LED-Lampe 383-2UYC/S530-A3 Datenblatt - Leuchtendes Gelb - 20mA - 2,0V typ. - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument erläutert im Detail die Spezifikationen einer hochhelligen LED-Lampe, die für Anwendungen mit hohen Anforderungen an die Lichtausbeute konzipiert ist. Das Bauteil nutzt AlGaInP-Chip-Technologie, um ein leuchtend gelbes Licht zu erzeugen. Es ist auf Zuverlässigkeit und Robustheit ausgelegt und eignet sich daher für eine Vielzahl von elektronischen Anzeige- und Indikatoranwendungen.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Der primäre Vorteil dieser LED-Serie ist ihre hohe Lichtstärke, mit typischen Werten von bis zu 4263 mcd bei einem Standard-Durchlassstrom von 20mA. Dies macht sie ideal für Anwendungen, bei denen Sichtbarkeit und Helligkeit entscheidend sind. Das Produkt entspricht wichtigen Umweltvorschriften wie RoHS, EU REACH und wird halogenfrei hergestellt. Es ist in Tape-and-Reel-Verpackung für automatisierte Bestückungsprozesse erhältlich und unterstützt die Serienfertigung. Die Zielmärkte umfassen primär Unterhaltungselektronik und Computer-Peripheriegeräte.

2. Vertiefte Analyse der technischen Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine objektive und detaillierte Analyse der wichtigsten technischen Parameter der LED, wie sie in den Tabellen für Absolute Maximalwerte und Elektrooptische Kenngrößen definiert sind.

2.1 Absolute Maximalwerte (Grenzwerte)

Das Bauteil ist für einen kontinuierlichen Durchlassstrom (I_F) von 25 mA ausgelegt, wobei ein Spitzen-Durchlassstrom (I_FP) von 60 mA unter gepulsten Bedingungen zulässig ist (Tastverhältnis 1/10 @ 1kHz). Die maximale Sperrspannung (V_R) beträgt 5V. Die zulässige Verlustleistung (P_d) liegt bei 60 mW. Der Betriebstemperaturbereich ist von -40°C bis +85°C spezifiziert, mit einem etwas weiteren Lagertemperaturbereich (T_stg) von -40°C bis +100°C. Die Löttemperaturtoleranz beträgt 260°C für 5 Sekunden, was dem Standard für bleifreie Reflow-Prozesse entspricht.

2.2 Elektrooptische Kenngrößen

Unter Standard-Testbedingungen (T_a=25°C, I_F=20mA) weist das Bauteil eine Lichtstärke (I_v) mit einem Minimum von 2713 mcd und einem typischen Wert von 4263 mcd auf. Der Abstrahlwinkel (2θ_1/2) beträgt schmale 6 Grad, typisch für hochintensive, gebündelte Lichtemission. Die Peak-Wellenlänge (λ_p) beträgt 591 nm, und die dominante Wellenlänge (λ_d) beträgt 589 nm, was die Lichtfarbe eindeutig im leuchtend gelben Spektrum verortet. Die spektrale Strahlungsbandbreite (Δλ) beträgt 15 nm. Die Durchlassspannung (V_F) liegt im Bereich von 1,7V bis 2,4V, mit einem typischen Wert von 2,0V. Der Sperrstrom (I_R) beträgt maximal 10 μA bei V_R=5V.

2.3 Thermische Eigenschaften

Obwohl nicht explizit in einer separaten Tabelle definiert, ist das thermische Management kritisch. Die Verlustleistungsgrenze von 60 mW und der Betriebstemperaturbereich definieren die thermischen Grenzen. Eine ordnungsgemäße Kühlung oder eine Stromreduzierung bei erhöhten Umgebungstemperaturen ist für die Langzeitzuverlässigkeit essenziell, wie in den Anwendungshinweisen angegeben.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt verweist auf ein Binning-System für Schlüsselparameter, das durch Codes auf dem Verpackungsetikett (CAT, HUE, REF) angegeben wird. Dieses System ermöglicht es Herstellern, LEDs mit eng tolerierten Eigenschaften für eine konsistente Leistung in ihren Anwendungen auszuwählen.

• CAT (Klassen der Lichtstärke):Gruppiert LEDs basierend auf ihrer gemessenen Lichtausbeute (z.B. definiert ein Minimum von 2713 mcd wahrscheinlich eine Bin-Klasse).
• HUE (Klassen der dominanten Wellenlänge):Sortiert LEDs gemäß ihrer dominanten Wellenlänge (λ_d), um Farbkonstanz sicherzustellen.
• REF (Klassen der Durchlassspannung):Klassifiziert LEDs nach ihrem Durchlassspannungsabfall (V_F), was für Schaltungsdesign und Stromversorgung wichtig ist.

4. Analyse der Kennlinien

Die typischen elektrooptischen Kennlinien bieten visuelle Einblicke in das Verhalten des Bauteils unter variierenden Bedingungen.

4.1 Relative Intensität vs. Wellenlänge

Diese Kurve zeigt die spektrale Leistungsverteilung mit einem Peak bei etwa 591 nm (gelb) und einer definierten Bandbreite, was die monochromatische Natur des Lichts bestätigt.

4.2 Richtcharakteristik

Das Richtdiagramm veranschaulicht den engen 6-Grad-Abstrahlwinkel und zeigt, wie die Lichtintensität außerhalb des Hauptstrahls stark abnimmt.

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

Diese grundlegende Kurve zeigt den exponentiellen Zusammenhang zwischen Strom und Spannung für eine Diode. Der typische V_F-Wert von 2,0V bei 20mA ist ein wichtiger Designparameter für die Ansteuerschaltung.

4.4 Relative Intensität vs. Durchlassstrom

Diese Kurve zeigt, dass die Lichtausbeute (relative Intensität) mit dem Durchlassstrom zunimmt. Ein Betrieb jenseits der absoluten Maximalwerte verringert jedoch Lebensdauer und Zuverlässigkeit.

4.5 Relative Intensität vs. Umgebungstemperatur & Durchlassstrom vs. Umgebungstemperatur

Diese Kurven sind entscheidend für das thermische Design. Sie zeigen, dass die Lichtausbeute mit steigender Umgebungstemperatur abnimmt. Umgekehrt nimmt bei fester Spannung der Durchlassstrom aufgrund von Änderungen der Halbleitereigenschaften ebenfalls mit steigender Temperatur ab. Dies unterstreicht die Notwendigkeit von thermischem Management und möglicher Stromreduzierung in Hochtemperaturumgebungen.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED ist in einem standardmäßigen Lampengehäuse untergebracht. Die Maßzeichnung liefert kritische Maße für das Leiterplatten-Layout und die mechanische Integration. Wichtige Hinweise spezifizieren, dass alle Maße in Millimetern angegeben sind, die Flanschhöhe weniger als 1,5 mm betragen muss und die allgemeine Toleranz, sofern nicht anders angegeben, ±0,25 mm beträgt. Konstrukteure müssen sich an diese Maße halten, um einen korrekten Sitz und Lötung zu gewährleisten.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Die Polarität wird typischerweise durch die Anschlusslänge (längerer Anschluss ist die Anode) oder eine Abflachung am Gehäuseflansch angezeigt. Für die spezifische Kennzeichnung dieses Bauteils ist die Maßzeichnung im Datenblatt zu konsultieren.

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

Ein sachgemäßer Umgang ist essenziell, um Beschädigungen zu vermeiden. Wichtige Richtlinien umfassen:

• Anschlussformen:Muss vor dem Löten erfolgen, mindestens 3 mm vom Epoxid-Glaskörper entfernt. Vermeiden Sie mechanische Belastung des Gehäuses.
• Lagerung:Lagern bei ≤30°C und ≤70% relativer Luftfeuchtigkeit. Für Langzeitlagerung (>3 Monate) einen stickstoffgespülten, verschlossenen Behälter mit Trockenmittel verwenden.
• Lötung:
  • Halten Sie einen Mindestabstand von 3 mm zwischen Lötstelle und Epoxid-Glaskörper ein.
  • Handlötung:Lötspitze ≤300°C (max. 30W), Zeit ≤3 Sekunden.
  • Wellen-/Tauchlötung:Vorwärmen ≤100°C (≤60 Sek.), Lötbad ≤260°C für ≤5 Sekunden.
  • Vermeiden Sie mehrfache Lötzyklen und mechanische Belastung während/nach dem Löten, bis das Bauteil abgekühlt ist.
• Reinigung:Bei Bedarf Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für ≤1 Minute verwenden. Ultraschallreinigung vermeiden, sofern nicht vorab qualifiziert.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Verpackungsspezifikation

Die LEDs sind in antistatischen Beuteln verpackt, die in Innenkartons und diese wiederum in Außenkartons platziert werden. Die Standardpackmenge beträgt 200-500 Stück pro Beutel, 6 Beutel pro Innenkarton und 10 Innenkartons pro Master- (Außen-)Karton.

7.2 Etikettenerklärung

Das Verpackungsetikett enthält Codes für Rückverfolgbarkeit und Binning: CPN (Kunden-Teilenummer), P/N (Teilenummer), QTY (Menge), CAT (Lichtstärke-Bin), HUE (Dominante Wellenlänge-Bin), REF (Durchlassspannung-Bin) und LOT No. (Losnummer).

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Aufgrund ihrer hohen Helligkeit und des gebündelten Strahls eignet sich diese LED gut für: Hintergrundbeleuchtung von Fernsehern und Monitoren, Statusanzeigen in Telefonen und Computern, Panel-Indikatoren und andere Anwendungen, die ein helles, gut sichtbares gelbes Signal erfordern.

8.2 Design-Überlegungen

• Strombegrenzung:Verwenden Sie stets einen Vorwiderstand oder Konstantstromtreiber, um I_Fauf den gewünschten Wert zu begrenzen (z.B. 20mA für typische Helligkeit).
• Thermisches Management:Berücksichtigen Sie das Leiterplatten-Layout für die Wärmeableitung, insbesondere bei Betrieb nahe der Maximalwerte oder in hohen Umgebungstemperaturen. Beachten Sie die Reduzierungsrichtlinien.
• ESD-Schutz:Implementieren Sie während der Handhabung und Bestückung Standard-ESD-Vorkehrungen, da LEDs empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung sind.
• Optisches Design:Der enge Abstrahlwinkel kann bei Bedarf an einer größeren Ausleuchtungsfläche Linsen oder Diffusoren erforderlich machen.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu Standard-Indikator-LEDs ist der wichtigste Unterscheidungsfaktor dieses Bauteils seine sehr hohe Lichtstärke (4263 mcd typ.) aus einem Standard-Lampengehäuse. Der Einsatz von AlGaInP-Technologie bietet hohe Effizienz im gelben/orangen/roten Spektrum. Die Einhaltung moderner Umweltstandards (RoHS, REACH, halogenfrei) ist eine Basisanforderung, bleibt aber ein wichtiges Merkmal für regulierte Märkte. Der enge Abstrahlwinkel bietet eine hohe axiale Intensität, was ein Vorteil für gerichtete Lichtanwendungen ist, aber eine Einschränkung, wenn eine breitwinklige Abstrahlung benötigt wird.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich diese LED mit 30mA für mehr Helligkeit betreiben?

A: Der Absolute Maximalwert für den kontinuierlichen Durchlassstrom beträgt 25 mA. Ein Betrieb mit 30mA überschreitet diesen Wert, was die Zuverlässigkeit und Lebensdauer erheblich verringert und zu sofortigem Ausfall führen kann. Betreiben Sie die LED stets innerhalb der spezifizierten Grenzwerte.

F: Welchen Widerstandswert sollte ich für eine 5V-Versorgung verwenden?

A: Nach dem Ohmschen Gesetz: R = (V_versorgung- V_F) / I_F. Mit V_versorgung=5V, V_F=2,0V (typisch) und I_F=20mA (0,02A) ergibt sich R = (5 - 2,0) / 0,02 = 150 Ω. Wählen Sie einen nahegelegenen Standardwiderstandswert (z.B. 150Ω oder 160Ω) und stellen Sie sicher, dass seine Belastbarkeit ausreicht (P = I²² * R = 0,06W, daher ist ein 1/8W- oder 1/4W-Widerstand ausreichend).

F: Warum nimmt die Lichtausbeute ab, wenn die LED heiß wird?

A: Dies ist eine grundlegende Eigenschaft von Halbleiter-LEDs. Mit steigender Temperatur nimmt der interne Quantenwirkungsgrad ab und die nicht-strahlende Rekombination zu, was bei gleichem Treiberstrom zu einer geringeren Lichtausbeute führt. Dies wird in der Kurve "Relative Intensität vs. Umgebungstemperatur" gezeigt.

11. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwicklung einer hochsichtbaren Statusanzeige für Industrieanlagen.Ein Ingenieur benötigt eine gelbe LED, die in einer hell erleuchteten Fabrikumgebung klar sichtbar ist. Er wählt diese LED aufgrund ihrer hohen Intensität (4263 mcd). Er entwirft eine Leiterplatte mit einem Footprint, der den Gehäuseabmessungen entspricht. Er verwendet einen auf 20mA eingestellten Konstantstromtreiber, um gleichbleibende Helligkeit und Langlebigkeit zu gewährleisten. Die LED wird hinter einem kleinen, klaren Fenster auf dem Gerätepanel montiert. Der enge 6-Grad-Abstrahlwinkel ist perfekt für diese gerichtete Indikatoranwendung. Während der Bestückung befolgt er das empfohlene Wellenlötprofil und stellt sicher, dass die Lagerbedingungen vor der Verwendung eingehalten werden. Das Ergebnis ist eine robuste, zuverlässige und hochsichtbare Statusanzeige.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Diese LED funktioniert nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einer Halbleiterdiode. Das Chipmaterial ist AlGaInP (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid), ein Halbleiter mit direkter Bandlücke. Wird eine Durchlassspannung angelegt, injizieren Elektronen aus dem n-dotierten Bereich und Löcher aus dem p-dotierten Bereich in den aktiven Bereich. Wenn diese Ladungsträger rekombinieren, setzen sie Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlGaInP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt der Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts entspricht – in diesem Fall leuchtend gelb (~589-591 nm). Die Epoxidharzlinse dient zum Schutz des Halbleiterchips, zur Formung des Lichtstrahls (was zum 6-Grad-Abstrahlwinkel führt) und zur Verbesserung der Lichtauskopplung aus dem Chip.

13. Technologietrends

Die LED-Industrie entwickelt sich weiterhin hin zu höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), verbessertem Farbwiedergabeindex und größerer Zuverlässigkeit. Während dieses Bauteil etablierte AlGaInP-Technologie nutzt, umfassen Trends im breiteren Markt die Entwicklung effizienterer phosphorkonvertierter weißer LEDs und von Micro-LEDs für Displayanwendungen. Für monochromatische LEDs wie diese konzentriert sich die laufende Entwicklung darauf, Effizienzgrenzen zu verschieben, die Hochtemperaturleistung zu verbessern und noch engere Binning-Toleranzen für Farb- und Flusskonstanz in anspruchsvollen Anwendungen zu ermöglichen. Die Betonung der Umweltkonformität (halogenfrei, REACH) ist ebenfalls ein anhaltender Trend, der durch globale Vorschriften vorangetrieben wird.