LTL-E7939Q2K Infrarot-LED-Lampe Datenblatt - Durchsteckmontage - Wellenlänge 850nm - Strahlstärke 20mW/sr - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für eine leistungsstarke, für Durchsteckmontage (THT) ausgelegte Infrarot-Licht emittierende Diode (IR-LED). Die Komponente ist für Anwendungen konzipiert, die eine zuverlässige und starke Infrarotlichtquelle mit einer typischen Wellenlänge von 850 Nanometern erfordern. Sie verfügt über eine wasserklare Linse und basiert auf der AlGaAs (Aluminiumgalliumarsenid) Halbleitertechnologie, die sich für effiziente Infrarot-Emission eignet. Das Produkt ist RoHS-konform, d.h. es enthält keine gefährlichen Stoffe wie Blei (Pb). Zu den Kernvorteilen zählen Hochgeschwindigkeitsbetrieb, hohe Strahlungsleistung und Kompatibilität mit Standard-Integrierten Schaltkreisen aufgrund des geringen Strombedarfs. Sie ist für die vielseitige Montage auf Leiterplatten (PCBs) oder Panels in verschiedenen Bereichen der Elektronikindustrie vorgesehen.

2. Vertiefung der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Die Betriebsgrenzen des Bauteils sind bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C definiert. Das Überschreiten dieser Werte kann zu dauerhaften Schäden führen.

• Verlustleistung:Maximal 120 mW.
• Spitzen-Strom in Vorwärtsrichtung:Maximal 1 A unter gepulsten Bedingungen (300 Pulse pro Sekunde, 10 μs Pulsbreite).
• DC-Strom in Vorwärtsrichtung:Maximal 60 mA für Dauerbetrieb.
• Sperrspannung:Maximal 5 V. Das Anlegen einer höheren Sperrspannung kann den LED-Übergang zerstören.
• Betriebstemperaturbereich:-30°C bis +85°C.
• Lagertemperaturbereich:-40°C bis +100°C.
• Löt-Temperatur der Anschlüsse:260°C für maximal 5 Sekunden, gemessen 2,0 mm vom LED-Gehäuse entfernt.

2.2 Elektrische & Optische Kennwerte

Diese Parameter sind bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C spezifiziert und repräsentieren die typische Leistung des Bauteils.

• Strahlstärke (Ie):Mindestens 20,0 mW/sr bei einem Vorwärtsstrom (IF) von 20mA. Der tatsächliche Wert sollte mit einer Toleranz von ±15% betrachtet werden. Der spezifische Klassifizierungscode ist auf der Verpackungstüte des Produkts aufgedruckt.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):Typisch 25 Grad, mindestens 18 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Strahlstärke auf die Hälfte ihres maximalen axialen Werts abfällt.
• Spitzenwellenlänge (λP):Typisch 850 nm, was sie in den Nahinfrarotbereich des Spektrums einordnet.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Typisch 40 nm. Dies definiert die spektrale Bandbreite des emittierten Lichts.
• Durchlassspannung (VF):Typisch 1,3V, maximal 1,65V bei IF = 20mA.
• Sperrstrom (IR):Maximal 10 μA bei einer angelegten Sperrspannung (VR) von 5V.

3. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt enthält mehrere typische Kennlinien, die tiefere Einblicke in das Verhalten des Bauteils unter verschiedenen Bedingungen geben. Diese sind für Schaltungsdesign und thermisches Management unerlässlich.

3.1 Spektrum

Die spektrale Verteilungskurve zeigt die Intensität des emittierten Lichts über verschiedene Wellenlängen, zentriert um das 850nm-Maximum. Die 40nm Halbwertsbreite zeigt die Breite der Emission.

3.2 Durchlassspannung vs. Vorwärtsstrom

Diese I-V-Kennlinie veranschaulicht die Beziehung zwischen der Spannung über der LED und dem durch sie fließenden Strom. Sie ist nichtlinear, typisch für eine Diode. Entwickler nutzen diese, um die erforderliche Treiberspannung für einen gewünschten Betriebsstrom zu bestimmen.

3.3 Relative Strahlungsleistung vs. DC-Vorwärtsstrom

Diese Kurve zeigt, wie die Lichtausgangsleistung mit steigendem DC-Treiberstrom zunimmt. Sie hilft bei der Auswahl des geeigneten Arbeitspunkts, um die gewünschte Helligkeit bei gleichzeitiger Kontrolle der Verlustleistung zu erreichen.

3.4 Relative Strahlungsleistung vs. Spitzenstrom

Für gepulsten Betrieb zeigt diese Kurve die Beziehung zwischen dem Spitzenstrom in einem Puls und der resultierenden Strahlungsleistung, was für Anwendungen wie Infrarot-Datenübertragung entscheidend ist.

3.5 Relative Strahlungsleistung vs. Temperatur

Dies ist eine kritische thermische Leistungskurve. Sie zeigt, wie die Lichtleistung mit steigender Umgebungs- (oder Sperrschicht-) Temperatur abnimmt. Das Verständnis dieser Entlastung ist wesentlich für den Entwurf von Systemen, die über den spezifizierten Temperaturbereich eine konstante Leistung aufrechterhalten.

3.6 Richtcharakteristik

Die Richtcharakteristik- oder Abstrahlcharakteristik-Kurve stellt den Abstrahlwinkel visuell dar und zeigt, wie die Intensität räumlich um die Mittelachse der LED verteilt ist.

4. Mechanische & Verpackungsinformationen

4.1 Gehäuseabmessungen

Das Bauteil ist ein Standard-Durchsteck-LED-Gehäuse. Wichtige Abmessungshinweise umfassen:

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

Die spezifische Abmessungszeichnung ist im Datenblatt referenziert und detailliert Gehäusedurchmesser, Anschlusslänge und -abstand.

4.2 Polaritätskennzeichnung

Bei Durchsteck-LEDs wird die Polarität typischerweise durch die Länge der Anschlüsse angezeigt (der längere Anschluss ist üblicherweise die Anode) oder durch eine Abflachung am Rand der LED-Linse. Die mechanische Zeichnung im Datenblatt spezifiziert die genaue Kennzeichnungsmethode.

5. Löt- & Montagerichtlinien

Sachgemäße Handhabung ist entscheidend für Zuverlässigkeit und Schadensvermeidung.

5.1 Anschluss-Formgebung

• Das Biegen muss an einer Stelle mindestens 3mm von der Basis der LED-Linse entfernt durchgeführt werden.
• Die Basis des Anschlussrahmens darf während des Biegens nicht als Drehpunkt verwendet werden.
• Die Anschluss-Formgebung sollte bei normaler Raumtemperatur undvordem Lötprozess erfolgen.
• Beim Einführen in die Leiterplatte sollte die minimal notwendige Klemmkraft verwendet werden, um übermäßige mechanische Belastung des LED-Körpers zu vermeiden.

5.2 Lötprozess

• Halten Sie einen Mindestabstand von 2mm von der Linsenbasis zum Lötpunkt ein.
• Vermeiden Sie das Eintauchen der Linse in das Lot.
• Wenden Sie keine externe Belastung auf die Anschlüsse an, während die LED durch das Löten noch heiß ist.

Empfohlene Lötbedingungen:

• Lötkolben:Maximale Temperatur 350°C, für maximal 3 Sekunden (nur einmaliges Löten).
• Wellenlöten:
  • Vorwärmen: Maximal 100°C für bis zu 60 Sekunden.
  • Lötwellen: Maximal 260°C für bis zu 5 Sekunden.

Wichtiger Hinweis:Übermäßige Löttemperatur oder -zeit kann die Linse verformen oder zu einem katastrophalen LED-Ausfall führen. Infrarot (IR) Reflow-Löten istnichtfür diese Durchsteck-LED geeignet.

5.3 Reinigung

Falls Reinigung notwendig ist, verwenden Sie alkoholbasierte Lösungsmittel wie Isopropylalkohol.

5.4 Lagerung

Für optimale Haltbarkeit:

• Die Lagerumgebung sollte 30°C und 70% relative Luftfeuchtigkeit nicht überschreiten.
• LEDs, die aus ihrer ursprünglichen Schutzverpackung entnommen wurden, sollten innerhalb von drei Monaten verwendet werden.
• Für eine längere Lagerung außerhalb der Originalverpackung, lagern Sie sie in einem verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder in einem Stickstoff-gespülten Exsikkator.

6. Ansteuerungsmethode & Schaltungsentwurf

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Für eine konstante Lichtleistung, insbesondere beim Treiben mehrerer LEDs, ist eine ordnungsgemäße Stromregelung unerlässlich.

• Empfohlene Schaltung (Schaltung A):Integrieren Sie einen strombegrenzenden Widerstand in Reihe mitjederLED. Dies ist die bevorzugte Methode, da sie geringfügige Schwankungen in der Durchlassspannung (Vf) zwischen einzelnen LEDs ausgleicht und so eine gleichmäßige Helligkeit über alle Bauteile in einem Array sicherstellt.
• Nicht empfohlene Schaltung (Schaltung B):Das direkte Parallelschalten mehrerer LEDs mit einem einzigen gemeinsamen strombegrenzenden Widerstand wird nicht empfohlen. Aufgrund natürlicher Schwankungen in der I-V-Kennlinie jeder LED wird der Strom (und somit die Helligkeit) nicht gleichmäßig verteilt, was dazu führt, dass einige LEDs heller sind als andere.

7. Schutz vor elektrostatischer Entladung (ESD)

Diese Komponente ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung. ESD kann sofortige oder latente Schäden verursachen, die sich als hoher Sperrstrom, ungewöhnlich niedrige Durchlassspannung oder Ausfall bei niedrigen Strömen äußern.

Vorsorgemaßnahmen:

• Personal sollte beim Umgang mit den LEDs leitfähige Handgelenkbänder oder antistatische Handschuhe tragen.
• Alle Geräte, Arbeitsplätze und Maschinen müssen ordnungsgemäß geerdet sein.
• Verwenden Sie Ionisatoren, um statische Aufladungen zu neutralisieren, die sich durch Handhabungsreibung auf der Kunststofflinsenoberfläche ansammeln können.

Überprüfung auf ESD-Schäden:Überprüfen Sie verdächtige LEDs durch Testen der Leuchtfunktion und Messen der Durchlassspannung (Vf) bei einem niedrigen Teststrom.

8. Verpackungs- & Bestellinformationen

8.1 Verpackungsspezifikation

Das Produkt wird in einem mehrstufigen Verpackungssystem geliefert:

• Grundpackung:1.000 Stück pro antistatischer Verpackungstüte.
• Innenkarton:Enthält 6 Verpackungstüten, insgesamt 6.000 Stück.
• Außenkarton:Enthält 8 Innenkartons, insgesamt 48.000 Stück.

8.2 Artikelnummern-Struktur

Die Artikelnummer LTL-E7939Q2K kodiert wichtige Attribute:

• LTL:Produktfamilien-Kennung.
• E7939:Spezifisches Bauteilmodell/-serie.
• Q2K:Bezeichnet wahrscheinlich eine spezifische Binning-Klasse für Strahlstärke und/oder Abstrahlwinkel gemäß dem auf der Tüte aufgedruckten Klassifizierungscode (z.B. Intensität im Bereich 18-21,5 mW/sr min, Abstrahlwinkel 20-29 Grad typ).

9. Anwendungsvorschläge & Design-Überlegungen

9.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese Hochleistungs-850nm-IR-LED eignet sich für eine Vielzahl von Anwendungen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf:

• Infrarot-Beleuchtung:Für Überwachungskameras, Nachtsichtsysteme und Maschinenvision bei schlechten Lichtverhältnissen.
• Optische Sensorik:Näherungssensoren, Objekterkennung und Linienfolgeroboter.
• Datenübertragung:Infrarot-Datenverbindungen (IrDA), Fernbedienungen (wo hohe Leistung die Reichweite erhöht) und optische Encoder.
• Industrieautomatisierung:Positionserfassung, Zählen und Lichtschranken.

9.2 Design-Überlegungen

• Wärmemanagement:Obwohl das Bauteil 120mW verträgt, erzeugt der Betrieb bei oder nahe dem maximalen DC-Strom (60mA) Wärme. Sorgen Sie für ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte oder Kühlung, wenn es in Umgebungen mit hoher Umgebungstemperatur verwendet wird, um Leistungsabfall zu verhindern und die Lebensdauer zu verlängern.
• Optisches Design:Der typische Abstrahlwinkel von 25 Grad bietet einen relativ fokussierten Strahl. Für eine breitere Abdeckung können Sekundäroptiken (Diffusoren) erforderlich sein. Für größere Reichweiten kann eine Linse zur Strahlkollimation verwendet werden.
• Treiber-Schaltung:Verwenden Sie stets einen Konstantstromtreiber oder einen Reihenwiderstand. Berechnen Sie den Widerstandswert basierend auf der Versorgungsspannung (Vs), der typischen Durchlassspannung der LED (Vf) und dem gewünschten Betriebsstrom (If): R = (Vs - Vf) / If. Berücksichtigen Sie Vf-Toleranz und Versorgungsspannungsschwankungen.
• ESD-Schutz in der Schaltung:In ESD-gefährdeten Umgebungen sollten Sie die Hinzufügung von Transientenspannungs-Unterdrückungsdioden (TVS) oder anderen Schutzbauteilen auf den mit der LED verbundenen Leitungen in Betracht ziehen.

10. Technischer Vergleich & Differenzierung

Im Vergleich zu Standard-sichtbaren LEDs oder leistungsschwächeren IR-LEDs bietet dieses Bauteil deutliche Vorteile:

• Hohe Strahlstärke:Ein Minimum von 20 mW/sr bietet starke Signalstärke für Sensorik und Beleuchtung, ermöglicht größere Betriebsabstände oder geringere Empfängerempfindlichkeitsanforderungen.
• Hochgeschwindigkeitsfähigkeit:Die Fähigkeit, 1A Spitzenstrom in kurzen Pulsen (10μs) zu verarbeiten, macht sie für modulierte Datenübertragungsanwendungen geeignet.
• RoHS-Konformität:Erfüllt moderne Umweltvorschriften für bleifreie Fertigung.
• Zuverlässigkeit der Durchsteckmontage:Das Durchsteckgehäuse bietet eine robuste mechanische Befestigung und ausgezeichnete Wärmeleitung zur Leiterplatte im Vergleich zu einigen oberflächenmontierten Alternativen, was für Hochleistungsbetrieb vorteilhaft ist.

11. Häufig gestellte Fragen (FAQs)

11.1 Was ist der Unterschied zwischen Strahlstärke (mW/sr) und Lichtstärke (mcd)?

Die Strahlstärke misst die tatsächliche optische Leistung pro Raumwinkel (Steradiant), unabhängig von der Empfindlichkeit des menschlichen Auges. Sie wird für Infrarot- und Ultraviolett-Bauteile verwendet. Die Lichtstärke wird durch die photopische (tagadaptierte) Reaktion des menschlichen Auges gewichtet und in Candela (cd) oder Millicandela (mcd) gemessen. Sie ist nur für sichtbares Licht aussagekräftig. Diese IR-LED ist korrekterweise in mW/sr spezifiziert.

11.2 Kann ich diese LED direkt von einem 3,3V oder 5V Mikrocontroller-Pin ansteuern?

No.Mikrocontroller-Pins haben eine begrenzte Stromquellen-/Senken-Fähigkeit (typisch 20-50mA max) und sind nicht für Konstantstrombetrieb ausgelegt. Ein direkter Anschluss der LED würde den Pin wahrscheinlich überlasten, den Mikrocontroller beschädigen und der LED einen unkontrollierten Strom liefern. Verwenden Sie stets eine Treiberschaltung mit einem Reihenwiderstand oder einen dedizierten LED-Treiber-IC.

11.3 Warum gibt es eine ±15% Toleranz bei der Strahlstärke?

Dies ist eine normale, in Halbleiterfertigungsprozessen inhärente Schwankung. Die LEDs werden basierend auf gemessener Intensität gebinnt (sortiert). Der spezifische "Klassifizierungscode" auf der Verpackungstüte zeigt an, zu welchem Intensitäts-Bin die LEDs gehören, was Entwicklern ermöglicht, Bauteile mit konsistenter Leistung für ihre Anwendung auszuwählen.

11.4 Wird ein IR-Filter für den Empfänger benötigt?

In vielen Anwendungen ja. Die Verwendung eines 850nm Bandpassfilters am Empfänger (Fotodiode oder Sensor) kann das Signal-Rausch-Verhältnis dramatisch verbessern, indem es Umgebungslicht und andere unerwünschte IR-Quellen (wie Sonnenlicht oder Glühlampen) blockiert, was das System insbesondere bei Tageslichtbedingungen zuverlässiger macht.

12. Praktisches Anwendungsbeispiel

Design-Fall: Einfacher IR-Näherungssensor

Ziel:Erkennung eines Objekts innerhalb von 10cm.

Design: 1. Sender-Schaltung:Betreiben Sie die LTL-E7939Q2K LED mit einem 20mA Konstantstrom. Bei einer 5V Versorgung und einer typischen Vf von 1,3V berechnen Sie den Reihenwiderstand: R = (5V - 1,3V) / 0,020A = 185 Ohm. Verwenden Sie einen Standard-180 oder 200 Ohm Widerstand. 2.Empfänger-Schaltung:Platzieren Sie einen Silizium-Fototransistor oder eine Fotodiode, die für 850nm Licht empfindlich ist, einige Zentimeter von der LED entfernt, auf derselben Achse ausgerichtet. Verwenden Sie eine in Sperrrichtung vorgespannte Fotodiode mit einem Transimpedanzverstärker oder einen Fototransistor in einer einfachen Schalterkonfiguration. 3.Betrieb:Die LED emittiert kontinuierlich IR-Licht. Wenn ein Objekt in die Erkennungszone eintritt, reflektiert es einen Teil dieses Lichts zurück zum Empfänger. Das Ausgangssignal des Empfängers steigt an, was von einem Komparator oder Mikrocontroller-ADC ausgelesen werden kann, um eine Aktion auszulösen. 4.Überlegungen:Schützen Sie den Empfänger vor direkter Bestrahlung durch den Sender, um Sättigung zu verhindern. Verwenden Sie moduliertes Licht (Pulsen der LED) und eine synchrone Detektionsschaltung im Empfänger, um das System unempfindlich gegenüber Umgebungslichtschwankungen zu machen.

13. Funktionsprinzip

Dieses Bauteil ist eine lichtemittierende Diode, die auf einem AlGaAs-Halbleiterübergang basiert. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Schwellenspannung des Übergangs (ca. 1,3V) überschreitet, werden Elektronen und Löcher über den Übergang injiziert. Ihre Rekombination setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung des Aluminiumgalliumarsenid (AlGaAs) Halbleitermaterials bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt der Wellenlänge der emittierten Photonen entspricht – in diesem Fall etwa 850nm, was im nahinfraroten Bereich des elektromagnetischen Spektrums liegt und für das menschliche Auge unsichtbar ist.

14. Technologietrends

Die Infrarot-LED-Technologie entwickelt sich ständig weiter. Allgemeine Trends in der Branche umfassen:

• Erhöhte Effizienz:Entwicklung neuer Halbleitermaterialien und epitaktischer Strukturen (wie Multi-Quantentöpfe), um einen höheren Wandlungswirkungsgrad (mehr Lichtausbeute pro elektrischem Watt) zu erreichen, wodurch Wärmeentwicklung und Stromverbrauch reduziert werden.
• Höhere Leistungsdichte:Fortschritte in Gehäusetechnik und thermischem Management ermöglichen es kleineren Bauteilen, höhere Treiberströme zu verarbeiten, was kompaktere und leistungsstärkere IR-Beleuchtungssysteme ermöglicht.
• Wellenlängen-Diversifizierung:Während 850nm und 940nm verbreitet sind, gibt es Entwicklungen für spezifische Anwendungen, wie z.B. 810nm für medizinische Therapie oder spezifische Wellenlängen, die für bestimmte Sensorempfindlichkeiten optimiert sind.
• Integration:Trends hin zur Integration der LED-Treiberschaltung, Schutzbauteile und manchmal sogar des Sensors in kompaktere Module oder System-in-Package (SiP) Lösungen, um das Endanwender-Design zu vereinfachen.

Diese Trends zielen darauf ab, zuverlässigere, effizientere und anwendungsspezifischere Lösungen für die wachsenden Märkte in Maschinenvision, biometrischer Sensorik, LiDAR und optischer Kommunikation bereitzustellen.