LTL17KCBH5D Blaue LED Datenblatt - T-1 5mm Gehäuse - 3,2V 20mA - 240mcd - Technisches Dokument auf Deutsch

1. Produktübersicht

Die LTL17KCBH5D ist eine hocheffiziente, blaue Leuchtdiode (LED), die für die Durchsteckmontage auf Leiterplatten (PCBs) konzipiert ist. Sie gehört zur weit verbreiteten T-1 (5mm) Gehäusefamilie und ist damit eine Standardwahl für eine Vielzahl von Anzeige- und Beleuchtungsanwendungen. Das Bauteil nutzt InGaN (Indiumgalliumnitrid) Halbleitertechnologie, um Licht mit einer dominanten Wellenlänge von 470 nm zu erzeugen, die als diffuses Blau erscheint.

1.1 Kernvorteile

• Hohe Effizienz & Geringer Stromverbrauch:Liefert hohe Lichtstärke bei minimalem elektrischem Eingang und trägt so zu energieeffizienten Designs bei.
• RoHS-konform & Bleifrei:Hergestellt in Übereinstimmung mit Umweltvorschriften, geeignet für den weltweiten Markt.
• Standardgehäuse:Das T-1 5mm-Formfaktor gewährleistet breite Kompatibilität mit bestehenden Leiterplattenlayouts und Fertigungsprozessen.
• Designflexibilität:Verfügbar in spezifischen Lichtstärke- und Wellenlängen-Bins, was eine präzise Auswahl basierend auf den Anwendungsanforderungen ermöglicht.

1.2 Zielmärkte und Anwendungen

Diese LED ist vielseitig einsetzbar und eignet sich für Statusanzeigen, Hintergrundbeleuchtung und dekorative Beleuchtung in zahlreichen Branchen. Hauptanwendungsbereiche sind:

• Kommunikationsgeräte:Statusanzeigen an Routern, Switches und Modems.
• Computerperipherie:Strom- und Aktivitätsleuchten an Tastaturen, externen Laufwerken und Hubs.
• Unterhaltungselektronik:Anzeigelampen in Audio-/Video-Geräten, Spielzeugen und Haushaltsgeräten.
• Haushaltsgeräte:Anzeige- und Bedienfeld-Indikatoren.
• Industriesteuerungen:Maschinenstatusanzeigen, Steuerungssystem-Indikatoren und Instrumentierung.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter oder an diesen Grenzen wird nicht garantiert.

• Verlustleistung (Pd):Maximal 108 mW. Dies ist die Gesamtleistung (Durchlassspannung x Durchlassstrom), die das LED-Gehäuse bei einer Umgebungstemperatur (TA) von 25°C als Wärme abführen kann.
• DC-Durchlassstrom (IF):Maximal 30 mA Dauerstrom.
• Spitzendurchlassstrom:100 mA, nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (Tastverhältnis ≤ 1/10, Pulsbreite ≤ 10ms), um kurze Stromspitzen zu bewältigen.
• Derating:Der maximal zulässige DC-Durchlassstrom verringert sich linear um 0,5 mA pro 1°C Anstieg der Umgebungstemperatur über 30°C. Dies ist entscheidend für das thermische Management in geschlossenen oder Hochtemperaturumgebungen.
• Betriebs- & Lagertemperatur:Das Bauteil kann von -30°C bis +80°C betrieben und von -40°C bis +100°C gelagert werden.
• Lötemperatur der Anschlüsse:260°C für maximal 5 Sekunden, gemessen 2,0 mm vom LED-Körper entfernt. Dies definiert das Prozessfenster für Hand- oder Wellenlötung.

2.2 Elektro-optische Kenngrößen

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

• Lichtstärke (Iv):240 mcd (typisch). Dies ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Helligkeit der LED. Das tatsächlich gelieferte Produkt ist in Bins mit Mindestwerten von 180 mcd bis 520 mcd sortiert (siehe Binntabelle). Auf diese Werte findet eine Prüftoleranz von ±15% Anwendung.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):50 Grad (typisch). Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtintensität auf die Hälfte ihres Spitzenwerts (auf der Achse) abfällt. Ein 50°-Winkel bietet einen relativ fokussierten Strahl, der sich für gerichtete Anzeigen eignet.
• Spitzenwellenlänge (λp):468 nm (typisch). Die spezifische Wellenlänge, bei der die abgegebene optische Leistung am höchsten ist.
• Dominante Wellenlänge (λd):470 nm (typisch), gebinnt von 460 nm bis 475 nm. Dies ist die einzelne Wellenlänge, die die wahrgenommene Lichtfarbe am besten repräsentiert, abgeleitet aus dem CIE-Farbdiagramm.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):22 nm (typisch). Dies gibt die spektrale Reinheit oder Bandbreite des emittierten blauen Lichts an.
• Durchlassspannung (VF):3,2 V (typisch), im Bereich von 2,7 V bis 3,6 V bei 20mA. Dies ist der Spannungsabfall über der LED im Betrieb.
• Sperrstrom (IR):Maximal 100 μA bei einer Sperrspannung (VR) von 5V.Wichtig:Diese LED ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt; diese Testbedingung dient nur der Charakterisierung.

3. Binning-System Spezifikation

Um Konsistenz in Helligkeit und Farbe für Produktionsanwendungen sicherzustellen, werden LEDs in Bins sortiert.

3.1 Lichtstärke-Binning

Einheit: Millicandela (mcd) @ IF = 20mA. Der Bin-Code ist auf der Verpackungstüte aufgedruckt.

• Bin HJ:180 mcd (Min) bis 310 mcd (Max)
• Bin KL:310 mcd (Min) bis 520 mcd (Max)
• Bin MN:520 mcd (Min) bis 880 mcd (Max)

Hinweis: Toleranz auf jede Binnengrenze beträgt ±15%.

3.2 Dominante Wellenlänge-Binning

Einheit: Nanometer (nm) @ IF = 20mA.

• Bin B07:460,0 nm (Min) bis 465,0 nm (Max)
• Bin B08:465,0 nm (Min) bis 470,0 nm (Max)
• Bin B09:470,0 nm (Min) bis 475,0 nm (Max)

4. Analyse der Kennlinien

Typische Kennlinien (hier nicht im Detail wiedergegeben, aber im Datenblatt referenziert) bieten Entwicklern visuelle Orientierung. Dazu gehören typischerweise:

• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Zeigt, wie die Helligkeit mit dem Strom bis zum Maximalwert ansteigt.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Demonstriert den thermischen Quenching-Effekt, bei dem die Lichtausbeute mit steigender Sperrschichttemperatur abnimmt.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom:Veranschaulicht die nichtlineare I-V-Kennlinie der Diode.
• Spektrale Verteilung:Ein Diagramm, das die relative Leistung über verschiedene Wellenlängen zeigt, zentriert um die Spitzenwellenlänge.

Diese Kurven sind wesentlich, um die Leistung unter nicht standardmäßigen Bedingungen (z.B. unterschiedliche Treiberströme oder Umgebungstemperaturen) vorherzusagen.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Abmessungen

Die LED hat eine standardmäßige T-1 5mm runde Linse. Wichtige Abmessungen sind:

• Linsendurchmesser:Maximal 5,4 mm (0,212 Zoll).
• Gehäusehöhe:8,6 mm (0,339 Zoll) von der Unterseite der Anschlüsse bis zur Oberseite der Linse.
• Anschlussdrahtdurchmesser:0,5 mm ±0,05 mm (0,0197 ±0,002 Zoll).
• Anschlussabstand:Nominal 2,54 mm (0,1 Zoll), gemessen dort, wo die Anschlüsse aus dem Gehäuse austreten.
• Kathodenkennzeichnung:Der Kathodenanschluss ist typischerweise durch eine abgeflachte Stelle am Linsenflansch oder einen kürzeren Anschluss gekennzeichnet (Herstellerkennzeichnung prüfen). Das bereitgestellte Diagramm zeigt die Kathodenseite an.

Wichtige Hinweise:Die Toleranz beträgt ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben. Maximal 1,0 mm hervorstehendes Harz unter dem Flansch ist zulässig. Das Biegen und Löten der Anschlüsse muss die im Abschnitt "Vorsichtsmaßnahmen" angegebenen Mindestabstände zum LED-Körper einhalten.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Lagerung und Handhabung

• Lagern Sie die LEDs in einer Umgebung von maximal 30°C und 70% relativer Luftfeuchtigkeit.
• Verwenden Sie die Bauteile innerhalb von drei Monaten, nachdem sie aus der original feuchtigkeitsdichten Verpackung entnommen wurden. Für längere Lagerung verwenden Sie einen versiegelten Behälter mit Trockenmittel oder eine Stickstoffatmosphäre.
• Handhabung mit ESD-Vorsichtsmaßnahmen: Verwenden Sie geerdete Handgelenkbänder, Arbeitsplätze und Ionisatoren, um statische Aufladung auf der Linse zu neutralisieren.
• Reinigen Sie die LEDs nur bei Bedarf mit alkoholbasierten Lösungsmitteln wie Isopropanol.

6.2 Anschlussbiegen und Leiterplattenmontage

• Biegen Sie die Anschlüsse an einer Stelle, die mindestens 3 mm von der Basis der LED-Linse entfernt ist.
• Verwenden Sie den LED-Körper nicht als Drehpunkt beim Biegen.
• Führen Sie alle Biegevorgänge bei Raumtemperatur undvor soldering.
• der Leiterplattenbestückung durch. Wenden Sie beim Einführen in die Leiterplatte minimale Kraft an, um mechanische Belastung zu vermeiden.

6.3 Lötprozess

Halten Sie einen Mindestabstand von 3 mm (für Lötkolben) oder 2 mm (für Wellenlötung) zwischen dem Lötpunkt und der Basis der Linse ein. Tauchen Sie die Linse niemals in das Lot.

• Lötkolben:Max. Temperatur 350°C, max. Zeit 3 Sekunden pro Anschluss (nur einmal).
• Wellenlötung:Vorwärmen auf max. 100°C für bis zu 60 Sekunden. Lötwellenbad bei max. 260°C für bis zu 5 Sekunden.
• Kritisch:Infrarot (IR) Reflow-Lötung istnicht geeignetfür dieses Durchsteck-LED-Produkt. Übermäßige Hitze oder Zeit kann die Linse verformen oder zu einem Ausfall führen.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Verpackungsspezifikation

Die LEDs sind in antistatischen Beuteln verpackt, um ESD-Schäden während Transport und Handhabung zu verhindern.

• 500 Stück pro Verpackungsbeutel.
• 10 Verpackungsbeutel pro Innenkarton (insgesamt 5.000 Stück).
• 8 Innenkartons pro Master-Außenkarton (insgesamt 40.000 Stück).
• In einer Versandcharge darf nur die letzte Packung eine nicht vollständige Menge enthalten.

8. Anwendungsdesign-Empfehlungen

8.1 Treiberschaltungsdesign

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Um gleichmäßige Helligkeit sicherzustellen und Überstromschäden zu verhindern, muss ein strombegrenzender Widerstand in Reihe mit jeder LED verwendet werden.

• Empfohlene Schaltung (Schaltung A):Verwenden Sie für jede LED einen separaten Widerstand, der in Reihe geschaltet ist. Dies kompensiert die natürliche Variation der Durchlassspannung (VF) von LED zu LED und stellt sicher, dass jede den gleichen Strom erhält und somit eine ähnliche Helligkeit aufweist.
• Nicht empfohlen (Schaltung B):Das direkte Parallelschalten mehrerer LEDs mit einem einzigen gemeinsamen Widerstand wird nicht empfohlen. Kleine Unterschiede in VF führen zu einer ungleichmäßigen Stromaufteilung, was zu erheblichen Helligkeitsunterschieden zwischen den LEDs führt.

Der Widerstandswert (R) kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (Versorgungsspannung - VF_LED) / IF, wobei IF der gewünschte Durchlassstrom ist (z.B. 20mA).

8.2 Überlegungen zum thermischen Management

Obwohl die Verlustleistung gering ist, muss die Derating-Spezifikation in Hochtemperaturanwendungen beachtet werden. Sorgen Sie für ausreichende Luftzirkulation oder Kühlkörper, wenn die LED in einer Umgebung über 30°C bei oder nahe ihrem Maximalstrom betrieben wird. Das lineare Derating von 0,5 mA/°C über 30°C beeinflusst direkt den maximal sicheren Betriebsstrom.

8.3 Optisches Design

Der 50-Grad-Abstrahlwinkel bietet einen gerichteten Strahl. Für eine breitere Ausleuchtung können sekundäre Optiken wie Diffusoren oder Lichtleiter eingesetzt werden. Die blaue, diffuse Linse trägt im Vergleich zu einer klaren Linse zu einem gleichmäßigeren Erscheinungsbild aus verschiedenen Blickwinkeln bei.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu älteren Technologien wie GaP (Galliumphosphid) blauen LEDs bietet dieses auf InGaN basierende Bauteil eine deutlich höhere Lichtausbeute und eine gesättigtere blaue Farbe. Innerhalb der Kategorie T-1 5mm blaue LEDs sind die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale der LTL17KCBH5D ihre spezifische Binning-Struktur für Intensität und Wellenlänge, ihre klar definierten Maximalwerte und Derating-Kurve sowie ihre detaillierten Handhabungs- und Lötvorsichtsmaßnahmen, die zu einer zuverlässigen Fertigung beitragen.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

10.1 Kann ich diese LED dauerhaft mit 30mA betreiben?

Ja, aber nur, wenn die Umgebungstemperatur (TA) bei oder unter 30°C liegt. Wenn TA höher ist, müssen Sie den Strom gemäß dem Derating-Faktor von 0,5 mA/°C über 30°C reduzieren, um zu vermeiden, dass die maximale Sperrschichttemperatur überschritten und die Zuverlässigkeit beeinträchtigt wird.

10.2 Warum wird für jede parallel geschaltete LED ein separater Widerstand benötigt?

Aufgrund von Fertigungstoleranzen variiert die Durchlassspannung (VF) von LEDs. Ohne individuelle Widerstände ziehen LEDs mit etwas niedrigerer VF unverhältnismäßig mehr Strom, werden heller und können überhitzen, während solche mit höherer VF dunkler bleiben. Reihenwiderstände sorgen für einen Stromausgleich.

10.3 Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

Spitzenwellenlänge (λp)ist die physikalische Wellenlänge, bei der die optische Ausgangsleistung am größten ist.Dominante Wellenlänge (λd)ist ein berechneter Wert basierend auf der menschlichen Farbwahrnehmung (CIE-Diagramm), der die von uns gesehene Farbe am besten repräsentiert. Für monochromatische LEDs wie diese blaue liegen sie oft nahe beieinander, aber λd ist der relevantere Parameter für die Farbangabe.

10.4 Kann ich diese LED für Außenanwendungen verwenden?

Das Datenblatt gibt an, dass sie für Innen- und Außenschilder geeignet ist. Für raue Außenumgebungen sollten jedoch zusätzliche Schutzmaßnahmen wie konforme Beschichtung auf der Leiterplatte, UV-stabile Linsen bei längerer direkter Sonneneinstrahlung und die Einhaltung des Betriebstemperaturbereichs (-30°C bis +80°C) in Betracht gezogen werden.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf eines Multi-Indikator-Panels für einen Netzwerk-Switch.Das Panel benötigt zehn einheitliche blaue Statusleuchten. Die Systemversorgungsspannung beträgt 5V.

1. Bauteilauswahl:Spezifizieren Sie LTL17KCBH5D LEDs aus dem gleichen Lichtstärke-Bin (z.B. KL) und Wellenlängen-Bin (z.B. B08), um visuelle Konsistenz zu garantieren.
2. Schaltungsdesign:Entwerfen Sie zehn identische Treiberschaltungen. Für einen Zielstrom von 20mA und eine typische VF von 3,2V berechnen Sie den Reihenwiderstand: R = (5V - 3,2V) / 0,020A = 90 Ohm. Verwenden Sie einen Standard-91-Ohm- oder 100-Ohm-Widerstand. Platzieren Sie einen Widerstand in Reihe mit jeder LED-Anode.
3. Leiterplattenlayout:Folgen Sie der Maßzeichnung für den Lochabstand (2,54mm). Stellen Sie sicher, dass die Kathode (gekennzeichneter Anschluss) auf dem Leiterplatten-Layout korrekt ausgerichtet ist. Halten Sie den empfohlenen Abstand von 3mm zwischen dem LED-Körper und dem Lötpad ein.
4. Montage:Setzen Sie die LEDs ein, biegen Sie die Anschlüsse bei Bedarf vorsichtig 3 mm vom Körper entfernt und wellenlöten Sie mit dem angegebenen Profil (max. 260°C für 5s, Vorwärmung).
5. Ergebnis:Ein Panel mit zehn konsistent hellen und gleichmäßig gefärbten blauen Indikatoren, das einen zuverlässigen Langzeitbetrieb gewährleistet.

12. Funktionsprinzip Einführung

Diese LED arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang. Der aktive Bereich besteht aus InGaN. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Schwellenspannung der Diode überschreitet, werden Elektronen aus dem n-dotierten Bereich und Löcher aus dem p-dotierten Bereich in den aktiven Bereich injiziert. Dort rekombinieren sie und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der InGaN-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die wiederum die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts definiert – in diesem Fall Blau bei etwa 470 nm. Die Epoxidlinse dient zum Schutz des Halbleiterchips, zur Formung des Lichtstrahls und zur mechanischen Unterstützung der Anschlüsse.

13. Technologietrends

Die Entwicklung von hochhellen blauen LEDs auf InGaN-Basis war eine grundlegende Errungenschaft in der Festkörperbeleuchtung und ermöglichte die Herstellung von weißen LEDs (über Phosphorkonversion) und Vollfarbdisplays. Aktuelle Trends bei Indikator-LEDs umfassen:

• Miniaturisierung:Bewegung hin zu kleineren oberflächenmontierbaren (SMD) Gehäusen wie 0402 und 0201, obwohl Durchsteckgehäuse aufgrund ihrer Robustheit, Wartbarkeit und für bestimmte Anwendungen weiterhin wichtig sind.
• Erhöhte Effizienz:Fortlaufende Verbesserungen der internen Quanteneffizienz und der Lichtextraktion aus dem Gehäuse führen zu höherer Lichtstärke pro elektrischer Eingangsleistung.
• Integrierte Lösungen:Zunehmende Verbreitung von LEDs mit eingebauten strombegrenzenden Widerständen oder IC-Treibern für vereinfachtes Schaltungsdesign.
• Farbkonsistenz:Engere Binning-Spezifikationen und fortschrittliche Fertigungskontrollen, um Farb- und Helligkeitsschwankungen innerhalb einer Produktionscharge zu reduzieren.

Durchsteck-LEDs wie die LTL17KCBH5D bleiben aufgrund ihrer einfachen Handhabung, Zuverlässigkeit und Kosteneffizienz für Prototyping, Ausbildung und Anwendungen, bei denen manuelle Montage oder hohe mechanische Festigkeit erforderlich ist, weiterhin relevant.