LTL1CHKxKNN Serie LED-Lampe Datenblatt - T-1 3mm Gehäuse - 2,0-2,4V Durchlassspannung - 30mA Dauerstrom - Hyper Rot bis Grün - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt detailliert die technischen Spezifikationen für die LTL1CHKxKNN Serie von Leuchtdioden (LEDs). Diese Produktfamilie besteht aus standardmäßigen T-1 (3mm) Durchsteck-LED-Lampen, die für universelle Anzeigeanwendungen konzipiert sind, die ein höheres Maß an Lichtstärke erfordern. Die Bauteile sind mit der Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP) Materialtechnologie auf einem Galliumarsenid (GaAs)-Substrat aufgebaut, die für die Erzeugung von hocheffizientem sichtbarem Licht in einem Farbbereich von Rot bis Grün bekannt ist.

Die Kernvorteile dieser Serie umfassen niedrigen Stromverbrauch, hohe Lichtausbeute und Kompatibilität mit integrierten Schaltkreis (IC)-Ansteuerpegeln aufgrund geringer Stromanforderungen. Alle Varianten dieser Serie verfügen über eine wasserklare Linse, die das Licht nicht streut, was zu einem fokussierteren und intensiveren Strahl führt, der für klare Anzeigen geeignet ist.

Der Zielmarkt für diese LEDs ist breit gefächert und umfasst jedes elektronische Gerät, das Statusanzeigen, Panelbeleuchtungen oder einfache Beleuchtung erfordert, bei denen Zuverlässigkeit, Sichtbarkeit und Kosteneffizienz entscheidende Überlegungen sind.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Absolute Grenzwerte

Die absoluten Grenzwerte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Für einen zuverlässigen Betrieb sollten diese Grenzen niemals, auch nicht kurzzeitig, überschritten werden.

• Verlustleistung (Pd):Alle Bauteile der Serie haben eine maximale Verlustleistung von 75 mW bei einer Umgebungstemperatur (T_A) von 25°C. Das Überschreiten dieses Grenzwerts kann zu Überhitzung und katastrophalem Ausfall führen.
• Durchlassstrom:Es werden zwei Stromwerte spezifiziert:
  • Dauer-Durchlassstrom (I_F):Der maximal zulässige Gleichstrom, der kontinuierlich angelegt werden kann, beträgt für alle Farben 30 mA.
  • Spitzen-Durchlassstrom:Ein höherer gepulster Strom ist unter bestimmten Bedingungen zulässig. Für die roten Varianten (Hyper Rot, Super Rot, Rot) beträgt der Spitzenstrom 90 mA bei einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 0,1 ms. Für die orangen, gelben und grünen Varianten beträgt der Spitzenstrom unter denselben Bedingungen 60 mA. Dieser Parameter ist entscheidend für Multiplexing- oder gepulste Betriebsschemata.
• Thermische Entlastung:Der maximale Dauer-Durchlassstrom muss oberhalb von 70°C linear mit einer Rate von 0,4 mA/°C entlastet werden. Das bedeutet, dass der zulässige Dauerstrom mit steigender Umgebungstemperatur abnimmt, was eine kritische Designüberlegung für Hochtemperaturumgebungen ist.
• Sperrspannung (V_R):Die maximal zulässige Sperrspannung beträgt 5V bei einem Sperrstrom (I_R) von 100 µA. Das Anlegen einer höheren Sperrspannung kann den PN-Übergang der LED zerstören.
• Temperaturbereiche:Der Betriebstemperaturbereich reicht von -40°C bis +100°C, und der Lagertemperaturbereich reicht von -55°C bis +100°C, was auf eine robuste Leistung über einen weiten Bedingungsbereich hinweist.
• Löttemperatur:Die Anschlüsse können bei 260°C für maximal 5 Sekunden gelötet werden, wobei der Lötpunkt mindestens 1,6mm (0,063") vom LED-Gehäuse entfernt sein muss, um thermische Schäden an der Epoxidlinse und dem internen Chip zu verhindern.

2.2 Elektrische und optische Kennwerte

Diese Parameter werden unter Standardtestbedingungen (T_A=25°C) gemessen und definieren die typische Leistung des Bauteils.

• Lichtstärke (I_v):Dies ist ein wichtiger optischer Parameter. Alle Bauteile haben eine minimale Lichtstärke von 140 mcd (Millicandela) bei einem Durchlassstrom (I_F) von 20mA. Die typischen Werte liegen je nach spezifischer Farbvariante zwischen 210 mcd und 320 mcd. Die Intensität wird mit einer Sensor- und Filterkombination gemessen, die der photopischen (menschlichen Augen) Empfindlichkeitskurve (CIE) entspricht. Das Datenblatt vermerkt, dass Produkte in zwei Lichtstärkeklassen eingeteilt werden, wobei der Klassen-Code auf der Verpackung markiert ist.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):Die Serie zeichnet sich durch einen engen Abstrahlwinkel von 45 Grad aus. Dies ist definiert als der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte des auf der Mittelachse (0°) gemessenen Wertes abfällt. Diese Eigenschaft führt zu einem stärker gerichteten Lichtstrahl.
• Wellenlängenspezifikationen:Drei wichtige Wellenlängenmetriken werden angegeben:
  • Spitzenwellenlänge (λ_P):Die Wellenlänge, bei der die optische Leistungsabgabe maximal ist. Sie reicht von 575 nm (Grün) bis 650 nm (Hyper Rot).
  • Dominante Wellenlänge (λ_d):Eine einzelne Wellenlänge, die aus dem CIE-Farbdiagramm abgeleitet wird und die wahrgenommene Farbe des Lichts am besten repräsentiert. Sie ist für die Farbdefinition im Allgemeinen relevanter als die Spitzenwellenlänge. Die Werte reichen von 572 nm (Grün) bis 639 nm (Hyper Rot).
  • Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Die Breite des Emissionsspektrums bei der halben maximalen Leistung (Full Width at Half Maximum - FWHM). Sie gibt die Farbreinheit an. Die roten LEDs haben ein breiteres Spektrum (20 nm), während die gelben und grünen LEDs ein schmaleres Spektrum (15-17 nm) aufweisen.
• Durchlassspannung (V_F):Der Spannungsabfall über der LED bei einem Betriebsstrom von 20mA. Die minimale V_Fliegt zwischen 2,0V und 2,05V, und die typische V_Fliegt zwischen 2,3V und 2,4V, abhängig von der Farbe. Dieser Parameter ist entscheidend für die Auslegung des in Reihe geschalteten strombegrenzenden Widerstands.
• Sperrstrom (I_R):Der Leckstrom, wenn eine Sperrspannung von 5V angelegt wird. Er beträgt typischerweise 100 µA oder weniger.
• Kapazität (C):Die Sperrschichtkapazität beträgt typischerweise 40 pF, gemessen bei 0V Vorspannung und einer Frequenz von 1 MHz. Dies kann ein Faktor in Hochgeschwindigkeitsschaltanwendungen sein.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt weist auf die Verwendung eines Binning-Systems hin, hauptsächlich für die Lichtstärke. Produkte werden in zwei Intensitätsklassen (Bins) eingeteilt. Der spezifische Bin-Code für eine bestimmte LED ist auf ihrer individuellen Verpackungstüte markiert. Dies ermöglicht es Designern, LEDs mit konsistenten Helligkeitsstufen für ihre Anwendungen auszuwählen. Obwohl in diesem Dokument nicht explizit für Wellenlänge oder Durchlassspannung detailliert, haben solche Parameter oft Toleranzbereiche (Min./Typ./Max.), die effektiv implizite Bins definieren.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auf eine Seite mit "Typischen elektrischen / optischen Kennlinienkurven". Obwohl die spezifischen Grafiken im Text nicht bereitgestellt werden, basierend auf Standard-LED-Datenblättern, umfassen diese typischerweise:

• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I-V-Kurve):Zeigt, wie die Lichtausgabe mit dem Strom zunimmt, normalerweise in einem nahezu linearen Verhältnis innerhalb des Betriebsbereichs.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom:Veranschaulicht die exponentielle V-I-Charakteristik der Diode.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Demonstriert die Abnahme der Lichtausgabe bei steigender Sperrschichttemperatur und unterstreicht die Bedeutung des thermischen Managements.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung, die die relative Leistung über verschiedene Wellenlängen zeigt und visuell die Spitzenwellenlänge und die spektrale Halbwertsbreite repräsentiert.
• Abstrahlwinkeldiagramm:Ein Polardiagramm, das die räumliche Verteilung der Lichtintensität um die LED herum zeigt.

Diese Kurven sind von unschätzbarem Wert, um das Verhalten des Bauteils unter nicht standardmäßigen Bedingungen zu verstehen und für präzise Schaltungsauslegung.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED verwendet ein standardmäßiges T-1 (3mm) radiales Durchsteckgehäuse. Wichtige dimensionale Hinweise umfassen:

• Alle Abmessungen sind in Millimetern angegeben, Zollwerte sind in Klammern beigefügt.
• Es gilt eine Standardtoleranz von ±0,25mm (±0,010"), sofern nicht anders angegeben.
• Das Harz unter dem Flansch kann maximal um 1,0mm (0,04") hervorstehen.
• Der Anschlussabstand wird an der Stelle gemessen, an der die Anschlüsse das Gehäuse verlassen, was für die Leiterplattenlochplatzierung entscheidend ist.
• Die Gehäusezeichnung (referenziert als LTL1CHx Serie) würde typischerweise die Gesamtlänge, den Linsendurchmesser, die Anschlusslänge und den Durchmesser sowie die Position der Abflachung oder eines anderen Polaritätsindikators am Flansch zeigen.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Bei Durchsteck-LEDs ist der längere Anschluss universell die Anode (Pluspol) und der kürzere Anschluss die Kathode (Minuspol). Zusätzlich haben die meisten Gehäuse eine Abflachung am Rand des Flansches, die sich typischerweise auf der Kathodenseite befindet. Überprüfen Sie die Polarität immer vor dem Löten, um Schäden durch Sperrspannung zu verhindern.

6. Richtlinien für Lötung und Montage

Die primäre Richtlinie für Hand- oder Wellenlötung lautet: Die Lötspitze muss mindestens 1,6mm vom Kunststoffgehäuse der LED entfernt sein, und die Temperatur darf 260°C für nicht mehr als 5 Sekunden überschreiten. Längere Hitzeeinwirkung kann die Epoxidlinse verkohlen, interne Delamination verursachen oder die Bonddrähte beschädigen.

Allgemeine Montagehinweise:

• Vermeiden Sie mechanische Belastung der Anschlüsse in der Nähe des Gehäuses.
• Reinigen Sie die LED nicht mit Ultraschallreinigern, da Kavitation die interne Struktur beschädigen kann.
• Verwenden Sie während der Montage geeignete antistatische Handhabungsverfahren, um den Halbleiterchip vor elektrostatischer Entladung (ESD) zu schützen, obwohl LEDs im Allgemeinen robuster als einige ICs sind.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Das Bauteilkennzeichnungsschema für die Serie ist LTL1CHKxKNN, wobei "x" den Farbcode bezeichnet:

• D:Hyper Rot (AlInGaP)
• R:Super Rot (AlInGaP)
• E:Rot (AlInGaP)
• F:Gelborange (AlInGaP)
• Y:Bernsteingelb (AlInGaP)
• S:Gelb (AlInGaP)
• G:Grün (AlInGaP)

Alle Varianten teilen sich die wasserklare Linse und das gleiche Grundgehäuse. Der spezifische Verpackungstyp (z.B. Schüttgut, Tape-and-Reel) wird im bereitgestellten Inhalt nicht spezifiziert, sondern wird vom Lieferanten definiert.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Als universelle Anzeigelampen sind diese LEDs geeignet für:

• Einschalte-/Statusanzeigen auf Unterhaltungselektronik, Haushaltsgeräten und Industrie-Steuerpulten.
• Hintergrundbeleuchtung für Schalter, Tasten und Beschriftungen.
• Einfache dekorative Beleuchtung.
• Grundlegende Optokoppler- oder Sensoranwendungen (Verwendung der LED als Lichtquelle).

8.2 Designüberlegungen

• Strombegrenzung:Ein externer strombegrenzender Widerstand ist zwingend erforderlich. Berechnen Sie den Widerstandswert mit dem Ohmschen Gesetz: R = (V_versorgung- V_F) / I_F. Verwenden Sie für ein konservatives Design immer die maximale V_Faus dem Datenblatt, um sicherzustellen, dass der Strom das gewünschte Niveau nicht überschreitet.
• Thermisches Management:Für Dauerbetrieb nahe dem maximalen Stromwert oder in hohen Umgebungstemperaturen, berücksichtigen Sie die Entlastungskurve. Stellen Sie bei Verwendung mehrerer LEDs in einem engen Raum eine ausreichende Luftzirkulation sicher.
• Abstrahlwinkel:Der 45° Abstrahlwinkel erzeugt einen stärker fokussierten Hotspot. Für eine breitere Flächenbeleuchtung wäre eine LED mit diffuser Linse oder ein externer Diffusor besser geeignet.
• Ansteuerschaltungen:Die LEDs können direkt von Mikrocontroller-GPIO-Pins (die typischerweise bis zu 20-25mA liefern/senken können) oder über Transistortreiber für höheren Strom oder zum Multiplexen vieler LEDs angesteuert werden.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Das wichtigste Unterscheidungsmerkmal der LTL1CHKxKNN Serie ist die Verwendung von AlInGaP-Technologie für Farben von Rot bis Gelb/Grün. Im Vergleich zu älteren Technologien wie GaAsP (Galliumarsenidphosphid) bietet AlInGaP eine deutlich höhere Lichtausbeute, was bedeutet, dass bei gleichem elektrischem Strom eine hellere Lichtausgabe erzielt wird. Die wasserklare Linse bietet die höchstmögliche Lichtausgabe aus dem Gehäuse, da kein Licht durch eine getrübte Färbung gestreut oder absorbiert wird. Der enge 45° Abstrahlwinkel ist eine spezifische Wahl für Anwendungen, die einen gerichteten Strahl anstelle eines weiten, umgebenden Leuchtens erfordern.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Kann ich diese LED direkt von einer 5V-Versorgung ohne Widerstand betreiben?

A:No.Ohne einen strombegrenzenden Widerstand wird die LED versuchen, übermäßigen Strom zu ziehen, schnell ihre maximalen Grenzwerte überschreiten und sofort ausfallen. Ein Reihenwiderstand ist für Konstantspannungsbetrieb immer erforderlich.

F: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

A: Die Spitzenwellenlänge ist die Stelle, an der die meiste optische Leistung abgegeben wird. Die dominante Wellenlänge wird aus Farbkoordinaten berechnet und entspricht am besten der vom menschlichen Auge wahrgenommenen Farbe. Bei monochromatischen LEDs liegen sie oft nahe beieinander, aber die dominante Wellenlänge ist der Standard für die Farbangabe.

F: Die LED wird während des Betriebs warm. Ist das normal?

A: Ja, es ist normal, dass eine LED Wärme erzeugt. Der Wirkungsgrad beträgt nicht 100%; ein Teil der elektrischen Leistung wird am Übergang in Wärme umgewandelt. Deshalb sind die Entlastungsspezifikation und thermische Überlegungen für die langfristige Zuverlässigkeit wichtig.

F: Kann ich PWM (Pulsweitenmodulation) verwenden, um diese LED zu dimmen?

A: Ja, diese LEDs eignen sich gut für PWM-Dimmung. Sie können sie mit dem Spitzen-Durchlassstrom (60mA oder 90mA, abhängig von der Farbe) bei einem niedrigen Tastverhältnis betreiben, um einen durchschnittlichen Strom zu erreichen, der die LED dimmt. Stellen Sie sicher, dass die PWM-Frequenz hoch genug ist (typischerweise >100Hz), um sichtbares Flackern zu vermeiden.

11. Praktische Design- und Anwendungsbeispiele

Beispiel 1: Mikrocontroller-Statusanzeige

Eine häufige Verwendung ist als Stromanzeige. Schließen Sie die Anode einer roten LED (LTL1CHKEKNN) über einen Widerstand an die 3,3V-Mikrocontroller-Versorgung an. Berechnen Sie den Widerstand: Angenommen V_F= 2,4V und gewünschtes I_F= 10mA (für geringere Leistung), R = (3,3V - 2,4V) / 0,01A = 90Ω. Ein Standard-100Ω-Widerstand würde etwa 9mA liefern, was sicher und ausreichend hell ist.

Beispiel 2: 12V-Panelanzeige

Für ein 12V-Automobil- oder Industrie-Panel wird der Reihenwiderstand mehr Leistung verbrauchen. Für eine grüne LED (LTL1CHKGKNN) bei 20mA: R = (12V - 2,4V) / 0,02A = 480Ω. Die Leistung im Widerstand ist P = I²R = (0,02)²* 480 = 0,192W. Ein Standard-1/4W (0,25W) Widerstand ist ausreichend, wird aber warm laufen. Die Verwendung eines 1/2W-Widerstands bietet eine bessere Sicherheitsmarge.

12. Einführung in das Technologieprinzip

Diese LEDs basieren auf einer Doppel-Heterostruktur, die Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP) als aktive lichtemittierende Schicht verwendet. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, werden Elektronen und Löcher aus den N-Typ- bzw. P-Typ-Halbleiterschichten in den aktiven Bereich injiziert. Sie rekombinieren strahlend und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie des Materials, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts diktiert. Eine größere Bandlücke erzeugt kürzere Wellenlängen (Grün/Gelb), während eine kleinere Bandlücke längere Wellenlängen (Rot) erzeugt. Die wasserklare Epoxidlinse dient dazu, den Halbleiterchip zu schützen, den Strahl über ihre Kuppelgeometrie zu formen und ein Medium für eine effiziente Lichteinkopplung aus dem hochbrechenden Halbleitermaterial bereitzustellen.

13. Technologieentwicklungstrends

Während dieses Datenblatt ein ausgereiftes und weit verbreitetes Produkt darstellt, entwickelt sich die LED-Technologie weiter. Trends, die für diese Geräteklasse relevant sind, umfassen:

• Erhöhte Effizienz:Fortlaufende Verbesserungen in der Materialwissenschaft und der epitaktischen Schichtabscheidung führen zu höheren Lumen pro Watt (lm/W), was bedeutet, dass bei gleicher Helligkeit helleres Licht oder geringerer Stromverbrauch erreicht wird.
• Farbkonsistenz:Engere Binning-Toleranzen für Wellenlänge und Lichtstärke werden zum Standard, was ein einheitlicheres Erscheinungsbild in Multi-LED-Anwendungen ermöglicht.
• Gehäusetechnik:Während Durchsteckmontage für Prototyping und bestimmte Anwendungen beliebt bleibt, sind oberflächenmontierbare Bauteile (SMD) (wie 0603, 0805) aufgrund ihrer kleineren Größe und Eignung für automatisierte Montage weitgehend zum Industriestandard für die Großserienproduktion geworden.
• Erweiterung der Anwendungen:Die grundlegende Zuverlässigkeit und Effizienz von LEDs wie diesen treibt ihre Einführung in neue Bereiche jenseits einfacher Anzeigen weiter voran, wie z.B. in niedrigstufiger Allgemeinbeleuchtung, Beschilderung und Automobil-Innenraumbeleuchtung.