Datenblatt Oval-LED-Lampe 3474BKBR/MS - Blaue Farbe - 20mA Durchlassstrom - 110mW Verlustleistung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument erläutert detailliert die Spezifikationen einer Oval-LED-Lampe mit präziser optischer Leistung, gekennzeichnet als Modell 3474BKBR/MS. Diese Komponente wurde speziell für Anwendungen entwickelt, die in Informationsanzeigesystemen hohe Sichtbarkeit und zuverlässige Leistung erfordern.

1.1 Kernvorteile und Produktpositionierung

Das primäre Designziel dieser Oval-LED ist der Einsatz in Fahrgastinformationsanzeigen und ähnlichen Display-Anwendungen. Ihre Hauptvorteile ergeben sich aus dem einzigartigen optischen Design:

• Hohe Lichtstärke:Liefert helles, klares Licht, das für bei Tageslicht lesbare Schilder unerlässlich ist.
• Ovalform & definiertes Abstrahlverhalten:Die ovale Linsengeometrie erzeugt ein wohldefiniertes räumliches Abstrahlverhalten und optimiert die Lichtverteilung für rechteckige oder ovale Display-Ausschnitte, wie sie in der Beschilderung üblich sind.
• Breiter und asymmetrischer Betrachtungswinkel:Besitzt einen Betrachtungswinkel (2θ1/2) von 110° in einer Achse und 60° in der senkrechten Achse. Dieses asymmetrische Muster ist ideal, um das Licht bei typischen Schildmontagekonfigurationen effektiv auf den Betrachter zu lenken.
• Robuste Materialkonstruktion:Verwendet UV-beständiges Epoxidharz, was die Langzeitzuverlässigkeit erhöht und ein Vergilben oder Degradieren der Linse bei Einsatz im Freien oder in Umgebungen mit hoher UV-Belastung verhindert.
• Umweltkonformität:Das Produkt ist konform mit RoHS (Beschränkung gefährlicher Stoffe), der EU REACH-Verordnung und ist halogenfrei (mit Brom <900 ppm, Chlor <900 ppm, Br+Cl <1500 ppm).

1.2 Zielmarkt und Anwendungen

Diese LED zielt auf den Markt für kommerzielle und Verkehrsleitsysteme ab. Ihre angepassten Abstrahlcharakteristiken machen sie für den Einsatz mit gelben, roten oder grünen Filtern oder Sekundäroptiken in Farbanwendungen geeignet. Typische Anwendungsfälle sind:

• Farbige Grafikschilder
• Nachrichtentafeln
• Variable Message Signs (VMS) / Wechselverkehrszeichen
• Kommerzielle Außenwerbedisplays

2. Vertiefung der technischen Parameter

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

2.1 Bauteilauswahl und Absolute Maximalwerte

Die LED verwendet einen InGaN (Indiumgalliumnitrid)-Chip zur Erzeugung von blauem Licht, das dann durch eine blau getönte Linse gestreut wird. Das Verständnis der Absoluten Maximalwerte ist entscheidend für die Gewährleistung der Bauteillebensdauer und die Vermeidung von sofortigen Ausfällen.

• Sperrspannung (V_R): 5V- Das Anlegen einer Sperrspannung über diesem Wert kann den LED-Übergang irreversibel beschädigen.
• Durchlassstrom (I_F): 30mA- Der maximal zulässige kontinuierliche Gleichstrom. Betrieb an oder nahe dieser Grenze erzeugt mehr Wärme und kann die Lebensdauer verkürzen.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP): 100mA- Dies ist ein Impulsrating (Tastverhältnis 1/10 @ 1kHz). Es sollte nicht für Gleichstrombetrieb verwendet werden. Es zeigt an, dass die LED kurze Stromspitzen verkraften kann, was bei bestimmten Multiplex-Ansteuerungen relevant sein kann.
• Verlustleistung (P_d): 110mW- Die maximale Leistung, die das Gehäuse bei Ta=25°C als Wärme abführen kann. Das Überschreiten dieses Limits birgt die Gefahr der Überhitzung. Die tatsächliche Leistung wird als Durchlassspannung (V_F) × Durchlassstrom (I_F) berechnet.
• Betriebs- & Lagertemperatur:Bereich von -40°C bis +85°C (Betrieb) und -40°C bis +100°C (Lagerung). Diese weiten Bereiche bestätigen die Eignung für raue Außenumgebungen.
• Löttemperatur (T_sol): 260°C für 5 Sekunden- Dies definiert die Toleranz des Reflow-Lötprofils, entscheidend für die Leiterplattenbestückung, ohne das Epoxidgehäuse oder interne Verbindungen zu beschädigen.

2.2 Analyse der elektro-optischen Eigenschaften

Alle Parameter sind unter Standardtestbedingungen von Ta=25°C und I_F=20mA spezifiziert, was der empfohlene Arbeitspunkt ist.

• Lichtstärke (I_v):Bereich von 550 mcd (min) bis 1130 mcd (max), mit einem typischen Wert von 800 mcd. Diese hohe Intensität ist ein Hauptmerkmal für Beschilderung.
• Betrachtungswinkel (2θ_1/2):Bestätigt als 110° (X-Achse) / 60° (Y-Achse). Diese Asymmetrie ist eine bewusste Designeigenschaft für Beschilderung.
• Spitzenwellenlänge (λ_p):Typisch 468 nm. Dies ist die Wellenlänge, bei der die abgegebene optische Leistung am größten ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):Bereich von 460 nm bis 475 nm. Dies ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge, die die "Farbe" des blauen Lichts definiert.
• Durchlassspannung (V_F):Bereich von 2,4V bis 3,4V bei 20mA. Entwickler müssen sicherstellen, dass die Ansteuerschaltung diese Schwankung bewältigen kann, insbesondere bei Verwendung von Konstantspannungsquellen.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 50 µA bei V_R=5V. Ein niedriger Wert deutet auf eine gute Übergangsqualität hin.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Fertigungsschwankungen zu handhaben, werden LEDs nach Leistungsklassen sortiert. Dies ermöglicht es Entwicklern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Anforderungen an Intensität und Farbkonstanz für ihre Anwendung erfüllen.

3.1 Lichtstärke-Binning

Die Klassen sind durch die Codes BA bis BD definiert, mit minimalen und maximalen Lichtstärkewerten gemessen bei I_F= 20mA. Die Gesamttoleranz beträgt ±10%.

• BA:550 mcd bis 660 mcd
• BB:660 mcd bis 790 mcd
• BC:790 mcd bis 945 mcd
• BD:945 mcd bis 1130 mcd

Die Auswahl einer höheren Klasse (z.B. BD) gewährleistet maximale Helligkeit, kann aber mit höheren Kosten verbunden sein. Für ein einheitliches Erscheinungsbild in einem Mehr-LED-Schild ist die Spezifikation einer engen oder einer einzelnen Klasse essenziell.

3.2 Dominantes Wellenlängen-Binning

Wellenlängenklassen sind durch die Codes B1 bis B5 definiert, jede umfasst einen Bereich von 3 nm von 460 nm bis 475 nm. Die Toleranz beträgt ±1 nm.

• B1:460 nm bis 463 nm (Bläulicher, Richtung Cyanblau)
• B2:463 nm bis 466 nm
• B3:466 nm bis 469 nm
• B4:469 nm bis 472 nm
• B5:472 nm bis 475 nm (Tiefer, Königsblau)

Farbkonstanz über eine Anzeige hinweg ist kritisch. Die Spezifikation einer einzelnen Wellenlängenklasse (z.B. B3) garantiert, dass alle LEDs nahezu identischen Farbton haben.

4. Analyse der Leistungskurven

Die bereitgestellten typischen Kurven bieten wertvolle Einblicke in das Verhalten der LED unter nicht-standardisierten Bedingungen.

4.1 Spektrale Verteilung und Richtcharakteristik

DieRelative Intensität vs. Wellenlänge-Kurve zeigt ein typisches blaues LED-Spektrum um 468 nm zentriert mit einer Halbwertsbreite (FWHM) von etwa 20 nm. DieRichtcharakteristik-Kurve bestätigt visuell den 110°/60° Betrachtungswinkel und zeigt den Abfall der relativen Intensität in Abhängigkeit vom Winkel zur Mittelachse.

4.2 Elektrische und thermische Eigenschaften

• Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve):Diese Kurve ist nichtlinear, typisch für eine Diode. Sie zeigt die Beziehung zwischen Spannung und Strom, entscheidend für den Entwurf strombegrenzender Schaltungen. Die Kniespannung liegt bei etwa 2,8V bis 3,0V.
• Relative Intensität vs. Durchlassstrom:Die Lichtausbeute steigt mit dem Strom, aber nicht linear. Ein Betrieb über 20mA bringt abnehmende Effizienzgewinne und erhöht die Wärmeentwicklung.
• Relative Intensität vs. Umgebungstemperatur:Die LED-Lichtausbeute nimmt mit steigender Umgebungstemperatur (T_a) ab. Diese Entlastung muss im thermischen Design berücksichtigt werden, insbesondere in geschlossenen Schildern oder heißen Klimazonen.
• Durchlassstrom vs. Umgebungstemperatur:Diese Kurve zeigt vermutlich die empfohlene maximale Betriebsstromentlastung bei steigender Temperatur, um innerhalb des 110mW Verlustleistungslimits zu bleiben.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen und Toleranzen

Das Datenblatt enthält eine detaillierte Maßzeichnung des ovalen LED-Gehäuses. Wichtige Merkmale sind:

• Gesamtgehäuseform und Anschlussabstand.
• Position und Größe der Kathodenkennzeichnung (typischerweise eine abgeflachte Seite oder ein grüner Punkt am Gehäuse).
• Kritische Hinweise spezifizieren, dass alle Maße in Millimetern mit einer Standardtoleranz von ±0,25mm angegeben sind, sofern nicht anders angegeben.
• Ein maximaler Harzüberstand unter dem Flansch ist mit 1,5mm spezifiziert, was für den Bauraum während der Leiterplattenmontage wichtig ist.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Korrekter Polanschluss ist essenziell. Das Gehäuse enthält eine visuelle Markierung (z.B. eine abgeflachte Seite, eine Kerbe oder einen farbigen Punkt), um den Kathodenanschluss (-) zu identifizieren. Der Anodenanschluss (+) ist bei Durchsteckversionen typischerweise der längere Anschluss, aber für dieses SMD-Bauteil muss die Gehäusemarkierung anhand der Maßzeichnung referenziert werden.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Sachgemäße Handhabung ist entscheidend für die Zuverlässigkeit.

6.1 Anschlussformen (falls zutreffend)

Falls Anschlüsse für Durchsteckmontage geformt werden müssen:

• Biegung an einem Punkt ≥ 3mm von der Epoxid-Lampenbasis entfernt.
• Formgebungvor soldering.
• dem Löten durchführen. Vermeiden Sie Belastung des Gehäuses; Belastung kann interne Verbindungen beschädigen oder das Epoxid zum Reißen bringen.
• Anschlüsse bei Raumtemperatur schneiden.
• Sicherstellen, dass Leiterplattenlöcher perfekt mit den LED-Anschlüssen ausgerichtet sind, um Montagespannung zu vermeiden.

6.2 Lagerbedingungen

LEDs sind feuchtigkeitsempfindliche Bauteile (MSD):

• Nach Erhalt bei ≤ 30°C und ≤ 70% relativer Luftfeuchtigkeit (RH) lagern.
• Die empfohlene Lagerdauer unter diesen Bedingungen beträgt 3 Monate.
• Für Lagerung über 3 Monate und bis zu 1 Jahr, verwenden Sie einen versiegelten Behälter mit Stickstoffatmosphäre und Trockenmittel.
• Vermeiden Sie schnelle Temperaturwechsel in feuchter Umgebung, um Kondensation zu verhindern.

6.3 Lötprozess

• Halten Sie einen Abstand von > 3mm zwischen Lötstelle und Epoxid-Lampenkörper ein.
• Nicht an der Basis der LED selbst löten.
• Befolgen Sie das Reflow-Profil mit einer Spitzentemperatur von 260°C für maximal 5 Sekunden.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Feuchtigkeitsbeständige Verpackung

Die LEDs werden in feuchtigkeitsbeständiger Verpackung geliefert, typischerweise bestehend aus:

• Trägerband:LEDs werden in ein geprägtes Trägerband für automatisierte Bestückung eingelegt.
• Rolle:Das Band wird auf eine Rolle aufgewickelt.
• Trockenmittel & Feuchtigkeitsindikator-Karte:Im versiegelten Beutel enthalten, um vor Feuchtigkeit zu schützen.
• Innen- & Außenkartons:Für Massenversand und -lagerung.

7.2 Etikettenerklärung und Band-Spezifikationen

Das Verpackungsetikett enthält Codes für:

• CPN (Kundenteilenummer)
• P/N (Produktnummer: 3474BKBR/MS)
• QTY (Menge)
• CAT (Lichtstärke-Klasse, z.B. BC)
• HUE (Dominante Wellenlängen-Klasse, z.B. B3)
• REF (Durchlassspannungs-Rang)
• LOT No. (Rückverfolgbarkeit)

Detaillierte Trägerbandabmessungen (D, F, P, W1, W3, etc.) sind angegeben, um Kompatibilität mit Standard-SMD-Bestückungsgeräten sicherzustellen.

7.3 Packmengen und Modellnummerierung

• Standardverpackung: 2500 Stück pro Innenkarton.
• 10 Innenkartons pro Außenkarton (25.000 Stück insgesamt).
• Die Modellnummer3474BKBR/MSfolgt einer Bezeichnung, die wahrscheinlich den Gehäusetyp (3474), die Farbe (BKBR für Blau?) und die Montageart/Stil (MS für Feuchtigkeitsempfindlich oder ähnlich) angibt. Das Datenblatt zeigt einen Platzhalter für zusätzliche Suffix-Codes (3474BKBR-□□□□) zur Spezifikation von Klassen oder anderen Varianten.

8. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

Für zuverlässigen Betrieb:

• Konstantstrom-Ansteuerung:Hoch empfohlen gegenüber Konstantspannung. Ein einfacher Vorwiderstand kann für Niedrigstromanwendungen ausreichen, aber ein spezieller Konstantstrom-LED-Treiber-IC bietet bessere Stabilität, Effizienz und Schutz vor Spannungsspitzen.
• Stromeinstellung:Betrieb bei oder unterhalb der typischen Testbedingung von 20mA für optimale Effizienz und Langlebigkeit. Verwenden Sie die I-V-Kurve, um den passenden Vorwiderstand oder Treibereinstellungen basierend auf Ihrer Versorgungsspannung zu berechnen.
• Sperrspannungsschutz:Erwägen Sie das Hinzufügen einer Schutzdiode parallel (Kathode zu Anode, Anode zu Kathode), wenn die LED Sperrspannungstransienten ausgesetzt sein könnte.

8.2 Thermomanagement

Obwohl die Leistung niedrig ist (max. 110mW), kann Wärme Leistung und Lebensdauer beeinflussen:

• Verwenden Sie eine Leiterplatte mit ausreichender Kupferfläche, die mit den LED-Pads verbunden ist, um als Kühlkörper zu wirken.
• In hochdichten Arrays sorgen Sie für ausreichenden Abstand und erwägen Sie aktive Kühlung bei geschlossenen Gehäusen.
• Beziehen Sie sich auf dieRelative Intensität vs. Umgebungstemperatur-Kurve, um die erwartete Lichtausbeute in Hochtemperaturumgebungen zu entlasten.

8.3 Optische Integration

• Das ovale Strahlprofil ist darauf ausgelegt, gängige Schildausschnitte abzudecken. Richten Sie die Haupt- (110°) und Nebenachse (60°) der LED auf das Schildlayout aus, um optimale Gleichmäßigkeit und Effizienz zu erreichen.
• Bei Verwendung von Farbfiltern stellen Sie sicher, dass diese mit dem blauen Spektrum der LED und dem UV-beständigen Epoxid kompatibel sind, um beschleunigte Alterung zu verhindern.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Obwohl ein direkter Wettbewerbsvergleich nicht im Datenblatt enthalten ist, können die Hauptunterscheidungsmerkmale dieses Produkts abgeleitet werden:

• Verglichen mit Standard-Rund-LEDs:Der ovale Strahl bietet eine bessere Abdeckung für rechteckige Pixel in Schildern, reduziert die benötigte Anzahl an LEDs oder verbessert die Gleichmäßigkeit im Vergleich zu einer Rund-LED mit kreisförmigem Strahl.
• Verglichen mit nicht UV-beständigen LEDs:Das UV-beständige Epoxid ist ein entscheidender Vorteil für jede Außen- oder Langzeitanwendung, da es den häufigen Ausfall durch Linsennachdunkeln und Leistungsabfall verhindert.
• Verglichen mit LEDs geringerer Intensität:Die hohe Lichtstärke (bis zu 1130 mcd) macht sie geeignet für bei Sonnenlicht lesbare Anwendungen, wo das Umgebungslicht hoch ist.
• Umfassendes Binning:Die detaillierte Intensitäts- und Wellenlängen-Binning-Struktur ermöglicht Anzeigen mit hoher Farbkonstanz, eine Schlüsselanforderung für professionelle Beschilderung.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

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

A: Der Absolute Maximalwert ist 30mA, aber der typische Betriebspunkt und alle elektro-optischen Spezifikationen sind bei 20mA angegeben. Betrieb bei 30mA erzeugt mehr Wärme, reduziert die Effizienz (Lumen pro Watt) und kann die Lebensdauer potenziell verkürzen. Es ist ratsam, für optimalen Betrieb auf 20mA oder weniger auszulegen.

F: Was ist der Unterschied zwischen Spitzen- und dominanter Wellenlänge?

A: Spitzenwellenlänge (λp) ist das physikalische Maximum des emittierten Lichtspektrums. Dominante Wellenlänge (λd) ist die Einzelwellenlänge, die das menschliche Auge als Farbe wahrnehmen würde, berechnet aus dem vollen Spektrum. λd ist relevanter für Farbabgleich in Displays.

F: Wie interpretiere ich die Binning-Codes bei der Bestellung?

A: Um ein einheitliches Schild zu gewährleisten, geben Sie bei Ihrer Bestellung sowohl die Lichtstärke-Klasse (z.B. BC) als auch die dominante Wellenlängen-Klasse (z.B. B3) an. Dies garantiert, dass alle LEDs sehr ähnliche Helligkeit und Farbe haben.

F: Ist ein Kühlkörper erforderlich?

A: Für eine einzelne LED bei 20mA (~2,8V * 0,02A = 56mW) ist ein Kühlkörper im Allgemeinen nicht erforderlich, wenn etwas Kupfer auf der Leiterplatte vorhanden ist. Für LED-Arrays oder Betrieb bei hohen Umgebungstemperaturen wird das thermische Design wichtig.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf eines Einzelzeilen-VMS-Zeichens (Variable Message Sign).

Ein Zeichen besteht aus einer 5x7 Pixel-Matrix. Jedes "Pixel" ist ein rechteckiger Ausschnitt. Verwendung dieser Oval-LED:

1. Platzierung:Montieren Sie die LED hinter jedem Ausschnitt, richten Sie ihre 110° breite Achse auf die längere Seite des Rechtecks und ihre 60° schmale Achse auf die kürzere Seite aus. Dies füllt den Ausschnitt effizient.
2. Schaltung:Verwenden Sie einen Konstantstrom-Treiber-IC, der 35 LEDs (5x7) in einer gemultiplexten Matrix ansteuern kann, um die Verkabelung zu reduzieren. Stellen Sie den Strom auf 18-20mA pro LED im aktiven Zustand ein.
3. Binning:Bestellen Sie alle LEDs für das Schild aus derselben CAT- (z.B. BC) und HUE-Klasse (z.B. B3), um gleichmäßige Helligkeit und Farbe über die gesamte Anzeige zu garantieren.
4. Thermisch:Entwerfen Sie die Leiterplatte mit Wärmeleitungen unter den LED-Pads, die mit einer Masseebene auf der Rückseite verbunden sind, um die Wärme des 35-LED-Arrays abzuführen.
5. Software:Implementieren Sie PWM (Pulsweitenmodulation) über den Treiber-IC, um eine Dimmsteuerung für verschiedene Umgebungslichtbedingungen zu erreichen.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Diese LED arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einer Halbleiterdiode. Der Kern ist ein Chip aus InGaN (Indiumgalliumnitrid)-Halbleitermaterialien. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Kniespannung der Diode (ca. 2,8-3,0V) überschreitet, werden Elektronen aus dem n-dotierten Bereich und Löcher aus dem p-dotierten Bereich in das aktive Gebiet injiziert. Wenn diese Ladungsträger rekombinieren, setzen sie Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der InGaN-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die wiederum die Wellenlänge des emittierten Lichts definiert – in diesem Fall blau (~468 nm). Die ovale Epoxidlinse um den Chip ist darauf ausgelegt, dieses rohe Licht in das gewünschte 110°/60° Abstrahlverhalten zu brechen und zu formen.

13. Technologietrends und Kontext

Diese Komponente repräsentiert eine spezialisierte Anwendung der Mainstream-LED-Technologie. Allgemeine Trends in der LED-Industrie, die Kontext bieten, sind:

• Erhöhte Effizienz:Laufende Forschung und Entwicklung verbessert kontinuierlich die Lumen pro Watt (Lichtausbeute), was hellere Displays oder geringeren Stromverbrauch ermöglicht.
• Miniaturisierung:Während dies ein größeres Gehäuse für hohe Ausgangsleistung ist, geht der Trend in der Allgemeinbeleuchtung hin zu kleineren, dichter gepackten Chips (z.B. Chip-Scale-Packages).
• Intelligente und vernetzte Beleuchtung:Für Beschilderung bedeutet dies die Integration von LEDs mit intelligenten Treibern, die Netzwerksteuerung, dynamische Inhalte und adaptive Helligkeit ermöglichen.
• Farbqualität und -konstanz:Engeres Binning und verbesserte Fertigungsprozesse, wie in diesem Datenblatt mit detaillierten Klassen zu sehen, werden durch die Nachfrage nach überlegener und konsistenter visueller Leistung in professionellen Displays vorangetrieben.
• Nachhaltigkeit:Die Konformität mit halogenfreien, RoHS- und REACH-Standards ist mittlerweile eine Basiserwartung und spiegelt den Fokus der Industrie auf Umweltverantwortung wider.

Die Oval-LED-Lampe bleibt eine maßgeschneiderte Lösung, bei der optische Kontrolle, Zuverlässigkeit und hohe Ausgangsleistung für spezifische Aperturformen gegenüber der kleinstmöglichen Bauform priorisiert werden.