Datenblatt Oval-LED-Lampe 5484BN - Ovalform - Betrachtungswinkel 110°/40° - Durchlassspannung 1,8-2,4V - Lichtstärke 1220-2040mcd - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt detailliert die Spezifikationen einer hochleistungsfähigen, ovalen LED-Lampe. Das primäre Designziel dieser Komponente ist es, als zuverlässige und effiziente Lichtquelle für Fahrgastinformationssysteme und verschiedene Beschilderungsanwendungen zu dienen. Ihr einzigartiges optisches Design und ihre Form sind darauf ausgelegt, die spezifischen Anforderungen an klare, sichtbare Anzeigen in Innen- und Außenbereichen zu erfüllen.

Die Kernvorteile dieser LED umfassen ihre hohe Lichtstärke, die auch bei guter Beleuchtung eine ausgezeichnete Sichtbarkeit gewährleistet. Die ovale Form und das präzise konstruierte Abstrahlverhalten sorgen für eine klar definierte räumliche Lichtverteilung, die für eine gleichmäßige Ausleuchtung von Schildtafeln entscheidend ist. Darüber hinaus ist die Komponente auf Langlebigkeit ausgelegt, nutzt UV-beständiges Epoxidharz und hält sich an wichtige Umwelt- und Sicherheitsstandards wie RoHS, EU REACH und halogenfreie Anforderungen, was sie für globale Märkte und nachhaltige Designpraktiken geeignet macht.

Der Zielmarkt umfasst Hersteller von Verkehrsinfrastrukturausrüstung, kommerziellen Werbesystemen und öffentlichen Informationsanzeigen. Ihre Hauptanwendungen liegen in farbigen Grafikanzeigen, Nachrichtentafeln und Wechselverkehrszeichen (VMS), bei denen eine konsistente Farbmischung (insbesondere mit gelben, blauen oder grünen Elementen) und zuverlässige Leistung von größter Bedeutung sind.

2. Technische Parameteranalyse

2.1 Absolute Maximalwerte

Das Bauteil ist für einen zuverlässigen Betrieb innerhalb der folgenden absoluten Maximalgrenzen ausgelegt. Eine Überschreitung dieser Werte kann zu dauerhaften Schäden führen.

• Sperrspannung (V_R):5 V. Dies definiert die maximale Spannung, die in Sperrrichtung über die LED-Anschlüsse angelegt werden darf.
• Durchlassstrom (I_F):50 mA (Dauerbetrieb). Der maximal empfohlene Dauerstrom für den Normalbetrieb.
• Spitzendurchlassstrom (I_FP):160 mA. Dies ist der maximal zulässige Pulsstrom, typischerweise spezifiziert bei einem Tastverhältnis von 1/10 bei 1 kHz. Er ist entscheidend für Designs mit Multiplexing oder kurzen Hochstromimpulsen.
• Verlustleistung (P_d):120 mW. Die maximale Leistung, die das Gehäuse ohne Überschreiten seiner thermischen Grenzen abführen kann, berechnet als Produkt aus Durchlassspannung und -strom.
• Betriebstemperatur (T_opr):-40°C bis +85°C. Der Umgebungstemperaturbereich, in dem die Funktionsfähigkeit des Bauteils garantiert ist.
• Lagertemperatur (T_stg):-40°C bis +100°C. Der Temperaturbereich für die sichere Lagerung, wenn das Bauteil nicht unter Spannung steht.
• Sperrschichttemperatur (T_j):110°C. Die maximal zulässige Temperatur an der Halbleitersperrschicht innerhalb der LED.
• Löttemperatur (T_sol):260°C für 5 Sekunden. Dies definiert die Toleranz des Reflow-Lötprofils, entscheidend für Leiterplattenbestückungsprozesse.

2.2 Elektro-optische Kenngrößen

Diese Parameter werden unter Standardtestbedingungen (T_a=25°C, I_F=20mA) gemessen und definieren die Kernleistung der LED.

• Lichtstärke (I_v):1220 - 2040 mcd (Millicandela). Dies gibt die Menge des in eine bestimmte Richtung abgestrahlten sichtbaren Lichts an. Der große Bereich wird durch ein Binning-System verwaltet (siehe Abschnitt 3).
• Betrachtungswinkel (2θ_1/2):110° (X-Achse) / 40° (Y-Achse). Dieses asymmetrische ovale Strahlprofil ist ein Hauptmerkmal. Der 110°-Weitwinkel ist ideal für die horizontale Betrachtung von Schildern, während der engere 40°-Vertikalwinkel hilft, das Licht zu bündeln und die Effizienz für den Betrachter zu verbessern.
• Spitzenwellenlänge (λ_p):632 nm (typisch). Die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung maximal ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):619 - 628 nm. Dies definiert die wahrgenommene Farbe des Lichts, die im roten Spektrum liegt. Sie unterliegt ebenfalls dem Binning.
• Spektrale Strahlungsbandbreite (Δλ):20 nm (typisch). Die Breite des emittierten Spektrums bei halber Maximalintensität (FWHM).
• Durchlassspannung (V_F):1,8 - 2,4 V. Der Spannungsabfall über der LED bei Betrieb mit dem Teststrom. Dieser Bereich wird durch Binning verwaltet und beeinflusst das Design der Treiberschaltung.
• Sperrstrom (I_R):10 μA (max.) bei V_R=5V. Ein Maß für den Leckstrom der Diode im gesperrten Zustand.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um eine konsistente Leistung in der Serienfertigung zu gewährleisten, werden LEDs basierend auf Schlüsselparametern in Bins sortiert. Dies ermöglicht es Designern, Komponenten auszuwählen, die ihren spezifischen Anforderungen an Helligkeit und Farbe entsprechen.

3.1 Binning der Lichtstärke

Die Bins sind mit einer Toleranz von ±10 % vom Nennwert definiert.

• Bin H2:1220 - 1440 mcd
• Bin J1:1440 - 1720 mcd
• Bin J2:1720 - 2040 mcd

Die Auswahl eines höheren Bins (z. B. J2) garantiert eine höhere Mindesthelligkeit, was für Anwendungen mit maximaler Sichtbarkeit oder zum Ausgleich optischer Verluste in Schildstreuscheiben erforderlich sein kann.

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge

Die Bins gewährleisten Farbkonsistenz mit einer engen Toleranz von ±1 nm.

• Bin 1:619 - 622 nm
• Bin 2:622 - 625 nm
• Bin 3:625 - 628 nm

Für Farbmischungsanwendungen (z. B. mit gelben oder grünen LEDs) ist die Auswahl von LEDs aus denselben oder benachbarten Wellenlängen-Bins entscheidend, um die gewünschte Endfarbe ohne merkliche Variationen zwischen den Einheiten zu erreichen.

3.3 Binning der Durchlassspannung

Die Bins haben eine Toleranz von ±0,1 V.

• Bin 1:1,8 - 2,0 V
• Bin 2:2,0 - 2,2 V
• Bin 3:2,2 - 2,4 V

Die Verwendung von LEDs aus demselben Spannungs-Bin vereinfacht die Berechnung des Strombegrenzungswiderstands in Reihen- oder Parallelschaltungen und sorgt für eine gleichmäßigere Stromverteilung und Helligkeit.

4. Analyse der Kennlinien

Die bereitgestellten Kennlinien geben Einblicke in das Verhalten der LED unter verschiedenen Bedingungen.

4.1 Relative Intensität vs. Wellenlänge

Diese spektrale Verteilungskurve bestätigt die monochromatische rote Ausgabe um 632 nm mit einer typischen Bandbreite von 20 nm. Das schmale Spektrum ist charakteristisch für die AlGaInP-Materialtechnologie und bietet eine gesättigte Farbreinheit, die ideal für Beschilderungen ist.

4.2 Richtcharakteristik

Das polare Abstrahldiagramm stellt den asymmetrischen 110° x 40° Betrachtungswinkel visuell dar. Das Muster zeigt eine klar definierte ovale Form und bestätigt die behauptete kontrollierte räumliche Abstrahlung. Dieses Muster ist darauf ausgelegt, dem typischen Seitenverhältnis von Informationsanzeigensegmenten zu entsprechen.

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

Diese Kurve zeigt die für eine Diode typische exponentielle Beziehung. Die Durchlassspannung steigt mit dem Strom. Designer nutzen dies, um den Arbeitspunkt zu bestimmen und geeignete Treiberschaltungen zu entwerfen (für LEDs wird Konstantstrom empfohlen). Die Kurve hilft auch, den dynamischen Widerstand des Bauteils zu verstehen.

4.4 Relative Intensität vs. Durchlassstrom

Diese Kurve zeigt die Lichtausgabe (Lichtstärke) der LED als Funktion des Treiberstroms. Sie ist über einen Bereich im Allgemeinen linear, wird jedoch bei höheren Strömen aufgrund von thermischem und Effizienzabfall sättigen. Der Betrieb bei oder unterhalb des empfohlenen 50mA-Werts gewährleistet optimale Effizienz und Langlebigkeit.

4.5 Thermische Eigenschaften

Die Kurven fürRelative Intensität vs. UmgebungstemperaturundDurchlassstrom vs. Umgebungstemperatursind entscheidend für das Wärmemanagement. Sie zeigen, dass die Lichtstärke mit steigender Umgebungstemperatur abnimmt, ein Phänomen, das allen LEDs gemeinsam ist. Umgekehrt würde bei Konstantspannungsbetrieb der Durchlassstrom aufgrund des negativen Temperaturkoeffizienten von V_Ftypischerweise mit der Temperatur ansteigen, was die Bedeutung von Konstantstromtreibern für eine stabile Leistung über Temperaturbereiche hinweg unterstreicht.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED wird in einem Oberflächenmontagegehäuse (SMD) geliefert. Wichtige dimensionale Hinweise umfassen:

• Alle Maße sind in Millimetern, sofern nicht anders angegeben.
• Eine Standardtoleranz von ±0,25 mm gilt für die meisten Maße.
• Die maximal zulässige Harzüberständung unter der Komponentenflansch beträgt 1,5 mm, was für Leiterplatten-Freigaberechnungen wichtig ist.
• Das Datenblatt zeigt zwei Varianten: eine mit und eine ohne Anschlag. Der Anschlag dient wahrscheinlich der Platziergenauigkeit während der Montage oder bietet einen physikalischen Referenzpunkt.

Die detaillierte Zeichnung gibt Anschlussabstand, Gehäusegröße und Gesamthöhe an, die für die Erstellung genauer Leiterplatten-Footprints und die korrekte Platzierung durch Bestückungsautomaten wesentlich sind.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Obwohl im extrahierten Text nicht explizit detailliert, verwenden Standard-LED-Gehäuse typischerweise eine visuelle Markierung wie eine Kerbe, eine abgeflachte Linse oder einen anders geformten Anschluss, um die Kathode zu kennzeichnen. Das Leiterplatten-Footprint-Design muss mit dieser Polaritätsmarkierung übereinstimmen, um die korrekte Ausrichtung während des Lötens sicherzustellen.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Eine sachgemäße Handhabung ist entscheidend, um die Integrität und Leistung des Bauteils zu erhalten.

• Anschlussformen:Wenn nach Erhalt eine Durchsteckmontage erforderlich ist, müssen die Anschlüsse an einer Stelle mindestens 3 mm von der Basis des Epoxidharz-Kolbens entfernt gebogen werden. Alle Formgebungen müssenvordem Löten erfolgen, um eine Belastungsübertragung auf die Halbleitersperrschicht zu vermeiden.
• Spannungsvermeidung:Vermeiden Sie mechanische Spannung auf das LED-Gehäuse oder seine Anschlüsse während der Handhabung und Platzierung. Falsch ausgerichtete Leiterplattenlöcher, die die Anschlüsse in Position zwingen, können zu Harzrissen oder internen Schäden führen, die einen vorzeitigen Ausfall verursachen.
• Anschlusskürzen:Das Kürzen der Anschlüsse sollte bei Raumtemperatur erfolgen. Die Verwendung heißer Schneidwerkzeuge kann die internen Bonddrähte beschädigen.
• Reflow-Löten:Das Bauteil hält einer Spitzenlöttemperatur von 260°C für bis zu 5 Sekunden stand, was mit Standard-Blei-freien (SnAgCu) Reflow-Profilen kompatibel ist. Es ist entscheidend, das empfohlene Profil einzuhalten, um thermischen Schock zu vermeiden.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Feuchtigkeitsbeständige Verpackung

Die Komponenten werden in feuchtigkeitsbeständiger Verpackung geliefert, die für die Langzeitlagerung geeignet und mit Standard-SMD-Band-und-Spulen-Automatikbestückungsgeräten kompatibel ist.

7.2 Band- und Spulen-Spezifikationen

Detaillierte Abmessungen für die Trägerbahn werden bereitgestellt, einschließlich:

• Bauteilabstand (F):2,54 mm
• Bandbreite (W3):18,00 mm
• Spulenvorschublochabstand (P):12,70 mm
• Gesamtdicke des bandverpackten Bauteils (T):1,42 mm max.

Diese Abmessungen sind standardisiert, um die Kompatibilität mit automatischen Bestückungsgeräten sicherzustellen.

7.3 Packungsmengen

• 2000 Stück pro Innenkarton.
• 10 Innenkartons pro Master- (Außen-)Karton, insgesamt 20.000 Stück pro Masterkarton.

7.4 Etikettenerklärung und Artikelnummerierung

Die Spulenetiketten enthalten kritische Informationen für Rückverfolgbarkeit und korrekte Anwendung:

• CPN:Kundenartikelnummer
• P/N:Hersteller-Produktnummer (z. B. 5484BN/R7DC-AHJB/XR/MS)
• CAT, HUE, REF:Codes, die das spezifische Binning für Lichtstärke, dominante Wellenlänge bzw. Durchlassspannung angeben.
• LOT No:Fertigungslosnummer für die Qualitätskontroll-Rückverfolgbarkeit.

Die Artikelnummernstruktur ermöglicht die Auswahl spezifischer Varianten, z. B. mit oder ohne Anschlag (z. B. /R/MS vs. /PR/MS).

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• Fahrgastinformationsanzeigen (PIS):In Bussen, Zügen und Flughäfen zur Anzeige von Routen, Zielen und Nachrichten.
• Wechselverkehrszeichen (VMS):Auf Autobahnen für Verkehrswarnungen, Geschwindigkeitsbegrenzungen und Amber/Silver Alerts.
• Kommerzielle Außenwerbung:In großformatigen digitalen Werbetafeln und Schildern.
• Nachrichtentafeln:In Stadien, Finanztickern und Industrie-Bedienfeldern.

8.2 Designüberlegungen

• Stromtreibung:Verwenden Sie stets einen Konstantstromtreiber oder einen strombegrenzenden Widerstand. Der empfohlene Betriebsstrom für Tests beträgt 20 mA, aber Designs können unter Berücksichtigung der Wärmeableitung bis zum Maximum von 50 mA optimiert werden.
• Thermisches Management:Obwohl die Verlustleistung relativ gering ist (max. 120 mW), wird ein effektives Leiterplattenlayout mit ausreichender Kupferfläche für die Wärmeableitung empfohlen, insbesondere für hochdichte Arrays oder Umgebungen mit hoher Umgebungstemperatur. Dies hilft, die Lichtausgabe und Lebensdauer aufrechtzuerhalten.
• Optisches Design:Das asymmetrische Strahlprofil (110°x40°) sollte mit dem Anzeigelayout abgestimmt sein. Beispielsweise sollte bei einer horizontalen Textanzeige die LED so ausgerichtet werden, dass ihre 110°-Achse horizontal ist, um den Betrachtungsbereich zu maximieren.
• Farbmischung:Bei Verwendung mit anderen Farben (gelb, blau, grün) sollten alle LEDs aus engen Wellenlängen-Bins stammen, um konsistente und vorhersehbare Mischfarben (z. B. einen bestimmten Orangeton oder Weiß) zu erreichen.
• ESD-Schutz:Implementieren Sie während der Handhabung und Montage Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen, da LEDs empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung sind.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Diese ovale LED unterscheidet sich durch mehrere Hauptmerkmale von Standard-Rund-LEDs:

• Strahlform:Der primäre Unterscheidungsfaktor ist das ovale Abstrahlverhalten (110°x40°), das für die Beleuchtung rechteckiger Schildsegmente inhärent effizienter ist als ein Standard-Rundstrahl, wodurch Lichtverschwendung reduziert und der Stromverbrauch bei gleicher wahrgenommener Helligkeit potenziell gesenkt wird.
• Anwendungsspezifisches Design:Sie ist explizit "für Fahrgastinformationsanzeigen entwickelt", was bedeutet, dass ihre optische Leistung, Gehäusegröße und Zuverlässigkeitsziele für diesen anspruchsvollen Anwendungsfall mit Dauerbetrieb, Vibration und großen Temperaturschwankungen optimiert sind.
• Material:Basierend auf AlGaInP-Chip-Technologie, die für hohe Effizienz im roten und bernsteinfarbenen Bereich bekannt ist und im Vergleich zu älteren Technologien eine gute Lichtausbeute und Farbstabilität über die Zeit bietet.
• Konformität:Die Kombination von RoHS-, REACH- und Halogenfrei-Konformität in einer einzigen Komponente vereinfacht den Materialdeklarationsprozess für Endprodukthersteller, die auf globale Märkte, insbesondere die EU, abzielen.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge (632 nm) und dominanter Wellenlänge (619-628 nm)?

A: Die Spitzenwellenlänge ist das physikalische Maximum des emittierten Lichtspektrums. Die dominante Wellenlänge ist die einzelne Wellenlänge von monochromatischem Licht, die die gleiche wahrgenommene Farbe hervorrufen würde. Für LEDs ist die dominante Wellenlänge oft relevanter für die Farbspezifikation. Das Binning erfolgt auf Basis der dominanten Wellenlänge.

F: Kann ich diese LED mit ihrem maximalen Durchlassstrom von 50 mA kontinuierlich betreiben?

A: Ja, die 50-mA-Bewertung gilt für Dauerbetrieb. Der Betrieb am Maximalwert erzeugt jedoch mehr Wärme und kann die Lebensdauer der LED im Vergleich zum Betrieb bei einem niedrigeren Strom wie 20 mA verringern. Das Design sollte ein angemessenes thermisches Management beinhalten, wenn mit Maximalstrom betrieben wird.

F: Warum ist der Betrachtungswinkel asymmetrisch (110° x 40°)?

A: Dies ist eine bewusste optische Gestaltung. Informationsschilder sind typischerweise breiter als hoch. Der 110°-Weitwinkel gewährleistet eine gute horizontale Sichtbarkeit, während der 40°-Vertikalwinkel das Licht bündelt, wodurch das Schild aus der Ferne heller erscheint und die optische Effizienz verbessert wird, indem das Licht dorthin gelenkt wird, wo sich der Betrachter wahrscheinlich befindet.

F: Wie wähle ich das richtige Bin für meine Anwendung aus?

A: Für Anwendungen, die ein einheitliches Erscheinungsbild erfordern (wie eine große Anzeige), geben Sie ein einzelnes Bin für Lichtstärke (z. B. J1) und dominante Wellenlänge (z. B. Bin 2) an. Für kostenempfindliche Anwendungen, bei denen leichte Variationen akzeptabel sind, kann ein breiteres Bin oder gemischte Bins verwendet werden. Konsultieren Sie die Binning-Tabellen in Abschnitt 3.

F: Ist ein Konstantstromtreiber notwendig?

A: Während ein einfacher Widerstand mit einer stabilen Spannungsversorgung verwendet werden kann, wird ein Konstantstromtreiber aus mehreren Gründen dringend empfohlen: Er kompensiert den negativen Temperaturkoeffizienten von V_F(verhindert thermisches Durchgehen), gewährleistet eine konsistente Helligkeit über alle Einheiten unabhängig von der V_F-Bin-Variation und bietet eine bessere Leistung über den Betriebstemperaturbereich.

11. Design- und Anwendungsfallstudie

Szenario: Entwurf eines Bus-Zielanzeigeschilds.

Ein Hersteller entwirft eine neue LED-basierte Zielanzeige für Stadtbusse. Das Schild muss bei hellem Tageslicht und nachts klar lesbar sein, Vibrationen durch den Busbetrieb aushalten und eine lange Lebensdauer haben, um Wartungsarbeiten zu minimieren.

Komponentenauswahl:Diese ovale LED ist ein idealer Kandidat. Ihre hohe Lichtstärke (bis zu 2040 mcd) gewährleistet Tageslichtsichtbarkeit. Der große 110°-horizontale Betrachtungswinkel ermöglicht es Fahrgästen, das Schild von verschiedenen Winkeln an Bushaltestellen zu lesen. Das robuste SMD-Gehäuse und das UV-beständige Epoxidharz eignen sich für die Außenumgebung mit hoher Vibration.

Umsetzung:Die LEDs würden in einem Punktmatrix- oder Segmentformat angeordnet. Der Designer würde LEDs aus einem einzigen Lichtstärke-Bin (z. B. J1) und einem einzigen dominanten Wellenlängen-Bin (z. B. Bin 2) auswählen, um eine gleichmäßige Helligkeit und Farbe auf dem gesamten Schild zu gewährleisten. Ein Konstantstromtreiber-IC würde verwendet werden, um jede Reihe oder Spalte von LEDs zu versorgen, um einen stabilen Betrieb bei den schwankenden elektrischen Systemen des Busses und über Temperaturbereiche von Sommerhitze bis Winterkälte sicherzustellen. Der asymmetrische Strahl würde mit der 110°-Achse horizontal ausgerichtet, um dem typischen breiten, kurzen Format einer Zielanzeige zu entsprechen.

12. Einführung in das technische Prinzip

Diese LED basiert auf Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid (AlGaInP)-Halbleitermaterial. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich injiziert, wo sie rekombinieren. Bei AlGaInP-LEDs setzt dieser Rekombinationsprozess Energie in Form von Photonen (Licht) mit einer Wellenlänge im roten bis bernsteinfarbenen Teil des sichtbaren Spektrums frei. Die spezifische Wellenlänge (dominante Wellenlänge) wird durch die genaue Bandlückenenergie der AlGaInP-Legierung bestimmt, die während des Kristallwachstumsprozesses gesteuert wird. Die ovale Strahlform wird durch die spezifische Geometrie des LED-Chips (falls rechteckig) in Kombination mit dem Linseneffekt der geformten Epoxidharz-Kuppel erreicht, die so geformt ist, dass sie Licht in einer Achse stärker bricht als in der anderen.

13. Technologietrends und Kontext

Während dieses Datenblatt ein ausgereiftes und zuverlässiges Produkt darstellt, geben die breiteren LED-Branchentrends Kontext. Es gibt einen kontinuierlichen Trend zu höherer Lichtausbeute (mehr Lumen pro Watt), was den Energieverbrauch und die Wärmeentwicklung reduziert. Für Beschilderungsanwendungen umfassen die Trends die Integration intelligenter Treiber mit Diagnosefunktionen, die Verwendung von Chip-Scale-Package (CSP)-LEDs für höherdichte Displays und einen Fokus auf verbessertes Farbwiedergabe- und Konsistenzverhalten für Vollfarb-RGB-Displays. Darüber hinaus hat die Betonung der Umweltkonformität (RoHS, REACH, halogenfrei) eine Basisvoraussetzung anstelle eines Differenzierungsmerkmals geworden, was alle Hersteller dazu drängt, sauberere Materialien und Prozesse zu übernehmen. Diese Komponente fällt eindeutig in die Kategorie der anwendungsoptimierten, zuverlässigen Arbeitstiere-LEDs für professionelle Beschilderung, bei denen Langlebigkeit und konsistente Leistung unter spezifischen Bedingungen höher bewertet werden als rohe Spitzenleistungskennzahlen.