LED-Lampe 1254-10SURD/S530-A3 Spezifikation - Leuchtendes Rot - 20mA - 400mcd - 30° Abstrahlwinkel - Technisches Datenblatt

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für eine hochhelle LED-Lampe in leuchtendem Rot. Das Bauteil gehört zu einer Serie, die für Anwendungen mit hohen Anforderungen an Lichtausbeute und Zuverlässigkeit entwickelt wurde. Es nutzt AlGaInP-Chip-Technologie, die in rotes diffundierendes Harz eingekapselt ist und eine deutliche leuchtend rote Emission liefert. Das Produkt ist auf Robustheit und Einhaltung moderner Umwelt- und Sicherheitsstandards ausgelegt, einschließlich bleifrei, RoHS-konform, konform mit EU REACH und halogenfrei (Br<900 ppm, Cl<900 ppm, Br+Cl<1500 ppm). Es ist in Tape-and-Reel-Verpackung für automatisierte Bestückungsprozesse erhältlich.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Der Hauptvorteil dieser LED ist die Kombination aus hoher Lichtstärke (typisch bis zu 400 mcd) mit einem zuverlässigen und robusten Aufbau. Die Verfügbarkeit verschiedener Abstrahlwinkel (mit dieser spezifischen Variante mit einem Halbwertswinkel von 30°) ermöglicht es Konstrukteuren, das optimale Lichtprofil für ihre Anwendung auszuwählen. Die Konformität mit internationalen Umweltrichtlinien macht es für globale Märkte geeignet. Die Zielanwendungen liegen hauptsächlich in der Unterhaltungselektronik, einschließlich Fernsehern, Computermonitoren, Telefonen und allgemeiner Computerausrüstung, wo Anzeige- oder Hintergrundbeleuchtungsfunktionen erforderlich sind.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine objektive und detaillierte Analyse der wichtigsten technischen Parameter des Bauteils, wie im Datenblatt definiert.

2.1 Absolute Grenzwerte

Die absoluten Grenzwerte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Dies sind keine Bedingungen für den Normalbetrieb.

• Dauer-Vorwärtsstrom (I_F): 25 mA. Das kontinuierliche Überschreiten dieses Stroms erzeugt übermäßige Wärme, was die Lebensdauer der LED verringert und möglicherweise zu einem katastrophalen Ausfall führt.
• Spitzen-Vorwärtsstrom (I_FP): 60 mA (bei 1/10 Tastverhältnis, 1 kHz). Dieser Wert erlaubt kurze Impulse mit höherem Strom, nützlich für Multiplexing- oder PWM-Dimmverfahren, aber der Durchschnittsstrom muss innerhalb des Dauerstromgrenzwerts bleiben.
• Sperrspannung (V_R): 5 V. LEDs haben sehr niedrige Sperrspannungsdurchbruchswerte. Das Anlegen einer Sperrspannung größer als 5V kann einen sofortigen und irreversiblen Sperrschichtdurchbruch verursachen.
• Verlustleistung (P_d): 60 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das Gehäuse bei einer Umgebungstemperatur (T_a) von 25°C als Wärme abführen kann. Die tatsächlich nutzbare Verlustleistung nimmt mit steigender Umgebungstemperatur ab.
• Betriebs- & Lagertemperatur: -40°C bis +85°C (Betrieb), -40°C bis +100°C (Lagerung). Diese Bereiche definieren die Umgebungsbedingungen, die das Bauteil während des Betriebs und in nicht betriebsbereiten Perioden aushalten kann.
• Löttemperatur: 260°C für 5 Sekunden. Dies ist kritisch für Wellen- oder Reflow-Lötprozesse, um thermische Schäden am Epoxid-Gehäuse und den internen Bonddrähten zu vermeiden.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Diese Eigenschaften werden unter Standard-Testbedingungen (T_a=25°C, I_F=20mA) gemessen und definieren die Leistung des Bauteils.

• Lichtstärke (I_v): 250 mcd (Min), 400 mcd (Typ). Dies ist das primäre Maß für die Helligkeit. Der typische Wert von 400 mcd zeigt eine sehr helle Ausgangsleistung für eine Standard-LED-Lampe. Konstrukteure sollten den Mindestwert für Worst-Case-Helligkeitsberechnungen verwenden.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2): 30° (Typ). Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres Spitzenwerts abfällt. Ein 30°-Winkel erzeugt einen relativ fokussierten Strahl, geeignet für gerichtete Anzeigen.
• Spitzenwellenlänge (λ_p): 632 nm (Typ). Die Wellenlänge, bei der die spektrale Emission am stärksten ist. Für ein leuchtendes Rot liegt dies im oberen rot/orangen Bereich des Spektrums.
• Dominante Wellenlänge (λ_d): 624 nm (Typ). Dies ist die einzelne Wellenlänge, die vom menschlichen Auge wahrgenommen wird und der Farbe des LED-Lichts entspricht. Es ist der Schlüsselparameter für die Farbangabe.
• Flussspannung (V_F): 1,7V (Min), 2,0V (Typ), 2,4V (Max) bei 20mA. Dies ist der Spannungsabfall über der LED im Betrieb. Er ist entscheidend für den Entwurf der strombegrenzenden Schaltung. Der Treiber muss das maximale V_Fverarbeiten können, um eine ordnungsgemäße Stromregelung sicherzustellen.
• Sperrstrom (I_R): 10 μA (Max) bei V_R=5V. Dies ist der kleine Leckstrom, wenn die Diode innerhalb ihres maximalen Grenzwerts in Sperrrichtung vorgespannt ist.

Messunsicherheiten: Das Datenblatt vermerkt spezifische Toleranzen für Messungen: ±0,1V für V_F, ±10% für I_vund ±1,0nm für λ_d. Diese müssen bei hochpräzisen Anwendungen berücksichtigt werden.

3. Analyse der Kennlinien

Die bereitgestellten Kennlinien bieten tiefere Einblicke in das Verhalten des Bauteils unter variierenden Bedingungen.

3.1 Spektrale Verteilung und Richtcharakteristik

DieRelative Intensität vs. Wellenlänge-Kurve zeigt eine typische gaußähnliche Verteilung um 632 nm zentriert, mit einer spektralen Bandbreite (Δλ) von etwa 20 nm. Diese schmale Bandbreite ist charakteristisch für AlGaInP-LEDs und führt zu einer gesättigten Farbe. DieRichtcharakteristik-Kurve bestätigt visuell den 30°-Abstrahlwinkel und zeigt, wie die Intensität symmetrisch mit dem Winkel von der Mittelachse abfällt.

3.2 Elektrische und thermische Zusammenhänge

DieVorwärtsstrom vs. Flussspannung (I-V-Kurve)zeigt die klassische exponentielle Diodenbeziehung. Am typischen Arbeitspunkt von 20mA beträgt die Spannung 2,0V. Die Kurve ist wesentlich, um den dynamischen Widerstand der LED zu verstehen und für die thermische Analyse, da V_Feinen negativen Temperaturkoeffizienten hat.

DieRelative Intensität vs. Vorwärtsstrom-Kurve zeigt, dass die Lichtausbeute im unteren Bereich nahezu linear mit dem Strom ist, aber bei höheren Strömen aufgrund von thermischem und Effizienzabfall sättigen kann. Der Betrieb bei oder unter 20mA ist optimal für Linearität und Langlebigkeit.

3.3 Temperaturabhängigkeit

DieRelative Intensität vs. Umgebungstemperatur-Kurve zeigt einen signifikanten Rückgang der Lichtausbeute mit steigender Temperatur. Dies ist ein kritischer Designfaktor; die LED wird in einer heißen Umgebung (z.B. innerhalb eines geschlossenen elektronischen Geräts) im Vergleich zu Laborbedingungen bei 25°C dunkler sein.

DieVorwärtsstrom vs. Umgebungstemperatur-Kurve bildet, zusammen mit der Verlustleistungsangabe, die Grundlage für dieEntlastung. Mit steigender Umgebungstemperatur muss der maximal zulässige Dauer-Vorwärtsstrom reduziert werden, um die Sperrschichttemperatur innerhalb sicherer Grenzen zu halten und einen beschleunigten Abbau zu verhindern. Das Datenblatt rät, die spezifische Entlastungskurve für das Produkt zu konsultieren.

4. Mechanische und Gehäuseinformationen

4.1 Gehäuseabmessungen

Das Datenblatt enthält eine detaillierte Maßzeichnung der LED-Lampe. Wichtige mechanische Spezifikationen umfassen:

• Alle Maße sind in Millimetern.
• Die Höhe des Flansches (der Rand an der Basis der Kuppel) muss kleiner als 1,5 mm (0,059") sein. Dies ist wichtig für den Bauraum in der Endmontage.
• Die Standardtoleranz für nicht spezifizierte Maße beträgt ±0,25 mm, was typisch für diese Komponentenklasse ist.
• Die Zeichnung definiert den Anschlussabstand, den Körperdurchmesser, die Gesamthöhe und die Form der Linse. Präzise Maße sind entscheidend für das PCB-Footprint-Design und um einen korrekten Sitz in Gehäusen oder Linsen sicherzustellen.

4.2 Polungskennzeichnung

Die Kathode (negativer) Anschluss wird typischerweise durch eine abgeflachte Stelle auf der LED-Linse, einen kürzeren Anschluss oder eine Markierung auf dem Gehäuse gekennzeichnet. Die Maßzeichnung sollte dies klar angeben. Die korrekte Polung ist während der Installation entscheidend, da das Anlegen einer Sperrspannung das Bauteil beschädigen kann.

5. Richtlinien für Lötung und Montage

Eine ordnungsgemäße Handhabung ist für die Zuverlässigkeit entscheidend. Die Richtlinien basieren auf der Vermeidung von mechanischen, thermischen und elektrostatischen Schäden.

5.1 Anschlussbeinformung

• Das Biegen muss mindestens 3 mm von der Basis der Epoxid-Kugel entfernt erfolgen, um Spannungen auf den internen Chip und die Bonddrähte zu vermeiden.
• Die Formgebung mussvor soldering.
• dem Schneiden der Anschlüsse erfolgen. Das Schneiden sollte bei Raumtemperatur erfolgen, um thermischen Schock zu verhindern.
• PCB-Löcher müssen perfekt mit den LED-Anschlüssen ausgerichtet sein, um Montagespannungen zu vermeiden.

5.2 Lagerung

• Empfohlene Lagerung: ≤30°C und ≤70% relative Luftfeuchtigkeit (RLF).
• Haltbarkeit nach Versand: 3 Monate unter diesen Bedingungen.
• Für längere Lagerung (bis zu 1 Jahr), verwenden Sie einen versiegelten Behälter mit Stickstoff und Trockenmittel.
• Vermeiden Sie schnelle Temperaturwechsel in feuchten Umgebungen, um Kondensation zu verhindern.

5.3 Lötprozess

Handlötung: Lötspitzentemperatur ≤300°C (für max. 30W Lötkolben), Lötzeit ≤3 Sekunden pro Anschluss. Halten Sie einen Mindestabstand von 3 mm von der Lötstelle zur Epoxid-Kugel ein.

Tauch- (Wellen-) Lötung: Vorwärmen ≤100°C für ≤60 Sekunden. Lötbad-Temperatur ≤260°C für ≤5 Sekunden. Halten Sie die 3-mm-Abstandsregel ein.

Kritische Löthinweise:

• Vermeiden Sie Spannungen auf den Anschlüssen während der Hochtemperaturphasen.
• Löten Sie dieselbe LED nicht mehr als einmal (weder durch Tauchen noch von Hand).
• Schützen Sie die LED vor mechanischem Stoß, bis sie nach dem Löten auf Raumtemperatur abgekühlt ist.
• Lassen Sie langsames Abkühlen zu; vermeiden Sie schnelles Abschrecken.
• Verwenden Sie immer die niedrigste effektive Löttemperatur und -zeit.

5.4 Reinigung

Falls Reinigung notwendig ist:

• Verwenden Sie Isopropylalkohol bei Raumtemperatur.
• Die Tauchzeit sollte nicht mehr als eine Minute betragen.
• Lufttrocknen bei Raumtemperatur.
• Vermeiden Sie Ultraschallreinigung, es sei denn, sie ist absolut notwendig und nur nach gründlicher Vorabprüfung, da Kavitation die interne Struktur beschädigen kann.

5.5 Wärmemanagement und ESD

Wärmemanagement: Ein effektives thermisches Design ist zwingend erforderlich. Der Strom muss gemäß der Umgebungstemperatur entlastet werden, wie in der Entlastungskurve des Produkts gezeigt. Die Kontrolle der Betriebstemperatur der LED ist der Schlüssel zur Aufrechterhaltung der Helligkeit und langfristigen Zuverlässigkeit.

ESD (Elektrostatische Entladung): Diese LED ist empfindlich gegenüber ESD. Während der Handhabung und Montage müssen Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen befolgt werden: Verwenden Sie geerdete Arbeitsplätze, Handgelenksbänder und leitfähige Behälter. ESD kann latente oder katastrophale Schäden am Halbleiter-Chip verursachen.

6. Verpackungs- und Bestellinformationen

6.1 Verpackungsspezifikation

Das Bauteil ist verpackt, um Feuchtigkeitsbeständigkeit und Schutz vor elektrostatischer Entladung zu gewährleisten.

• Primärverpackung: 200-1000 Stück pro antistatischem Beutel.
• Sekundärverpackung: 4 Beutel pro Innenkarton.
• Tertiärverpackung: 10 Innenkartons pro Master- (Außen-) Karton.

6.2 Etikettenerklärung

Etiketten auf der Verpackung enthalten wichtige Informationen für Rückverfolgbarkeit und Identifikation:

• CPN: Kundenteilenummer.
• P/N: Hersteller-Teilenummer (z.B. 1254-10SURD/S530-A3).
• QTY: Stückzahl im Beutel/Karton.
• CAT: Ränge oder Binning-Code (z.B. für Intensität oder Wellenlänge).
• HUE: Dominante Wellenlänge Code.
• REF: Referenzinformation.
• LOT No: Fertigungslosnummer für Rückverfolgbarkeit.

7. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

7.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese LED ist ideal geeignet für:

• Statusanzeigen: Einschalt-, Standby- oder Funktionsaktiv-Lichter in Fernsehern, Monitoren und Computern, wo hohe Helligkeit gute Sichtbarkeit sicherstellt.
• Hintergrundbeleuchtung: Für kleine Beschriftungen oder Symbole auf Bedienfeldern oder Telefonen.
• Allgemeine Signalgebung: Jede Anwendung, die ein klares, helles rotes visuelles Signal in der Unterhaltungselektronik erfordert.

7.2 Designüberlegungen

• Strombegrenzung: Treiben Sie die LED immer mit einer Konstantstromquelle oder einer Spannungsquelle mit einem Reihenwiderstand an. Berechnen Sie den Widerstandswert basierend auf der Versorgungsspannung (V_CC), dem maximalen V_Fder LED und dem gewünschten I_F(z.B. 20mA). R = (V_CC- V_{F_max}) / I_F.
• Thermisches Management: Stellen Sie sicher, dass die Leiterplatte und das umgebende Design Wärmeableitung ermöglichen. Vermeiden Sie es, die LED in der Nähe anderer wärmeerzeugender Komponenten zu platzieren. Erwägen Sie die Verwendung von thermischen Durchkontaktierungen im PCB-Pad, wenn hohe Tastverhältnisse oder erhöhte Umgebungstemperaturen erwartet werden.
• Optische Integration: Der 30°-Abstrahlwinkel bietet einen fokussierten Strahl. Für breitere Ausleuchtung können externe Diffusoren oder Linsen erforderlich sein. Stellen Sie sicher, dass das mechanische Gehäuse eine korrekte Ausrichtung bietet und den Abstrahlwinkel nicht behindert.
• ESD-Schutz: In empfindlichen oder exponierten Anwendungen erwägen Sie, eine kleine Transientenspannungsunterdrückungs- (TVS) Diode oder ein RC-Netzwerk parallel zur LED hinzuzufügen, um vor Spannungsspitzen zu schützen.

8. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F1: Kann ich diese LED mit 30mA für zusätzliche Helligkeit betreiben?

A1: Nein. Der absolute Grenzwert für den Dauer-Vorwärtsstrom beträgt 25 mA. Der Betrieb bei 30 mA überschreitet diesen Grenzwert, was die Sperrschicht überlastet, zu schnellem Helligkeitsabfall, Farbverschiebung und möglicherweise sofortigem Ausfall führt. Betreiben Sie die LED immer bei oder unter dem spezifizierten maximalen Dauerstrom.

F2: Das typische V_Fbeträgt 2,0V, aber meine Schaltung verwendet eine 5V-Versorgung. Welchen Widerstandswert sollte ich verwenden?

A2: Sie müssen für den Worst-Case (maximalen) V_Fentwerfen, um sicherzustellen, dass der Strom niemals das Limit überschreitet. Mit V_{F_max}= 2,4V und I_F= 20mA: R = (5V - 2,4V) / 0,02A = 130 Ohm. Der nächstgelegene Standardwert ist 130Ω oder 150Ω. Die Verwendung von 150Ω ergibt I_F≈ (5-2,4)/150 = 17,3mA, was ein sicherer und üblicher Arbeitspunkt ist.

F3: Wie stark fällt die Helligkeit ab, wenn die Innentemperatur meines Geräts 60°C beträgt?

A3: Bezugnehmend auf die "Relative Intensität vs. Umgebungstemperatur"-Kurve beträgt die relative Intensität bei 60°C etwa 0,8 (oder 80%) ihres Wertes bei 25°C. Wenn die LED also bei 25°C 400 mcd ausgibt, wird sie bei 60°C etwa 320 mcd ausgeben. Dies muss in das optische Design einbezogen werden.

F4: Ist diese LED für Automotive-Anwendungen geeignet?

A4: Der spezifizierte Betriebstemperaturbereich (-40°C bis +85°C) deckt viele Automotive-Umgebungsanforderungen ab. Allerdings verlangen Automotive-Anwendungen typischerweise Komponenten, die nach spezifischen Standards (wie AEC-Q102) qualifiziert sind, für Zuverlässigkeit unter Vibration, Feuchtigkeit und erweiterten Temperaturzyklen. Dieses Standard-Datenblatt zeigt keine solche Qualifikation an. Für Automotive-Anwendungen sollte eine speziell qualifizierte Produktvariante gesucht werden.

9. Technologieeinführung und Trends

9.1 Funktionsprinzip

Diese LED basiert auf einem AlGaInP (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid) Halbleiterchip. Wenn eine Flussspannung angelegt wird, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich des Halbleiters injiziert, wo sie rekombinieren. Dieser Rekombinationsprozess setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlGaInP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts definiert – in diesem Fall leuchtendes Rot um 624-632 nm. Das rote diffundierende Epoxidharz-Gehäuse dient dazu, den Chip zu schützen, als Primärlinse zur Formung des Strahls (30° Winkel) zu wirken und das Licht zu streuen, um Blendung zu reduzieren und ein gleichmäßiges Erscheinungsbild zu schaffen.

9.2 Branchentrends

Die LED-Industrie entwickelt sich weiter, mit mehreren klaren Trends, die Komponenten wie diese beeinflussen:

• Erhöhte Effizienz (lm/W): Während dieses Datenblatt die Lichtstärke (mcd) spezifiziert, geht der breitere Trend in Richtung höherer Lichtausbeute, was mehr Lichtausbeute pro elektrischem Watt Eingang bedeutet und Energieverbrauch und thermische Belastung reduziert.
• Miniaturisierung: Gehäuse werden ständig kleiner, während die Lichtausbeute beibehalten oder verbessert wird.
• Verbesserte Zuverlässigkeit und Lebensdauer: Verbesserungen im Chipdesign, Verpackungsmaterialien (wie Silikon statt Epoxid für bessere Hitzebeständigkeit und UV-Beständigkeit) und Fertigungsprozesse treiben die spezifizierten Lebensdauern weit über 50.000 Stunden.
• Strengere Umweltkonformität: Der Schritt zu halogenfrei, RoHS und REACH-Konformität, wie bei diesem Produkt zu sehen, ist jetzt eine Grundvoraussetzung, getrieben durch globale Vorschriften und Verbrauchernachfrage.
• Intelligente und integrierte Lösungen: Der Trend bewegt sich von diskreten Anzeigelampen hin zu integrierten LED-Modulen mit eingebauten Treibern (ICs) und Controllern, die Dimmen, Farbmischung und Kommunikationsprotokolle wie I2C ermöglichen.

Während diese spezielle LED eine ausgereifte und etablierte Technologie für Standard-Anzeigezwecke darstellt, spiegeln ihre Spezifikationen die anhaltenden Anforderungen an Leistung, Zuverlässigkeit und Umweltverantwortung im Markt für elektronische Bauteile wider.