einer Kante der Leiterplatte angeordnet und von der Frontplatte aus sichtbar.

Umsetzung:

1. Bauteilauswahl:Der LTL-M11KS1AH310Q wird aufgrund seiner rechtwinkligen Lichtabstrahlung (Licht gelangt zur Gehäusekante), seiner SMT-Kompatibilität (automatisierte Montage) und seiner industriellen Temperaturklassifizierung ausgewählt.
2. PCB-Layout:Vier identische Footprints werden mit der Linse zur Platinenkante hin platziert. Die Kathoden-/Anodenausrichtung ist konsistent. Eine kleine Kupferfläche ist mit den thermischen Pads zur Wärmeableitung verbunden.
3. Schaltungsdesign:Eine gemeinsame 5V-Schiene wird verwendet. Jede LED hat ihren eigenen 240Ω strombegrenzenden Widerstand in Reihe, berechnet für ~10mA Treiberstrom ((5V - 2,5V)/240Ω ≈ 10,4mA). Dies gewährleistet eine gleichmäßige Helligkeit.
4. Fertigungshinweise:Der Montagebetrieb wird angewiesen, das JEDEC-Reflow-Profil mit einer Spitzentemperatur ≤260°C einzuhalten. Die Bauteile bleiben bis kurz vor der Einrichtung der SMT-Linie in versiegelten Beuteln, um die maximale Lagerdauer von 168 Stunden einzuhalten.

10. Funktionsprinzip

Das Bauteil ist eine Leuchtdiode (LED). Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die ihre charakteristische Durchlassspannung (VF) überschreitet, rekombinieren Elektronen mit Löchern innerhalb des Halbleitermaterials (AlInGaP - Aluminiumindiumgalliumphosphid) und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der Halbleiterschichten bestimmt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts, die in diesem Fall im gelben Bereich liegt (~589 nm dominante Wellenlänge). Die weiße Streu-Epoxidlinse verkapselt den Chip, bietet mechanischen Schutz, formt die Lichtabgabe (40-Grad-Abstrahlwinkel) und streut die Lichtquelle für ein weicheres Erscheinungsbild.

11. Technologietrends

Die Verwendung von AlInGaP-Material für gelbe LEDs stellt eine ausgereifte und hocheffiziente Technologie dar. Allgemeine Trends bei Indikator-LEDs umfassen die fortschreitende Miniaturisierung, eine erhöhte Lichtausbeute (mehr Licht pro Watt), eine breitere Einführung von Hochzuverlässigkeits-Verpackungs- und Teststandards (wie JEDEC MSL-Levels) und die Integration von Funktionen wie eingebauten Widerständen oder IC-Treibern zur Vereinfachung des Schaltungsdesigns. Der Fokus auf RoHS und andere Umweltkonformitätsstandards bleibt in der gesamten Branche stark.