Datenblatt Oval-LED-Lampe 3474BFRR/MS - Ovalform - 2,6V Max - 30mA - Brillantrot - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument bietet eine umfassende technische Analyse der ovalen LED-Lampe 3474BFRR/MS. Diese Komponente ist ein präzises optisches Bauteil, das primär für den Einsatz in Fahrgastinformationssystemen und verschiedenen Beschilderungsanwendungen entwickelt wurde. Ihre einzigartige ovale Form und das definierte Abstrahlverhalten sind wesentliche Konstruktionsmerkmale, die sie von Standard-Rund-LEDs unterscheiden.

Die Kernfunktion dieser LED besteht darin, eine hochhellige, zuverlässige Lichtquelle mit einem spezifischen räumlichen Emissionsprofil bereitzustellen. Sie ist auf Basis der AlGaInP-Chip-Technologie (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid) aufgebaut, die für die Erzeugung von hocheffizientem rotem und bernsteinfarbenem Licht bekannt ist. Die emittierte Farbe wird als \"Brillantrot\" klassifiziert, und die Linse ist rot diffundierend, was zu einem gleichmäßigen Erscheinungsbild und den spezifizierten Betrachtungswinkeln beiträgt.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die primären Vorteile dieser ovalen LED-Lampe ergeben sich aus ihrem anwendungsspezifischen Design.

• Abgestimmte Abstrahlcharakteristiken:Das ovale Lichtkegelprofil (110° x 60°) ist gezielt so gestaltet, dass es sich in Farbgrafik-Anwendungen effektiv mit gelbem, blauem oder grünem Licht mischt und so eine konsistente Farbwiedergabe über den gesamten Anzeigebereich gewährleistet.
• Hohe Lichtstärke:Mit einer typischen Ausgangsleistung von 1605 mcd bei 20mA bietet sie ausreichende Helligkeit für bei Tageslicht lesbare Schilder.
• Konformität mit Vorschriften:Das Produkt ist für die Einhaltung wichtiger Vorschriften wie RoHS, EU REACH und halogenfreien Anforderungen (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl <1500 ppm) ausgelegt, was es für globale Märkte geeignet macht.
• Langlebigkeit:Die Verwendung von UV-beständigem Epoxidharz erhöht die Langzeitzuverlässigkeit in Außenumgebungen, in denen Sonneneinstrahlung ein Thema ist.

Der Zielmarkt ist klar als kommerzielle und Verkehrsbeschilderung definiert:

• Farbgrafik-Schilder
• Texttafeln
• Variable Message Signs (VMS)
• Kommerzielle Außenwerbung

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Ein gründliches Verständnis der absoluten Maximalwerte und der elektro-optischen Eigenschaften ist für einen zuverlässigen Schaltungsentwurf und die Gewährleistung der Langlebigkeit der LED entscheidend.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden führen kann. Ein Dauerbetrieb des Bauteils an oder nahe diesen Grenzen wird nicht empfohlen.

• Sperrspannung (V_R):5V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann einen sofortigen Sperrschichtdurchbruch verursachen.
• Dauer-Vorwärtsstrom (I_F):30 mA. Dies ist der maximale Gleichstrom für einen zuverlässigen Betrieb.
• Spitzen-Vorwärtsstrom (I_FP):160 mA. Dies ist nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (Tastverhältnis 1/10 @ 1kHz), was für Multiplexing oder kurzzeitige Übersteuerung für zusätzliche Helligkeit nützlich ist.
• Verlustleistung (P_d):110 mW. Diese Grenze bestimmt zusammen mit dem thermischen Widerstand die maximal zulässige Sperrschichttemperatur.
• Betriebs- & Lagertemperatur:-40°C bis +85°C (Betrieb), -40°C bis +100°C (Lagerung). Der weite Bereich gewährleistet die Funktionalität unter rauen Umgebungsbedingungen.
• Löttemperatur:260°C für 5 Sekunden. Dies ist ein Standard-Reflow-Profil, jedoch muss ein thermischer Schock vermieden werden.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Diese Parameter, gemessen unter den Standardtestbedingungen von 20mA Vorwärtsstrom und 25°C Umgebungstemperatur (Ta), definieren die Leistung der LED.

• Lichtstärke (I_v):1205-2490 mcd. Der weite Bereich zeigt an, dass ein Binning-System verwendet wird (siehe Abschnitt 3). Der typische Wert beträgt 1605 mcd.
• Betrachtungswinkel (2θ_1/2):110° (X-Achse) / 60° (Y-Achse). Dieses ovale Muster ist das definierende Merkmal und bietet eine breitere horizontale Ausbreitung, die für Beschilderungen geeignet ist, die aus verschiedenen Blickwinkeln betrachtet werden.
• Spitzenwellenlänge (λ_p):632 nm (typisch). Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung maximal ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):619-629 nm. Dies ist die einzelne Wellenlänge, die das menschliche Auge wahrnimmt und die die Farbe definiert. Sie wird ebenfalls gebinnt (siehe Abschnitt 3).
• Durchlassspannung (V_F):1,6V bis 2,6V bei 20mA. Entwickler müssen diese Variation beim Entwurf von strombegrenzenden Schaltungen berücksichtigen.
• Sperrstrom (I_R):10 μA max. bei V_R=5V. Ein niedriger Wert deutet auf eine gute Sperrschichtqualität hin.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in einer Anwendung zu gewährleisten, werden LEDs nach der Produktion sortiert (gebinned). Dieses Datenblatt definiert zwei wichtige Binning-Parameter.

3.1 Binning der Lichtstärke

LEDs werden basierend auf ihrer gemessenen Lichtstärke bei 20mA in vier Bins (RA, RB, RC, RD) kategorisiert. Die Bins haben zusammenhängende Bereiche von 1205 mcd bis 2490 mcd. Innerhalb jedes Bins wird eine Toleranz von ±10% angegeben. Entwickler sollten den erforderlichen Bin-Code angeben, um ein Mindesthelligkeitsniveau für ihre Anwendung zu garantieren.

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge

Die Farbkonsistenz wird über zwei Wellenlängen-Bins gesteuert: R1 (619-624 nm) und R2 (624-629 nm). Eine enge Toleranz von ±1nm ist spezifiziert. Die Auswahl eines einzelnen Bins (z.B. R1) für alle LEDs in einem Schild gewährleistet einen einheitlichen Rotton, was für Grafikdisplays entscheidend ist.

4. Analyse der Leistungskurven

Die bereitgestellten Kennlinien bieten Einblicke in das Verhalten der LED unter nicht-standardisierten Bedingungen.

4.1 Spektrale Verteilung und Richtcharakteristik

Die Kurve \"Relative Intensität vs. Wellenlänge\" zeigt ein typisches AlGaInP-Spektrum, das um 632 nm zentriert ist, mit einer schmalen Bandbreite (~20 nm), was zu einer gesättigten roten Farbe führt. Das \"Richtdiagramm\" bestätigt visuell das ovale Abstrahlverhalten mit den spezifizierten Betrachtungswinkeln von 110° x 60°.

4.2 Elektrische und thermische Eigenschaften

• Vorwärtsstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve):Zeigt die exponentielle Beziehung. Die Kurve ermöglicht es Entwicklern, den Spannungsabfall bei Strömen abseits von 20mA abzuschätzen.
• Relative Intensität vs. Vorwärtsstrom:Zeigt, dass die Lichtausgabe bis zu einem gewissen Punkt relativ linear mit dem Strom ansteigt, danach kann die Effizienz aufgrund von Erwärmung abfallen.
• Relative Intensität vs. Umgebungstemperatur:Zeigt den negativen Temperaturkoeffizienten der Lichtausgabe. Die Lichtstärke nimmt mit steigender Umgebungstemperatur ab, was in Entwürfen für heiße Umgebungen berücksichtigt werden muss.
• Vorwärtsstrom vs. Umgebungstemperatur:Zeigt wahrscheinlich, wie sich der maximal zulässige Vorwärtsstrom mit steigender Temperatur reduziert, um innerhalb der Verlustleistungsgrenze zu bleiben.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Das Gehäuse ist für die Durchsteckmontage ausgelegt. Die Maßzeichnung liefert kritische Maße für das PCB-Layout und die mechanische Integration.

• Anschlussabstand:Der Standardabstand von 2,54mm (0,1 Zoll) zwischen den Anschlüssen.
• Gehäuseabmessungen:Die Abmessungen der ovalen Linse und die Gesamthöhe des Gehäuses.
• Polaritätskennzeichnung:Typischerweise durch eine abgeflachte Seite an der Linse oder einen längeren Anodenanschluss angezeigt. Die genaue Markierung ist der Datenblattzeichnung zu entnehmen.
• Hinweise:Allgemeintoleranz ist ±0,25mm, sofern nicht anders angegeben. Der maximale Harzüberstand unter dem Flansch beträgt 1,5mm, was für den Abstand auf der Leiterplatte wichtig ist.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Eine sachgemäße Handhabung ist wesentlich, um Schäden zu vermeiden.

• Anschlussformen:Muss vor dem Löten erfolgen. Biegen Sie an einer Stelle >3mm vom Epoxid-Gehäuse entfernt. Vermeiden Sie mechanische Belastung des Gehäuses. Schneiden Sie die Anschlüsse bei Raumtemperatur.
• PCB-Montage:Die Löcher müssen perfekt mit den Anschlüssen ausgerichtet sein, um Montagespannungen zu vermeiden, die das Epoxid reißen oder die Leistung beeinträchtigen können.
• Löten:Die Lötstelle sollte >3mm vom Epoxid-Gehäuse entfernt sein. Es wird empfohlen, über die Basis des Verbindungsbügels hinaus zu löten. Halten Sie sich an das Profil von 260°C für 5 Sekunden.
• Lagerung:Lagern Sie bei ≤30°C und ≤70% relativer Luftfeuchtigkeit. Die Lagerfähigkeit 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 in feuchter Umgebung, um Kondensation zu verhindern.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Feuchtigkeitsbeständige Verpackung

Die Bauteile werden in feuchtigkeitsbeständiger Verpackung geliefert, typischerweise in Trägerband und auf Rolle.

• Trägerbandabmessungen:Detaillierte Zeichnung mit kritischen Maßen wie Taschenteilung (P=12,70mm), Zuführlochdurchmesser und Gesamtbandbreite (W3=18,00mm).
• Etikettenerklärung:Das Rollenetikett enthält Felder für Kundenteilenummer (CPN), Produktnummer (P/N), Menge (QTY) und die Bin-Codes für Lichtstärke (CAT), dominante Wellenlänge (HUE) und Durchlassspannung (REF).

7.2 Packmengen und Kartons

Die Standardverpackungshierarchie ist: 2500 Stück pro Innenkarton und 10 Innenkartons (insgesamt 25.000 Stück) pro Außenkarton. Zeichnungen für beide Kartontypen sind beigefügt.

7.3 Modellnummernbezeichnung

Die Teilenummer 3474BFRR/MS folgt einem strukturierten Format: 3474 (Serie/Basis), B (wahrscheinlich Gehäusecode), F (wahrscheinlich Farb-/Helligkeitscode), RR (Brillantrot), MS (wahrscheinlich Verpackungsmethode). Die Bindestriche zeigen an, wo optionale Bin-Codes (z.B. für CAT, HUE) in den vollständigen Bestellcode eingefügt würden.

8. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

Typische Anwendungsschaltungen:Ein Konstantstromtreiber wird einem einfachen Vorwiderstand für optimale Stabilität und Langlebigkeit dringend empfohlen, insbesondere in Umgebungen mit variablen Temperaturen. Der Treiber sollte für Nennhelligkeit auf 20mA eingestellt werden oder auf einen niedrigeren Wert für eine verlängerte Lebensdauer.

Thermisches Management:Obwohl die Leistung gering ist (max. 110mW), ist eine ausreichende Belüftung in geschlossenen Schrankgehäusen wichtig. Hohe Umgebungstemperaturen reduzieren die Lichtausgabe und können eine Stromreduzierung erforderlich machen.

Optisches Design:Das ovale Lichtkegelprofil ist ideal für die Hinterleuchtung rechteckiger oder breitformatiger Segmente in Schildern. Für Farbmisch-Anwendungen muss die räumliche Überlappung mit anderen farbigen LEDs im optischen Design des Schilddiffusors oder Lichtleiters sorgfältig berücksichtigt werden.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die primäre Differenzierung der 3474BFRR/MS liegt in ihremovalen Abstrahlverhalten. Im Vergleich zu einer Standard-Rund-LED mit kreisförmigem Betrachtungswinkel (z.B. 120°) bietet diese Lampe einen eher rechteckigen Ausleuchtungsbereich. Dies reduziert Lichtverluste außerhalb des gewünschten Schildbereichs, verbessert die Effizienz und ermöglicht eine bessere Kontrolle der Farbmischung in benachbarten Segmenten. Ihr spezifisches Design für Fahrgastinformationsschilder deutet auf eine Optimierung für Langzeitzuverlässigkeit, UV-Beständigkeit und Konformität mit Verkehrsindustriestandards hin.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich diese LED dauerhaft mit 30mA betreiben?

A: Ja, 30mA ist der absolute Maximalwert für den Dauer-Vorwärtsstrom. Für maximale Zuverlässigkeit und Lebensdauer ist der Betrieb bei oder unterhalb des typischen Teststroms von 20mA ratsam.

F: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge (632nm) und dominanter Wellenlänge (621nm typisch)?

A: Die Spitzenwellenlänge ist das physikalische Maximum des emittierten Lichtspektrums. Die dominante Wellenlänge ist die wahrgenommene \"Farbe\", die unsere Augen sehen, die bei roten AlGaInP-LEDs aufgrund der Form der Spektralkurve und der Empfindlichkeit des menschlichen Auges (photopische Reaktion) oft etwas kürzer als die Spitzenwellenlänge ist. Entwickler sollten die dominante Wellenlänge für die Farbspezifikation verwenden.

F: Wie kritisch ist die Binning-Auswahl?

A: Für Anwendungen, bei denen mehrere LEDs nebeneinander verwendet werden (wie bei einer Texttafel), ist die Auswahl eines einzelnen Bins für Lichtstärke (CAT) und dominante Wellenlänge (HUE)entscheidend, um sichtbare Helligkeits- und Farbunterschiede auf der Anzeige zu vermeiden.

F: Die Lagerbedingungen scheinen streng. Was passiert, wenn sie überschritten werden?

A: Bei Lagerung in hoher Luftfeuchtigkeit kann Feuchtigkeitsaufnahme auftreten. Beim nachfolgenden Löten (Reflow) kann die schnelle Erwärmung dazu führen, dass die eingeschlossene Feuchtigkeit sich heftig ausdehnt, was zu inneren Gehäuserissen (\"Popcorning\") und Ausfällen führt. Die Einhaltung der Lagerrichtlinien ist wesentlich.

11. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf einer einzeiligen VMS für eine Bushaltestelle.

Die Anzeige verwendet 7-Segment-Zeichen. Jedes Segment wird von mehreren LEDs hinterleuchtet. Die Verwendung der ovalen 3474BFRR/MS-LEDs, die mit ihrer breiten Achse (110°) horizontal ausgerichtet sind, würde den rechteckigen Segmentbereich effizient mit rotem Licht ausfüllen und im Vergleich zu Rund-LEDs die Anzahl der benötigten LEDs pro Segment minimieren. Der Entwickler würde den Bin R1 für die dominante Wellenlänge spezifizieren, um sicherzustellen, dass alle Zeichen einen identischen Rotton haben, und den Bin RC oder RD für die Lichtstärke, um ausreichende Helligkeit für die Tageslichtlesbarkeit zu garantieren. Eine Konstantstrom-Treiberplatine würde entworfen, um 18-20mA pro LED-String zu liefern, mit einem geeigneten thermischen Design für das geschlossene Schrankgehäuse.

12. Funktionsprinzip

Diese LED arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einer Halbleiterdiode. Der AlGaInP-Chip bildet einen p-n-Übergang. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Schwellenspannung des Übergangs (ca. 1,6-2,6V) überschreitet, werden Elektronen und Löcher über den Übergang injiziert. Wenn diese Ladungsträger rekombinieren, geben sie Energie in Form von Photonen (Licht) ab. Die spezifische Zusammensetzung der AlGaInP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts definiert – in diesem Fall im roten Spektrum (~621-629 nm). Die ovale Epoxidlinse kapselt dann den Chip ein und formt das emittierte Licht präzise in das gewünschte 110° x 60° Abstrahlmuster.

13. Technologietrends

Obwohl dies eine ausgereifte Durchsteckkomponente ist, gehören zu den breiteren LED-Branchentrends, die ihren Anwendungsbereich beeinflussen:

Erhöhte Effizienz:Fortlaufende Material- und Prozessverbesserungen führen zu höherer Lichtausbeute (mehr Licht pro Watt), was einen geringeren Stromverbrauch oder höhere Helligkeit in der Beschilderung ermöglicht.

Verbesserte Zuverlässigkeit:Verbesserungen bei Epoxidharzen, Einkapselungstechniken und Chipgehäusen verlängern weiterhin die Betriebslebensdauer, was für Infrastrukturanwendungen wie Verkehrsschilder entscheidend ist.

Farbmischung und -steuerung:Es gibt einen Trend zu anspruchsvolleren Mehrfarben- und Vollfarben-LED-Schildern. Komponenten mit klar definierten und stabilen Abstrahlmustern, wie diese ovale LED, bleiben für das Erreichen einer gleichmäßigen Farbmischung und hochwertigen grafischen Ausgabe in diesen fortschrittlichen Systemen wesentlich.

Miniaturisierung & Oberflächenmontage:Der allgemeine Trend geht hin zu SMD-Gehäusen (Surface-Mount Device) für die automatisierte Montage. Durchsteckkomponenten wie die 3474-Serie bleiben jedoch in Anwendungen relevant, die extreme mechanische Robustheit, einfachere manuelle Wartung oder spezifische optische Formate erfordern, die in SMDs nicht ohne Weiteres verfügbar sind.