Technisches Datenblatt SMT CBI LED-Anzeige LTL-M11KS1H310Q - Gelbe LED mit weißer Streuscheibe - 10mA Durchlassstrom - 2,5V typ. Durchlassspannung

1. Produktübersicht

Der LTL-M11KS1H310Q ist ein Leiterplattenanzeiger (CBI) in Surface-Mount-Technology (SMT)-Bauweise. Er besteht aus einem rechtwinkligen schwarzen Kunststoffgehäuse (Halterung), das für den Einsatz mit einer spezifischen LED-Lampe ausgelegt ist. Die Hauptfunktion dieser Komponente ist es, als gut sichtbare Status- oder Anzeigeleuchte auf Leiterplatten (PCBs) zu dienen. Seine Kernvorteile umfassen die einfache Montage dank SMT-Kompatibilität und stapelbarer Bauweise für die Erstellung von Arrays, den durch das schwarze Gehäuse verbesserten visuellen Kontrast sowie die Konformität mit Umweltstandards als bleifreies und RoHS-konformes Produkt. Die integrierte LED verfügt über einen gelben AlInGaP-Halbleiterchip, der von einer weißen Streuscheibe umgeben ist, was den Betrachtungswinkel vergrößert und das Licht weicher erscheinen lässt. Dieses Produkt ist für Anwendungen in den Bereichen Computer, Kommunikation, Unterhaltungselektronik und Industrieausrüstung konzipiert, in denen zuverlässige, energieeffiziente Anzeigelösungen benötigt werden.

2. Analyse der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Das Bauteil ist für den Betrieb unter den folgenden absoluten Maximalbedingungen spezifiziert, gemessen bei einer Umgebungstemperatur (TA) von 25°C. Das Überschreiten dieser Grenzwerte kann zu dauerhaften Schäden führen.

• Verlustleistung (Pd):72 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das Bauteil sicher als Wärme abführen kann.
• Spitzen-Durchlassstrom (IFP):80 mA. Dieser Strom ist nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (Tastverhältnis ≤ 1/10, Pulsbreite ≤ 0,1ms) und darf nicht für den kontinuierlichen Gleichstrombetrieb verwendet werden.
• DC-Durchlassstrom (IF):30 mA. Dies ist der maximal empfohlene kontinuierliche Durchlassstrom für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb.
• Betriebstemperaturbereich (Topr):-40°C bis +85°C. Das Bauteil ist für den Betrieb innerhalb dieses breiten Temperaturbereichs ausgelegt.
• Lagertemperaturbereich (Tstg):-40°C bis +100°C.
• Lötkolbentemperatur:260°C für maximal 5 Sekunden, gemessen 2,0mm (0,079\") vom Bauteilkörper entfernt. Diese Angabe ist kritisch für Wellen- oder Handlötprozesse.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Die wichtigsten Leistungsparameter sind bei TA=25°C und einem Standard-Prüfstrom (IF) von 10mA definiert.

• Lichtstärke (Iv):Liegt zwischen einem Minimum von 8,7 mcd, einem typischen Wert von 25 mcd und einem Maximum von 50 mcd. Der tatsächliche Iv-Wert für eine spezifische Einheit ist klassifiziert und auf ihrer Verpackung gekennzeichnet.
• Betrachtungswinkel (2θ1/2):40 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres Spitzen- (axialen) Wertes abfällt. Die weiße Streuscheibe ist für die Erzielung dieses Betrachtungswinkels verantwortlich.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λP):592 nm. Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung ihr Maximum erreicht.
• Dominante Wellenlänge (λd):Liegt bei IF=10mA zwischen 582 nm (min), 589 nm (typ) und 595 nm (max). Dieser Parameter, abgeleitet vom CIE-Farbdiagramm, definiert die wahrgenommene Farbe des Lichts (gelb).
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):15 nm. Dies gibt die spektrale Reinheit oder Bandbreite des emittierten Lichts an.
• Durchlassspannung (VF):Typischerweise 2,5V, mit einem Maximum von 2,5V bei IF=10mA. Das Minimum ist mit 2,0V angegeben.
• Sperrstrom (IR):Maximal 10 μA bei einer angelegten Sperrspannung (VR) von 5V. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das Bauteil nicht für den Betrieb unter Sperrvorspannung ausgelegt ist; diese Prüfbedingung dient nur der Charakterisierung.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt weist auf die Verwendung eines Binning-Systems für wichtige optische Parameter hin, um Konsistenz im Anwendungsdesign zu gewährleisten. Die Lichtstärke (Iv) hat einen Klassifizierungscode, der auf jedem einzelnen Verpackungsbeutel aufgedruckt ist. Dies ermöglicht es Konstrukteuren, Bauteile aus einer bestimmten Intensitätsklasse auszuwählen, um eine gleichmäßige Helligkeit über mehrere Anzeigen in einem System hinweg zu erreichen. Ebenso ist die dominante Wellenlänge (λd) mit Min/Typ/Max-Werten (582/589/595 nm) spezifiziert, was auf Produktionsschwankungen hindeutet, die möglicherweise in Klassen sortiert werden. Konstrukteure sollten die spezifischen Verpackungs- oder Bestellinformationen konsultieren, um Bauteile aus einer gewünschten Klasse für Farb- oder Helligkeitsabgleich zu erhalten.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt verweist auf typische Kennlinien, die für das Verständnis des Bauteilverhaltens unter nicht standardmäßigen Bedingungen wesentlich sind. Obwohl die spezifischen Graphen im bereitgestellten Text nicht detailliert beschrieben sind, würden Standardkennlinien für ein solches Bauteil typischerweise Folgendes umfassen:

• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I-V-Kennlinie):Zeigt, wie die Lichtausgabe mit dem Strom ansteigt, typischerweise bei höheren Strömen aufgrund von Erwärmungseffekten in sublinearer Weise.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom:Veranschaulicht die V-I-Kennlinie der Diode, die für die Auslegung der strombegrenzenden Schaltung entscheidend ist.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt die Reduzierung der Lichtausgabe mit steigender Sperrschichttemperatur, was für Anwendungen in Hochtemperaturumgebungen von entscheidender Bedeutung ist.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die das Maximum bei 592 nm und die Halbwertsbreite von 15 nm zeigt.

Diese Kurven ermöglichen es Ingenieuren, die Leistung unter ihren spezifischen Betriebsbedingungen vorherzusagen, z. B. beim Betrieb der LED mit einem anderen Strom als 10mA oder bei einer anderen Umgebungstemperatur als 25°C.

5. Mechanische & Gehäuseinformationen

Die Komponente ist ein rechtwinkliges SMT-Gehäuse. Die Halterung (das Gehäuse) besteht aus schwarzem Kunststoff. Die wichtigsten mechanischen Hinweise sind:

• Alle Abmessungen sind in Millimetern angegeben, Zollwerte stehen in Klammern.
• Es gilt eine allgemeine Toleranz von ±0,25mm (±0,010\"), sofern in der Maßzeichnung nicht anders angegeben.
• Die LED selbst ist gelb und in einer weißen Streuscheibe untergebracht.
• Die physikalische Kontur und die Abmessungen der Lötflächen sind für das PCB-Layout entscheidend, um einen korrekten Sitz und eine korrekte Lötung zu gewährleisten. Das rechtwinklige Design ermöglicht es, dass das Licht parallel zur PCB-Oberfläche austritt, was ideal für kantenbeleuchtete Paneele oder Statusanzeigen ist, die von der Seite einer Baugruppe aus sichtbar sind.

6. Löt- & Montagerichtlinien

6.1 Lagerung & Handhabung

Das Bauteil ist feuchtigkeitsempfindlich. In der original versiegelten Feuchtigkeitssperrbeutel (MBB) mit Trockenmittel sollte es bei ≤30°C und ≤70% r.F. gelagert und innerhalb eines Jahres verwendet werden. Sobald der Beutel geöffnet ist, darf die Lagerumgebung 30°C und 60% r.F. nicht überschreiten. Bauteile, die länger als 168 Stunden der Umgebung ausgesetzt waren, müssen vor dem Löten etwa 48 Stunden bei ca. 60°C getrocknet (gebacken) werden, um \"Popcorning\"-Schäden während des Reflow-Lötens zu verhindern.

6.2 Lötprozess

Detaillierte Lötvorschriften werden bereitgestellt, um thermische oder mechanische Schäden zu vermeiden:

• Reflow-Löten:Es sind maximal zwei Reflow-Zyklen zulässig. Es wird auf ein beispielhaftes Temperaturprofil verwiesen, das JEDEC-Standards entspricht und typischerweise eine Vorwärmphase (150-200°C für bis zu 120s) und eine maximale Lötwellentemperatur von nicht mehr als 260°C für maximal 5 Sekunden umfasst.
• Hand-/Wellenlöten:Bei Verwendung eines Lötkolbens sollte die Spitzentemperatur 350°C nicht überschreiten und die Kontaktzeit auf maximal 3 Sekunden, nur einmalig, begrenzt werden. Zwischen dem Lötpunkt und der Basis der Linse/des Gehäuses muss ein Mindestabstand von 2mm eingehalten werden.
• Reinigung:Falls eine Reinigung erforderlich ist, werden Isopropylalkohol oder ähnliche alkoholbasierte Lösungsmittel empfohlen.
• Mechanische Belastung:Während der Montage sollte eine minimale Biegekraft angewendet werden, um Belastungen der Anschlüsse oder des Gehäuses zu vermeiden.

7. Verpackungs- & Bestellinformationen

Die Verpackungsspezifikation ist für die automatisierte Montage detailliert beschrieben:

• Trägerband:Die Bauteile werden auf 13-Zoll-Rollen geliefert. Das Trägerband besteht aus schwarzem leitfähigem Polystyrol-Alloy, 0,40mm ±0,06mm dick, mit einer kumulativen Toleranz des 10-Stachelradloch-Abstands von ±0,20.
• Rollenkapazität:Jede 13\"-Rolle enthält 1.400 Stück.
• Kartonverpackung:Eine Rolle wird zusammen mit einer Feuchtigkeitsanzeigekarte und Trockenmittel 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).
• Artikelnummer:Die grundlegende Bestellnummer ist LTL-M11KS1H310Q.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Um eine gleichmäßige Helligkeit beim parallelen Betrieb mehrerer LEDs zu gewährleisten, wird dringend empfohlen, einen individuellen strombegrenzenden Widerstand in Reihe mit jeder LED zu verwenden. Das Datenblatt verweist auf ein \"Schaltungsmodell (A)\", das diese Konfiguration darstellt: Stromversorgung (+) -> Widerstand -> LED-Anode -> LED-Kathode -> Stromversorgung (-). Diese Methode kompensiert geringfügige Schwankungen in der Durchlassspannung (VF) einzelner LEDs und verhindert Stromkonzentration und ungleichmäßige Beleuchtung. Der Widerstandswert kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (V_Versorgung - VF_LED) / I_gewünscht, wobei I_gewünscht den maximalen DC-Durchlassstrom von 30mA nicht überschreiten sollte.

8.2 Designüberlegungen

• Wärmemanagement:Obwohl die Verlustleistung gering ist (max. 72mW), kann eine ausreichende Kupferfläche auf der PCB oder eine thermische Entlastung um die Lötpads herum dazu beitragen, niedrigere Sperrschichttemperaturen aufrechtzuerhalten, was Lichtstärke und Lebensdauer erhält.
• Optisches Design:Der 40-Grad-Betrachtungswinkel und die weiße Streuscheibe sorgen für eine breite, weiche Lichtabstrahlung. Für Anwendungen, die einen stärker fokussierten Strahl erfordern, können externe Linsen oder Lichtleiter notwendig sein.
• Polarität:Als Diode ist die korrekte Anoden-/Kathodenausrichtung wesentlich. Das PCB-Footprint-Design muss die Polarität klar angeben, um Montagefehler zu vermeiden.

9. Technischer Vergleich & Differenzierung

Der LTL-M11KS1H310Q unterscheidet sich durch sein integriertes rechtwinkliges SMT-Halterungsdesign. Im Vergleich zu Standard-Chip-LEDs, die direkt auf die Platine gelötet werden, bietet dieses CBI-Gehäuse mechanischen Schutz für die LED, eine einfachere Handhabung bei der Montage und eine definierte optische Ausrichtung. Das schwarze Gehäuse verbessert den Kontrast erheblich, wodurch die Anzeige im ausgeschalteten Zustand heller und definierter erscheint – ein wesentlicher Vorteil gegenüber klaren oder weißen Gehäusen. Die Verwendung von AlInGaP-Technologie für den gelben Chip bietet im Vergleich zu älteren Technologien eine hohe Effizienz und Stabilität.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

10.1 Kann ich diese LED ohne einen strombegrenzenden Widerstand betreiben?

Antwort:Nein. Der direkte Betrieb einer LED an einer Spannungsquelle wird nicht empfohlen und wird das Bauteil aufgrund von Überstrom wahrscheinlich zerstören. Die Durchlassspannung einer LED hat einen negativen Temperaturkoeffizienten und kann von Bauteil zu Bauteil variieren. Ein Reihenwiderstand (oder eine Konstantstromquelle) ist für einen stabilen und sicheren Betrieb zwingend erforderlich.

10.2 Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

Antwort:Die Spitzenwellenlänge (λP) ist die einzelne Wellenlänge, bei der die LED die meiste optische Leistung abgibt. Die dominante Wellenlänge (λd) ist ein aus der Farbmessung berechneter Wert, der die wahrgenommene Farbe repräsentiert. Für eine monochromatische Quelle wie diese gelbe LED liegen sie oft nahe beieinander, aber λd ist der relevantere Parameter für die Farbspezifikation in anwenderzentrierten Anwendungen.

10.3 Warum gibt es eine strikte Zeitbegrenzung für das Reflow-Löten nach dem Öffnen der Verpackung?

Antwort:Die Kunststoffverpackung ist hygroskopisch (nimmt Feuchtigkeit auf). Während des Hochtemperatur-Reflow-Lötprozesses kann diese aufgenommene Feuchtigkeit schnell zu Dampf werden und innere Delamination, Risse oder \"Popcorning\" verursachen, was das Bauteil dauerhaft beschädigt. Die maximale Verweildauer von 168 Stunden und die Trocknungsverfahren sind darauf ausgelegt, diese Feuchtigkeit zu entfernen.

11. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf eines Statusanzeigepanels für einen Netzwerkrouter.Das Panel benötigt mehrere gelbe LEDs, um Link-Aktivität und Stromstatus anzuzeigen, die von der Frontplatte aus sichtbar sein sollen. Der Konstrukteur wählt den LTL-M11KS1H310Q aufgrund seiner rechtwinkligen Abstrahlung (Licht strahlt nach vorne), des schwarzen Gehäuses (hoher Kontrast zum Rahmen) und der SMT-Kompatibilität (ermöglicht automatisierte Montage). Auf der PCB erstellt der Konstrukteur ein Footprint, das den Abmessungen im Datenblatt des Bauteils entspricht. Jede LED wird parallel von einer 5V-Schiene angesteuert. Unter Verwendung der typischen VF von 2,5V und eines Zielstroms von 10mA für ausreichende Helligkeit wird ein Reihenwiderstand von R = (5V - 2,5V) / 0,01A = 250 Ohm berechnet. Ein Standardwiderstand von 240 Ohm oder 270 Ohm wird ausgewählt. Das PCB-Layout hält den empfohlenen Abstand von 2mm zwischen dem Lötpad und dem LED-Gehäuse ein. Nach der Montage bieten die LEDs einheitliche, helle gelbe Anzeigen, die aus dem vorgesehenen Betrachtungswinkel leicht sichtbar sind.

12. Funktionsprinzip

Das Bauteil arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einer Halbleiterdiode. Der aktive Bereich der LED besteht aus Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP). Wenn eine Durchlassspannung (die die Durchlassspannung der Diode von ~2,5V übersteigt) angelegt wird, werden Elektronen aus dem n-Halbleiter und Löcher aus dem p-Halbleiter in den aktiven Bereich injiziert. Wenn diese Ladungsträger rekombinieren, setzen sie Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt der Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts entspricht – in diesem Fall gelb (~589 nm). Das erzeugte Licht durchdringt eine weiße, diffuse Epoxidharzlinse, die die Photonen streut, um einen breiteren, gleichmäßigeren Betrachtungswinkel zu erzeugen.

13. Technologietrends

Die Komponente spiegelt mehrere aktuelle Trends in der Optoelektronik wider: die anhaltende Dominanz der Surface-Mount-Technology (SMT) für Miniaturisierung und automatisierte Montage; die Verwendung fortschrittlicher Halbleitermaterialien wie AlInGaP für hocheffiziente farbige LEDs; und die Integration mechanischer und optischer Elemente (die Halterung und die Streuscheibe) in ein einziges, benutzerfreundliches Gehäuse. Zukünftige Entwicklungen in dieser Produktkategorie könnten sich auf weitere Miniaturisierung, erhöhte Lichtausbeute (mehr Lichtausbeute pro Watt), breitere Einführung von Chip-Scale-Packaging (CSP) und die Integration intelligenter Funktionen oder Treiber in das Gehäuse konzentrieren. Die Betonung der RoHS-Konformität und der bleifreien Fertigung ist mittlerweile eine Standardanforderung der Branche, die durch globale Umweltvorschriften vorangetrieben wird.