LTL-14FM9HKP LED-Lampe Datenblatt - Rechtwinkliger Halter - Gelbgrün/Rot/Gelb - 20mA - 52mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTL-14FM9HKP ist eine Leiterplatten-Anzeige (CBI) für die Durchsteckmontage. Sie besteht aus einem rechtwinkligen schwarzen Kunststoffhalter (Gehäuse), der mit spezifischen LED-Lampen bestückt wird. Dieses Design soll den Kontrast erhöhen und die einfache Montage auf Leiterplatten (PCBs) erleichtern. Das Produkt ist in Konfigurationen mit AlInGaP-Halbleiterchips erhältlich, die Licht in den Wellenlängen Gelbgrün, Rot und Gelb emittieren.

1.1 Kernvorteile

• Einfache Montage:Das Design ist für unkomplizierte Leiterplattenbestückungsprozesse optimiert.
• Verbesserter Kontrast:Das schwarze Kunststoffgehäuse bietet einen kontrastreichen Hintergrund und verbessert die Sichtbarkeit der leuchtenden LED.
• Energieeffizienz:Das Bauteil zeichnet sich durch niedrigen Stromverbrauch und hohe Lichtausbeute aus.
• Umweltkonformität:Dies ist ein bleifreies Produkt, das den RoHS-Richtlinien (Beschränkung gefährlicher Stoffe) entspricht.
• Chip-Technologie:Verwendet AlInGaP-Chips (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid), die für ihre Effizienz und Farbreinheit im Spektrum von Rot bis Gelbgrün bekannt sind.

1.2 Zielanwendungen

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

• Computer-Peripheriegeräte und interne Statusanzeigen.
• Kommunikationsgeräte für Signal- und Statusanzeige.
• Unterhaltungselektronik.
• Industrielle Steuerpulte und Maschinen.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Der folgende Abschnitt bietet eine detaillierte Aufschlüsselung der für die LTL-14FM9HKP spezifizierten elektrischen, optischen und thermischen Kenngrößen.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Alle Werte gelten bei einer Umgebungstemperatur (TA) von 25°C.

• Verlustleistung (PD):Maximal 52 mW für alle LED-Farben. Dies ist die maximale Leistung, die das Bauteil ohne Überschreiten seiner thermischen Grenzen abführen kann.
• Spitzen-Durchlassstrom (IFP):60 mA, nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (Tastverhältnis ≤ 1/10, Pulsbreite ≤ 10ms).
• Dauer-Durchlassstrom (IF):20 mA DC. Dies ist der empfohlene Maximalstrom für Dauerbetrieb.
• Betriebstemperaturbereich:-30°C bis +85°C. Die Funktionsfähigkeit des Bauteils ist innerhalb dieses Umgebungstemperaturbereichs garantiert.
• Lagertemperaturbereich:-40°C bis +100°C.
• Löt-Temperatur der Anschlüsse:260°C für maximal 5 Sekunden, gemessen 2,0mm (0,079") vom Bauteilkörper entfernt.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen bei TA=25°C und IF=10mA, sofern nicht anders angegeben.

• Lichtstärke (Iv):
  • LED1 (Gelbgrün): Typisch 15 mcd (Min 8,7, Max 29 mcd).
  • LED2 (Gelbgrün): Typisch 15 mcd (Min 8,7, Max 29 mcd).
  • LED2 (Rot): Typisch 14 mcd (Min 3,8, Max 30 mcd).
  • LED3 (Gelb): Typisch 11 mcd (Min 3,8, Max 30 mcd).
  • Hinweis: Die Iv-Messung beinhaltet eine Prüftoleranz von ±30%.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):Definiert als der volle Winkel, bei dem die Intensität auf die Hälfte ihres Spitzenwertes abfällt.
  • LED1 & LED3: 100 Grad.
  • LED2 (beide Farben): 110 Grad.
• Wellenlänge:
  • Spitzenwellenlänge (λP):Die Wellenlänge, bei der das Emissionsspektrum am stärksten ist. LED1/2 Gelbgrün: 572nm, LED2 Rot: 630nm, LED3 Gelb: 591nm.
  • Dominante Wellenlänge (λD):Die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge, abgeleitet aus CIE-Koordinaten. Typische Werte: Gelbgrün: 569nm, Rot: 625nm, Gelb: 589nm.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Ein Maß für die Farbreinheit. Gelbgrün/Gelb: 15nm, Rot: 20nm.
• Durchlassspannung (VF):Typisch 2,0V für alle Farben bei 10mA (Bereich 1,6V bis 2,5V). Diese niedrige Spannung ist charakteristisch für die AlInGaP-Technologie.
• Sperrstrom (IR):Maximal 10 μA bei VR=5V. Das Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt; dieser Parameter dient nur Leckstromtests.

3. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt enthält typische Kennlinien, die für den Schaltungsentwurf und das Verständnis des Bauteilverhaltens unter verschiedenen Bedingungen wesentlich sind.

3.1 Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Diese Kurven zeigen, dass die Lichtstärke mit dem Durchlassstrom in einer nichtlinearen Beziehung zunimmt. Für optimale Helligkeit und Lebensdauer wird ein Betrieb bei oder unterhalb der empfohlenen 20mA empfohlen. Ein Betrieb darüber hinaus bringt abnehmende Lichtausbeute und erhöhte Wärmeentwicklung.

3.2 Durchlassspannung vs. Durchlassstrom

Die U-I-Kennlinien zeigen das diodenähnliche Verhalten. Die Durchlassspannung weist einen leichten positiven Temperaturkoeffizienten auf, d.h. sie sinkt bei steigender Sperrschichttemperatur für einen gegebenen Strom. Dies ist eine wichtige Überlegung für Konstantspannungs-Treiber.

3.3 Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur

Diese Kurven veranschaulichen die thermische Drosselung der Lichtleistung. Die Lichtstärke nimmt mit steigender Umgebungstemperatur ab. Dies ist ein kritischer Faktor für Anwendungen in erhöhten Umgebungstemperaturen, da möglicherweise eine Stromanpassung oder Kühlung erforderlich ist, um die gewünschte Helligkeit zu erhalten.

4. Mechanische & Verpackungsinformationen

4.1 Abmessungen

Das Bauteil hat eine rechtwinklige Durchsteckbauform. Wichtige Abmessungshinweise:

• Alle Hauptabmessungen sind in Millimetern angegeben, mit einer Standardtoleranz von ±0,25mm, sofern nicht anders spezifiziert.
• Das Halter-(Gehäuse-)Material ist schwarzer/dunkelgrauer Kunststoff.
• LED-Identifikation: LED1 hat eine grüne Streulinse, LED2 eine weiße Streulinse und LED3 eine gelbe Streulinse.

4.2 Polaritätskennzeichnung

Die Polarität wird durch die physikalische Struktur des Halters und die Anschlusslängen angezeigt (typischerweise ist der Kathodenanschluss kürzer oder markiert). Für die spezifische Pinbelegung jeder LED-Farbe im Halter muss die Umrisszeichnung im Datenblatt konsultiert werden.

4.3 Verpackungsspezifikation

Die Bauteile werden in Schüttgutverpackung oder auf Band und Rolle für die automatisierte Bestückung geliefert. Die genauen Rollenabmessungen, Taschenabstände und Ausrichtung sind im Verpackungsspezifikationsdiagramm detailliert dargestellt.

5. Löt- & Montagerichtlinien

Sachgemäße Handhabung ist für die Zuverlässigkeit entscheidend.

5.1 Lagerbedingungen

Für die Langzeitlagerung außerhalb der Originalverpackung wird empfohlen, LEDs in einem verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder in Stickstoffatmosphäre zu lagern, um Feuchtigkeitsaufnahme zu verhindern, die das Löten und die Langzeitleistung beeinträchtigen kann. Bei Entnahme aus der Originalverpackung innerhalb von drei Monaten verwenden.

5.2 Anschlussformung

• Das Biegen muss an einer Stelle mindestens 3mm von der Basis der LED-Linse entfernt durchgeführt werden.
• Die Basis des Anschlussrahmens nicht als Drehpunkt verwenden.
• Die Anschlussformung muss vor dem Löten und bei Raumtemperatur erfolgen.
• Während der PCB-Montage minimale Krafteinwirkung verwenden, um mechanische Belastung zu vermeiden.

5.3 Lötprozess

Kritische Regel:Einen Mindestabstand von 2mm von der Basis der Linse/des Halters zum Lötpunkt einhalten. Linse oder Halter nicht in das Lot tauchen.

• Handlöten (Lötkolben):Maximale Temperatur 350°C, maximale Zeit 3 Sekunden pro Anschluss (nur einmal).
• Wellenlöten:
  • Vorwärmen: Maximal 120°C für bis zu 100 Sekunden.
  • Lötwellen: Maximal 260°C für bis zu 5 Sekunden.
  • Sicherstellen, dass das Bauteil so positioniert ist, dass die Lötwelle nicht innerhalb von 2mm an die Basis der Linse/des Halters herankommt.
• Nicht empfohlen:IR-Reflow-Löten ist für dieses Durchsteckbauteil nicht geeignet.
• Warnung:Übermäßige Temperatur oder Zeit kann zu Linsenverformung oder katastrophalem LED-Ausfall führen. Die maximale Wellenlöttemperatur gibt nicht die Wärmeverformungstemperatur (HDT) oder den Schmelzpunkt des Halters an.

6. Anwendungs- & Schaltungsentwurfsempfehlungen

6.1 Treiberschaltungsentwurf

LEDs sind strombetriebene Bauteile. Um eine gleichmäßige Helligkeit bei Verwendung mehrerer LEDs, insbesondere in Parallelschaltung, zu gewährleisten, muss ein strombegrenzender Widerstand in Reihe zu jeder LED geschaltet werden.

• Empfohlene Schaltung (A):Jede LED hat ihren eigenen Reihenwiderstand, der mit der Versorgungsspannung verbunden ist. Dies kompensiert Schwankungen in der Durchlassspannung (Vf) einzelner LEDs und stellt sicher, dass jede den gleichen Strom erhält und somit ähnliche Helligkeit abgibt.
• Nicht empfohlene Schaltung (B):Mehrere LEDs parallel mit einem einzigen gemeinsamen Widerstand. Aufgrund natürlicher Vf-Schwankungen zwischen LEDs teilt sich der Strom nicht gleichmäßig auf, was zu erheblichen Helligkeitsunterschieden zwischen den Bauteilen führt.

6.2 Elektrostatische Entladung (ESD) Schutz

Diese LEDs sind anfällig für Schäden durch elektrostatische Entladung oder Spannungsspitzen. Bei der Handhabung und Montage müssen Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden:

• Bedienpersonal sollte leitfähige Handgelenkbänder oder antistatische Handschuhe tragen.
• Geerdete Arbeitsplätze und Werkzeuge verwenden.
• Bauteile in ESD-geschützter Verpackung lagern und transportieren.

6.3 Reinigung

Wenn nach dem Löten eine Reinigung erforderlich ist, nur alkoholbasierte Lösungsmittel wie Isopropylalkohol verwenden. Aggressive oder scheuernde Reinigungsmittel vermeiden.

7. Technischer Vergleich & Designüberlegungen

7.1 Technologiewahl: AlInGaP

Die Verwendung von Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP) Halbleitermaterial bietet deutliche Vorteile für Farben im Rot-, Orange-, Gelb- und Gelbgrün-Spektrum:

• Hohe Effizienz:AlInGaP-LEDs bieten in diesen Farben im Allgemeinen eine höhere Lichtausbeute (Lumen pro Watt) im Vergleich zu älteren Technologien wie GaAsP.
• Gute Farbreinheit:Die spektrale Halbwertsbreite ist relativ schmal (15-20nm), was zu gesättigten, reinen Farben führt.
• Thermische Stabilität:Die Leistungsabnahme mit der Temperatur ist vorhanden, wird aber in den bereitgestellten Kurven behandelt und charakterisiert.

7.2 Bauform: Rechtwinklig Durchsteckmontage

Dieses Design ist ideal für Anwendungen, bei denen die PCB senkrecht montiert ist oder die Anzeige von der Frontplatte aus sichtbar sein muss, während die Leiterplatte parallel dazu verläuft. Das schwarze Gehäuse bietet eine integrierte Lichtführung und Kontrastverbesserung, wodurch in vielen Designs ein separater Blendrahm oder Lichtleiter entfällt.

8. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Daten)

8.1 Kann ich diese LED dauerhaft mit 20mA betreiben?

Ja, 20mA DC ist der spezifizierte maximale Dauer-Durchlassstrom. Für optimale Lebensdauer und Zuverlässigkeit wird oft ein Betrieb bei oder leicht unter diesem Wert (z.B. 15-18mA) empfohlen, insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen.

8.2 Warum ist ein Reihenwiderstand notwendig, selbst wenn meine Versorgungsspannung der typischen Vf der LED entspricht?

Die Durchlassspannung (Vf) hat einen Toleranzbereich (1,6V bis 2,5V). Eine Konstantspannungsquelle kann den Strom nicht regeln. Ein kleiner Spannungsanstieg kann aufgrund der exponentiellen I-V-Kennlinie der Diode zu einem großen, möglicherweise schädlichen, Stromanstieg führen. Der Reihenwiderstand sorgt für Gegenkopplung und stabilisiert den Strom gegenüber Schwankungen sowohl der Versorgungsspannung als auch der individuellen Vf der LED.

8.3 Kann ich Reflow-Löten für dieses Bauteil verwenden?

Nein. Das Datenblatt stellt ausdrücklich klar, dass IR-Reflow kein geeigneter Prozess für diese Durchsteck-LED-Lampe ist. Die empfohlenen Prozesse sind Handlöten oder Wellenlöten unter strikter Einhaltung der bereitgestellten Temperatur- und Abstandsrichtlinien.

8.4 Wie berechne ich den Wert des Reihenwiderstands?

Ohmsches Gesetz verwenden: R = (V_Versorgung - Vf_LED) / I_gewünscht.
Beispiel: Für eine 5V-Versorgung, eine typische Vf von 2,0V und einen gewünschten Strom von 10mA:
R = (5V - 2,0V) / 0,010A = 300 Ohm.
Immer den ungünstigsten Vf-Wert (Minimum) berücksichtigen, um sicherzustellen, dass der Strom die maximalen Grenzwerte nicht überschreitet, und die Verlustleistung im Widerstand überprüfen (P = I^2 * R).