Technisches Datenblatt für die rechteckige Bernstein-Gelb-LED-Leiste LTL-6201KY - AlInGaP-Technologie

1. Produktübersicht

Die LTL-6201KY ist eine Festkörper-Lichtquelle, die als rechteckige Leistenanzeige konzipiert ist. Ihre Hauptfunktion besteht darin, eine große, helle und gleichmäßige Emissionsfläche für Anwendungen bereitzustellen, die klare visuelle Anzeigen erfordern. Das Bauteil ist mit fortschrittlicher AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Halbleitertechnologie aufgebaut, die speziell für die Erzeugung einer bernsteingelben Lichtleistung konfiguriert ist. Diese Technologie, die auf einem transparenten GaAs (Galliumarsenid) Substrat gewachsen wird, trägt zu ihrer Effizienz und Farbreinheit bei. Das Produkt ist in einem standardmäßigen Dual-Inline-Gehäuse (DIP) untergebracht, was es mit verschiedenen Montagetechniken kompatibel macht, einschließlich Frontplatten- und Schildermontage, was seine Anwendbarkeit in verschiedenen elektronischen Baugruppen und Benutzerschnittstellen erweitert.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Das Bauteil bietet mehrere Schlüsselvorteile, die es für eine Reihe von industriellen, kommerziellen und Verbraucheranwendungen geeignet machen. Seine große und helle lichtemittierende Fläche gewährleistet eine hohe Sichtbarkeit, was für Statusanzeigen, Hintergrundbeleuchtung von Schildern und Frontplatten sowie allgemeine Beleuchtung in engen Räumen entscheidend ist. Der geringe Leistungsbedarf entspricht modernen energieeffizienten Designprinzipien, während das ausgezeichnete Ein-Aus-Kontrastverhältnis sicherstellt, dass der Indikator zwischen seinem aktiven und inaktiven Zustand klar unterscheidbar ist. Der große Betrachtungswinkel ist ein bedeutender Vorteil für Anwendungen, bei denen der Indikator aus verschiedenen Positionen und nicht nur frontal betrachtet werden kann. Die inhärente Festkörperzuverlässigkeit der LED-Technologie bedeutet, dass das Bauteil eine lange Betriebsdauer, Widerstandsfähigkeit gegen Stoß und Vibration sowie eine konstante Leistung über die Zeit bietet. Zu den primären Zielmärkten gehören industrielle Steuerpulte, Messgeräte, Unterhaltungselektronik, Automobilinnenraumbeleuchtung und alle Anwendungen, die einen robusten, zuverlässigen und hellen Anzeigelichtpunkt erfordern.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Ein gründliches Verständnis der Spezifikationen des Bauteils ist für die korrekte Integration in einen Schaltungsentwurf unerlässlich. Die Parameter definieren die Betriebsgrenzen und die erwartete Leistung unter bestimmten Bedingungen.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Sie sind nicht für den Normalbetrieb vorgesehen.

• Verlustleistung pro Chip:75 mW. Dies ist die maximale Menge an Leistung, die von jedem einzelnen LED-Chip innerhalb des Gehäuses als Wärme abgeführt werden kann, ohne dass eine Degradation verursacht wird.
• Spitzen-Durchlassstrom pro Chip:100 mA. Dies ist der maximal zulässige momentane Durchlassstrom, jedoch nur unter gepulsten Bedingungen mit einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 0,1 ms. Eine Überschreitung, selbst kurzzeitig, kann zu einem katastrophalen Ausfall führen.
• Dauer-Durchlassstrom pro Chip:25 mA bei 25°C. Dies ist der empfohlene Maximalstrom für den kontinuierlichen Gleichstrombetrieb. Für Umgebungstemperaturen (Ta) über 25°C wird ein Derating-Faktor von 0,33 mA/°C angewendet. Beispielsweise beträgt der maximale Dauerstrom bei 50°C etwa 25 mA - (0,33 mA/°C * 25°C) = 16,75 mA.
• Sperrspannung pro Chip:5 V. Das Anlegen einer Sperrspannung, die diesen Wert überschreitet, kann den PN-Übergang der LED durchschlagen.
• Betriebs- und Lagertemperaturbereich:-35°C bis +85°C. Das Bauteil kann innerhalb dieses Umgebungstemperaturbereichs funktionieren und gelagert werden.
• Löttemperatur:Maximal 260°C für höchstens 3 Sekunden, gemessen 1,6 mm (1/16 Zoll) unterhalb der Auflageebene. Dies ist für Wellenlöt- oder Reflow-Prozesse entscheidend, um Gehäuseschäden zu verhindern.

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen (bei Ta=25°C)

Dies sind die typischen Leistungsparameter, die unter festgelegten Testbedingungen gemessen werden und das erwartete Verhalten während des Normalbetriebs liefern.

• Mittlere Lichtstärke (Iv):Mindestens 43 mcd, typisch 109 mcd bei einem Durchlassstrom (IF) von 10 mA. Dieser Parameter ist kategorisiert, was bedeutet, dass Bauteile basierend auf ihrer gemessenen Lichtleistung sortiert oder gebinnt werden. Er wird mit einem Sensor und Filter gemessen, der die photopische Reaktion des menschlichen Auges (CIE-Kurve) nachahmt.
• Peak-Emissionswellenlänge (λp):595 nm (Nanometer) bei IF=20 mA. Dies ist die Wellenlänge, bei der die optische Leistungsabgabe maximal ist.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):15 nm bei IF=20 mA. Dies gibt die spektrale Reinheit oder die Streuung der emittierten Lichtwellenlängen an. Ein kleinerer Wert deutet auf ein monochromatischeres (reineres) Licht hin.
• Dominante Wellenlänge (λd):592 nm bei IF=20 mA. Dies ist die einzelne Wellenlänge, die die vom menschlichen Auge wahrgenommene Farbe des Lichts am besten repräsentiert, die bei diesem Bauteil im bernsteingelben Bereich liegt.
• Durchlassspannung (VF):Mindestens 2,05 V, typisch 2,6 V bei IF=20 mA. Dies ist der Spannungsabfall über der LED, wenn sie den spezifizierten Strom führt. Sie ist entscheidend für den Entwurf der strombegrenzenden Schaltung.
• Sperrstrom (IR):Maximal 100 µA bei einer Sperrspannung (VR) von 5 V. Dies ist der kleine Leckstrom, der fließt, wenn das Bauteil mit seinem Maximalwert in Sperrrichtung vorgespannt ist.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt stellt ausdrücklich fest, dass die Lichtstärke \"kategorisiert\" ist. Dies bezieht sich auf eine gängige Industriepraxis, die als Binning bekannt ist. Während der Fertigung gibt es natürliche Schwankungen in der Leistung von Halbleiterbauteilen. Um Konsistenz für den Endanwender sicherzustellen, werden LEDs nach der Produktion getestet und basierend auf Schlüsselparametern in verschiedene Gruppen oder \"Bins\" sortiert. Für die LTL-6201KY ist der primär gebinnte ParameterLichtstärke (Iv). Das Datenblatt gibt einen Bereich an (43-109 mcd bei 10mA), aber in der Produktion würden Bauteile in engere Teilbereiche gruppiert werden (z.B. 43-55 mcd, 56-70 mcd, usw.). Dies ermöglicht es Konstrukteuren, Teile mit einem bekannten, konsistenten Helligkeitsniveau für ihre Anwendung auszuwählen, was für Produkte, die ein einheitliches Erscheinungsbild über mehrere Anzeigen hinweg erfordern, entscheidend ist. Obwohl in diesem kurzen Datenblatt nicht explizit detailliert, können andere gängige Binning-Parameter für farbige LEDs die Durchlassspannung (VF) und die dominante Wellenlänge (λd) umfassen, um Farbkonsistenz sicherzustellen.

4. Analyse der Leistungskurven

Während der bereitgestellte Datenblattauszug \"Typische elektrische / optische Kennlinien\" erwähnt, sind die spezifischen Graphen nicht im Text enthalten. Typischerweise würden solche Kurven für eine LED wie die LTL-6201KY umfassen:

• Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve):Diese nichtlineare Kurve zeigt die Beziehung zwischen dem durch die LED fließenden Strom und der Spannung darüber. Sie ist für den Entwurf der Treiberschaltung wesentlich, da eine kleine Änderung der Spannung eine große Änderung des Stroms verursachen kann.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Dieser Graph zeigt, wie die Lichtleistung mit zunehmendem Treiberstrom ansteigt. Er ist typischerweise über einen Bereich linear, wird aber bei höheren Strömen sättigen, und übermäßiger Strom führt zu einem Effizienzabfall und beschleunigter Alterung.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Diese Kurve zeigt die Reduzierung der Lichtleistung, wenn die Sperrschichttemperatur der LED ansteigt. Höhere Temperaturen reduzieren im Allgemeinen die Lichtleistung und können die Wellenlänge leicht verschieben.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung, die die relative Intensität des emittierten Lichts über das Wellenlängenspektrum zeigt, zentriert um die Peak-Wellenlänge von 595 nm mit einer definierten Halbwertsbreite.

Konstrukteure müssen das vollständige Datenblatt mit diesen Graphen konsultieren, um das Verhalten des Bauteils unter nicht standardmäßigen Bedingungen (unterschiedliche Ströme, Temperaturen) zu verstehen und Leistung und Zuverlässigkeit zu optimieren.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen und Zeichnung

Das Bauteil verwendet ein rechteckiges Dual-Inline-Gehäuse. Die Maßzeichnung liefert kritische Maße für das Leiterplattenlayout (PCB), einschließlich der Gesamtlänge, -breite und -höhe des Gehäuses, des Abstands zwischen den Pins (Rastermaß), des Pindurchmessers und der Position des Lichtaustrittsfensters. Der Hinweis spezifiziert, dass alle Maße in Millimetern angegeben sind, mit einer Standardtoleranz von ±0,25 mm (0,01 Zoll), sofern nicht anders angegeben. Eine genaue Einhaltung dieser Maße ist für den korrekten Sitz in Frontplattenausschnitten und auf der Leiterplatte erforderlich.

5.2 Pinbelegung und Polaritätsidentifikation

Die LTL-6201KY hat 8 Pins. Die Pinbelegung ist wie folgt: 1-Kathode A, 2-Anode A, 3-Anode B, 4-Kathode B, 5-Kathode D, 6-Anode D, 7-Anode C, 8-Kathode C. Diese Konfiguration deutet darauf hin, dass die rechteckige Leiste mehrere LED-Chips (wahrscheinlich vier, bezeichnet als A, B, C, D) enthält, die in einer spezifischen Schaltung angeordnet sind. Das interne Schaltbild, obwohl hier nicht detailliert, würde zeigen, wie diese Anoden und Kathoden intern verbunden sind. Die korrekte Polarität ist von größter Bedeutung; das Anschließen einer LED in Sperrrichtung verhindert ihr Leuchten und kann, wenn die Sperrspannungsfestigkeit überschritten wird, das Bauteil zerstören. Das Gehäuse hat wahrscheinlich eine physische Markierung (eine Kerbe, einen Punkt oder eine abgeschrägte Kante), um Pin 1 zu identifizieren.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Der Abschnitt der absoluten Maximalwerte liefert den Schlüsselparameter für das Löten: Die Gehäusetemperatur darf 260°C für nicht mehr als 3 Sekunden überschreiten. Dies ist ein Standardwert für viele Durchsteckbauteile. Für Wellenlöten müssen die Fördergeschwindigkeit und die Vorheiztemperatur kontrolliert werden, um diese Grenze einzuhalten. Für manuelles Löten sollte ein temperaturgeregeltes Lötgerät verwendet werden, und die Kontaktzeit mit dem Pin sollte minimiert werden. Es wird empfohlen, nicht näher als 1,6 mm vom Kunststoffgehäuse entfernt zu löten, um thermische Schäden zu verhindern. Nach dem Löten sollte das Bauteil natürlich abkühlen. Richtige ESD (Elektrostatische Entladung) Handhabungsverfahren sollten in allen Montagestadien befolgt werden, um Schäden an der empfindlichen Halbleitersperrschicht zu verhindern.

7. Anwendungsvorschläge und Konstruktionsüberlegungen

7.1 Typische Anwendungsszenarien

• Industrielle Steuerpulte:Statusanzeigen für Maschinen, Ein-/Ausschaltung, Störmeldungen und Modusauswahl.
• Messgeräte:Hintergrundbeleuchtung für Schalter, Skalen und Zifferblätter an Prüfgeräten.
• Unterhaltungselektronik:Netzteilanzeigen, Funktionsstatusleuchten (z.B. Aufnahme, Wiedergabe, Stummschaltung) an Audio-/Video-Geräten.
• Automobilinnenräume:Beleuchtung für Armaturenbrettschalter, Gangwahlanzeigen oder allgemeine Kabinenbeleuchtung (wo Farbe und Helligkeit geeignet sind).
• Schilder und Frontplatten:Hintergrundbeleuchtung für graviert oder gedruckte Beschriftungen auf Frontplatten, die ein professionelles, gleichmäßig beleuchtetes Erscheinungsbild bieten.

7.2 Kritische Konstruktionsüberlegungen

• Strombegrenzung:Eine LED ist ein stromgesteuertes Bauteil. Ein serieller strombegrenzender Widerstand ist zwingend erforderlich, wenn sie von einer Spannungsquelle angesteuert wird, um den Arbeitspunkt (z.B. 10mA oder 20mA gemäß Datenblatt) einzustellen und thermisches Durchgehen zu verhindern. Der Widerstandswert wird mit dem Ohmschen Gesetz berechnet: R = (V_Quelle - VF_LED) / I_gewünscht.
• Thermisches Management:Obwohl es sich um ein Niedrigleistungsbauteil handelt, muss die Derating-Kurve für den Dauerstrom beachtet werden. In Umgebungen mit hoher Umgebungstemperatur oder in geschlossenen Räumen muss der effektive Strom reduziert werden, um ein Überschreiten der Sperrschichttemperaturgrenzen zu verhindern, was die Lichtleistung und Lebensdauer beeinflusst.
• Betrachtungswinkel:Der große Betrachtungswinkel ist vorteilhaft, muss aber im mechanischen Design berücksichtigt werden. Licht kann in benachbarte Bereiche streuen, was erwünscht sein kann oder Lichtleiter/Blenden zur Kontrolle erfordert.
• Binning für Konsistenz:Für Anwendungen mit mehreren Anzeigen wird empfohlen, einen engen Lichtstärke-Bin beim Lieferanten zu spezifizieren, um eine gleichmäßige Helligkeit über das Produkt hinweg sicherzustellen.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Das primäre Unterscheidungsmerkmal der LTL-6201KY ist die Verwendung vonAlInGaPTechnologie für bernsteingelbes Licht. Im Vergleich zu älteren Technologien wie Standard-GaAsP (Galliumarsenidphosphid) LEDs bietet AlInGaP eine deutlich höhere Lichtausbeute, was mehr Lichtleistung bei gleicher elektrischer Eingangsleistung bedeutet. Es bietet auch eine bessere Farbstabilität über Temperatur und Lebensdauer sowie eine gesättigtere, reinere Farbe aufgrund seiner schmaleren spektralen Halbwertsbreite. Die rechteckige Leistenbauform mit großer Emissionsfläche und DIP-Gehäuse unterscheidet sie von kleineren, punktförmigen LEDs (wie 3mm oder 5mm runde LEDs) und oberflächenmontierbaren (SMD) Alternativen, bietet eine einfachere Handhabung für die Durchsteckmontage und möglicherweise eine bessere Wärmeableitung über ihre längeren Anschlüsse.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich diese LED mit 30mA für mehr Helligkeit betreiben?

A: Der maximale Dauerstromwert beträgt 25mA bei 25°C. Ein Betrieb mit 30mA überschreitet diesen Wert, was die Sperrschichttemperatur erhöht, die Effizienz verringert und die Lebensdauer des Bauteils erheblich verkürzt. Es wird nicht empfohlen.

F: Die Durchlassspannung ist als \"2,05V min, 2,6V typ.\" aufgeführt. Welchen Wert sollte ich für meine Schaltungsberechnung verwenden?

A: Für ein robustes Design verwenden Sie den maximalen typischen Wert (2,6V), um ausreichend Spannungsreserve sicherzustellen. Wenn Sie das Minimum (2,05V) verwenden und ein Bauteil mit einer höheren VF erhalten, liefert Ihre Schaltung möglicherweise nicht genug Strom, um die gewünschte Helligkeit zu erreichen.

F: Was bedeutet \"kategorisiert für Lichtleistung\" für meine Bestellung?

A: Es bedeutet, dass Sie Bauteile aus einem bestimmten Helligkeitsbereich (Bin) anfordern können. Wenn Ihre Anwendung eine konsistente Helligkeit über mehrere Einheiten hinweg erfordert, sollten Sie das detaillierte Binning-Dokument des Lieferanten konsultieren und beim Bestellen den gewünschten Iv-Bin-Code angeben.

F: Kann ich die vier internen LED-Chips in Reihe schalten?

A: Das interne Schaltbild wird benötigt, um dies zu bestätigen. Die angegebene Pinbelegung deutet auf unabhängige Anoden und Kathoden für die Chips A, B, C, D hin. Dies ermöglicht typischerweise individuelle Steuerung oder Verdrahtung in verschiedenen Reihen-/Parallelkombinationen, aber die Konfiguration muss anhand des Schaltbilds überprüft werden, um Kurzschlüsse zu vermeiden.

10. Praktischer Entwurf und Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf eines Statuspanels für einen Netzwerkrouter mit vier Anzeigelichtern (Strom, Internet, Wi-Fi, Ethernet).

Die LTL-6201KY wird für ihr helles, gleichmäßiges bernsteingelbes Licht und den großen Betrachtungswinkel ausgewählt. Eine 5V-Versorgungsschiene ist auf der Leiterplatte verfügbar. Bei einem Ziel-Durchlassstrom von 15mA (ein Kompromiss zwischen Helligkeit und Stromverbrauch) und unter Verwendung einer typischen VF von 2,4V wird der strombegrenzende Widerstandswert berechnet: R = (5V - 2,4V) / 0,015A = 173,3 Ohm. Ein Standard-180-Ohm-Widerstand wird gewählt. Vier identische Schaltungen werden aufgebaut, eine für jede LED. Die LEDs werden hinter einer Frontplatte mit lasergravierten Beschriftungen montiert. Da die LEDs für eine konsistente Intensität gebinnt sind, erscheinen alle vier Anzeigen dem Benutzer gleich hell. Der große Betrachtungswinkel stellt sicher, dass der Status auch dann sichtbar ist, wenn der Router auf einem niedrigen Regal platziert ist.

11. Einführung in das Technologieprinzip

Licht emittierende Dioden (LEDs) sind Halbleiterbauteile, die Licht durch einen Prozess namens Elektrolumineszenz emittieren. Wenn eine Durchlassspannung über den PN-Übergang des Halbleitermaterials (in diesem Fall AlInGaP) angelegt wird, rekombinieren Elektronen aus der N-Typ-Region mit Löchern aus der P-Typ-Region in der Verarmungszone. Diese Rekombination setzt Energie in Form von Photonen (Lichtteilchen) frei. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlücke des Halbleitermaterials bestimmt. AlInGaP hat eine Bandlücke, die Licht im roten, orangen, bernsteinfarbenen und gelben Teil des sichtbaren Spektrums entspricht. Die Verwendung eines transparenten GaAs-Substrats ermöglicht es, mehr des erzeugten Lichts aus dem Chip austreten zu lassen, was die Gesamtlichtextraktionseffizienz im Vergleich zu absorbierenden Substraten verbessert.

12. Technologieentwicklungstrends

Der Trend in der Indikator-LED-Technologie geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz, größerer Zuverlässigkeit und kompakterer Verpackung. Während Durchsteck-DIP-Gehäuse wie die LTL-6201KY für bestimmte Anwendungen, die hohe Leistungsfähigkeit oder einfache manuelle Montage erfordern, relevant bleiben, hat sich die Industrie weitgehend zu oberflächenmontierbaren (SMD) Gehäusen (z.B. 0603, 0805, PLCC) für die automatisierte Leiterplattenmontage verlagert, um Platz und Kosten zu sparen. Für farbige LEDs haben sich AlInGaP-Technologie für Rot-Bernstein-Gelb und InGaN (Indium-Gallium-Nitrid) für Blau-Grün-Weiß aufgrund ihrer überlegenen Leistung durchgesetzt. Zukünftige Entwicklungen könnten sich auf noch höhere Effizienz (mehr Lumen pro Watt), verbesserte Farbwiedergabe für weiße LEDs und die Integration von Steuerelektronik (wie Konstantstromtreiber) innerhalb des LED-Gehäuses selbst (\"intelligente LEDs\") konzentrieren. Die grundlegenden Prinzipien der Zuverlässigkeit, klaren Datenblattspezifikationen und korrekten thermischen und elektrischen Gestaltung bleiben jedoch konstant und entscheidend für eine erfolgreiche Implementierung.