LED-Lampe T1 3mm & T1 3/4 5mm Durchsteckmontage - Hyperrot bis Grün - 20mA 2,4V - Technisches Datenblatt

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt eine Familie von Allzweck-LED-Lampen in zwei industrieüblichen Bauformen für Durchsteckmontage: T1 (3mm) und T1 3/4 (5mm). Diese Bauteile sind darauf ausgelegt, höhere Lichtstärken als einfache Anzeige-LEDs zu liefern, wodurch sie sich für Anwendungen mit erhöhten Sichtbarkeitsanforderungen eignen. Der lichtemittierende Kernwerkstoff ist Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP), das auf einem Galliumarsenid-Substrat gewachsen wird – eine Technologie, die für ihre hohe Effizienz und gute Farbreinheit im Spektrum von Rot bis Grün bekannt ist.

1.1 Kernvorteile

Die primären Vorteile dieser LED-Serie umfassen niedrigen Stromverbrauch, hohe Lichtstärke und hohe Effizienz. Sie werden mit verschiedenen Linsenfarbeoptionen entsprechend den unterschiedlichen Quellfarben angeboten, was Designflexibilität bietet. Der standardmäßige Betrachtungswinkel von 45 Grad gewährleistet ein breites und gleichmäßiges Lichtabstrahlungsmuster.

1.2 Zielanwendungen

Diese LEDs sind für Allzweck-Anzeigelampen und Statusanzeigen in einem breiten Spektrum von Konsumelektronik, industriellen Steuerpaneelen, Fahrzeuginnenraumbeleuchtung und Geräteanzeigen konzipiert, wo zuverlässige, helle Signalisierung erforderlich ist.

2. Vertiefte Analyse der technischen Parameter

Die folgenden Abschnitte bieten eine detaillierte, objektive Analyse der im Datenblatt spezifizierten Schlüsselparameter.

2.1 Absolute Maximalwerte

Die absoluten Maximalwerte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Für alle Farbvarianten dieser Serie beträgt der zulässige Dauer-Vorwärtsstrom 30 mA bei einer Umgebungstemperatur (T_A) von 25°C. Die Verlustleistung beträgt 75 mW. Ein Spitzen-Vorwärtsstrom von 90 mA (für rote Varianten) oder 60 mA (für bernsteinfarbene, gelbe, grüne Varianten) ist unter gepulsten Bedingungen zulässig (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite). Die maximale Sperrspannung beträgt 5V. Der Betriebs- und Lagertemperaturbereich ist mit -40°C bis +100°C spezifiziert. Der Derating-Faktor für den Vorwärtsstrom beträgt linear ab 70°C 0,4 mA/°C, was bedeutet, dass der zulässige Dauerstrom mit steigender Temperatur über diesem Punkt abnimmt, um Überhitzung zu vermeiden.

2.2 Elektrische & Optische Kennwerte

Die elektrischen und optischen Kennwerte werden bei T_A=25°C mit einem Standard-Prüfstrom (I_F) von 20 mA gemessen. Die Daten werden getrennt für die 3mm (F-Serie, Artikelnummern beginnend mit LTL1CHJ) und 5mm (H-Serie, Artikelnummern beginnend mit LTL2F7J) Bauformen dargestellt, die Werte sind jedoch für äquivalente Farben identisch.

2.2.1 Lichtstärke (I_v)

Die Lichtstärke, ein Maß für die wahrgenommene Helligkeit, hat für alle Farbtypen einen spezifizierten Mindestwert von 65 mcd. Typische Werte variieren je nach Farbe: Hyperrot (LTLxCHJDTNN/xF7JDTNN) beträgt 120 mcd, Superrot (LTLxCHJRTNN/xF7JRTNN) 140 mcd, während rote, bernsteinfarbene, gelbe und grüne Varianten (LTLxCHJETNN/FTNN/YTNN/STNN/GTNN) eine typische Stärke von 180 mcd aufweisen. Die Produkte unterstützen ein zweistufiges Klassifizierungssystem für die Lichtstärke, wobei der spezifische Rangcode auf der Verpackung markiert ist.

2.2.2 Wellenlängenparameter

Drei Schlüsselparameter definieren die Farbausgabe:

• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_P):Die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung maximal ist. Sie reicht von 650 nm (Hyperrot) bis hinunter zu 575 nm (Grün).
• Dominante Wellenlänge (λ_d):Abgeleitet vom CIE-Farbtafeldiagramm, repräsentiert diese die einzelne Wellenlänge, die die wahrgenommene Farbe der LED am besten definiert. Sie ist für diese Bauteile im Allgemeinen etwas kürzer als die Spitzenwellenlänge, z.B. 639 nm für Hyperrot, 624 nm für Rot, 605 nm für Bernstein, bis hinunter zu 572 nm für Grün.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Die volle Breite auf halber Höhe (FWHM) des Emissionsspektrums, die die Farbreinheit angibt. Sie beträgt 20 nm für rote Varianten, 17 nm für bernsteinfarbene und 15 nm für gelbe und grüne Varianten.

2.2.3 Elektrische Parameter

Die Vorwärtsspannung (V_F) bei I_F=20 mA hat einen Maximalwert zwischen 2,3V und 2,4V, abhängig von der Farbe, mit typischen Werten um 2,0V bis 2,05V. Der Sperrstrom (I_R) ist garantiert maximal 100 μA bei einer Sperrspannung (V_R) von 5V. Die Sperrschichtkapazität (C) beträgt typischerweise 40 pF, gemessen bei 0V Vorspannung und 1 MHz Frequenz.

2.2.4 Betrachtungswinkel

Der Betrachtungswinkel, definiert als 2θ_1/2(das Doppelte des Halbwinkels), beträgt 45 Grad. θ_1/2ist der Winkel außerhalb der Achse, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres axialen (zentralen) Wertes abfällt. Dies erzeugt einen mittelbreiten Strahl, der für allgemeine Anzeigen geeignet ist.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt weist auf die Verwendung eines Binning-Systems hauptsächlich für die Lichtstärke hin. Produkte werden in zwei Intensitätsränge klassifiziert. Der spezifische Rangcode (Iv-Klassifizierungscode) ist auf jedem einzelnen Verpackungsbeutel markiert. Dies ermöglicht es Designern, LEDs mit konsistenten Helligkeitsniveaus für ihre Anwendungen auszuwählen. Obwohl in diesem Dokument nicht explizit für Wellenlänge oder Vorwärtsspannung detailliert, beinhalten typische Fertigungsprozesse für solche LEDs oft Bins für dominante Wellenlänge und V_F, um Farb- und elektrische Konsistenz sicherzustellen.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auf typische elektrische/optische Kennlinien auf der letzten Seite. Obwohl die spezifischen Graphen im Textinhalt nicht bereitgestellt werden, würden Standardkurven für solche LEDs typischerweise umfassen:

• Vorwärtsstrom vs. Vorwärtsspannung (I-V-Kurve):Zeigt die exponentielle Beziehung, entscheidend für die Auslegung von strombegrenzenden Schaltungen.
• Lichtstärke vs. Vorwärtsstrom:Zeigt, wie die Helligkeit mit dem Strom bis zu den maximalen Nennwerten zunimmt.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt die Reduzierung der Lichtleistung mit steigender Betriebstemperatur.
• Spektrale Leistungsverteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die den Peak und die Form des Emissionsspektrums für jede Farbe zeigt.

Diese Kurven sind wesentlich, um das Bauteilverhalten unter nicht-standardmäßigen Betriebsbedingungen zu verstehen.

5. Mechanische & Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Detaillierte Maßzeichnungen sind sowohl für die T1- (LTL1CHx Serie) als auch für die T1 3/4- (LTL2F7x Serie) Bauformen bereitgestellt. Schlüsselabmessungen umfassen den Körperdurchmesser (ca. 3mm bzw. 5mm), die Gesamthöhe und den Anschlussabstand. Die Anschlüsse werden dort gemessen, wo sie aus dem Gehäusekörper austreten. Ein maximaler Harzvorsprung unter dem Flansch von 1,0mm wird vermerkt. Alle Abmessungen sind in Millimetern mit einer Standardtoleranz von ±0,25mm, sofern nicht anders angegeben.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Bei Durchsteck-LEDs wird die Polarität typischerweise durch zwei Merkmale angezeigt: der längere Anschluss bezeichnet die Anode (Plus), und die flache Seite am LED-Linsenrand oder eine Kerbe am Kunststoffflansch bezeichnet oft die Kathode (Minus)-Seite. Die spezifische Markierung sollte im Gehäusediagramm überprüft werden.

6. Löt- & Montagerichtlinien

Das Datenblatt spezifiziert eine Löttemperatur für die Anschlüsse von 260°C für eine maximale Dauer von 5 Sekunden, gemessen in einem Abstand von 1,6mm (0,063") vom LED-Körper. Dies ist ein kritischer Parameter, um thermische Schäden am internen Halbleiterchip und der Epoxidlinse zu verhindern. Bei Wellen- oder Handlötung muss darauf geachtet werden, dieses Zeit-Temperatur-Profil einzuhalten. Es wird empfohlen, bei zu erwartender längerer Hitzeeinwirkung eine Wärmesenke (z.B. Pinzette) am Anschluss zwischen Lötstelle und LED-Körper zu verwenden.

7. Verpackungs- & Bestellinformationen

7.1 Artikelnummernschema

Die Artikelnummer folgt der Struktur: LTL [Seriencode] [Farb-/Intensitätscode] TNN.

• LTL:Produktfamilienpräfix.
• Seriencode:1CHJ für 3mm (F-Serie), 2F7J für 5mm (H-Serie).
• Farbcode:Der Buchstabe vor \"TNN\" zeigt Farbe und Typ an (z.B. D für Hyperrot, R für Superrot, E für Rot, F für Bernstein, Y für Bernsteingelb, S für Gelb, G für Grün).
• TNN:Gemeinsames Suffix für diese Serie.

Beispiel: LTL1CHJETNN ist eine 3mm, rote LED.

7.2 Verpackungsspezifikation

Der Lichtstärke-Rangcode (Iv-Klassifizierung) ist auf jedem Verpackungsbeutel markiert. Die Standardverpackung für solche Bauteile erfolgt typischerweise auf Band und Rolle oder in Schüttgutbeuteln, obwohl die spezifischen Mengen in diesem Auszug nicht detailliert sind.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

Diese LEDs benötigen einen in Reihe geschalteten strombegrenzenden Widerstand, wenn sie an eine Spannungsquelle angeschlossen werden. Der Widerstandswert kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (V_versorgung- V_F) / I_F. Die Verwendung des maximalen V_F-Werts aus dem Datenblatt in dieser Berechnung stellt sicher, dass der Strom selbst bei Bauteiltoleranzen den gewünschten Wert nicht überschreitet. Für eine 5V-Versorgung und eine typische rote LED (V_F~2,4V max) bei 20mA wäre der Widerstand R = (5 - 2,4) / 0,02 = 130 Ω. Ein Standard-130Ω- oder 150Ω-Widerstand wäre geeignet.

8.2 Designüberlegungen

• Stromversorgung:LEDs immer mit einem geregelten Strom, nicht mit einer festen Spannung betreiben. Verwenden Sie einen Reihenwiderstand oder eine Konstantstromquelle.
• Thermisches Management:Obwohl die Verlustleistung gering ist, erfordert der Betrieb bei hohen Umgebungstemperaturen (nahe 100°C) eine Reduzierung des Vorwärtsstroms gemäß der 0,4 mA/°C-Richtlinie oberhalb von 70°C.
• Sperrspannungsschutz:Die maximale Sperrspannung beträgt nur 5V. Wenn im Schaltkreis eine Möglichkeit für eine Sperrvorspannung besteht (z.B. in AC- oder Multiplex-Anwendungen), sollte eine externe Schutzdioden verwendet werden.
• Betrachtungswinkel:Der 45-Grad-Betrachtungswinkel bietet einen breiten Strahl. Für gerichteteres Licht können sekundäre Optiken erforderlich sein.

9. Technischer Vergleich & Differenzierung

Im Vergleich zu älteren LED-Technologien wie Galliumphosphid (GaP) bieten diese AlInGaP-basierten LEDs eine deutlich höhere Lichtausbeute, was zu hellerer Abstrahlung bei gleichem Strom führt. Die Vielfalt präziser Farben im Rot-Orange-Gelb-Grün-Spektrum, jede mit definierter Wellenlänge und Reinheit, ermöglicht eine genaue Farbkennzeichnung und Anzeige. Die Verfügbarkeit in zwei gängigen Bauformen (3mm und 5mm) bietet direkte Austauschbarkeit mit einer Vielzahl bestehender PCB-Footprints und Frontplattenausschnitte.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQs)

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

A: Die Spitzenwellenlänge ist das physikalische Maximum des emittierten Lichts. Die dominante Wellenlänge ist der wahrgenommene Farbpunkt im CIE-Diagramm. Bei LEDs, insbesondere mit breiten Spektren, können sie abweichen. Die dominante Wellenlänge ist relevanter für Farbabstimmung.

F: Kann ich diese LED dauerhaft mit 30mA betreiben?

A: Ja, 30mA ist der maximale Dauer-Gleichstrom-Nennwert bei 25°C. Wenn jedoch die Umgebungstemperatur 70°C überschreitet, muss der Strom gemäß dem Derating-Faktor (0,4 mA/°C) reduziert werden, um die maximale Sperrschichttemperatur nicht zu überschreiten.

F: Die Linse wird als \"transparent\" beschrieben. Warum gibt es dann verschiedene Farben?

A: Das Linsenmaterial selbst ist klares Epoxidharz. Die Farbe wird durch den Halbleiterwerkstoff (AlInGaP) bestimmt, der farbiges Licht emittiert, und manchmal durch zusätzliche Dotierstoffe oder Konversionsmaterialien in der Vergussmasse. Die Option \"getönte Linse\" bezieht sich auf die Farbe des emittierten Lichts, nicht auf einen Farbfilter.

F: Wie identifiziere ich Anode und Kathode?

A: Der längere Anschluss ist die Anode (+). Optisch betrachtet, von oben auf die LED schauend, entspricht die flache Seite am Linsenrand oder am Flansch typischerweise der Kathode (-). Immer auf die Gehäusezeichnung für die definitive Kennzeichnung verweisen.

11. Praktischer Anwendungsfall

Szenario: Entwurf eines Mehrfachstatus-Anzeigepanels für einen Industriecontroller.Das Panel benötigt deutliche, helle Farben für \"Eingeschaltet\" (Grün), \"Standby\" (Bernstein), \"Fehler\" (Rot) und \"Kommunikation aktiv\" (Blinkend Gelb). Diese LED-Serie ist ideal. Der Designer würde LTLxCHJGTNN (Grün), LTLxCHJFTNN (Bernstein), LTLxCHJETNN (Rot) und LTLxCHJSTNN (Gelb) auswählen. Die Verwendung eines gemeinsamen 20mA-Betriebsstroms vereinfacht den Treiberschaltungsentwurf (ein Mikrocontroller mit strombegrenzenden Widerständen). Der 45-Grad-Betrachtungswinkel stellt sicher, dass die Anzeigen aus einer Vielzahl von Bedienerpositionen sichtbar sind. Die hohe Lichtstärke (65-180 mcd) garantiert Sichtbarkeit selbst in gut beleuchteten Industrieumgebungen.

12. Einführung in das Technologieprinzip

Diese LEDs basieren auf Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP)-Halbleitermaterial, das epitaktisch auf einem Galliumarsenid (GaAs)-Substrat gewachsen wird. Wenn eine Vorwärtsspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, werden Elektronen und Löcher in die aktive Region injiziert, wo sie rekombinieren. Dieser Rekombinationsprozess setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Bandlückenenergie der AlInGaP-Legierung, die durch Variation der Verhältnisse von Aluminium, Indium, Gallium und Phosphor eingestellt werden kann, bestimmt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts. Dieses Materialsystem ist besonders effizient für die Erzeugung von hochhelligem Licht im roten, orangen, bernsteinfarbenen und gelbgrünen Teil des sichtbaren Spektrums.

13. Technologieentwicklungstrends

Der allgemeine Trend in der LED-Technologie geht zu höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), erhöhter Zuverlässigkeit und niedrigeren Kosten. Für Durchsteck-Anzeige-LEDs wie diese konzentriert sich die Entwicklung oft auf die Verfeinerung des epitaktischen Wachstumsprozesses, um noch höhere Lichtstärke von derselben Chipgröße und demselben Strom zu erzielen, und auf die Verbesserung der Kunststoff-Vergussmaterialien für bessere thermische Stabilität und Farbkonstanz über lange Lebensdauern. Während oberflächenmontierbare (SMD) Bauformen neue Designs zur Miniaturisierung dominieren, bleiben Durchsteck-LEDs für Prototyping, Reparatur, Altsysteme und Anwendungen, die robuste mechanische Befestigung oder höhere Einzelpunkt-Helligkeit von einem diskreten Bauteil erfordern, unverzichtbar.