LTL307JGD Grüne Diffus-LED Datenblatt - T-1 3/4 Gehäuse - 2,4V Durchlassspannung - 75mW Verlustleistung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für eine grüne, diffus strahlende LED-Baugruppe zur Durchsteckmontage. Das Bauteil nutzt AlInGaP-Halbleitertechnologie (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) zur Erzeugung von grünem Licht. Es zeichnet sich durch seinen gängigen Gehäusedurchmesser T-1 3/4 aus und ist somit eine vielseitige Wahl für eine breite Palette von Anzeige- und Beleuchtungsanwendungen auf Leiterplatten (PCBs) oder Frontplatten.

Die Kernvorteile dieser Komponente umfassen eine hohe Lichtstärke, geringen Stromverbrauch und hohe Effizienz. Sie ist aufgrund ihres geringen Strombedarfs für den Betrieb mit integrierten Schaltungen (ICs) ausgelegt. Darüber hinaus ist das Produkt RoHS-konform (Beschränkung gefährlicher Stoffe), was bedeutet, dass es bleifrei (Pb-frei) ist.

2. Tiefgehende Interpretation der technischen Parameter

2.1 Absolute Grenzwerte

Die absoluten Grenzwerte definieren die Limits, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Diese Werte sind bei einer Umgebungstemperatur (T_A) von 25°C spezifiziert und dürfen unter keinen Betriebsbedingungen überschritten werden.

• Verlustleistung (P_D):75 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das Bauteil als Wärme abführen kann.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_F(PEAK)):60 mA. Dies ist der maximal zulässige gepulste Durchlassstrom, spezifiziert bei einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 0,1 ms.
• DC-Durchlassstrom (I_F):30 mA. Dies ist der maximale kontinuierliche Durchlassstrom, den die LED verkraften kann.
• Entlastung (Derating):Der DC-Durchlassstrom muss oberhalb von 50°C Umgebungstemperatur linear um 0,4 mA pro Grad Celsius reduziert werden.
• Sperrspannung (V_R):5 V. Das Anlegen einer Sperrspannung, die diesen Wert überschreitet, kann den PN-Übergang der LED beschädigen.
• Betriebstemperaturbereich:-40°C bis +100°C. Der Umgebungstemperaturbereich, für den das Bauteil ausgelegt ist.
• Lagertemperaturbereich:-55°C bis +100°C.
• Löttemperatur der Anschlüsse:260°C für 5 Sekunden, gemessen 2,0 mm (0,078 Zoll) vom LED-Gehäuse entfernt.

2.2 Elektrische und optische Kennwerte

Die elektrischen und optischen Kennwerte werden bei T_A=25°C gemessen und repräsentieren die typischen Leistungsparameter des Bauteils.

• Lichtstärke (I_V):65 mcd (Min), 110 mcd (Typ) bei einem Durchlassstrom (I_F) von 20 mA. Die Garantie beinhaltet eine Toleranz von ±15%. Dieser Parameter wird mit einem Sensor und Filter gemessen, die der CIE photopischen Augenempfindlichkeitskurve entsprechen.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):50 Grad (Typ). Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres axialen (auf der Achse liegenden) Wertes abfällt, charakteristisch für eine Diffuslinse, die das Licht streut.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_P):575 nm (Typ). Die Wellenlänge, bei der die optische Ausgangsleistung maximal ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):572 nm (Typ). Dies ist die einzelne Wellenlänge, die vom menschlichen Auge wahrgenommen wird und die Farbe der LED definiert, abgeleitet aus dem CIE-Farbdiagramm.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):11 nm (Typ). Die spektrale Breite des emittierten Lichts bei halber Maximalleistung (Full Width at Half Maximum - FWHM).
• Durchlassspannung (V_F):2,1 V (Min), 2,4 V (Typ) bei I_F= 20 mA.
• Sperrstrom (I_R):100 µA (Max) bei einer Sperrspannung (V_R) von 5 V.
• Kapazität (C):40 pF (Typ) gemessen bei Nullvorspannung (V_F=0) und einer Frequenz von 1 MHz.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Die LEDs werden basierend auf wichtigen optischen Parametern in Bins sortiert, um die Konsistenz innerhalb einer Produktionscharge sicherzustellen. Es werden zwei primäre Binning-Kriterien definiert.

3.1 Binning der Lichtstärke

LEDs werden nach ihrer bei 20 mA gemessenen Lichtstärke kategorisiert. Der Bincode, die Toleranz und der Bereich sind wie folgt:

• Code D:65 mcd (Min) bis 85 mcd (Max)
• Code E:85 mcd (Min) bis 110 mcd (Max)
• Code F:110 mcd (Min) bis 140 mcd (Max)
• Code G:140 mcd (Min) bis 180 mcd (Max)

Hinweis: Die Toleranz für jede Bin-Grenze beträgt ±15%.

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge

LEDs werden auch nach ihrer dominanten Wellenlänge gebinnt, um die Farbkonsistenz zu kontrollieren. Die Bins sind in 2 nm-Schritten definiert.

• Code H06:566,0 nm bis 568,0 nm
• Code H07:568,0 nm bis 570,0 nm
• Code H08:570,0 nm bis 572,0 nm
• Code H09:572,0 nm bis 574,0 nm
• Code H10:574,0 nm bis 576,0 nm
• Code H11:576,0 nm bis 578,0 nm

Hinweis: Die Toleranz für jede Bin-Grenze beträgt ±1 nm.Die spezifische Artikelnummer LTL307JGD entspricht einer spezifischen Kombination aus Lichtstärke- und Wellenlängen-Bins.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt verweist auf typische elektrische und optische Kennlinien. Obwohl die spezifischen Grafiken im bereitgestellten Text nicht detailliert sind, umfassen sie typischerweise die folgenden wesentlichen Diagramme für die Designanalyse:

• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I_Vvs. I_F):Zeigt, wie die Lichtausbeute mit dem Strom ansteigt, entscheidend für die Einstellung des Treiberstroms für die gewünschte Helligkeit.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom (V_Fvs. I_F):Die I-V-Kennlinie der Diode, wichtig für die Berechnung von Vorwiderstandswerten und der Verlustleistung.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur (I_Vvs. T_A):Veranschaulicht, wie die Lichtausbeute mit steigender Sperrschichttemperatur abnimmt, und unterstreicht die Bedeutung des thermischen Managements.
• Spektrale Verteilung:Ein Diagramm der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, das das Maximum bei ~575 nm und die spektrale Breite (FWHM) von ~11 nm zeigt.
• Abstrahlcharakteristik:Ein Polardiagramm, das die Winkelverteilung der Lichtintensität zeigt und den 50-Grad-Abstrahlwinkel für die Diffuslinse bestätigt.

Diese Kurven ermöglichen es Ingenieuren, das Bauteilverhalten unter nicht-standardisierten Bedingungen (unterschiedliche Ströme, Temperaturen) vorherzusagen und sind für ein robustes Schaltungsdesign unerlässlich.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das Bauteil verwendet das industrieübliche runde Durchsteckgehäuse T-1 3/4 (5mm). Wichtige dimensionale Hinweise umfassen:

• Alle Maße sind in Millimetern angegeben (Zollwerte in Klammern).
• Es gilt eine allgemeine Toleranz von ±0,25 mm (±0,010\"), sofern nicht anders angegeben.
• Der maximale Harzvorsprung unter dem Flansch beträgt 1,0 mm (0,04\").
• Der Anschlussabstand wird an der Stelle gemessen, an der die Anschlüsse aus dem Kunststoffgehäuse austreten.

Die spezifische Maßzeichnung würde genaue Werte für Gehäusedurchmesser, Linsenhöhe, Anschlusslänge und Anschlussdurchmesser liefern.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Bei Durchsteck-LEDs wird die Polarität typischerweise durch zwei Merkmale angezeigt: Anschlusslänge und interne Struktur. Der längere Anschluss ist die Anode (Pluspol), der kürzere Anschluss ist die Kathode (Minuspol). Zusätzlich haben viele Gehäuse eine abgeflachte Stelle am Linsenrand oder eine Fase auf der Kathodenseite des Flansches. Es wird empfohlen, beide Indikatoren zur korrekten Ausrichtung zu beachten.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Ein sachgemäßer Umgang ist entscheidend, um Schäden während der Montage zu vermeiden.

6.1 Anschlussbeinformung

• Das Biegen muss an einer Stelle durchgeführt werden, die mindestens 3 mm von der Basis der LED-Linse entfernt ist.
• Die Basis des Anschlussrahmens darf nicht als Drehpunkt verwendet werden.
• Die Anschlussbeinformung muss bei Raumtemperatur undvordem Lötprozess erfolgen.
• Beim Einführen in die Leiterplatte ist die minimal notwendige Verpresskraft zu verwenden, um übermäßige mechanische Belastung der Anschlüsse oder des Gehäuses zu vermeiden.

6.2 Lötprozess

• Halten Sie einen Mindestabstand von 2 mm zwischen der Basis der Linse und der Lötstelle ein. Die Linse darf niemals in das Lot getaucht werden.
• Vermeiden Sie es, nach dem Löten, während die LED noch erhöhte Temperatur hat, äußere Belastung auf die Anschlüsse auszuüben.
• Empfohlene Lötbedingungen:
  • Handlöten (Lötkolben):Maximale Temperatur 300°C, maximale Zeit 3 Sekunden pro Anschluss (nur einmaliges Löten).
  • Wellenlöten:Maximale Vorwärmtemperatur 100°C für bis zu 60 Sekunden. Lötwellentemperatur maximal 260°C für maximal 5 Sekunden.

Warnung:Das Überschreiten dieser Temperatur- oder Zeitgrenzen kann zu Linsenverformung, Ausfall der internen Bonddrähte oder Degradation des Epoxidmaterials führen, was einen katastrophalen Bauteilausfall zur Folge haben kann.

6.3 Reinigung und Lagerung

• Reinigung:Falls notwendig, nur mit alkoholbasierten Lösungsmitteln wie Isopropylalkohol reinigen.
• Lagerung:Für die Langzeitlagerung außerhalb der Originalverpackung, lagern Sie die Bauteile in einem verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder in einer Stickstoffatmosphäre. Die empfohlene Lagerumgebung überschreitet nicht 30°C oder 70% relative Luftfeuchtigkeit. Komponenten, die aus ihrer Originalverpackung entnommen wurden, sollten idealerweise innerhalb von drei Monaten verwendet werden.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Der Standard-Verpackungsfluss ist wie folgt:

1. Grundpackung:500 Stück oder 250 Stück pro antistatischem Packbeutel.
2. Innenkarton:10 Packbeutel werden in einen Innenkarton gelegt, insgesamt 5.000 Stück.
3. Außenkarton (Versandkarton):8 Innenkartons werden in einen Außenkarton verpackt, insgesamt 40.000 Stück.

Ein Hinweis spezifiziert, dass innerhalb einer gegebenen Versandcharge nur die letzte Packung eine nicht vollständige Menge enthalten darf. Die Artikelnummer LTL307JGD folgt einem herstellerspezifischen Codierungssystem, wobei "LTL" wahrscheinlich die Produktfamilie bezeichnet, "307" die Farbe und das Gehäuse angeben kann und "JGD" die Leistungs-Bincodes für Lichtstärke und dominante Wellenlänge spezifiziert.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese grüne Diffus-LED eignet sich für eine Vielzahl von Anwendungen, die eine klare, sichtbare Anzeige erfordern, einschließlich, aber nicht beschränkt auf:

• Netzstatusanzeigen an Unterhaltungselektronik, Haushaltsgeräten und Industrieausrüstung.
• Signal- und Modusanzeigen an Kommunikationsgeräten, Audio/Video-Geräten und Bedienfeldern.
• Hintergrundbeleuchtung für Schalter, Beschriftungen und kleine Displays.
• Allgemeine Anzeigelampen in Fahrzeuginnenräumen, Instrumentierung und Hobbyprojekten.

Das Datenblatt stellt ausdrücklich klar, dass diese LEDs für gewöhnliche elektronische Geräte (Bürogeräte, Kommunikationsgeräte, Haushaltsanwendungen) bestimmt sind. Für Anwendungen, die außergewöhnliche Zuverlässigkeit erfordern, bei denen ein Ausfall Leben oder Gesundheit gefährden könnte (Luftfahrt, Medizingeräte, Sicherheitssysteme), ist vor der Verwendung eine Konsultation mit dem Hersteller erforderlich.

8.2 Treiberschaltungs-Design

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Eine kritische Designregel ist, immer einen strombegrenzenden Widerstand in Reihe mit der LED zu verwenden.

• Empfohlene Schaltung (Schaltung A):Jede LED hat ihren eigenen dedizierten Vorwiderstand. Dies gewährleistet eine gleichmäßige Helligkeit, indem die natürliche Variation der Durchlassspannung (V_F) von LED zu LED ausgeglichen wird, selbst wenn sie vom gleichen Typ und Bin sind.
• Nicht empfohlene Schaltung (Schaltung B):Das parallele Schalten mehrerer LEDs mit einem einzigen gemeinsamen strombegrenzenden Widerstand. Kleine Unterschiede in den I-V-Kennlinien jeder LED führen zu einer ungleichmäßigen Stromaufteilung, was zu erheblichen Helligkeitsunterschieden zwischen den Bauteilen führt.

Der Vorwiderstandswert (R_S) wird mit dem Ohmschen Gesetz berechnet: R_S= (V_Versorgung- V_F) / I_F. Unter Verwendung der typischen V_Fvon 2,4V und einem gewünschten I_Fvon 20 mA bei einer 5V-Versorgung: R_S= (5V - 2,4V) / 0,020A = 130 Ω. Ein Standardwiderstand von 130 Ω oder 150 Ω wäre geeignet, wobei auch sicherzustellen ist, dass die Belastbarkeit ausreicht (P = I²R ≈ 0,052W).

8.3 Schutz vor elektrostatischer Entladung (ESD)

Die LED ist anfällig für Schäden durch elektrostatische Entladung. Obligatorische Vorsichtsmaßnahmen umfassen:

• Personal muss beim Umgang mit LEDs geerdete Handgelenkbänder oder antistatische Handschuhe tragen.
• Alle Geräte, Arbeitsplätze und Lagerregale müssen ordnungsgemäß geerdet sein.
• Verwenden Sie Ionisatoren, um statische Aufladungen zu neutralisieren, die sich durch Reibung während der Handhabung auf der Kunststofflinsenoberfläche aufbauen können.
• Halten Sie einen statiksicheren Arbeitsplatz mit zertifizierten Materialien ein und überwachen Sie die Schulung/Zertifizierung aller Mitarbeiter.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Innerhalb der Kategorie der 5mm grünen Durchsteck-LEDs bietet dieses AlInGaP-basierte Bauteil deutliche Vorteile:

• Verglichen mit traditionellen grünen GaP-LEDs:AlInGaP-Technologie bietet typischerweise eine deutlich höhere Lichtausbeute und Lichtstärke im Vergleich zu älteren Galliumphosphid (GaP) grünen LEDs, was zu einer helleren Ausgangsleistung bei gleichem Treiberstrom führt.
• Verglichen mit nicht-diffusen (klaren) LEDs:Die Diffuslinse bietet einen breiteren, gleichmäßigeren Abstrahlwinkel (50° gegenüber einem engeren Strahl bei klaren Linsen), was sie ideal für Anwendungen macht, bei denen die Anzeige aus einem breiten Winkelbereich sichtbar sein muss.
• Verglichen mit Superhell-LEDs:Dieses Bauteil besetzt ein mittleres Leistungssegment. Es bietet gute Helligkeit (65-180 mcd Bins), die für die meisten Anzeigezwecke geeignet ist, ohne die extremen Treiberstromanforderungen oder Kosten von ultrahochhellen LEDs, und balanciert so Leistung und Stromverbrauch effektiv aus.
• RoHS-Konformität:Als bleifreies Produkt erfüllt es moderne Umweltvorschriften für die Elektronikfertigung, was ein wichtiger Unterscheidungsfaktor von nicht konformen Altkomponenten ist.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

1. F: Welchen Widerstand sollte ich bei einer 5V-Versorgung verwenden?
   
   A: Für einen typischen Durchlassstrom von 20 mA und V_Fvon 2,4V verwenden Sie einen 130 Ω Widerstand. Berechnen Sie den Wert stets basierend auf Ihrer spezifischen Versorgungsspannung und dem gewünschten Strom.
2. F: Kann ich diese LED direkt von einem Mikrocontroller-Pin ansteuern?
   
   A: Ja, aber Sie müssen trotzdem einen Vorwiderstand in Reihe schalten. Der Mikrocontroller-Pin fungiert als Spannungsquelle. Stellen Sie sicher, dass der Pin den erforderlichen Strom von 20 mA liefern oder aufnehmen kann.
3. F: Warum gibt es eine Toleranz von ±15% auf die Lichtstärke, selbst innerhalb eines Bins?
   
   A: Die Halbleiterfertigung weist inhärente Prozessschwankungen auf. Das Binning gruppiert LEDs mit ähnlicher Leistung, aber ein Toleranzbereich berücksichtigt Messgenauigkeit und geringfügige Leistungsstreuungen innerhalb der Gruppe, um ein Mindestleistungsniveau zu garantieren.
4. F: Was passiert, wenn ich den absoluten maximalen DC-Durchlassstrom von 30 mA überschreite?
   
   A: Das Überschreiten dieses Grenzwertes erhöht die Sperrschichttemperatur über sichere Grenzen hinaus, was die Degradation der Lichtausbeute (Lichtstromrückgang) beschleunigen und die Betriebslebensdauer erheblich verkürzen kann, möglicherweise mit sofortigem katastrophalem Ausfall.
5. F: Wie kritisch ist der 2mm Lötabstand von der Linse?
   
   A: Sehr kritisch. Die über den Anschluss geleitete Lötwärme kann die Epoxylinse erweichen oder schmelzen, was zu Verformung oder Feuchtigkeitseintritt führt und die LED beschädigt.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Fallbeispiel: Design eines Multi-LED-Statuspanels

Ein Ingenieur entwirft ein Bedienfeld mit vier grünen Statusanzeigen. Unter Verwendung einer gemeinsamen 5V-Schiene benötigt er eine gleichmäßige Helligkeit.

Lösung:Implementieren Sie die empfohlene Schaltung A. Verwenden Sie vier identische Vorwiderstände, jeweils einen in Reihe mit jeder LTL307JGD-LED. Selbst wenn die LEDs aus verschiedenen Bins stammen oder leichte V_F-Variationen aufweisen, regeln die einzelnen Widerstände den Strom durch jede LED unabhängig und stellen sicher, dass alle vier Anzeigen eine übereinstimmende, gleichmäßige Helligkeit aufweisen. Der 50°-Abstrahlwinkel der Diffuslinse gewährleistet, dass der Status für einen Bediener, der vor oder leicht seitlich des Panels steht, klar sichtbar ist. Der Designer muss sicherstellen, dass das PCB-Layout den Mindestabstand von 2 mm zwischen Lötpad und LED-Gehäuse einhält und ausreichend Platz für die Wärmeableitung bietet, insbesondere wenn die LEDs kontinuierlich bei oder nahe dem Maximalstrom betrieben werden sollen.

12. Funktionsprinzip

Diese LED arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einer Halbleiterdiode. Der aktive Bereich besteht aus AlInGaP-Schichten (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid), die auf einem Substrat aufgewachsen sind. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Durchlassspannung der Diode (~2,1V) überschreitet, werden Elektronen und Löcher aus den N-Typ- bzw. P-Typ-Halbleiterschichten in den aktiven Bereich injiziert. Diese Ladungsträger rekombinieren und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie des Halbleiters, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts definiert – in diesem Fall grün bei einer dominanten Wellenlänge von ~572 nm. Die diffuse Epoxylinse enthält Streupartikel, die die Richtung der emittierten Photonen randomisieren und den Strahl im Vergleich zu einer klaren Linse, die einen fokussierteren Strahl erzeugen würde, zu einem breiten Abstrahlwinkel aufweiten.

13. Entwicklungstrends

Die Entwicklung von Anzeige-LEDs wie dieser folgt mehreren wichtigen Branchentrends:

• Erhöhte Effizienz:Fortschritte in der Materialwissenschaft und der epitaktischen Schichtabscheidung treiben die Lichtausbeute (Lumen pro Watt) von AlInGaP und anderen LED-Technologien weiter nach oben, was hellere Ausgangsleistung bei niedrigeren Strömen oder reduzierten Stromverbrauch bei gleicher Helligkeit ermöglicht.
• Miniaturisierung:Während das T-1 3/4-Gehäuse für Durchsteckanwendungen beliebt bleibt, gibt es eine starke Marktverschiebung hin zu SMD-Gehäusen (z.B. 0603, 0402) für höhere Leiterplattenbestückungsdichte. Durchsteckkomponenten werden oft für Prototyping, Hobbyanwendungen oder Anwendungen, die höhere mechanische Robustheit erfordern, beibehalten.
• Farbkonsistenz und Binning:Fertigungsprozesse werden präziser, was zu engeren Binning-Verteilungen führt. Einige Hochvolumenanwendungen können "vor-gebinnte" oder "abgeglichene" LEDs mit extrem engen Wellenlängen- und Intensitätstoleranzen verlangen.
• Integration:Es gibt einen Trend zur Integration des Vorwiderstands, der ESD-Schutzdiode oder sogar einer Steuer-IC direkt in das LED-Gehäuse, wodurch "intelligente" oder "Easy-Drive"-LED-Komponenten entstehen, die das Schaltungsdesign vereinfachen.
• Nachhaltigkeit:Das Streben nach RoHS-Konformität und halogenfreien Materialien ist mittlerweile Standard. Zukünftige Trends können eine verstärkte Nutzung recycelbarer Materialien in der Verpackung und eine weitere Reduzierung anderer gefährlicher Stoffe umfassen.