LED-Lampe 1003SURD/S530-A3 Datenblatt - Leuchtendes Rot - 20mA Durchlassstrom - 2.0V typische Durchlassspannung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 1003SURD/S530-A3 ist eine Durchsteck-LED-Lampe für Anwendungen, die zuverlässige Leistung und höhere Helligkeitsniveaus erfordern. Sie nutzt einen AlGaInP-Chip zur Erzeugung einer leuchtend roten Farbe mit einer diffusen roten Harzlinse. Dieses Bauteil zeichnet sich durch seine robuste Bauweise, Konformität mit Umweltstandards und Eignung für automatisierte Bestückungsprozesse aus.

1.1 Kernmerkmale und Vorteile

• Hohe Helligkeit:Speziell für Anwendungen mit hohen Anforderungen an die Lichtstärke entwickelt.
• Großer Betrachtungswinkel:Bietet einen typischen Betrachtungswinkel (2θ1/2) von 110° für eine breite Lichtverteilung.
• Umweltkonformität:Das Produkt ist bleifrei und erfüllt die RoHS-konformen Spezifikationen.
• Verpackungsflexibilität:Erhältlich auf Tape & Reel für eine effiziente automatisierte Bestückung.
• Farboptionen:Die Serie ist in verschiedenen Farben und Helligkeitsstufen erhältlich.

1.2 Zielanwendungen

Diese LED eignet sich gut für verschiedene Konsum- und Industrieanwendungen, bei denen Anzeigefunktionen benötigt werden. Typische Anwendungen sind Hintergrundbeleuchtung oder Statusanzeigen in Fernsehern, Computermonitoren, Telefonen und anderen Desktop- oder tragbaren Computergeräten.

2. Analyse der technischen Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Interpretation der im Datenblatt definierten elektrischen, optischen und thermischen Parameter.

2.1 Absolute Grenzwerte

Diese Grenzwerte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Ein Betrieb unter oder an diesen Grenzen ist nicht garantiert.

• Dauer-Durchlassstrom (I_F):25 mA. Dies ist der maximale Gleichstrom, der kontinuierlich angelegt werden kann.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP):60 mA. Nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (Tastverhältnis 1/10 @ 1 kHz).
• Sperrspannung (V_R):5 V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann zum Durchbruch der Sperrschicht führen.
• Verlustleistung (P_d):60 mW. Die maximale Leistung, die das Gehäuse bei Ta=25°C abführen kann.
• Betriebs- & Lagertemperatur:Bereich von -40°C bis +85°C (Betrieb) und -40°C bis +100°C (Lagerung).
• Löttemperatur:Hält 260°C für 5 Sekunden stand, kompatibel mit Standard-Lötzinnprofilen.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften (Ta=25°C)

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen unter festgelegten Testbedingungen.

• Lichtstärke (I_v):25 mcd (Min), 50 mcd (Typ) bei I_F=20mA. Dies quantifiziert die wahrgenommene Helligkeit.
• Betrachtungswinkel (2θ1/2):110° (Typ). Der Winkel, bei dem die Lichtstärke halb so groß ist wie der Spitzenwert.
• Peak-Wellenlänge (λ_p):632 nm (Typ). Die Wellenlänge, bei der die spektrale Emission am stärksten ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):624 nm (Typ). Die einzelne Wellenlänge, die vom menschlichen Auge wahrgenommen wird.
• Durchlassspannung (V_F):1,7V (Min), 2,0V (Typ), 2,4V (Max) bei I_F=20mA. Kritisch für Treiberdesign und Stromversorgungsauswahl.
• Sperrstrom (I_R):10 μA (Max) bei V_R=5V.

3. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt enthält mehrere charakteristische Kurven, die für das Verständnis des Bauteilverhaltens unter verschiedenen Bedingungen wesentlich sind.

3.1 Relative Intensität vs. Wellenlänge

Diese Kurve zeigt die spektrale Leistungsverteilung, zentriert um die typische Peak-Wellenlänge von 632 nm. Das Spektrum ist charakteristisch für AlGaInP-Material und erzeugt eine gesättigte rote Farbe. Die typische spektrale Bandbreite (Δλ) beträgt 20 nm.

3.2 Richtcharakteristik

Das Polardiagramm veranschaulicht die räumliche Lichtverteilung und bestätigt den großen Betrachtungswinkel von 110°. Die Intensität ist innerhalb des zentralen Kegels relativ gleichmäßig, typisch für ein Gehäuse mit diffuser Linse.

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

Dieser Graph zeigt die exponentielle Beziehung zwischen Strom und Spannung, typisch für eine Diode. Die Kurve ist wesentlich, um den Arbeitspunkt und den erforderlichen Wert des strombegrenzenden Widerstands in einer einfachen Schaltung zu bestimmen. Die "Kniespannung" liegt bei etwa der typischen Marke von 2,0V.

3.4 Relative Intensität vs. Durchlassstrom

Diese Kurve zeigt, dass die Lichtausgabe innerhalb des Betriebsbereichs annähernd proportional zum Durchlassstrom ist. Sie unterstreicht die Bedeutung einer stabilen Stromregelung für eine gleichmäßige Helligkeit.

3.5 Thermische Kennlinien

Relative Intensität vs. Umgebungstemperatur:Zeigt den Rückgang der Lichtausgabe bei steigender Umgebungstemperatur. Diese Entlastung ist entscheidend für Designs, die in Umgebungen mit erhöhter Temperatur arbeiten.
Durchlassstrom vs. Umgebungstemperatur:Zeigt, wie der maximal zulässige Durchlassstrom bei höheren Umgebungstemperaturen reduziert werden sollte, um innerhalb der Verlustleistungsgrenze zu bleiben, und betont die Notwendigkeit eines Wärmemanagements.

4. Mechanische und Verpackungsinformationen

4.1 Gehäuseabmessungszeichnung

Die LED verfügt über ein Standard-Durchsteckgehäuse. Wichtige Abmessungen sind der Anschlussabstand, der Körperdurchmesser und die Gesamthöhe. Die Zeichnung gibt an, dass alle Maße in Millimetern angegeben sind, mit einer Standardtoleranz von ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben. Ein kritischer Hinweis besagt, dass die Flanschhöhe weniger als 1,5 mm (0,059") betragen muss.

4.2 Polaritätskennzeichnung

Die Kathode wird typischerweise durch eine flache Stelle auf der LED-Linse oder durch den kürzeren Anschluss identifiziert. Für das genaue Kennzeichnungsschema dieses spezifischen Bauteils sollte das Diagramm im Datenblatt konsultiert werden.

5. Löt- und Montagerichtlinien

Eine ordnungsgemäße Handhabung ist entscheidend für die Zuverlässigkeit und zur Vermeidung von Schäden.

5.1 Anschlussbeinformung

• Das Biegen muss mindestens 3 mm von der Epoxidharz-Glühbirnenbasis entfernt erfolgen.
• Die Formgebung mussvordem Löten und bei Raumtemperatur erfolgen.
• Vermeiden Sie Belastungen auf das Gehäuse; stellen Sie sicher, dass die Leiterplattenlöcher perfekt mit den Anschlüssen ausgerichtet sind.

5.2 Lötprozess

Handlöten:Lötspitzentemperatur maximal 300°C (für max. 30W Lötkolben), Lötzeit maximal 3 Sekunden.
Wellen-/Tauchlöten:Vorwärmen auf max. 100°C (max. 60 Sekunden), Lötbad bei max. 260°C für max. 5 Sekunden.
Kritische Regel:Halten Sie einen Mindestabstand von 3 mm von der Lötstelle zur Epoxidharz-Glühbirne ein. Vermeiden Sie mehrere Lötzyklen und schnelles Abkühlen. Wenden Sie die niedrigstmögliche Temperatur an, die eine zuverlässige Verbindung gewährleistet.

5.3 Lagerbedingungen

Lagern bei ≤30°C und ≤70% relativer Luftfeuchtigkeit. Die Haltbarkeit beträgt 3 Monate ab Versand. Für längere Lagerung (bis zu 1 Jahr) verwenden Sie einen versiegelten Behälter mit Stickstoff und Trockenmittel. Vermeiden Sie schnelle Temperaturwechsel, um Kondensation zu verhindern.

5.4 Reinigung

Reinigen Sie bei Bedarf nur mit Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für ≤1 Minute. Verwenden Sie keine Ultraschallreinigung, es sei denn, ihre Auswirkungen wurden gründlich vorqualifiziert, da sie mechanische Schäden verursachen kann.

5.5 Wärme- und ESD-Management

Wärmemanagement:Der Betriebsstrom muss entsprechend der Umgebungstemperatur, wie in der Entlastungskurve gezeigt, reduziert werden. Kontrollieren Sie die Temperatur um die LED in der Anwendung.
ESD (Elektrostatische Entladung):Das Bauteil ist empfindlich gegenüber ESD. Während der Handhabung und Montage sollten Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen beachtet werden.

6. Verpackungs- und Bestellinformationen

6.1 Verpackungsspezifikation

• LEDs sind in antistatischen Beuteln verpackt.
• Packmenge:1.500 Stück pro Beutel. 5 Beutel pro Innenkarton. 10 Innenkartons pro Master-(Außen-)Karton.
• Gesamt: 75.000 Stück pro Masterkarton.

6.2 Etikettenerklärung

Etiketten auf der Verpackung enthalten Codes für Rückverfolgbarkeit und Spezifikation:
CPN:Kundeneigene Produktionsnummer
P/N:Produktionsnummer
QTY:Packmenge
CAT:Ränge (wahrscheinlich Binning-Kategorien)
HUE:Dominante Wellenlänge
REF:Referenz
LOT No:Losnummer

7. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

7.1 Schaltungsdesign

Verwenden Sie immer einen Reihenstrombegrenzungswiderstand. Berechnen Sie den Widerstandswert mit der Formel: R = (V_versorgung- V_F) / I_F. Verwenden Sie die maximale Durchlassspannung aus dem Datenblatt (2,4 V), um sicherzustellen, dass der Strom auch bei Bauteiltoleranzen den gewünschten Wert nicht überschreitet. Für eine 5-V-Versorgung und einen Zielstrom von 20 mA: R = (5V - 2,4V) / 0,02A = 130 Ω. Ein Standardwiderstand von 130 Ω oder 150 Ω wäre geeignet, unter Berücksichtigung der Leistungsaufnahme (P = I²R).

7.2 Thermische Auslegung

Obwohl es sich um ein Niedrigleistungsbauteil handelt, ist das Wärmemanagement auf hochdichten Leiterplatten oder bei hohen Umgebungstemperaturen dennoch wichtig. Sorgen Sie für ausreichenden Abstand zwischen den Bauteilen und berücksichtigen Sie den Luftstrom. Halten Sie sich strikt an die im Datenblatt angegebene Stromentlastungskurve, wenn die Umgebungstemperatur 25°C überschreitet.

7.3 Optische Integration

Der große Betrachtungswinkel von 110° macht diese LED geeignet für Anwendungen, die eine großflächige Beleuchtung oder eine breitwinklige Sichtbarkeit erfordern. Für fokussierteres Licht können externe Linsen oder Lichtleiter erforderlich sein. Das diffuse Harz hilft, Blendung zu reduzieren und sorgt für ein gleichmäßigeres Erscheinungsbild.

8. Technischer Vergleich und Positionierung

Die 1003SURD/S530-A3 gehört zur Kategorie der Standard-Durchsteck-Anzeige-LEDs. Ihre Hauptunterscheidungsmerkmale sind die Verwendung von AlGaInP-Technologie für effizientes rotes Licht und ihre spezifische Helligkeits-/Wellenlängen-Binning. Im Vergleich zu älteren GaAsP-basierten roten LEDs bietet AlGaInP einen höheren Lichtstrom und eine bessere Farbsättigung. Im Vergleich zu SMD-LEDs (Surface-Mount Device) bietet das Durchsteckgehäuse mechanische Robustheit und einfache manuelle Prototypenerstellung, benötigt jedoch mehr Platz auf der Leiterplatte und ist weniger für die ultrahochvolumige automatisierte Bestückung geeignet.

9. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

9.1 Was ist der Unterschied zwischen Peak-Wellenlänge und dominanter Wellenlänge?

Peak-Wellenlänge (λ_p):Die Wellenlänge am höchsten Punkt der spektralen Leistungsverteilungskurve (typisch 632 nm).
Dominante Wellenlänge (λ_d):Die einzelne Wellenlänge, die die gleiche Farbwahrnehmung wie das Licht der LED erzeugen würde (typisch 624 nm). Sie wird basierend auf der Empfindlichkeit des menschlichen Auges (CIE-Farbraum) berechnet und ist für die Farbspezifikation relevanter.

9.2 Kann ich diese LED ohne einen strombegrenzenden Widerstand betreiben?

No.Eine LED ist ein stromgesteuertes Bauteil. Der direkte Anschluss an eine Spannungsquelle führt zu einem unkontrollierten Stromanstieg, der schnell den absoluten Maximalwert überschreitet und das Bauteil zerstört. Ein Reihenwiderstand oder ein Konstantstromtreiber ist immer erforderlich.

9.3 Wie sind die Aussagen "Pb free" und "RoHS" zu interpretieren?

"Pb free"bedeutet, dass das Bauteil kein Blei in seinen lötbaren Oberflächen oder in seiner internen Konstruktion enthält.
"RoHS compliant"bedeutet, dass das Bauteil der EU-Richtlinie zur Beschränkung gefährlicher Stoffe (RoHS) entspricht, die Blei, Quecksilber, Cadmium, sechswertiges Chrom, polybromierte Biphenyle (PBB) und polybromierte Diphenylether (PBDE) einschränkt. Das Datenblatt besagt, dass das Produkt "innerhalb der RoHS-konformen Version bleibt", was laufende Konformität anzeigt.

9.4 Was passiert, wenn ich die 3-mm-Abstandsregel beim Löten überschreite?

Löten näher als 3 mm an der Epoxidharz-Glühbirne kann übermäßige Wärme in den Halbleiterchip und die internen Bonddrähte übertragen. Dies kann zu sofortigem Ausfall (wie einem offenen Stromkreis) oder latenten Schäden führen, die die Lebensdauer und Zuverlässigkeit der LED aufgrund von thermischer Belastung des Epoxidharzes und der internen Komponenten verringern.

10. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario:Entwurf einer Netzteil-Statusanzeige für ein 12-V-Gleichstrom-Netzteil.
Entwurfsschritte:
1. Arbeitspunkt wählen:Wählen Sie I_F= 15 mA für gute Helligkeit und lange Lebensdauer.
2. Widerstand berechnen:Verwenden Sie zur Sicherheit max. V_F. R = (12V - 2,4V) / 0,015A = 640 Ω. Nächster Standardwert ist 620 Ω oder 680 Ω.
3. Widerstandsleistung prüfen:P = (0,015A)²* 620Ω = 0,1395W. Ein Standard-1/4W (0,25W) Widerstand ist ausreichend.
4. Umgebung berücksichtigen:Wenn die Innentemperatur des Netzteilgehäuses 60°C erreichen könnte, konsultieren Sie die Entlastungskurve. Der maximal zulässige Strom kann niedriger sein, was einen höheren Widerstandswert erfordert, um I_F.
5. Leiterplattenlayout:Platzieren Sie Löcher mit korrektem Abstand. Stellen Sie sicher, dass nach dem Einfügen keine Belastung auf die Anschlüsse ausgeübt wird. Befolgen Sie die 3-mm-Lötabstandsregel.

11. Funktionsprinzip

Licht wird durch einen Prozess namens Elektrolumineszenz im AlGaInP (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid) Halbleiterchip erzeugt. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, werden Elektronen aus dem n-dotierten Bereich und Löcher aus dem p-dotierten Bereich über den p-n-Übergang injiziert. Diese Ladungsträger rekombinieren im aktiven Bereich und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlGaInP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts definiert – in diesem Fall im roten Spektrum (~624-632 nm). Das diffuse rote Epoxidharzgehäuse dient sowohl als schützendes Einkapselungsmaterial als auch als Primärlinse, formt den Lichtaustritt und sorgt für den charakteristischen großen Betrachtungswinkel.

12. Technologietrends und Kontext

Durchsteck-LEDs wie die 1003SURD/S530-A3 repräsentieren eine ausgereifte und hochzuverlässige Verpackungstechnologie. Der Branchentrend hat sich für die meisten neuen Designs stark zu SMD-Gehäusen (Surface-Mount Device) (z. B. 0603, 0805, 1206 und spezielle LED-Gehäuse wie 2835, 3535) verlagert, aufgrund ihres geringeren Platzbedarfs, ihrer Eignung für die automatisierte Hochgeschwindigkeitsbestückung und ihrer besseren thermischen Leistung bei Montage auf der Leiterplatte. Dennoch bleiben Durchsteck-LEDs in mehreren Bereichen relevant: Bildungskits und Prototyping aufgrund einfacher Handlötung; Anwendungen, die extreme mechanische Robustheit und Zugentlastung erfordern (wo die durch die Platine geführten Anschlüsse eine starke Verankerung bieten); Hochspannungs- oder Hochzuverlässigkeits-Industriesteuerungen, bei denen Kriech-/Luftstrecken einfacher zu handhaben sind; und als Ersatzteile für Altgeräte, die ursprünglich für Durchsteckbauteile ausgelegt waren. Das in dieser LED verwendete AlGaInP-Materialsystem bleibt die dominierende Technologie für hocheffiziente bernsteinfarbene, rote und orangefarbene LEDs, obwohl für tiefrotes Licht und Infrarot auch andere Materialien wie InGaAlP oder GaAs verwendet werden.