T-13/4 (5mm) Ultra-Helle LED Datenblatt - 5mm Durchmesser - Spannung 2,0-2,4V - Leistung 120mW - Super Rot bis Gelb Farben - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt die Spezifikationen einer Serie von T-13/4 (5mm) Durchmesser, ultrahellen Leuchtdioden (LEDs). Es handelt sich um Durchsteck-Bauelemente, die für die Montage auf Leiterplatten (PCBs) oder Panels konzipiert sind. Die LEDs sind auf Basis der Halbleitertechnologie Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP) auf Galliumarsenid (GaAs)-Substrat aufgebaut und in einem wasserklaren Epoxidharzgehäuse verkapselt. Diese Serie zeichnet sich durch ihre hohe Lichtstärke und ihren geringen Stromverbrauch aus, was sie für Anwendungen geeignet macht, die hohe Sichtbarkeit und Effizienz erfordern.

1.1 Kernvorteile

• Hohe Lichtstärke:Liefert eine sehr helle Ausgangsleistung, wobei die spezifischen Werte je nach Modell und Farbe variieren.
• Geringer Stromverbrauch:Arbeitet effizient mit einem typischen Durchlassstrom von 20mA.
• Hohe Effizienz:Bietet eine signifikante Lichtausbeute im Verhältnis zum elektrischen Eingang.
• Vielseitige Montage:Standard-Durchsteck-Design kompatibel mit PCB- oder Panel-Montage.
• IC-kompatibel:Kann aufgrund der geringen Stromanforderungen direkt von integrierten Schaltkreisen angesteuert werden.
• Standardgehäuse:Beliebte T-13/4 (5mm) Durchmesser Bauform.

1.2 Zielmarkt & Anwendung

Diese LEDs sind primär für Anwendungen vorgesehen, bei denen eine klare, helle Signalisierung erforderlich ist. Typische Einsatzgebiete sind Meldungsanzeigen und verschiedene Arten von Beschilderungen, wie z.B. Verkehrsschilder, bei denen hohe Sichtbarkeit aus der Entfernung entscheidend ist.

2. Vertiefung der technischen Parameter

Die Leistung dieser LEDs wird durch mehrere wichtige elektrische und optische Parameter definiert, die zwischen den verschiedenen Produktserien (F, H, P, R) variieren, die sich durch ihren Abstrahlwinkel unterscheiden.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Alle Werte sind bei einer Umgebungstemperatur (T_A) von 25°C spezifiziert.

• Verlustleistung (P_D):Maximal 120 mW.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP):Liegt je nach Farbvariante zwischen 90 mA und 130 mA unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite).
• Dauer-Durchlassstrom (I_F):50 mA für alle Varianten.
• Derating-Faktor:0,6 mA/°C linear ab 70°C für den Durchlassstrom.
• Sperrspannung (V_R):Maximal 5 V (bei I_R= 100 µA).
• Betriebstemperaturbereich:-40°C bis +100°C.
• Lagertemperaturbereich:-55°C bis +100°C.
• Lötemperatur der Anschlüsse:260°C für 5 Sekunden, gemessen 1,6mm (0,063\") vom LED-Gehäuse entfernt.

2.2 Elektrische & Optische Kennwerte

Dies sind die typischen Betriebsparameter, gemessen bei T_A=25°C und I_F=20mA. Die Serien sind durch den Abstrahlwinkel definiert: F-Serie (8°), H-Serie (15°), P-Serie (22°) und R-Serie (30°). Die Lichtstärke ist umgekehrt proportional zum Abstrahlwinkel.

2.2.1 F-Serie (8° Abstrahlwinkel)

• Lichtstärke (I_v):Reicht von 3200-5500 mcd (Super Rot) bis 4200-7800 mcd (andere Farben).
• Durchlassspannung (V_F):Typischerweise 2,0V bis 2,4V, bei Super Rot 1,9V bis 2,3V.
• Spitzenwellenlänge (λ_P):Erstreckt sich von 588 nm (Gelb) bis 639 nm (Super Rot).
• Dominante Wellenlänge (λ_d):Erstreckt sich von 587 nm (Gelb) bis 631 nm (Super Rot).
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Liegt zwischen 15 nm und 20 nm.

2.2.2 H-Serie (15° Abstrahlwinkel)

• Lichtstärke (I_v):Reicht von 1500-2400 mcd (Super Rot) bis 1900-3400 mcd (andere Farben).
• Elektrische und spektrale Kennwerte (V_F, λ_P, λ_d, Δλ) sind identisch mit der F-Serie.

2.2.3 P-Serie (22° Abstrahlwinkel)

• Lichtstärke (I_v):Reicht von 880-1400 mcd (Super Rot) bis 1150-2000 mcd (andere Farben).
• Elektrische und spektrale Kennwerte (V_F, λ_P, λ_d, Δλ) sind identisch mit der F- und H-Serie.

2.2.4 Gemeinsame Parameter

• Sperrstrom (I_R):Maximal 100 µA bei V_R= 5V.
• Kapazität (C):Typisch 40 pF bei V_F= 0V, f = 1 MHz.

2.3 Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt weist auf ein Lichtstärke-Binning-System hin.

• Lichtstärke-Binning:Produkte werden in zwei Ränge eingeteilt (z.B. Min.- und Typ.-Werte). Der spezifische Binning-Klassifizierungscode ist auf jedem einzelnen Verpackungsbeutel aufgedruckt.
• Farb-/Wellenlängen-Binning:Die Artikelnummernstruktur definiert die Farbe und ihre entsprechenden Wellenlängeneigenschaften präzise (z.B. \"RK\" für Super Rot, \"EK\" für Rot). Innerhalb eines Farbcodes gibt es kein zusätzliches Binning.

3. Mechanische & Gehäuseinformationen

3.1 Gehäuseabmessungen

Die LED verfügt über ein Standard-Radialgehäuse mit einer 5mm (T-13/4) durchmessenden Linse.

• Gehäusedurchmesser:Typisch 5,0mm.
• Anschlussabstand:Gemessen an der Stelle, an der die Anschlüsse aus dem Gehäuse austreten.
• Harzüberstand:Unter dem Flansch maximal 1,0mm (0,04\").
• Toleranz:±0,25mm (0,010\"), sofern nicht anders angegeben.

3.2 Polaritätskennzeichnung

Das Bauteil verwendet die Standard-LED-Polarität. Der längere Anschluss ist typischerweise die Anode (Pluspol), der kürzere die Kathode (Minuspol). Die Kathode kann auch durch eine abgeflachte Stelle am Rand der Kunststofflinse gekennzeichnet sein. Überprüfen Sie die Polarität vor dem Löten stets, um Schäden durch Sperrspannung zu vermeiden.

4. Löt- & Montagerichtlinien

4.1 Hand- oder Wellenlöten

Für die Durchsteckmontage können Standard-Wellen- oder Handlöttechniken verwendet werden.

• Temperaturgrenze:Die Anschlüsse halten 260°C für maximal 5 Sekunden stand. Diese Messung wird 1,6mm (0,063\") vom Kunststoffgehäuse der LED entfernt vorgenommen.
• Wärmemanagement:Vermeiden Sie eine längere Hitzeeinwirkung, um Schäden am Epoxidharzgehäuse und dem internen Halbleiterchip zu verhindern. Verwenden Sie bei Bedarf einen Wärmesenker (z.B. Pinzette) am Anschluss zwischen Lötstelle und LED-Gehäuse.

4.2 Lagerbedingungen

Um die Lötbarkeit und die Bauteilintegrität zu erhalten, lagern Sie die LEDs in ihren original Feuchtigkeitssperrbeuteln in einer Umgebung, die innerhalb des spezifizierten Lagertemperaturbereichs von -55°C bis +100°C kontrolliert ist. Vermeiden Sie Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit oder korrosiven Gasen.

5. Anwendungsvorschläge

5.1 Typische Anwendungsszenarien

• Nachrichtenschilder & Displays:Ideal für Statusanzeigen, Laufschrift-Displays oder Informationspanels, bei denen hohe Helligkeit für Tageslichtsichtbarkeit benötigt wird.
• Verkehrs- & Signalisierungsschilder:Geeignet für Zusatzsignallichter, Fußgängerüberweg-Anzeiger oder andere verkehrsbezogene Anwendungen, die spezifische Farben (rot, orange, gelb) erfordern.
• Industrieanzeigen:Maschinenstatusleuchten, Warnanzeigen auf Bedienfeldern.
• Unterhaltungselektronik:Netzteilanzeigen, Hintergrundbeleuchtung für kleine Displays.

5.2 Designüberlegungen

• Strombegrenzung:Verwenden Sie stets einen Reihen-Strombegrenzungswiderstand. Berechnen Sie den Widerstandswert basierend auf der Versorgungsspannung (V_CC), der Durchlassspannung der LED (V_F) und dem gewünschten Durchlassstrom (I_F, typisch 20mA). Formel: R = (V_CC- V_F) / I_F.
• Abstrahlwinkelauswahl:Wählen Sie die Serie basierend auf dem erforderlichen Lichtkegel. Verwenden Sie einen schmalen Winkel (8° F-Serie) für gerichtetes, fernes Betrachten. Verwenden Sie breitere Winkel (22° P-Serie, 30° R-Serie) für breitere, diffuser Beleuchtung.
• Thermisches Management:Obwohl die Verlustleistung gering ist, stellen Sie sicher, dass die Betriebsumgebungstemperatur 100°C nicht überschreitet. Bei Designs mit mehreren LEDs oder in Hochtemperaturumgebungen sollten Sie Abstände und mögliche Luftströmung berücksichtigen.
• Sperrspannungsschutz:Obwohl die LED bis zu 5V in Sperrrichtung tolerieren kann, ist es gute Praxis, sie keiner Sperrspannung auszusetzen. In Wechselstrom- oder Polungsumkehrschaltungen sollte eine antiparallele Diode zum Schutz eingefügt werden.

6. Technischer Vergleich & Differenzierung

Im Vergleich zu Standard-5mm-LEDs einer älteren Generation (z.B. mit GaP- oder GaAsP-Technologie) bietet diese auf AlInGaP basierende Serie erhebliche Vorteile:

• Höhere Effizienz & Helligkeit:AlInGaP-Technologie bietet eine überlegene Lichtausbeute, was zu einer viel höheren Lichtstärke bei gleichem Treiberstrom führt.
• Verbesserte Farbsättigung:Die spektralen Eigenschaften (schmalere Halbwertsbreite) können zu reineren und gesättigteren Farben führen, insbesondere im roten bis orangen Bereich.
• Erweiterte Abstrahlwinkeloptionen:Die Verfügbarkeit mehrerer, klar definierter Abstrahlwinkel (8°, 15°, 22°, 30°) aus derselben Kerntechnologie ermöglicht es Designern, die Lichtverteilung für ihre Anwendung präzise anzupassen, ohne die elektrischen oder farblichen Eigenschaften der LED zu ändern.

7. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

7.1 Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

Spitzenwellenlänge (λ_P)ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung des von der LED emittierten Lichts ihr Maximum erreicht.Dominante Wellenlänge (λ_d)wird aus dem CIE-Farbdiagramm abgeleitet; es ist die einzelne Wellenlänge der reinen Spektralfarbe, die der wahrgenommenen Farbe des LED-Lichts entspricht. Bei LEDs mit breitem Spektrum können diese Werte abweichen. Die dominante Wellenlänge ist oft repräsentativer für die vom Menschen wahrgenommene Farbe.

7.2 Wie wähle ich zwischen der F-, H-, P-Serie?

Die Wahl basiert primär auf dem erforderlichen Lichtkegel und der Intensität. DieF-Serie (8°)konzentriert das Licht in einen sehr schmalen, intensiven Strahl, ideal für Fernanzeigen. DieH-Serie (15°)bietet eine gute Balance aus Intensität und Streuung. DieP-Serie (22°)undR-Serie (30°)bieten ein viel breiteres, diffuseres Licht, das für Flächenbeleuchtung oder Weitwinkelbetrachtung geeignet ist. Die Lichtstärke nimmt mit zunehmendem Abstrahlwinkel ab.

7.3 Kann ich diese LEDs ohne einen strombegrenzenden Widerstand betreiben?

No.LEDs sind stromgesteuerte Bauelemente. Ihre Durchlassspannung hat eine Toleranz und einen negativen Temperaturkoeffizienten (sinkt mit steigender Temperatur). Ein direkter Anschluss an eine Spannungsquelle führt zu übermäßigem Stromfluss, der möglicherweise den absoluten Maximalwert für den Dauer-Durchlassstrom (50mA) überschreitet und das Bauteil zerstört. Ein Reihenwiderstand ist für einen stabilen und sicheren Betrieb zwingend erforderlich.

7.4 Was bedeutet \"Wasserklare\" Linse?

Eine \"Wasserklare\" oder nicht-diffundierte Linse ist vollkommen transparent. Dies ermöglicht es, die volle Intensität des LED-Chips zu projizieren, was die höchstmögliche Lichtstärke und ein definierteres Lichtkegelmuster ergibt (wie bei den Varianten mit schmalem Abstrahlwinkel zu sehen). Sie streut das Licht nicht wie eine diffundierte (milchige) Linse.

8. Praktisches Designbeispiel

Szenario:Entwurf einer hochsichtbaren, batteriebetriebenen \"EIN\"-Anzeige für Außengeräte, die bei direktem Sonnenlicht sichtbar sein muss. Die Anzeigefarbe soll rot sein.

Design-Entscheidungen:

1. LED-Auswahl:Wählen Sie dieLTL2F3VEKNT(Rot, 8° Abstrahlwinkel, F-Serie). Der schmale 8°-Strahl konzentriert die Lichtstärke (typisch 1900-3100 mcd) auf einen engen Punkt und maximiert so die wahrgenommene Helligkeit für einen Betrachter direkt davor. Die rote Farbe ist ein Standard für \"Eingeschaltet\"-Anzeigen.
2. Treiber-Schaltung:Das Gerät wird von einer 5V-Schiene versorgt. Unter Verwendung des typischen V_Fvon 2,4V und eines Ziel-I_Fvon 20mA: R = (5V - 2,4V) / 0,020A = 130 Ω. Ein Standard-130Ω- oder 150Ω-1/4W-Widerstand würde in Reihe geschaltet.
3. Layout:Die Durchsteck-LED wird auf der Frontplatte platziert. Der strombegrenzende Widerstand kann auf der Haupt-Leiterplatte platziert werden. Stellen Sie während der Montage sicher, dass die Polarität der LED korrekt ausgerichtet ist.
4. Ergebnis:Eine sehr helle, fokussierte rote Punktanzeige, die nur 20mA * 2,4V = 48mW Leistung verbraucht, was deutlich unter der Nennleistung des Bauteils von 120mW liegt und langfristige Zuverlässigkeit gewährleistet.

9. Einführung in das Technologieprinzip

Diese LEDs basieren aufAluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP)-Halbleitermaterial, das auf einem Galliumarsenid (GaAs)-Substrat gewachsen ist. Das Funktionsprinzip ist die Elektrolumineszenz.

1. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, werden Elektronen aus dem n-dotierten Bereich und Löcher aus dem p-dotierten Bereich in den aktiven Bereich injiziert.
2. Innerhalb der aktiven AlInGaP-Schicht rekombinieren Elektronen und Löcher. Die bei dieser Rekombination freigesetzte Energie wird in Form von Photonen (Licht) emittiert.
3. Die spezifische Farbe des Lichts (Wellenlänge) wird durch die Bandlückenenergie der AlInGaP-Legierung bestimmt, die durch die präzisen Verhältnisse von Aluminium, Indium, Gallium und Phosphor während des Kristallwachstums gesteuert wird. Die Zugabe von mehr Aluminium und Indium erhöht die Bandlücke und verschiebt das emittierte Licht von Rot in Richtung Gelb/Grün.
4. Das \"wasserklare\" Epoxidharzgehäuse fungiert als Linse, formt den Lichtaustritt und bietet mechanischen und Umweltschutz für den empfindlichen Halbleiterchip.

10. Entwicklungstrends

Während dieses Datenblatt ein ausgereiftes und weit verbreitetes Produkt darstellt, entwickelt sich die LED-Technologie ständig weiter. Trends, die für diese Geräteklasse relevant sind, umfassen:

• Erhöhte Effizienz:Fortlaufende Verbesserungen in der Materialwissenschaft und den Fertigungsprozessen führen zu höherer Lichtausbeute (mehr Lumen pro Watt), was entweder hellere Ausgangsleistung bei gleichem Strom oder die gleiche Helligkeit bei geringerem Stromverbrauch ermöglicht.
• Farbkonsistenz & Binning:Fortschritte in der epitaktischen Schichtabscheidung und Prozesskontrolle ermöglichen engere Wellenlängen- und Lichtstärkeverteilungen, reduzieren den Bedarf an umfangreichem Binning und bieten eine konsistentere Leistung von Bauteil zu Bauteil.
• Gehäuseinnovationen:Während das T-13/4-Gehäuse für Durchsteckanwendungen Standard bleibt, gibt es einen allgemeinen Branchentrend hin zu oberflächenmontierbaren (SMD) Gehäusen für die meisten neuen Designs aufgrund ihrer geringeren Größe und Eignung für die automatisierte Montage. Dennoch behalten Durchsteck-LEDs ihre Bedeutung im Prototyping, in Bildungskits und in Anwendungen, die hohe Zuverlässigkeit oder manuelle Montage erfordern.
• Erweiterter Farbbereich:Die Entwicklung neuer Halbleitermaterialien (wie InGaN für Blau/Grün/Weiß) hat AlInGaP ergänzt und ermöglicht Vollfarbdisplays. Für monochromatische Anzeigen bleibt AlInGaP die dominierende Technologie für hochhelle rote, orange und bernsteinfarbene LEDs.