Technisches Datenblatt für Oval-LED 3474DKBR/MS - Blaue Farbe - 20mA Durchlassstrom - 3,4V max. Durchlassspannung - Deutsche Fassung

1. Produktübersicht

Dieses Dokument erläutert die Spezifikationen einer präzisen ovalen LED-Lampe. Das primäre Entwicklungsziel dieser Komponente ist es, als Hochleistungs-Lichtquelle für Fahrgastinformationssysteme und verschiedene Beschilderungsanwendungen zu dienen. Ihr charakteristisches Merkmal ist eine ovale Linsengeometrie, die ein klar definiertes, asymmetrisches räumliches Abstrahlverhalten erzeugt. Dies macht sie besonders geeignet für Farbmisch-Anwendungen in Schildern, die durch Sekundäroptik oder Filter eine gelbe, rote oder grüne Ausgabe erfordern.

Das Bauteil ist aus UV-beständigem Epoxidharz gefertigt, was langfristige Zuverlässigkeit und Farbstabilität in Außenumgebungen gewährleistet. Es entspricht den wichtigsten Umweltvorschriften, einschließlich RoHS, EU REACH und halogenfreien Standards, wobei der Brom- und Chlorgehalt streng kontrolliert wird.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die Kernvorteile dieser LED umfassen ihre hohe Lichtstärke, das spezialisierte ovale Abstrahlverhalten für eine gleichmäßige Schilderausleuchtung und die robuste Bauweise für anspruchsvolle Anwendungen. Der Zielmarkt umfasst Hersteller von Verkehrsinfrastruktur, kommerzieller Werbung und öffentlichen Informationssystemen. Wichtige Anwendungsbereiche sind:

• Farbige Grafikschilder und Nachrichtentafeln
• Wechselverkehrszeichen (VMS) für die Verkehrssteuerung
• Kommerzielle Außenwerbeanzeigen

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

2.1 Absolute Grenzwerte

Die Betriebsgrenzen des Bauteils sind unter spezifischen Umgebungsbedingungen (Ta=25°C) definiert. Das Überschreiten dieser Werte kann zu dauerhaften Schäden führen.

• Sperrspannung (V_R):5V. Die maximale Spannung, die in Sperrrichtung an den LED-Anschlüssen angelegt werden darf.
• Durchlassstrom (I_F):30 mA (Dauerbetrieb). Der empfohlene maximale Gleichstrom für einen zuverlässigen Betrieb.
• Spitzendurchlassstrom (I_FP):100 mA. Dies ist nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (Tastverhältnis 1/10 @ 1kHz) und sollte nicht für den Dauerbetrieb verwendet werden.
• Verlustleistung (P_d):110 mW. Die maximale Leistung, die das Gehäuse als Wärme 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-Reflow-Lötprozessen.

2.2 Elektro-optische Kenngrößen

Die Leistung wird bei einem Standard-Prüfstrom von I_F=20mA und Ta=25°C spezifiziert.

• Lichtstärke (I_v):Bereich von mindestens 934 mcd bis maximal 2130 mcd, mit einem typischen Wert von 1140 mcd. Diese hohe Intensität ist entscheidend für die Tageslichtsichtbarkeit von Schildern.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):Asymmetrisch bei 90° (X-Achse) zu 45° (Y-Achse). Dieses ovale Muster ist darauf ausgelegt, dem typischen Seitenverhältnis von Informationstext und Symbolen auf Schildern zu entsprechen.
• Spitzen- & Hauptwellenlänge:Der Chip emittiert im blauen Spektrum. Die Spitzenwellenlänge (λ_p) beträgt typischerweise 468 nm. Die Hauptwellenlänge (λ_d) liegt im Bereich von 460 nm bis 475 nm, kategorisiert in Bins.
• Durchlassspannung (V_F):Zwischen 2,4V und 3,4V bei 20mA. Entwickler müssen diesen Spannungsabfall beim Entwurf von Treiberschaltungen berücksichtigen.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 50 µA bei V_R=5V, was auf eine gute Übergangsqualität hinweist.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in Endprodukten sicherzustellen, werden LEDs basierend auf Schlüsselparametern in Bins sortiert.

3.1 Lichtstärke-Binning

Die Intensität ist in fünf Bins (BA bis BE) kategorisiert, jedes mit einem definierten Min/Max-Bereich, gemessen bei I_F=20mA. Die Gesamttoleranz beträgt ±10%. Beispielsweise umfasst das Bin BC 1340 bis 1600 mcd. Systementwickler sollten das erforderliche Bin spezifizieren oder sich möglicher Helligkeitsvariationen über verschiedene Produktionschargen bewusst sein.

3.2 Hauptwellenlänge-Binning

Die Wellenlänge ist in fünf Bins (B1 bis B5) kategorisiert, jedes umfasst 3 nm, von 460-463 nm (B1) bis 472-475 nm (B5). Die Toleranz beträgt ±1 nm. Dieses präzise Binning ermöglicht eine enge Farbkontrolle, was besonders wichtig ist, wenn die blaue LED mit Phosphoren oder Filtern verwendet wird, um andere Farben zu erzeugen.

4. Analyse der Kennlinien

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

4.1 Spektrale Verteilung und Richtcharakteristik

DieKurve "Relative Intensität vs. Wellenlänge"zeigt eine schmale spektrale Bandbreite (Δλ) von etwa 20 nm, zentriert im blauen Bereich. DieRichtcharakteristikbestätigt visuell das asymmetrische ovale Abstrahlverhalten, wobei die Intensität bei den spezifizierten Winkeln von 90° und 45° auf die Hälfte ihres Spitzenwerts abfällt.

4.2 Elektrische und thermische Eigenschaften

DieKurve "Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V)"zeigt die typische exponentielle Beziehung einer Diode. DieKurve "Relative Intensität vs. Durchlassstrom"zeigt, dass die Lichtausbeute mit dem Strom steigt, bei höheren Strömen jedoch aufgrund thermischer Effekte sublinear werden kann. DieKurven "Relative Intensität vs. Umgebungstemperatur"und"Durchlassstrom vs. Umgebungstemperatur"demonstrieren den negativen Einfluss steigender Temperatur auf sowohl die Lichtausbeute als auch den erforderlichen Treiberstrom bei fester Spannung. Dies unterstreicht die Bedeutung des thermischen Managements im Anwendungsdesign.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen und Zeichnung

Die mechanische Zeichnung spezifiziert den physischen Platzbedarf der ovalen Lampe. Wichtige Abmessungen umfassen den Anschlussabstand (Raster), die Gesamtkörpergröße und den Überstand der Harzlinse. Alle Abmessungen sind in Millimetern mit einer Standardtoleranz von ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben. Der maximale Überstand des Harzes unter dem Flansch beträgt 1,5 mm, was für den Bauraum in der Endmontage wichtig ist.

5.2 Polaritätskennzeichnung und Pad-Design

Die Polarität wird durch die physische Struktur der Anschlüsse angezeigt (typischerweise ein längerer Anschluss oder eine flache Seite am Gehäuse). Die Zeichnung im Datenblatt sollte zur Identifizierung von Anode und Kathode konsultiert werden. Das PCB-Pad-Design sollte der empfohlenen Konturierung entsprechen, um ein korrektes Löten und mechanische Stabilität zu gewährleisten.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Anschlussverformung und Handhabung

• Das Biegen muss mindestens 3 mm von der Basis der Epoxid-Lampe entfernt erfolgen, um Spannungsrisse zu vermeiden.
• Die Anschlussverformung mussvordem Lötprozess abgeschlossen sein.
• Übermäßige Belastung des Gehäuses während der Handhabung oder des Einsetzens in eine Leiterplatte kann die interne Die-Bond- oder Drahtbond-Verbindung beschädigen, was die Leistung beeinträchtigt oder zu einem Ausfall führt.
• Anschlüsse sollten bei Raumtemperatur geschnitten werden.

6.2 Lagerbedingungen

Um Feuchtigkeitsaufnahme zu verhindern, die während des Reflow-Lötens zu "Popcorning" führen kann, sollten LEDs bei ≤30°C und ≤70% relativer Luftfeuchtigkeit gelagert werden. Die Haltbarkeit ab Versand beträgt 3 Monate. Für eine längere Lagerung (bis zu einem Jahr) müssen die Bauteile in einem versiegelten, feuchtigkeitsdichten Beutel mit Trockenmittel und in einer Stickstoffatmosphäre aufbewahrt werden.

6.3 Lötprozess

Beim Wellen- oder Handlöten muss die Lötstelle mindestens 3 mm vom Epoxidkörper entfernt sein, um thermischen Schock und Harzschäden zu verhindern. Das Bauteil ist für eine maximale Löttemperatur von 260°C für 5 Sekunden ausgelegt, was mit Standard-bleifreien Reflow-Profilen übereinstimmt.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Feuchtigkeitsbeständige Verpackung

Die Komponenten werden in feuchtigkeitsbeständiger Verpackung geliefert, typischerweise in Trägerband und Rolle. Das Datenblatt enthält detaillierte Abmessungen für das Trägerband, einschließlich Taschenabstand (P=12,70 mm), Bandbreite (W3=18,00 mm) und anderen kritischen Maßen für automatisierte Bestückungsgeräte.

7.2 Etikettenerklärung und Packmengen

Das Rollenetikett enthält wichtige Informationen: Kundenteilenummer (CPN), Herstellertypnummer (P/N), Menge (QTY) und die spezifischen Binning-Codes für Lichtstärke (CAT), Hauptwellenlänge (HUE) und Durchlassspannung (REF). Die Standardpackmenge beträgt 2500 Stück pro Innenkarton, mit 10 Innenkartons (25.000 Stück) pro Master-Außenkarton.

7.3 Modellnummernbezeichnung

Die Teilenummer 3474DKBR/MS folgt einem strukturierten Format, wobei "3474" wahrscheinlich die Serie oder das Gehäuse angibt, "D" die Farbe (Blau/Diffus) bezeichnen kann und nachfolgende Buchstaben Leistungs-Bins oder andere Varianten spezifizieren. Die Platzhalterquadrate (□□□□) am Ende dienen zur Spezifizierung der genauen Bin-Codes (z.B. CAT und HUE) bei der Bestellung.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

Diese LED sollte von einer Konstantstromquelle und nicht von einer Konstantspannungsquelle angesteuert werden, um eine stabile Lichtausgabe zu gewährleisten und thermisches Durchgehen zu verhindern. Ein einfacher Vorwiderstand kann mit einer stabilen Gleichspannungsversorgung verwendet werden, berechnet als R = (V_Versorgung- V_F) / I_F. Beispiel: Bei einer 5V-Versorgung und einer typischen V_Fvon 3,0V bei 20mA, R = (5-3)/0,02 = 100 Ω. Die Nennleistung des Widerstands sollte I²²R = 0,04W betragen, daher ist ein 1/8W- oder 1/4W-Widerstand ausreichend.

8.2 Designüberlegungen

• Thermisches Management:Obwohl die Verlustleistung gering ist, ist die Aufrechterhaltung einer niedrigen Sperrschichttemperatur der Schlüssel zu langfristiger Zuverlässigkeit und stabiler Lichtausgabe, insbesondere in geschlossenen Schildern oder bei hohen Umgebungstemperaturen.
• Optische Integration:Das ovale Strahlprofil ist für die Zusammenarbeit mit Streuscheiben, Lichtleitern oder Farbfiltern ausgelegt, die üblicherweise in der Beschilderung verwendet werden. Die Ausrichtung der LED (welche Achse 90° bzw. 45° ist) muss beim Leiterplattenlayout berücksichtigt werden.
• ESD-Schutz:Obwohl nicht explizit als empfindlich angegeben, ist die Implementierung standardmäßiger ESD-Vorsichtsmaßnahmen während der Handhabung und Montage für alle Halbleiterbauteile als gute Praxis anzusehen.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die primäre Differenzierung dieser LED liegt in ihremovalen Abstrahlverhalten. Die meisten Standard-LEDs haben einen kreisförmigen (symmetrischen) Abstrahlwinkel. Dieses spezialisierte Muster bietet eine effizientere Lichtverteilung für rechteckige Schilderelemente und kann im Vergleich zur Verwendung von LEDs mit kreisförmigem Muster die Anzahl der für eine gleichmäßige Ausleuchtung benötigten LEDs reduzieren. Darüber hinaus macht ihre hohe Lichtstärke-Binning (bis zu 2130 mcd) sie wettbewerbsfähig für Anwendungen, die hohe Helligkeit erfordern.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich diese LED mit ihrem maximalen Dauerstrom von 30mA betreiben?

A: Ja, aber Sie müssen ein angemessenes thermisches Management sicherstellen. Der Betrieb bei 30mA erzeugt eine höhere Lichtausbeute, aber auch mehr Wärme, was die Lebensdauer verringern und eine Wellenlängenverschiebung verursachen kann. Die 20mA-Prüfbedingung ist der Standard für die Leistungsspezifikation.

F: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und Hauptwellenlänge?

A: Die Spitzenwellenlänge (λ_p) ist die Wellenlänge, bei der das Emissionsspektrum seine höchste Intensität hat. Die Hauptwellenlänge (λ_d) ist die einzelne Wellenlänge von monochromatischem Licht, die der wahrgenommenen Farbe der LED entsprechen würde. λ_dist für kolorimetrische Anwendungen relevanter.

F: Warum sind die Lagerbedingungen so spezifisch (3 Monate, dann Stickstoff)?

A: Das Epoxidgehäuse kann Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen. Während des Hochtemperatur-Reflow-Lötprozesses kann diese eingeschlossene Feuchtigkeit schnell verdampfen und einen Innendruck erzeugen, der das Gehäuse delaminieren oder das Epoxid reißen lassen kann – ein Phänomen, das als "Popcorning" bekannt ist. Die Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL) diktiert diese Lager- und Handhabungsanforderungen.

11. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf eines einzeiligen Wechselverkehrszeichens (VMS) für eine Autobahn.

Das Schild erfordert helle, gleichmäßig ausgeleuchtete Zeichen. Der Entwickler wählt diese ovale LED. Mehrere LEDs werden hinter einer segmentierten Streuscheibe platziert, die jedes Zeichen bildet. Die LEDs werden so ausgerichtet, dass die 90° breite Achse mit der horizontalen Breite des Zeichenstrichs ausgerichtet ist und die 45° schmale Achse mit der vertikalen Höhe. Diese Ausrichtung, kombiniert mit der Streuscheibe, stellt sicher, dass das Licht gleichmäßig über die Breite des Strichs verteilt wird, ohne übermäßig in benachbarte Segmente zu streuen, was Kontrast und Lesbarkeit verbessert. Eine Konstantstrom-Treiberplatine wird entworfen, um jeder Serienschaltung von LEDs 20mA zu liefern, wobei die entsprechenden Bin-Codes (z.B. BC für Intensität, B4 für Wellenlänge) in der Stückliste spezifiziert sind, um Einheitlichkeit über alle Schilder hinweg sicherzustellen.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Dies ist eine Halbleiter-Leuchtdiode. Sie basiert auf einem InGaN (Indiumgalliumnitrid)-Chipmaterial. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Schwellenspannung der Diode überschreitet, rekombinieren Elektronen und Löcher innerhalb des aktiven Bereichs des Halbleiterübergangs. Dieser Rekombinationsprozess setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Bandlückenenergie des InGaN-Materials bestimmt, dass die emittierten Photonen im blauen Wellenlängenbereich (ca. 468 nm) liegen. Das blaue Licht tritt durch eine geformte Epoxidharzlinse aus, die diffundiert ist (angezeigt durch "MS", was wahrscheinlich milchig-weiß oder diffus bedeutet), um das Licht zu streuen und es in das spezifizierte ovale Strahlprofil zu formen.

13. Technologietrends und Kontext

LEDs für Beschilderung und professionelle Beleuchtung entwickeln sich weiterhin hin zu höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), verbesserter Farbkonsistenz durch engeres Binning und erhöhter Zuverlässigkeit. Die Verwendung spezialisierter Optiken, wie bei dieser ovalen Linse zu sehen, ist ein Trend, um die Anwendungseffizienz zu steigern, indem Licht präzise dorthin gelenkt wird, wo es benötigt wird, und optische Verluste reduziert werden. Darüber hinaus ist die Einhaltung von Umweltvorschriften (RoHS, REACH, halogenfrei) mittlerweile eine Standardanforderung in der Branche, getrieben durch globale Umweltpolitik und die Kundennachfrage nach nachhaltigen Produkten. Der Fokus auf feuchtigkeitsbeständige Verpackung und detaillierte Handhabungsanweisungen spiegelt den Trend der Branche zu robusteren und zuverlässigeren Fertigungsprozessen für oberflächenmontierbare Bauteile wider.