Niedrigstrom-Diffus-LED-Lampen LTL1CHJxDNN Serie - Durchsteckmontage - 60/45 Grad Betrachtungswinkel - 2mA Betrieb - 1,8-2,4V - 75mW - Rot/Amber/Gelb/Grün - Datenblatt

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt detailliert eine Serie von getönten, diffusen LED-Lampen, die speziell für den Betrieb bei niedrigen Gleichstrompegeln (DC) entwickelt wurden. Das primäre Designziel ist die Bereitstellung einer konsistenten und zuverlässigen visuellen Anzeige in Schaltungen, in denen der Stromverbrauch eine kritische Einschränkung darstellt. Diese Bauteile zeichnen sich durch ihre Kompatibilität mit gängigen Logikfamilien und eine Auswahl an Gehäuseformen und Farben aus, um verschiedenen Anwendungsanforderungen gerecht zu werden.

Der Kernvorteil dieser Produktfamilie liegt in ihrer Optimierung für den Niedrigstrombetrieb, typischerweise bei 2mA. Dies stellt sicher, dass die LEDs direkt von den Ausgangsstufen von TTL- oder CMOS-Logikschaltungen angesteuert werden können, ohne zusätzliche stromverstärkende Komponenten zu benötigen, was den Schaltungsentwicklungsaufwand vereinfacht und die Bauteilanzahl reduziert. Die diffuse Linse bietet einen weiten, gleichmäßigen Betrachtungswinkel, wodurch das emittierte Licht aus verschiedenen Blickwinkeln leicht sichtbar ist, was für Statusanzeigen unerlässlich ist.

Die Zielmärkte für diese LEDs sind breit gefächert und umfassen jedes elektronische System, das eine stromsparende Statusanzeige erfordert. Dazu gehören, sind aber nicht beschränkt auf, portable batteriebetriebene Geräte, Telekommunikationsausrüstung, Computerperipherie wie Tastaturen und allgemeine Niedrigleistungs-Gleichstromschaltungen, bei denen Effizienz und Langlebigkeit von größter Bedeutung sind.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Die absoluten Maximalwerte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Für alle Farbvarianten in dieser Serie beträgt die zulässige Dauerverlustleistung 75mW bei einer Umgebungstemperatur (T_A) von 25°C. Der maximale Dauer-Durchlassstrom beträgt 30mA. Ein Derating-Faktor von 0,4 mA/°C gilt linear ab 70°C, was bedeutet, dass der zulässige Dauerstrom mit steigender Temperatur oberhalb dieses Punktes abnimmt, um thermische Überlastung zu verhindern.

Der Spitzen-Durchlassstrom für gepulsten Betrieb mit einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 0,1ms ist höher: 90mA für die LEDs des roten Spektrums (Hyper Rot, Super Rot, Rot) und 60mA für die LEDs des gelben/orangen/grünen Spektrums. Die maximale Sperrspannung beträgt 5V bei einem Leckstrom von 100µA. Der Betriebs- und Lagertemperaturbereich ist von -40°C bis +100°C spezifiziert, was auf eine robuste Leistung über einen weiten Umweltbereich hinweist. Die Löttemperatur für die Anschlussdrähte ist mit 260°C für 5 Sekunden bewertet, gemessen 1,6mm vom LED-Gehäuse entfernt.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Die Leistung wird über drei Hauptserien detailliert, die sich durch ihre Lichtstärke und ihren Betrachtungswinkel unterscheiden: die LTL1CHJxDNN (F Serie), LTL2F7JxDNN (H Serie) und LTL2R3JxDNN (H Serie mit höherer Intensität). Alle Tests werden bei T_A=25°C und I_F=2mA durchgeführt.

Lichtstärke (I_v):Dies ist das primäre Maß für die wahrgenommene Helligkeit. Für die F- und Standard-H-Serie (LTL1CHJx/LTL2F7Jx) liegt die typische Lichtstärke je nach Farbe zwischen 5,0 und 7,2 mcd. Die LTL2R3Jx-Serie bietet eine höhere typische Intensität im Bereich von 7,2 bis 10,6 mcd. Alle Teile haben eine Mindestintensität von 3,0 oder 3,8 mcd, was ein Grundhelligkeitsniveau sicherstellt.

Betrachtungswinkel (2θ_1/2):Die LTL1CHJx- und LTL2F7Jx-Serie verfügen über einen weiten Betrachtungswinkel von 60 Grad (bei dem die Intensität die Hälfte des Achswerts beträgt). Die LTL2R3Jx-Serie hat einen engeren Betrachtungswinkel von 45 Grad, was typischerweise, wie in den Daten zu sehen, mit einer höheren axialen Intensität bei gegebenem Treiberstrom korreliert.

Wellenlängenparameter:Wichtige spektrale Eigenschaften sind definiert:

• Spitzenwellenlänge (λ_P):Die Wellenlänge, bei der die optische Leistungsabgabe maximal ist. Sie reicht von 650nm (Hyper Rot) bis hinunter zu 575nm (Grün).
• Dominante Wellenlänge (λ_d):Abgeleitet vom CIE-Farbtafeldiagramm, repräsentiert dies die einzelne Wellenlänge, die die wahrgenommene Farbe der LED am besten definiert. Sie ist bei diesen Bauteilen im Allgemeinen etwas kürzer als die Spitzenwellenlänge.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Die Breite des Emissionsspektrums bei halber Maximalleistung. Sie beträgt etwa 20nm für rote LEDs und verengt sich auf 15-17nm für gelbe, bernsteinfarbene und grüne LEDs, was auf eine monochromatischere Ausgabe bei den letzteren Farben hinweist.

Durchlassspannung (V_F):Kritisch für den Schaltungsentwurf ist die Durchlassspannung bei 2mA, die über alle Farben und Serien hinweg sehr konsistent ist, mit einem typischen Wert von 2,4V und einem Maximum von 2,4V (2,3V max. für Super Rot). Das Minimum beträgt 1,8V. Diese niedrige V_Fbei niedrigem Strom ist ein Schlüsselmerkmal, das die Kompatibilität mit Niederspannungslogik ermöglicht.

Andere Parameter:Der Sperrstrom (I_R) ist bei 5V Sperrspannung garantiert 100µA oder weniger. Die Sperrschichtkapazität (C) beträgt typischerweise 40pF, gemessen bei 0V Vorspannung und 1MHz Frequenz.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt weist auf die Verwendung eines Binning-Systems für die Lichtstärke hin. Anmerkung 2 besagt "Nach Lichtstärke klassifizierte Produkte unterstützen zwei Ränge", und Anmerkung 4 spezifiziert, dass "Der Iv-Klassifizierungscode auf jeder Verpackungstüte markiert ist." Dies impliziert, dass die LEDs basierend auf ihrer gemessenen Lichtstärke unter Testbedingungen sortiert (gebinned) werden. Kunden erhalten Produkte innerhalb eines spezifischen Intensitätsbereichs (z.B. ein Mindest- und ein typischer Wert), was eine gleichmäßige Helligkeit innerhalb einer Produktionscharge gewährleistet. Die genauen Bin-Codes und ihre entsprechenden Intensitätsbereiche sind in diesem Auszug nicht detailliert, wären jedoch für die Großserienbeschaffung zur Aufrechterhaltung der Anwendungskonsistenz entscheidend.

Obwohl nicht explizit als formales Binning-System für die Wellenlänge angegeben, dient die Auflistung mehrerer Farboptionen (Hyper Rot, Super Rot, Rot, etc.) mit spezifischen dominierenden und Spitzenwellenlängen effektiv als Farb-Binning-System. Entwickler wählen die Artikelnummer, die ihrem gewünschten Farbort entspricht.

4. Analyse der Leistungskurven

Obwohl spezifische grafische Kurven referenziert werden (Abb.1 für die Spitzenemissionsmessung, Abb.5 für die Definition des Betrachtungswinkels), aber nicht im Text bereitgestellt sind, können ihre Implikationen basierend auf dem Standardverhalten von LEDs und den angegebenen Parametern diskutiert werden.

I-V (Strom-Spannungs-) Kurve:Die spezifizierte V_Fvon 1,8-2,4V bei 2mA zeigt den Arbeitspunkt auf der I-V-Kurve der LED. Diese Kurve ist exponentiell. Bei Strömen deutlich unter 2mA wäre V_Fniedriger; das Betreiben der LED mit ihrem maximalen Dauerstrom von 30mA würde zu einem höheren V_Fführen, wahrscheinlich über 2,4V, was bei der Spannungsreserve der Treiberschaltung berücksichtigt werden muss.

Temperaturverhalten:Der Derating-Faktor von 0,4 mA/°C oberhalb von 70°C ist ein direkter Indikator für die thermische Leistung. Er unterstreicht, dass der maximal zulässige Strom mit steigender Sperrschichttemperatur abnimmt. Dies ist entscheidend für die Designzuverlässigkeit, insbesondere in geschlossenen Räumen oder bei hohen Umgebungstemperaturen. Die Durchlassspannung (V_F) von AlInGaP-LEDs hat typischerweise einen negativen Temperaturkoeffizienten, was bedeutet, dass sie mit steigender Temperatur leicht abnimmt.

Spektrale Verteilung:Referenziert durch die Spitzenwellenlänge (λ_P) und die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) ist das Emissionsspektrum relativ schmal, was charakteristisch für AlInGaP-Material ist. Das Spektrum verschiebt sich leicht mit der Temperatur (typischerweise zu längeren Wellenlängen bei Temperaturanstieg) und kann sich leicht mit dem Treiberstrom ändern.

5. Mechanische & Verpackungsinformationen

Die LEDs werden in Durchsteckgehäusen angeboten. Das Datenblatt enthält Maßzeichnungen für drei Serien: LTL1CHx, LTL2F7x und LTL2R3x. Wichtige Maßhinweise umfassen:

• Alle Maße sind in Millimetern angegeben, mit Toleranzen von ±0,25mm, sofern nicht anders angegeben.
• Ein maximaler Harzvorsprung unter dem Flansch von 1,0mm ist zulässig.
• Der Anschlussdrahtabstand wird an der Stelle gemessen, an der die Drähte aus dem Gehäuse austreten, was für den Leiterplattenlochabstand entscheidend ist.

Die physikalische Unterscheidung zwischen den Serien betrifft wahrscheinlich die Linsengröße und -form, was den Betrachtungswinkel und das Lichtaustrittsmuster direkt beeinflusst. Der 45-Grad-Betrachtungswinkel der LTL2R3x-Serie im Vergleich zu den 60 Grad der anderen ist das Ergebnis ihres spezifischen mechanischen Linsendesigns.

6. Löt- & Montagerichtlinien

Die primäre Lötvorgabe betrifft die Anschlussdrähte: Sie können einer Temperatur von 260°C für 5 Sekunden standhalten, gemessen 1,6mm (0,063") vom LED-Gehäuse entfernt. Dies ist ein Standardparameter für Wellen- oder Handlötung. Es ist entscheidend, diese Zeit-Distanz-Spezifikation einzuhalten, um zu verhindern, dass übermäßige Hitze die Drähte hinaufwandert und den internen LED-Chip oder das Epoxid-Linsenmaterial beschädigt. Während der Handhabung sollten Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen (Elektrostatische Entladung) beachtet werden. Der Lagertemperaturbereich beträgt -55°C bis +100°C.

7. Verpackungs- & Bestellinformationen

Das Artikelnummernsystem folgt einem strukturierten Format: LTL [Seriencode] [Farbcode] xDNN.

• Seriencode:1CHJ, 2F7J oder 2R3J. Dies definiert den Gehäusetyp, den Betrachtungswinkel und die Intensitätsgruppe.
• Farbcode:Der Buchstabe nach 'J' gibt die Farbe und Technologie an:
  • D: Hyper Rot (AlInGaP)
  • R: Super Rot (AlInGaP)
  • E: Rot (AlInGaP)
  • F: Bernstein / Gelborange (AlInGaP)
  • Y: Gelb / Bernsteingelb (AlInGaP)
  • S: Gelb (AlInGaP)
  • G: Grün (AlInGaP)
• Das Suffix 'xDNN' deutet wahrscheinlich auf Verpackungsoptionen hin (z.B. Schüttgut, Band und Rolle).

Der Lichtstärke-Bin-Code ist gemäß den Anmerkungen auf der Verpackungstüte markiert. Spezifische Verpackungsmengen (z.B. pro Beutel, pro Rolle) sind in diesem Auszug nicht angegeben.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

Die einfachste Anwendung ist der direkte Anschluss an einen Logikgatterausgang. Ein einfacher Vorwiderstand in Reihe ist erforderlich. Der Widerstandswert (R_s) kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R_s= (V_CC- V_F) / I_F. Zum Beispiel, mit einer 5V TTL-Versorgung (V_CC=5V), einer V_Fvon 2,4V und einem gewünschten I_Fvon 2mA: R_s= (5 - 2,4) / 0,002 = 1300 Ohm. Ein Standard-1,2kΩ- oder 1,5kΩ-Widerstand wäre geeignet. Für Mikrocontroller-GPIO-Pins (oft 3,3V) wäre der Widerstandswert kleiner: z.B. (3,3 - 2,4) / 0,002 = 450Ω.

8.2 Designüberlegungen

Strombegrenzung:Immer einen Vorwiderstand in Reihe verwenden. Obwohl diese LEDs für Niedrigstrom ausgelegt sind, würde ein direkter Anschluss an eine Spannungsquelle ohne Strombegrenzung sie aufgrund von Überstrom fast sofort zerstören.

Betrachtungswinkelauswahl:Wählen Sie die 60-Grad-Serie (LTL1CHJx/LTL2F7Jx) für Anzeigen, die aus einem weiten Winkelbereich sichtbar sein müssen (z.B. Frontplattenleuchten). Wählen Sie die 45-Grad-Serie (LTL2R3Jx), wenn ein fokussierterer, hellerer Achsstrahl gewünscht wird oder wenn die Anzeige direkter betrachtet wird.

Farbauswahl:Berücksichtigen Sie die Anwendungsumgebung. Grün und Gelb bieten oft die höchste Lichtausbeute für das menschliche Auge unter typischen Lichtverhältnissen. Rot ist traditionell für "Eingeschaltet"- oder "Standby"-Anzeigen. Bernstein kann für "Warnung"- oder "Achtung"-Zustände nützlich sein.

Thermisches Management:Obwohl die Verlustleistung gering ist, sollte bei hochdichten Layouts oder hohen Umgebungstemperaturen sichergestellt werden, dass der maximale Strom gemäß dem Derating-Faktor von 0,4 mA/°C oberhalb von 70°C Umgebungstemperatur reduziert wird.

9. Technischer Vergleich & Differenzierung

Der Hauptunterschied dieser Produktfamilie ist ihreCharakterisierung und garantierte Leistung bei einem sehr niedrigen Treiberstrom von 2mA. Viele Standard-LEDs sind bei 20mA spezifiziert. Diese Niedrigstrom-Optimierung bietet mehrere Vorteile:

1. Direkte Logikansteuerung:Eliminiert die Notwendigkeit von Transistor-Puffern bei der Ansteuerung von Mikrocontroller-Pins oder Logik-ICs, spart Kosten und Leiterplattenfläche.
2. Ultra-niedriger Stromverbrauch:Bei 2mA und ~2,4V liegt der Stromverbrauch pro LED unter 5mW, was für batteriebetriebene Anwendungen und Energy-Harvesting entscheidend ist.
3. Reduzierte Wärmeentwicklung:Ein niedrigerer Betriebsstrom minimiert den Sperrschichttemperaturanstieg, was die Langzeitzuverlässigkeit und den Lichtstromerhalt verbessert.

Im Vergleich zu älteren Technologien wie GaAsP-LEDs bietet die Verwendung von AlInGaP-Material höhere Effizienz, bessere Temperaturstabilität und gesättigtere Farben (reineres Rot, Gelb). Die Verfügbarkeit mehrerer Betrachtungswinkel (45° und 60°) innerhalb derselben elektrischen Spezifikationsfamilie bietet Designflexibilität, die in Niedrigstrom-LED-Reihen nicht immer verfügbar ist.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQs)

F: Kann ich diese LED mit 20mA für mehr Helligkeit betreiben?

A: Während der absolute maximale Dauerstrom 30mA beträgt, sind die optischen Eigenschaften (Lichtstärke, Wellenlänge) nur bei 2mA spezifiziert. Der Betrieb bei 20mA erzeugt mehr Licht, aber die genaue Intensität und Farbe können von den Datenblattwerten abweichen, und V_Fwird höher sein. Stellen Sie sicher, dass die Verlustleistung (I_F* V_F) nach Temperatur-Derating 75mW nicht überschreitet.

F: Was ist der Unterschied zwischen Hyper Rot, Super Rot und Rot?

A: Der Unterschied liegt in ihren spektralen Eigenschaften. Hyper Rot (650nm Spitze) emittiert Licht bei einer längeren Wellenlänge und erscheint tiefer/dunkler rot. Super Rot (639nm) und Standard Rot (632nm) haben fortschreitend kürzere Wellenlängen und erscheinen bei gegebener Strahlungsleistung aufgrund der höheren Augenempfindlichkeit in diesem Bereich heller rot. Die Wahl hängt vom gewünschten Farbort ab.

F: Wie interpretiere ich den Lichtstärke-Bin-Code auf der Tüte?

A: Das Datenblatt erwähnt seine Existenz, definiert die Codes aber nicht. Für die Produktion müssen Sie das Binning-Spezifikationsdokument vom Hersteller einholen, um den genauen Intensitätsbereich jedes Codes zu verstehen (z.B. Code A: 3,0-4,5 mcd, Code B: 4,5-6,0 mcd). Dies gewährleistet Konsistenz in Ihrer Anwendung.

F: Ist eine Sperrschutzdiode notwendig?

A: Die LED hält einer Sperrspannung von 5V stand. Wenn die Möglichkeit besteht, dass eine Sperrspannung größer als 5V an der LED anliegt (z.B. in einer induktiven Schaltung oder bei falschem Anschluss), wird eine externe Verpolungsschutzdiode parallel zur LED (Kathode an Kathode) empfohlen.

11. Praktische Design- & Anwendungsbeispiele

Beispiel 1: Mehrkanal-Statusanzeige für einen Router:Ein Netzwerkrouter hat Status-LEDs für Strom, Internet, Wi-Fi und Ethernet. Unter Verwendung von LTL2F7JGDNN (Grün) für Strom und Internet und LTL2F7JEDNN (Rot) für Aktivitätsblinken, alle direkt von den GPIO-Pins des Hauptprozessors (3,3V) mit 470Ω Vorwiderständen angesteuert. Der 60-Grad-Betrachtungswinkel gewährleistet Sichtbarkeit aus der ganzen Raumbreite. Der niedrige Strom von 2mA pro LED minimiert die Gesamtlast auf die Prozessorstromversorgung.

Beispiel 2: Niedrigbatteriewarnung in einem tragbaren Gerät:In einem Handmessgerät ist eine LTL1CHJFDNN (Bernstein) LED mit einer Komparatorschaltung verbunden, die die Batteriespannung überwacht. Wenn die Spannung unter einen Schwellenwert fällt, geht der Komparatorausgang auf High und schaltet die LED ein. Der niedrige Stromverbrauch (2mA) belastet die bereits entleerte Batterie minimal und verlängert die nutzbare Warnzeit.

Beispiel 3: Hintergrundbeleuchtung für eine Folientastatur:Die LTL2R3Jx-Serie mit ihrem 45-Grad-Betrachtungswinkel und höherer Intensität eignet sich zum Kantenbeleuchten einer kleinen, lichtdurchlässigen Folientaste. Der schmalere Strahl kann effektiver in den Lichtleiter gelenkt werden und bietet im Vergleich zu einer LED mit weiterem Winkel eine gleichmäßigere Ausleuchtung mit geringeren optischen Verlusten.

12. Funktionsprinzip

Diese LEDs basieren auf Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP) Halbleitermaterial. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Bandlückenspannung des Materials (ca. 1,8-2,4V) überschreitet, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich des Halbleiterübergangs injiziert. Ihre Rekombination setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Farbe des Lichts wird durch die Bandlückenenergie der AlInGaP-Legierung bestimmt, die während des Kristallwachstumsprozesses durch Anpassung der Verhältnisse von Aluminium, Indium, Gallium und Phosphor gesteuert wird. Eine diffuse Epoxidlinse verkapselt den Halbleiterchip. Diese Linse enthält Streupartikel, die die Richtung des emittierten Lichts randomisieren und die von Natur aus gerichtete Emission des winzigen Chips in einen weiten, gleichmäßigen Betrachtungswinkel umwandeln, der für Indikatoranwendungen geeignet ist.

13. Technologietrends

Die Entwicklung von Niedrigstrom-, hocheffizienten LEDs wie diesen wird von mehreren anhaltenden Trends in der Elektronik vorangetrieben:

• Miniaturisierung & Integration:Da Geräte schrumpfen, verringern sich der Platz und die Leistung, die für Anzeigen verfügbar sind. LEDs, die bei Strömen unter 5mA gut funktionieren, sind unerlässlich.
• Internet der Dinge (IoT) & Energy Harvesting:Für batterielose oder knopfzellenbetriebene IoT-Sensoren zählt jedes Mikroampere. Die Optimierung von Indikator-LEDs für minimalen Stromverbrauch verlängert direkt die Betriebsdauer des Geräts.
• Materialfortschritte:Fortlaufende Verbesserungen in der AlInGaP- und InGaN- (für blau/grün/weiß) Epitaxie und Chipdesign erweitern kontinuierlich die Grenzen von Effizienz (mehr Lichtausbeute pro mA Strom) und Zuverlässigkeit.
• Standardisierung:Es gibt einen Trend zu engerem Binning und detaillierterer Charakterisierung bei mehreren Strompegeln, was Entwicklern eine größere Vorhersagbarkeit in ihren optischen Designs gibt.

Während oberflächenmontierbare (SMD) Gehäuse neue Designs dominieren, bleiben Durchsteck-LEDs wie diese für Prototyping, Hobbyanwendungen, Reparaturen und Anwendungen, die höhere mechanische Robustheit oder einfachere manuelle Montage erfordern, relevant.