LTL87HTBK Blaue LED Datenblatt - 5mm Rundlinse - 4,0V Durchlassspannung - 120mW Verlustleistung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTL87HTBK ist eine blaue Leuchtdiode (LED) auf Basis eines Indium-Gallium-Nitrid (InGaN)-Halbleitermaterials. Sie ist im Standard-5mm-Rundgehäuse in Durchstecktechnik mit wasserklarer Linse ausgeführt und für allgemeine Anzeige- und Beleuchtungszwecke konzipiert. Ihre Hauptmerkmale umfassen einen niedrigen Stromverbrauch, einen weiten Betrachtungswinkel sowie die inhärente lange Lebensdauer und Zuverlässigkeit der Festkörperbeleuchtungstechnologie.

1.1 Kernvorteile

• Niedriger Stromverbrauch:Arbeitet effizient bei typischen Betriebsströmen und eignet sich daher ideal für batteriebetriebene Geräte.
• Weiter Betrachtungswinkel (120°):Bietet eine breite, gleichmäßige Lichtverteilung, perfekt für Frontplattenanzeigen und Statusleuchten.
• Festkörper-Zuverlässigkeit:Bietet eine lange Betriebslebensdauer ohne Glühfäden oder Glasgehäuse, die brechen könnten, und gewährleistet so Robustheit in verschiedenen Umgebungen.

1.2 Zielanwendungen

Diese LED ist für den Einsatz in gewöhnlichen elektronischen Geräten vorgesehen. Typische Anwendungen sind Statusanzeigen bei Konsumelektronik, Hintergrundbeleuchtung für kleine Displays, Frontplattenbeleuchtung und dekorative Beleuchtung. Sie ist nicht für Anwendungen konzipiert, die eine außergewöhnliche Zuverlässigkeit erfordern, bei deren Ausfall die Sicherheit gefährdet wäre (z.B. Luftfahrt, medizinische Lebenserhaltungssysteme).

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Ein Betrieb unter oder an diesen Grenzen wird nicht garantiert.

• Verlustleistung (Pd):Maximal 120 mW. Dies ist die Gesamtleistung (Vf * If), die das Gehäuse als Wärme abführen kann.
• Durchlassstrom (DC):Maximal 30 mA Dauerbetrieb.
• Spitzendurchlassstrom:Maximal 100 mA, nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite).
• Betriebstemperatur (Ta):Umgebungstemperaturbereich von -25°C bis +80°C.
• Lagertemperatur (Tstg):-30°C bis +100°C.
• Lötemperatur der Anschlüsse:Maximal 260°C für 5 Sekunden, gemessen 1,6mm vom LED-Körper entfernt.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Diese Parameter sind bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C spezifiziert und definieren die typische Leistung des Bauteils.

• Lichtstärke (Iv):Reicht von mindestens 65 mcd bis typisch 180 mcd und maximal 520 mcd bei einem Durchlassstrom (If) von 20 mA. Für die garantierte Lichtstärke gilt eine Toleranz von ±15%.
• Durchlassspannung (Vf):Typisch 4,0V, maximal 4,0V bei If=20mA. Der Mindestwert beträgt 3,5V.
• Betrachtungswinkel (2θ1/2):120 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres axialen Wertes abfällt.
• Spitzenwellenlänge (λp):468 nm. Dies ist die Wellenlänge am höchsten Punkt des Emissionsspektrums.
• Dominante Wellenlänge (λd):470 nm. Dies ist die einzelne Wellenlänge, die vom menschlichen Auge wahrgenommen wird und die Farbe definiert.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):25 nm. Dies gibt die spektrale Reinheit an; ein kleinerer Wert bedeutet monochromatischeres Licht.
• Sperrstrom (Ir):Maximal 100 μA bei einer Sperrspannung (Vr) von 5V. Das Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um die Konsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs basierend auf wichtigen optischen Parametern sortiert (gebinned). Die LTL87HTBK verwendet zwei primäre Binning-Kriterien.

3.1 Lichtstärke-Binning

LEDs werden anhand ihrer gemessenen Lichtstärke bei 20mA in Bins eingeteilt. Jedes Bin hat einen Minimal- und Maximalwert, wobei die Bin-Grenzen eine Toleranz von ±15% aufweisen. Der Bin-Code (z.B. D, E, F...L) ist auf der Verpackungstüte aufgedruckt.

• Beispiel:Bin 'G' hat einen Lichtstärkebereich von 140 bis 180 mcd.

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge

LEDs werden auch nach ihrer dominanten Wellenlänge gebinned, um die Farbkonsistenz zu kontrollieren. Die Toleranz für jede Bin-Grenze beträgt ±1 nm.

• Beispiel:Bin 'B08' hat einen Bereich der dominanten Wellenlänge von 465,0 bis 470,0 nm.

4. Analyse der Kennlinien

Obwohl spezifische Graphen im bereitgestellten Text nicht detailliert sind, würden typische Kennlinien für solche LEDs Folgendes umfassen:

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

Diese Kurve zeigt den exponentiellen Zusammenhang zwischen Strom und Spannung. Die Durchlassspannung hat einen negativen Temperaturkoeffizienten, d.h. sie nimmt leicht ab, wenn die Sperrschichttemperatur steigt.

4.2 Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Diese Kurve ist bei niedrigeren Strömen im Allgemeinen linear, kann jedoch bei höheren Strömen aufgrund thermischer Effekte und des Efficiency Droop in die Sättigung gehen.

4.3 Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur

Die Lichtausbeute einer LED nimmt mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Diese Entlastungskurve ist entscheidend für das Design von Anwendungen, die über einen weiten Temperaturbereich arbeiten.

4.4 Spektrale Verteilung

Ein Diagramm, das die relative Intensität gegenüber der Wellenlänge zeigt, zentriert um 468 nm mit einer typischen Halbwertsbreite von 25 nm, die den blauen Farbpunkt definiert.

5. Mechanische & Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das Bauteil ist eine Standard-5mm-Rund-LED. Wichtige dimensionale Hinweise sind:

• Alle Maße sind in Millimetern (Zoll).
• Die Toleranz beträgt ±0,25mm, sofern nicht anders angegeben.
• Der maximale Harzüberstand unter dem Flansch beträgt 1,0mm.
• Der Anschlussabstand wird an der Stelle gemessen, an der die Anschlüsse aus dem Gehäusekörper austreten.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Der längere Anschluss ist die Anode (Pluspol), der kürzere Anschluss ist die Kathode (Minuspol). Zusätzlich befindet sich auf der Kathodenseite oft eine abgeflachte Stelle am Kunststoffflansch der LED-Linse.

6. Löt- & Montagerichtlinien

6.1 Anschlussformung

• Biegen Sie die Anschlüsse an einer Stelle, die mindestens 3mm von der Basis der LED-Linse entfernt ist.
• Verwenden Sie den Anschlussrahmen nicht als Drehpunkt.
• Führen Sie die Anschlussformung bei Raumtemperatur und vor dem Lötprozess durch.

6.2 Lötparameter

Halten Sie einen Mindestabstand von 2mm zwischen Linsenbasis und Lötstelle ein. Vermeiden Sie es, die Linse in das Lot zu tauchen.

• Handlöten (Lötkolben):Maximaltemperatur 300°C für maximal 3 Sekunden (nur einmal).
• Wellenlöten:Vorwärmen auf maximal 100°C für bis zu 60 Sekunden. Lötwellentemperatur maximal 260°C für bis zu 10 Sekunden.

Warnung:Übermäßige Temperatur oder Zeit kann die Linse verformen oder zu einem katastrophalen Ausfall führen.

6.3 Lagerbedingungen

• Empfohlene Lagerumgebung: ≤30°C und ≤70% relative Luftfeuchtigkeit.
• LEDs, die aus der Originalverpackung entnommen wurden, sollten innerhalb von drei Monaten verwendet werden.
• Für eine längere Lagerung außerhalb der Originalverpackung verwenden Sie einen verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder eine Stickstoffatmosphäre.

7. Verpackungs- & Bestellinformationen

7.1 Verpackungsspezifikation

• Basiseinheit:1000, 500 oder 250 Stück pro antistatischer Verpackungstüte.
• Innenschachtel:10 Verpackungstüten pro Schachtel (insgesamt 10.000 Stück).
• Außenschachtel:8 Innenschachteln pro Karton (insgesamt 80.000 Stück). Die letzte Packung in einer Versandcharge kann unvollständig sein.

8. Anwendungsdesign-Empfehlungen

8.1 Treiberschaltungs-Design

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Um eine gleichmäßige Helligkeit beim Parallelschalten mehrerer LEDs zu gewährleisten, wirddringend empfohlenfür jede LED einen eigenen strombegrenzenden Widerstand in Reihe zu schalten. Das direkte Parallelschalten mehrerer LEDs an eine Spannungsquelle (ohne Einzelwiderstände) kann aufgrund natürlicher Schwankungen der Durchlassspannung (Vf) jedes Bauteils zu erheblichen Helligkeitsunterschieden führen.

8.2 Schutz vor elektrostatischer Entladung (ESD)

Diese LED ist anfällig für Schäden durch elektrostatische Entladung. Während der Handhabung und Montage müssen Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden:

• Verwenden Sie geerdete Handgelenkbänder oder antistatische Handschuhe.
• Stellen Sie sicher, dass alle Geräte, Arbeitsplätze und Lagerregale ordnungsgemäß geerdet sind.
• Verwenden Sie einen Ionisator, um statische Aufladungen zu neutralisieren, die sich auf der Kunststofflinse ansammeln können.

8.3 Thermomanagement

Obwohl es sich um ein Niedrigleistungsbauteil handelt, erzeugt der Betrieb bei oder nahe dem maximalen DC-Strom (30mA) Wärme. Sorgen Sie in der Anwendung für eine ausreichende Belüftung, um die Sperrschichttemperatur der LED innerhalb des spezifizierten Betriebsbereichs zu halten, da übermäßige Hitze die Lichtausbeute und Lebensdauer verringert.

9. Technischer Vergleich & Differenzierung

Die LTL87HTBK unterscheidet sich als Standard-5mm-blaue InGaN-LED durch ihre spezifische Kombination aus Lichtstärke-Bins und Bins für die dominante Wellenlänge. Im Vergleich zu älteren blauen LED-Technologien (z.B. auf Siliziumkarbidbasis) bieten InGaN-LEDs eine deutlich höhere Effizienz und helleres, gesättigteres blaues Licht. Ihr Hauptvorteil liegt im klar definierten Binning-System, das es Entwicklern ermöglicht, Bauteile für konsistente Farbe und Helligkeit in ihren Anwendungen auszuwählen.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQs)

10.1 Welchen Widerstandswert sollte ich mit einer 5V-Versorgung verwenden?

Mit dem Ohmschen Gesetz: R = (Vversorgung - Vf_LED) / If. Für eine typische Vf von 4,0V bei 20mA: R = (5V - 4,0V) / 0,020A = 50 Ohm. Der nächstgelegene Standardwert ist 51 Ohm. Berechnen Sie stets die Verlustleistung im Widerstand: P = I²R = (0,02)² * 51 = 0,0204W, daher ist ein Standard-1/4W-Widerstand ausreichend.

10.2 Kann ich diese LED mit einer 3,3V-Versorgung betreiben?

Möglicherweise, aber nicht zuverlässig. Die minimale Durchlassspannung beträgt 3,5V, die typische 4,0V. Eine 3,3V-Versorgung schaltet die LED möglicherweise nicht ein oder erzeugt sehr schwaches und inkonsistentes Licht. Ein Aufwärtswandler oder eine höhere Versorgungsspannung wird empfohlen.

10.3 Warum gibt es eine Toleranz von ±15% bei der Lichtstärke?

Diese Toleranz berücksichtigt Schwankungen des Messsystems und geringfügige Produktionsabweichungen. Das Binning-System bietet einen präziseren Auswahlbereich. Die tatsächliche Lichtstärke eines Bauteils in Bin 'G' (140-180 mcd) liegt innerhalb dieses Bereichs zuzüglich der Messtoleranz.

11. Praktische Design-Fallstudie

11.1 Statusanzeigefeld mit mehreren LEDs

Szenario:Entwurf eines Bedienfelds mit 10 blauen Statusanzeigen, die alle eine gleichmäßige Helligkeit benötigen, gespeist von einer 12V-Leitung.

Designlösung:

1. Schaltungstopologie:Verwenden Sie 10 identische Treiberschaltungen parallel, jede bestehend aus der LED und ihrem eigenen Reihenwiderstand. Vermeiden Sie einen einzelnen Widerstand, der alle LEDs parallel treibt.
2. Widerstandsberechnung:Ziel If = 20mA. Vf (typisch) = 4,0V. R = (12V - 4,0V) / 0,020A = 400 Ohm. Verwenden Sie einen Standard-390- oder 430-Ohm-Widerstand. Leistung: P = (0,02)² * 400 = 0,16W, daher ist ein 1/4W-Widerstand ausreichend.
3. Binning:Spezifizieren Sie LEDs aus demselben Lichtstärke-Bin (z.B. alle aus Bin 'G') und demselben Bin für die dominante Wellenlänge (z.B. alle aus Bin 'B08'), um visuelle Konsistenz zu gewährleisten.
4. Layout:Halten Sie den 3mm-Anschlussbiegeabstand und den 2mm-Lötfreiabstand ein. Lassen Sie zwischen den LEDs etwas Platz für die Wärmeableitung.

12. Funktionsprinzip

Die LTL87HTBK ist eine Halbleiter-p-n-Übergangsdiode auf Basis von Indium-Gallium-Nitrid (InGaN). Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Einschaltspannung der Diode (ca. 3,5V) überschreitet, werden Elektronen aus dem n-dotierten Bereich und Löcher aus dem p-dotierten Bereich in den aktiven Bereich (den Übergang) injiziert. Wenn sich Elektronen in diesem aktiven Bereich mit Löchern rekombinieren, wird Energie in Form von Photonen (Licht) freigesetzt. Die spezifische Zusammensetzung der InGaN-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt der Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts entspricht – in diesem Fall Blau bei etwa 470 nm.

13. Technologietrends

Blaue InGaN-LEDs, die Anfang der 1990er Jahre entwickelt wurden, waren ein grundlegender Durchbruch in der Festkörperbeleuchtung. Sie ermöglichten die Herstellung von weißen LEDs (durch Kombination von blauem Licht mit gelbem Leuchtstoff) und Vollfarbdisplays. Aktuelle Trends in dieser Technologie konzentrieren sich auf die Steigerung der Effizienz (Lumen pro Watt), die Verbesserung des Farbwiedergabeindex (CRI) für Weißlichtanwendungen und die Entwicklung miniaturisierter und hochdichter Gehäuse. Während 5mm-Durchsteck-LEDs für Anzeigen nach wie vor beliebt sind, dominieren heute oberflächenmontierbare (SMD) Gehäuse für Beleuchtungszwecke aufgrund ihrer besseren thermischen Leistung und Eignung für die automatisierte Montage.