LED-Lampe 7343/R5C2-ASUB/MS Datenblatt - T-1 3/4-Gehäuse - 2,0V typ. - Brillantes Rot - 115mW max. - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument erläutert die Spezifikationen einer hochhellen LED-Lampe, die für Anwendungen mit hohen Anforderungen an die Lichtleistung konzipiert ist. Das Bauteil nutzt AlGaInP-Chip-Technologie zur Erzeugung einer brillant roten Farbe und ist in einem UV-beständigen, wasserklaren Epoxidharz innerhalb eines gängigen runden T-1 3/4-Gehäuses verkapselt. Das Design priorisiert Zuverlässigkeit, Robustheit und Effizienz, was es für anspruchsvolle Outdoor- und kommerzielle Anwendungen geeignet macht. Das Produkt entspricht relevanten Umweltvorschriften und ist in Tape-and-Reel-Verpackung für automatisierte Bestückungsprozesse erhältlich.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Der primäre Vorteil dieser LED-Serie ist ihre hohe Lichtstärke, die durch optimiertes Chip-Design und Materialien erreicht wird. Die Verwendung von UV-beständigem Epoxidharz gewährleistet langfristige Zuverlässigkeit und Farbstabilität bei Sonneneinstrahlung, ein entscheidender Faktor für den Außeneinsatz. Das robuste Gehäusedesign trägt zur Gesamtlebensdauer bei. Diese LED ist speziell für Anwendungen wie Vollfarb-Grafikschilder, Nachrichtentafeln, variable Verkehrszeichen (VMS) und kommerzielle Außenwerbedisplays konzipiert, bei denen hohe Sichtbarkeit und konsistente Farbwiedergabe von größter Bedeutung sind.

2. Vertiefung der technischen Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der wichtigsten technischen Parameter des Bauteils, wie unter Standard-Testbedingungen (Ta=25°C) definiert.

2.1 Absolute Maximalwerte

Die absoluten Maximalwerte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Diese sind nicht für den Normalbetrieb vorgesehen. Zu den wichtigsten Grenzwerten gehören eine maximale Sperrspannung (V_R) von 5V, ein Dauer-Durchlassstrom (I_F) von 50mA und ein Spitzen-Durchlassstrom (I_FP) von 160mA unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis @1kHz). Die maximale Verlustleistung (P_d) beträgt 115mW. Das Bauteil ist für einen Betriebstemperaturbereich von -40°C bis +85°C ausgelegt und kann Lagertemperaturen von -40°C bis +100°C widerstehen. Es bietet einen ESD-Schutz (Electrostatic Discharge) bis zu 2000V (Human Body Model) und hält einer Löttemperatur von 260°C für bis zu 5 Sekunden stand.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Die elektro-optischen Eigenschaften definieren die Leistung des Bauteils unter typischen Betriebsbedingungen (I_F=20mA). Die Lichtstärke (I_v) hat einen typischen Wert von 7150 Millicandela (mcd), mit einem Minimum von 5650 mcd und einem Maximum von 11250 mcd. Der Abstrahlwinkel (2θ_1/2) beträgt typischerweise 23 Grad, was auf einen relativ fokussierten Lichtkegel hindeutet. Die Peak-Wellenlänge (λ_p) beträgt 632 nm, während die dominante Wellenlänge (λ_d) typischerweise 624 nm beträgt und die wahrgenommene brillant rote Farbe definiert. Die spektrale Bandbreite (Δλ) beträgt 20 nm. Die Durchlassspannung (V_F) beträgt typischerweise 2,0V, mit einem Bereich von 1,8V bis 2,6V. Der Sperrstrom (I_R) ist mit maximal 10 μA spezifiziert, wenn eine Sperrvorspannung von 5V angelegt wird.

2.3 Thermische Betrachtungen

Obwohl nicht explizit in einem separaten thermischen Widerstandsparameter detailliert, geben die maximale Verlustleistung von 115mW und der Betriebstemperaturbereich die primären thermischen Grenzen vor. Konstrukteure müssen sicherstellen, dass die Sperrschichttemperatur ihren maximalen Grenzwert nicht überschreitet, indem sie für ausreichende Wärmeableitung sorgen oder den Betriebsstrom begrenzen, insbesondere in Umgebungen mit hoher Umgebungstemperatur. Die Leistungskurven zeigen die Beziehung zwischen relativer Lichtstärke und Umgebungstemperatur, was für die Vorhersage der Lichtleistung unter variierenden thermischen Bedingungen entscheidend ist.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Konsistenz in der Massenproduktion zu gewährleisten, werden LEDs anhand wichtiger Leistungsparameter in Bins sortiert. Dies ermöglicht es Konstrukteuren, Bauteile auszuwählen, die spezifische Anwendungsanforderungen an Helligkeit und Farbe erfüllen.

3.1 Lichtstärke-Binning

Die Lichtstärke wird in drei Bins kategorisiert: S (5650-7150 mcd), T (7150-9000 mcd) und U (9000-11250 mcd). Alle Messungen werden bei I_F=20mA durchgeführt. Innerhalb jedes Bins gilt eine Toleranz von ±10%. Dieses Binning ermöglicht eine Auswahl basierend auf dem erforderlichen Helligkeitsniveau für eine gegebene Anwendung.

3.2 Dominantes Wellenlängen-Binning

Die dominante Wellenlänge, die die wahrgenommene Farbe definiert, wird in zwei Gruppen eingeteilt: Bin 1 (620-624 nm) und Bin 2 (624-628 nm). Die Toleranz für die dominante Wellenlänge ist mit ±1 nm sehr eng, was eine ausgezeichnete Farbkonsistenz innerhalb eines ausgewählten Bins gewährleistet. Dies ist kritisch für Anwendungen wie Vollfarbdisplays, bei denen Farbabgleich essentiell ist.

3.3 Durchlassspannungs-Binning

Die Durchlassspannung wird in vier Bins unterteilt: 1 (1,8-2,0V), 2 (2,0-2,2V), 3 (2,2-2,4V) und 4 (2,4-2,6V). Die Kenntnis des Spannungs-Bins ist wichtig für den Entwurf der Treiberschaltung, insbesondere für Konstantstromtreiber, um ausreichende Spannungsreserve und Effizienz sicherzustellen. Der Hinweis bezüglich \"Toleranz der dominanten Wellenlänge\" in diesem Abschnitt scheint ein Dokumentationsfehler zu sein und sollte sich auf die Durchlassspannungstoleranz beziehen.

4. Analyse der Leistungskurven

Grafische Daten bieten tiefere Einblicke in das Verhalten des Bauteils unter nicht-standardisierten Bedingungen.

4.1 Relative Intensität vs. Wellenlänge

Diese Kurve zeigt die spektrale Leistungsverteilung mit einem Peak bei etwa 632 nm und einer typischen Halbwertsbreite (FWHM) von 20 nm. Die schmale Bandbreite ist charakteristisch für AlGaInP-basierte rote LEDs und führt zu einer gesättigten Farbe.

4.2 Richtcharakteristik

Das Polardiagramm veranschaulicht die räumliche Verteilung der Lichtintensität. Der typische Abstrahlwinkel von 23 Grad (Halbwertswinkel) wird bestätigt, wobei die Intensität bei etwa ±11,5 Grad von der Mitte auf 50% ihres Wertes auf der Achse abfällt.

4.3 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve)

Diese Kurve zeigt die exponentielle Beziehung zwischen Durchlassstrom und Durchlassspannung, typisch für eine Diode. Sie ist wesentlich, um die erforderliche Treiberspannung für einen gegebenen Betriebsstrom zu bestimmen und den dynamischen Widerstand der LED zu verstehen.

4.4 Relative Intensität vs. Durchlassstrom

Dieses Diagramm zeigt, wie die Lichtleistung mit dem Treiberstrom zunimmt. Es ist im empfohlenen Betriebsbereich im Allgemeinen linear, wird aber schließlich sättigen und kann bei übermäßig hohen Strömen zu Effizienzeinbußen und beschleunigtem Degradationsprozess führen.

4.5 Temperaturabhängigkeitskurven

Zwei wichtige Diagramme zeigen den Einfluss der Umgebungstemperatur:Relative Intensität vs. Umgebungstemperaturzeigt typischerweise eine Abnahme der Lichtleistung bei steigender Temperatur aufgrund von nicht-strahlender Rekombination und anderen Effekten.Durchlassstrom vs. Umgebungstemperatur(bei konstanter Spannung) würde einen Anstieg des Stroms aufgrund des negativen Temperaturkoeffizienten der Durchlassspannung der Diode zeigen. Diese sind entscheidend für den Entwurf von Systemen, die zuverlässig über den spezifizierten Temperaturbereich arbeiten.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED ist in einem standardmäßigen runden T-1 3/4 (5mm)-Gehäuse untergebracht. Die Maßzeichnung gibt wichtige Maße an, einschließlich Gesamtdurchmesser, Anschlussabstand und Geometrie der Epoxidlinse. Ein wichtiger Hinweis spezifiziert, dass das unter dem Flansch hervorstehende Harz eine maximale Höhe von 1,5mm hat, was für das PCB-Layout und den Bauraum berücksichtigt werden muss. Alle nicht spezifizierten Maße haben eine Toleranz von ±0,25mm.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Die Kathode wird typischerweise durch eine abgeflachte Stelle am Rand des LED-Gehäuses oder durch den kürzeren Anschluss identifiziert. Das Datenblattdiagramm sollte für die spezifische auf diesem Bauteil verwendete Polaritätsmarkierung konsultiert werden, um die korrekte Ausrichtung während der Montage sicherzustellen.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Eine sachgemäße Handhabung ist entscheidend, um die LED-Leistung und Zuverlässigkeit zu erhalten.

6.1 Anschlussformung

Wenn Anschlüsse gebogen werden müssen, muss dies an einer Stelle geschehen, die mindestens 3mm von der Basis der Epoxidkugel entfernt ist, um Belastungen des internen Chips und der Bonddrähte zu verhindern. Die Formung muss vor dem Löten, bei Raumtemperatur und mit Sorgfalt durchgeführt werden, um Belastungen auf das Gehäuse zu vermeiden. Die PCB-Lochausrichtung muss präzise sein, um Montagespannungen zu vermeiden.

6.2 Lötprozess

Zwei Lötverfahren werden behandelt:
Handlöten:Die Lötspitzentemperatur sollte 300°C nicht überschreiten (für max. 30W Lötkolben), und die Lötzeit pro Anschluss sollte maximal 3 Sekunden betragen. Die Lötstelle muss mindestens 3mm von der Epoxidkugel entfernt sein.
Wellen-/Tauchlöten:Das Vorheizen sollte 100°C für maximal 60 Sekunden nicht überschreiten. Die Temperatur des Lötbads sollte maximal 260°C für 5 Sekunden betragen. Auch hier muss ein Mindestabstand von 3mm zur Epoxidkugel eingehalten werden.
Ein empfohlener Löttemperaturprofil wird bereitgestellt, das die Bedeutung kontrollierter Aufheiz- und Abkühlraten zur Vermeidung von thermischem Schock betont. Das Löten (Tauch- oder Handlöten) sollte nicht mehr als einmal durchgeführt werden. Die LED muss vor mechanischem Schock geschützt werden, bis sie nach dem Löten auf Raumtemperatur zurückgekehrt ist.

6.3 Lagerbedingungen

LEDs sollten bei 30°C oder weniger und 70% relativer Luftfeuchtigkeit oder weniger gelagert werden. Die empfohlene Lagerdauer nach dem Versand beträgt 3 Monate. Für längere Lagerung (bis zu einem Jahr) sollten sie in einem versiegelten Behälter mit Stickstoffatmosphäre und Feuchtigkeitsabsorptionsmittel aufbewahrt werden. Schnelle Temperaturwechsel in Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit sollten vermieden werden, um Kondensation zu verhindern.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Verpackungsspezifikation

Die LEDs sind in antistatischen Beuteln verpackt, um sie vor elektrostatischer Entladung zu schützen. Die Verpackungshierarchie ist: 200 bis 500 Stück pro Beutel, 5 Beutel pro Innenkarton und 10 Innenkartons pro Außenkarton. Die Verpackungsmaterialien sind feuchtigkeitsbeständig.

7.2 Etikettenerklärung

Das Produktetikett enthält mehrere Codes: CPN (Kunden-Produktnummer), P/N (Produktnummer), QTY (Packmenge), CAT (Ränge für Lichtstärke und Durchlassspannung), HUE (Rang für dominante Wellenlänge), REF (Referenz) und LOT No (Losnummer für Rückverfolgbarkeit).

7.3 Produktbezeichnung / Modellnummer

Die Teilenummer 7343/R5C2-ASUB/MS folgt einem strukturierten Format. \"7343\" bezieht sich wahrscheinlich auf die Serie oder den Gehäusetyp. \"R5\" gibt die Farbe (Brillantes Rot) und das Lichtstärke-Bin an. \"C2\" spezifiziert das dominante Wellenlängen-Bin. Das Suffix \"ASUB/MS\" kann besondere Merkmale, Linsentyp oder Verpackung (z.B. Tape-and-Reel) bezeichnen. Die genaue Entschlüsselung jedes Segments sollte mit dem vollständigen Produktleitfaden des Herstellers abgeglichen werden.

8. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese hochhelle rote LED ist ideal geeignet für:
• Farbgrafikschilder & Nachrichtentafeln:Als primäres rotes Element in RGB-Pixelclustern.
• Variable Verkehrszeichen (VMS):Für Verkehrsinformationsanzeigen, die Fernsichtbarkeit und Allwetterzuverlässigkeit erfordern.
• Kommerzielle Außenwerbung:In Großformatdisplays, bei denen hohe Lichtstärke die Sichtbarkeit bei hellem Umgebungslicht sicherstellt.

8.2 Designüberlegungen

• Stromtreibung:Immer einen Konstantstromtreiber verwenden, um eine stabile Lichtleistung zu gewährleisten und thermisches Durchgehen zu verhindern. Der typische Arbeitspunkt liegt bei 20mA, aber die Schaltung sollte so ausgelegt sein, dass der absolute Maximalwert von 50mA Dauerstrom eingehalten wird.
• Thermisches Management:Für Anwendungen, die bei hohen Umgebungstemperaturen oder mit hohen Treiberströmen arbeiten, sollte der Wärmepfad von den LED-Anschlüssen zur PCB-Kupferlage und/oder einem externen Kühlkörper berücksichtigt werden, um die Sperrschichttemperatur innerhalb der Grenzen zu halten.
• Optik:Der 23-Grad-Abstrahlwinkel bietet einen fokussierten Lichtkegel. Für eine breitere Ausleuchtung können sekundäre Optiken (Diffusoren, Linsen) erforderlich sein.
• ESD-Schutz:Obwohl das Bauteil über einen 2000V HBM ESD-Schutz verfügt, wird dennoch die Implementierung standardmäßiger ESD-Handhabungsverfahren während der Montage empfohlen.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu Standard-Indikator-LEDs in Rot bietet dieses Bauteil eine deutlich höhere Lichtstärke (mehrere tausend mcd vs. einige hundert mcd), was es für einfache Statusanzeigen ungeeignet, aber ideal für Beleuchtung und Beschilderung macht. Die Verwendung von AlGaInP-Halbleitermaterial im Gegensatz zu älteren GaAsP- oder GaP-Technologien bietet höhere Effizienz und eine lebendigere, gesättigte rote Farbe. Das enge Binning bei Wellenlänge (±1 nm) und Intensität bietet im Vergleich zu breit gebinnten Teilen eine überlegene Farb- und Helligkeitsgleichmäßigkeit, was ein entscheidender Vorteil in Multi-LED-Array-Anwendungen wie Displays ist.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich diese LED mit 50mA kontinuierlich betreiben?
A: Während 50mA der absolute maximale Dauerstrom ist, sind die typischen elektro-optischen Eigenschaften bei 20mA spezifiziert. Der Betrieb bei 50mA erzeugt eine höhere Lichtleistung, erzeugt aber auch mehr Wärme, verringert die Effizienz (Efficiency Droop) und kann die Lebensdauer potenziell verkürzen. Es ist ratsam, für einen niedrigeren Strom wie 20mA zu entwerfen, um optimale Zuverlässigkeit und Effizienz zu erreichen.

F: Was ist der Unterschied zwischen Peak-Wellenlänge (632 nm) und dominanter Wellenlänge (624 nm typ.)?
A: Die Peak-Wellenlänge ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsabgabe maximal ist. Die dominante Wellenlänge ist die einzelne Wellenlänge monochromatischen Lichts, die der wahrgenommenen Farbe der LED entspricht. Aufgrund der Form der photopischen Empfindlichkeitskurve des menschlichen Auges ist die dominante Wellenlänge für eine rote LED oft etwas kürzer (in Richtung Gelb verschoben) als die Peak-Wellenlänge.

F: Wie wähle ich das richtige Bin für meine Anwendung aus?
A: Für farbkritische Anwendungen (z.B. RGB-Displays) wählen Sie ein enges dominantes Wellenlängen-Bin (z.B. Bin 1 oder 2) und verwenden Sie dasselbe Bin für alle roten LEDs. Für helligkeitskritische Anwendungen, bei denen Farbvariation weniger wichtig ist, könnten Sie ein höheres Lichtstärke-Bin (U oder T) wählen. Das Durchlassspannungs-Bin ist hauptsächlich wichtig, um sicherzustellen, dass Ihre Treiberschaltung für die gesamte Charge ausreichende Spannungsreserve hat.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Beispiel: Entwurf eines hochsichtbaren Outdoor-Warnschilds.
Ein Konstrukteur entwirft ein kompaktes, solarbetriebenes Warnschild, das aus 100 Metern Entfernung bei Tageslicht sichtbar sein muss. Er wählt diese LED für die rote \"STOP\"-Botschaft. Er wählt LEDs aus dem U-Bin (9000-11250 mcd) für maximale Helligkeit und Bin 1 für die dominante Wellenlänge (620-624 nm), um einen konsistenten Rotton zu gewährleisten. Er entwirft einen Konstantstromtreiber, der auf 20mA pro LED eingestellt ist. Das PCB-Layout gewährleistet einen Mindestabstand von 3mm zwischen Lötpad und LED-Körper, und die Kupferfläche um die Anschlüsse wird maximiert, um als Kühlkörper zu dienen. Während der Montage befolgt er das Wellenlötprofil genau und setzt ESD-sichere Handhabungspraktiken um. Das Ergebnis ist ein Schild mit hervorragender, gleichmäßiger Helligkeit und langfristiger Zuverlässigkeit unter variierenden Außentemperaturen.

12. Einführung in das Technologieprinzip

Diese LED basiert auf einem AlGaInP (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid)-Halbleiterchip. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich des Halbleiters injiziert, wo sie rekombinieren. In einem direkten Bandlückenmaterial wie AlGaInP setzt diese Rekombination Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Wellenlänge des emittierten Lichts (in diesem Fall rot) wird durch die Bandlückenenergie des Halbleitermaterials bestimmt, die durch Anpassung der Verhältnisse von Aluminium, Gallium und Indium eingestellt wird. Die wasserklare Epoxidlinse dient zum Schutz des Chips, zur Formung des Lichtausgabestrahls und zur Verbesserung der Lichtextraktion aus dem Halbleiter.

13. Technologieentwicklungstrends

Der allgemeine Trend in der LED-Technologie für Beschilderung und Beleuchtung geht zu immer höherer Lichtausbeute (Lumen pro Watt), verbessertem Farbwiedergabeindex und niedrigeren Kosten. Für AlGaInP-basierte rote LEDs zielt die Forschung weiterhin darauf ab, die externe Quanteneffizienz durch verbesserte Lichtextraktion aus dem Chip und Reduzierung interner Verluste zu steigern. Es gibt auch laufende Entwicklungen bei phosphorkonvertierten LEDs, die eine blaue oder violette Pump-LED mit einem roten Leuchtstoff verwenden, was andere spektrale und Effizienzeigenschaften bieten kann. Darüber hinaus bleiben Miniaturisierung und erhöhte Leistungsdichte in Gehäusen sowie verbesserte Zuverlässigkeit für raue Umgebungen Schlüsselfokusbereiche für Komponenten in Outdoor- und Automobilanwendungen.