Technisches Datenblatt für Tiefrote LED-Lampe 333-2SDRD/S530-A3 - 5mm Rund - Spannung 2,0V - Leistung 60mW

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt detailliert die technischen Spezifikationen einer 5mm runden, tiefroten LED-Lampe für Durchsteckmontage. Das Bauteil basiert auf AlGaInP-Chip-Technologie, ist in rotes diffuses Harz eingekapselt und erzeugt eine hochhellige tiefrote Lichtausgabe. Es handelt sich um eine robuste und zuverlässige Komponente, die für verschiedene Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsanwendungen in der Unterhaltungselektronik geeignet ist.

1.1 Kernmerkmale und Vorteile

• Hohe Helligkeit:Speziell für Anwendungen entwickelt, die eine höhere Lichtstärke erfordern.
• Betrachtungswinkel-Optionen:In verschiedenen Betrachtungswinkeln erhältlich, um unterschiedliche Anwendungsanforderungen zu erfüllen.
• Verpackung:Auf Band und Rolle für automatisierte Montageprozesse erhältlich.
• Umweltkonformität:Das Produkt ist bleifrei und entspricht den RoHS-konformen Versionen.
• Zuverlässigkeit:Für zuverlässigen und robusten Langzeitbetrieb ausgelegt.

1.2 Zielanwendungen

Diese LED ist primär für den Einsatz als Anzeige- oder Hintergrundbeleuchtungsquelle in verschiedenen elektronischen Geräten vorgesehen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf:

• Fernsehgeräte
• Computermonitore
• Telefone
• Personal Computer und Peripheriegeräte

2. Analyse der technischen Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Interpretation der wichtigsten elektrischen, optischen und thermischen Parameter des Bauteils, wie in den Tabellen für Absolute Maximalwerte und Elektro-optische Eigenschaften definiert.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Ein Betrieb unter oder bei diesen Bedingungen ist nicht garantiert.

• Dauer-Durchlassstrom (I_F):25 mA. Dies ist der maximale Gleichstrom, der kontinuierlich an die LED angelegt werden kann.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP):60 mA. Dieser höhere Strom ist nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (Tastverhältnis 1/10 @ 1 kHz), was für Multiplexing oder kurzzeitige höhere Helligkeit nützlich ist.
• Sperrspannung (V_R):5 V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann zum Durchbruch der Sperrschicht führen.
• Verlustleistung (P_d):60 mW. Die maximale Leistung, die das Gehäuse abführen kann, berechnet als V_F* I_F.
• Betriebs- & Lagertemperatur:-40°C bis +85°C (Betrieb), -40°C bis +100°C (Lagerung). Diese weiten Bereiche zeigen die Eignung für industrielle und automotive Umgebungen.
• Löttemperatur:260°C für 5 Sekunden. Dies definiert die Toleranz des Reflow- oder Handlöt-Temperaturprofils.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen unter Standardtestbedingungen von 25°C und einem Durchlassstrom von 20 mA.

• Lichtstärke (I_v):100 mcd (Min), 160 mcd (Typ). Dies quantifiziert die wahrgenommene Helligkeit des tiefroten Lichts. Die Messunsicherheit beträgt ±10%.
• Betrachtungswinkel (2θ_1/2):30° (Typ). Dieser enge Betrachtungswinkel, charakteristisch für eine nicht-diffuse oder leicht diffuse Linse, erzeugt einen stärker fokussierten Lichtstrahl.
• Spitzenwellenlänge (λ_p):650 nm (Typ). Die Wellenlänge, bei der die optische Ausgangsleistung maximal ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):639 nm (Typ). Die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge, die die Farbe definiert. Unsicherheit: ±1,0 nm.
• Durchlassspannung (V_F):2,0 V (Typ), 2,4 V (Max) bei I_F=20mA. Diese niedrige Spannung ist typisch für AlGaInP rote LEDs. Die Messunsicherheit beträgt ±0,1V.
• Sperrstrom (I_R):10 µA (Max) bei V_R=5V. Dies spezifiziert den maximalen Leckstrom im ausgeschalteten Zustand.

3. Analyse der Kennlinien

Die typischen Kennlinien bieten einen visuellen Einblick in das Verhalten des Bauteils unter variierenden Bedingungen, was für Schaltungsdesign und Wärmemanagement entscheidend ist.

3.1 Spektrale und räumliche Verteilung

Die KurveRelative Intensität vs. Wellenlängezeigt eine schmale spektrale Bandbreite (Δλ ~20 nm) um 650 nm zentriert, was die Reinheit der tiefroten Farbe bestätigt. DieRichtcharakteristik-Kurve stellt den 30° Betrachtungswinkel visuell dar und zeigt die Winkelverteilung der Lichtintensität.

3.2 Elektrische und thermische Zusammenhänge

• Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve):Diese exponentielle Kurve ist grundlegend für das Design von strombegrenzenden Schaltungen. Der typische V_F-Wert von 2,0V bei 20mA dient als Auslegungspunkt für die Berechnung des Vorwiderstands: R = (V_Versorgung- V_F) / I_F.
• Relative Intensität vs. Durchlassstrom:Diese Kurve zeigt, dass die Lichtausgabe im normalen Betriebsbereich annähernd linear mit dem Strom ist, was eine einfache Helligkeitsregelung über die Stromsteuerung ermöglicht.
• Relative Intensität vs. Umgebungstemperatur:Zeigt den Rückgang der Lichtausgabe bei steigender Sperrschichttemperatur. Diese thermische Entlastung muss in Hochtemperaturumgebungen oder Hochleistungsdesigns berücksichtigt werden.
• Durchlassstrom vs. Umgebungstemperatur:Obwohl kein direkter Grenzwert, informiert diese Kurve, in Verbindung mit der Entlastungsanforderung, über die Notwendigkeit, den Betriebsstrom bei erhöhten Umgebungstemperaturen zu reduzieren, um die Zuverlässigkeit zu erhalten und eine beschleunigte Lumenabnahme zu verhindern.

4. Mechanische und Verpackungsinformationen

4.1 Gehäuseabmessungen

Das Bauteil ist eine standardmäßige 5mm runde LED mit roter diffuser Linse. Wichtige dimensionale Hinweise umfassen:

• Alle Maße sind in Millimetern.
• Der Anschlussabstand liegt auf einem 0,1-Zoll (2,54mm) Raster, kompatibel mit Standard-Prototyping-Boards.
• Die Höhe des Flansches (der Rand an der Basis der Kuppel) muss kleiner als 1,5mm sein, um einen korrekten Sitz auf einer Leiterplatte zu gewährleisten.
• Die allgemeine Toleranz für Maße beträgt ±0,25mm, sofern nicht anders angegeben.

4.2 Polaritätskennzeichnung

Die Kathode wird typischerweise durch eine abgeflachte Stelle am Rand des LED-Gehäuses und/oder durch den kürzeren Anschluss identifiziert. Die korrekte Polarität muss während der Installation beachtet werden.

5. Richtlinien für Lötung und Montage

Eine sachgemäße Handhabung ist entscheidend, um die Integrität und Leistung des Bauteils zu erhalten.

5.1 Anschlussbeinformung

• Biegen Sie die Anschlüsse an einer Stelle, die mindestens 3mm von der Basis des Epoxid-Glaskörpers entfernt ist.
• Führen Sie die Formgebungvor soldering.
• der Lötung durch. Vermeiden Sie mechanische Belastung des Gehäuses. Falsch ausgerichtete Leiterplattenlöcher, die zu Anschlussbelastung führen, können das Epoxidharz und die LED-Leistung beeinträchtigen.
• Schneiden Sie die Anschlüsse bei Raumtemperatur.

5.2 Lagerung

• Lagern Sie bei ≤30°C und ≤70% relativer Luftfeuchtigkeit. Die Haltbarkeit unter diesen Bedingungen beträgt 3 Monate.
• 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

Kritische Regel:Halten Sie einen Mindestabstand von 3mm zwischen der Lötstelle und dem Epoxid-Glaskörper ein.

• Handlöten:Lötspitzentemperatur ≤300°C (für ein max. 30W-Lötkolben), Lötzeit ≤3 Sekunden.
• Wellen- oder Tauchlöten:Vorwärmen ≤100°C (max. 60 Sek.), Lötbad-Temperatur ≤260°C für ≤5 Sekunden.
• Vermeiden Sie Belastung der Anschlüsse während der Hochtemperaturphasen.
• Nicht mehr als einmal löten (Einmal-Lötung).
• Lassen Sie die LEDs nach dem Löten langsam auf Raumtemperatur abkühlen; vermeiden Sie schnelles Abschrecken.

5.4 Reinigung

• Falls notwendig, reinigen Sie nur mit Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für ≤1 Minute.
• Vermeiden Sie Ultraschallreinigung. Falls unbedingt erforderlich, ist eine umfangreiche Vorqualifizierung notwendig, um sicherzustellen, dass keine Schäden auftreten.

5.5 Wärmemanagement

Ein ordnungsgemäßes thermisches Design ist unerlässlich. Der Betriebsstrom muss bei höheren Umgebungstemperaturen entsprechend der Entlastungskurve reduziert werden. Unzureichende Wärmeableitung kann zu reduzierter Lichtausgabe, Farbverschiebung und verkürzter Lebensdauer führen.

6. Verpackungs- und Bestellinformationen

6.1 Verpackungsspezifikation

Das Bauteil ist verpackt, um elektrostatische Entladung (ESD) und Feuchtigkeitsschäden zu verhindern:

• Primärverpackung:Antistatische Beutel.
• Sekundärverpackung:Innenschachteln mit mehreren Beuteln.
• Tertiärverpackung:Außenschachteln mit mehreren Innenschachteln.
• Packmenge:Mindestens 200-500 Stück pro Beutel. 5 Beutel pro Innenschachtel. 10 Innenschachteln pro Außenschachtel.

6.2 Etikettenerklärung

Etiketten auf der Verpackung können Codes zur Nachverfolgung und Spezifikation enthalten:

• CPN:Kundenteilenummer.
• P/N:Hersteller-Teilenummer (z.B. 333-2SDRD/S530-A3).
• QTY:Enthaltene Menge.
• CAT / Ranks:Möglicherweise Hinweis auf Leistungs-Binning (z.B. Lichtstärkegrad).
• HUE:Code für dominante Wellenlänge.
• LOT No:Rückverfolgbare Fertigungslosnummer.

7. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

7.1 Schaltungsdesign

Verwenden Sie stets einen Vorwiderstand zur Strombegrenzung. Berechnen Sie diesen basierend auf dem typischen V_F(2,0V), aber stellen Sie sicher, dass die Schaltung den maximalen V_F-Wert (2,4V) tolerieren kann, ohne den gewünschten Strom zu überschreiten. Beispiel: Bei einer 5V-Versorgung und einem Ziel-I_Fvon 20mA: R = (5V - 2,0V) / 0,02A = 150 Ω. Prüfen Sie den Strom bei max. V_F: I = (5V - 2,4V) / 150 Ω ≈ 17,3 mA, was sicher ist.

7.2 PCB-Layout

Stellen Sie sicher, dass die Löcher genau auf den 2,54mm Anschlussabstand ausgerichtet sind. Sorgen Sie für ausreichenden Abstand um den LED-Körper herum, um den Mindestlötstellenabstand von 3mm einzuhalten. Für Anzeigen, die aus mehreren Winkeln betrachtet werden, berücksichtigen Sie den 30° Betrachtungswinkel bei der Positionierung der LED auf der Baugruppe.

7.3 Wärmemanagement in Arrays

Bei Verwendung mehrerer LEDs in enger Nachbarschaft oder bei hohen Treiberströmen ist die kollektive Wärmeentwicklung zu berücksichtigen. Sorgen Sie für ausreichenden Abstand, Belüftung oder erwägen Sie die Verwendung eines niedrigeren Treiberstroms, um die Sperrschichttemperatur zu managen und eine konsistente Helligkeit und Langlebigkeit zu gewährleisten.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Diese tiefrote LED, basierend auf AlGaInP-Technologie, bietet wesentliche Vorteile:

• Verglichen mit älteren GaAsP roten LEDs:Deutlich höherer Lichtwirkungsgrad und hellere Ausgabe bei gleichem Strom.
• Verglichen mit breitwinkligen diffusen LEDs:Der 30° Betrachtungswinkel bietet einen stärker gerichteten Strahl, ideal für Frontpanel-Anzeigen, bei denen das Licht hauptsächlich von vorne sichtbar sein soll, wodurch Streulicht reduziert wird.
• Verglichen mit Standard-Rot (~630nm):Die tiefere rote Farbe (639-650nm) kann für spezifische ästhetische Anforderungen, Sensoranwendungen oder dort, wo eine Unterscheidung von orange-rot benötigt wird, vorzuziehen sein.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

9.1 Kann ich diese LED dauerhaft mit 25mA betreiben?

Ja, 25mA ist der absolute maximale Dauer-Durchlassstrom. Für optimale Langlebigkeit und Zuverlässigkeit ist es jedoch gängige Praxis, unterhalb des Maximalwerts zu betreiben. Ein Betrieb mit dem typischen Teststrom von 20mA wird empfohlen.

9.2 Warum beträgt der Betrachtungswinkel nur 30 Grad?

Der 30° Betrachtungswinkel ist ein Designmerkmal dieser spezifischen LED, erreicht durch die Form der Linse und den Diffusionsgrad des Harzes. Er eignet sich für Anwendungen, die einen stärker fokussierten Lichtstrahl anstelle einer großflächigen Ausleuchtung erfordern.

9.3 Wie sind die "Typischen" Werte im Datenblatt zu interpretieren?

"Typische" Werte repräsentieren die erwartete Durchschnittsleistung des Produkts unter spezifizierten Bedingungen. Einzelne Bauteile können innerhalb der angegebenen Min/Max-Bereiche variieren. Entwerfen Sie Schaltungen stets so, dass sie mit der ungünstigsten Kombination von Parametern korrekt funktionieren (z.B. Min. V_Fmit Max. Strombegrenzung).

9.4 Ist ein Kühlkörper erforderlich?

Für den Betrieb bei 20mA unter typischen Umgebungsbedingungen (<85°C) ist für eine einzelne LED aufgrund der geringen Verlustleistung (~40mW) normalerweise kein separater Kühlkörper erforderlich. Wärmemanagement über die Kupferfläche der Leiterplatte wird jedoch in Arrays, bei hohen Umgebungstemperaturen oder beim Betrieb nahe dem Maximalstrom wichtig.

10. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario: Design einer Einschaltanzeige für ein Gerät.

1. Anforderung:Eine helle, tiefrote Anzeige, die von der Front eines Panels aus sichtbar ist.
2. Bauteilauswahl:Diese LED wird aufgrund ihrer hohen typischen Lichtstärke (160mcd) und des fokussierten 30° Betrachtungswinkels gewählt.
3. Schaltungsdesign:Das Gerät wird von einer 3,3V-Schiene versorgt. Ein Vorwiderstand wird berechnet: R = (3,3V - 2,0V) / 0,02A = 65 Ω. Der nächstgelegene Standardwert von 68 Ω wird gewählt, was zu I_F≈ (3,3V-2,0V)/68Ω ≈ 19,1 mA führt.
4. PCB-Umsetzung:Es wird ein Footprint mit 2,54mm Abstand verwendet. Die LED wird auf dem Frontpanel platziert, wobei die Linse durch ein 5,2mm Loch ragt. Die Lötpads werden so platziert, dass die 3mm-Abstandsregel vom LED-Körper eingehalten wird.
5. Montage:Die LEDs werden per Hand mit einem temperaturgeregelten Lötkolben bei 280°C gelötet, wobei die Lötstelle in unter 3 Sekunden und deutlich unterhalb des Glaskörpers fertiggestellt wird.

11. Funktionsprinzip

Es handelt sich um eine Halbleiter-Leuchtdiode. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die das eingebaute Potenzial der Sperrschicht übersteigt, werden Elektronen und Löcher aus dem n- bzw. p-dotierten Material in den aktiven Bereich injiziert. Im AlGaInP (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid)-Chip rekombinieren diese Ladungsträger und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlGaInP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt der emittierten tiefroten Lichtwellenlänge (~650 nm) entspricht. Das rote diffuse Epoxidharz verkapselt den Chip, bietet mechanischen Schutz, formt die Lichtausgabe (30° Betrachtungswinkel) und streut das Licht, um ein gleichmäßiges Erscheinungsbild zu erzeugen.

12. Technologietrends

Während diese 5mm Durchsteck-LED eine ausgereifte und weit verbreitete Gehäusetechnologie darstellt, konzentrieren sich die breiteren LED-Industrietrends weiterhin auf:

• Erhöhter Wirkungsgrad:Fortlaufende Verbesserungen in der Materialwissenschaft zielen darauf ab, mehr Lumen pro Watt (höhere Effizienz) aus AlGaInP und anderen Halbleitermaterialien zu erzeugen.
• Dominanz von Oberflächenmontage-Bauteilen (SMD):Für automatisierte, hochvolumige Montage haben SMD-Gehäuse (wie 0603, 0805, 1206 und spezielle LED-Gehäuse) in neuen Designs aufgrund ihrer geringeren Größe und niedrigeren Montagekosten Durchsteck-LEDs weitgehend ersetzt.
• Farbkonsistenz und Binning:Fertigungsprozesse schreiten weiter voran, was engere Bins (Gruppierungen) von Wellenlänge (Farbe) und Lichtstärke ermöglicht und Designern eine vorhersehbarere Leistung bietet.
• Zuverlässigkeit und Lebensdauer:Die Forschung konzentriert sich auf die Verbesserung des Lumen-Erhalts (Widerstand gegen Lichtausgabeverlust über die Zeit) und der Langlebigkeit, insbesondere unter Hochtemperatur- und Hochstrom-Betriebsbedingungen.

Die 5mm Durchsteck-LED bleibt ein Grundnahrungsmittel für Prototyping, Hobbyprojekte, Bildungszwecke und Anwendungen, bei denen manuelle Montage oder Austausch erwartet wird, unterstützt durch ihre Einfachheit, Robustheit und weite Verfügbarkeit.