LED-Lampe 334-15/X1C2-1 UWA Datenblatt - T-1 3/4 Gehäuse - 20mA - Warmweiß - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument erläutert die Spezifikationen einer hochleistungsfähigen warmweißen LED-Lampe. Das Bauteil ist in einem verbreiteten runden T-1 3/4-Gehäuse untergebracht und wurde entwickelt, um hohe Lichtleistung für Anwendungen mit bedeutendem Lichtausstoß zu liefern. Die warmweiße Emission wird durch einen Phosphor-Konversionsprozess auf einem InGaN-Blau-Chip erzielt, was typischerweise zu den Farbkoordinaten x=0,40, y=0,39 gemäß der CIE-1931-Norm führt.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die primären Vorteile dieser LED-Serie umfassen ihre hohe Lichtstärke, robusten ESD-Schutz (Bruchspannung bis 4KV) sowie die Einhaltung wichtiger Umweltvorschriften wie RoHS, EU REACH und halogenfreien Anforderungen (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Sie wird lose oder auf Rolle getaped für die automatisierte Bestückung geliefert. Die Zielanwendungen sind vielfältig und umfassen Anzeigetafeln, optische Indikatoren, Hintergrundbeleuchtungsmodule und Markierungsleuchten, wo zuverlässige und helle weiße Beleuchtung entscheidend ist.

2. Vertiefung der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Das Bauteil ist für einen Dauer-Durchlassstrom (IF) von 30 mA ausgelegt, wobei ein Spitzen-Durchlassstrom (IFP) von 100 mA bei einem Tastverhältnis von 1/10 und 1 kHz zulässig ist. Die maximale Sperrspannung (VR) beträgt 5 V. Die Verlustleistung (Pd) ist auf 110 mW begrenzt. Der Betriebstemperaturbereich (Topr) liegt zwischen -40°C und +85°C, während die Lagertemperatur (Tstg) von -40°C bis +100°C reichen kann. Die LED hält einer ESD (HBM) von 4KV stand. Die maximale Löttemperatur beträgt 260°C für 5 Sekunden.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Unter Standard-Testbedingungen (Ta=25°C, IF=20mA) liegt die Durchlassspannung (VF) zwischen einem Minimum von 2,8V und einem Maximum von 3,6V. Die Lichtstärke (IV) hat einen typischen Wert, wobei ein Binning-System Mindestwerte von 9000 mcd bis 18000 mcd definiert. Der Abstrahlwinkel (2θ1/2) beträgt typischerweise 20 Grad. Der Sperrstrom (IR) ist maximal 50 μA bei VR=5V. Eine Zener-Diode-Funktion ist mit einer Sperrspannung (Vz) von 5,2V bei Iz=5mA enthalten.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Das Produkt wird gemäß drei Schlüsselparametern klassifiziert, um Konsistenz im Anwendungsdesign sicherzustellen.

3.1 Lichtstärke-Binning

Die Lichtstärke wird bei IF=20mA in drei Bin-Codes kategorisiert: Bin U (9000 - 11250 mcd), Bin V (11250 - 14250 mcd) und Bin W (14250 - 18000 mcd). Eine allgemeine Toleranz von ±10% gilt.

3.2 Durchlassspannungs-Binning

Die Durchlassspannung wird bei IF=20mA in vier Bins gruppiert: Bin 0 (2,8 - 3,0 V), Bin 1 (3,0 - 3,2 V), Bin 2 (3,2 - 3,4 V) und Bin 3 (3,4 - 3,6 V). Die Messunsicherheit beträgt ±0,1V.

3.3 Farb-Binning

Die Farbkoordinaten sind innerhalb spezifischer Regionen im CIE-1931-Diagramm definiert. Die Farbklassen sind D1, D2, E1, E2, F1 und F2, jeweils mit definierten Koordinatengrenzen. Diese werden für Bestellzwecke zusammengefasst (Gruppe 1: D1+D2+E1+E2+F1+F2). Die Messunsicherheit für Farbkoordinaten beträgt ±0,01.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt stellt mehrere Kennlinien bereit, gemessen bei Ta=25°C.

4.1 Spektrale und Winkelverteilung

Die Kurve "Relative Intensität vs. Wellenlänge" zeigt die spektrale Leistungsverteilung des warmweißen Lichts. Die Richtcharakteristik-Kurve veranschaulicht das räumliche Abstrahlverhalten und bestätigt den typischen 20-Grad-Abstrahlwinkel mit einer lambertähnlichen Verteilung.

4.2 Elektrische und thermische Zusammenhänge

Die Kurve "Durchlassstrom vs. Durchlassspannung" zeigt die exponentielle IV-Kennlinie der Diode. Die Kurve "Relative Intensität vs. Durchlassstrom" zeigt, wie die Lichtausbeute mit dem Strom ansteigt, was für die Treiberschaltungsauslegung entscheidend ist. Die Darstellung "Farbkoordinaten vs. Durchlassstrom" zeigt die Stabilität des Farbpunkts bei variierendem Treiberstrom. Die Kurve "Durchlassstrom vs. Umgebungstemperatur" ist wesentlich zum Verständnis der Derating-Anforderungen und des Wärmemanagements und zeigt, wie der maximal zulässige Strom mit steigender Umgebungstemperatur abnimmt.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED verwendet ein Standard-T-1 3/4 (5mm) Rundgehäuse. Wichtige Abmessungen umfassen den Gesamtdurchmesser, die Höhe von der Basis bis zur Linsenoberseite und den Anschlussabstand. Der Anschlussabstand wird dort gemessen, wo die Anschlüsse aus dem Gehäusekörper austreten. Alle Abmessungen sind in Millimetern mit einer Standardtoleranz von ±0,25mm, sofern nicht anders angegeben. Ein maximaler Harzvorsprung unter dem Flansch beträgt 1,5mm.

5.2 Polaritätskennzeichnung und Montage

Die Kathode wird typischerweise durch eine Abflachung am Linsenrand oder einen kürzeren Anschluss angezeigt. Das Datenblatt betont, dass bei der Leiterplattenmontage die Löcher präzise mit den LED-Anschlüssen ausgerichtet sein müssen, um mechanische Spannung am Epoxidharzkörper zu vermeiden, was zu Verschlechterung oder Ausfall führen kann.

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

6.1 Anschlussformung

Falls erforderlich, muss die Anschlussformung vor dem Löten durchgeführt werden. Die Biegung sollte mindestens 3mm von der Basis der Epoxidharzkugel entfernt sein, um Spannungsschäden zu verhindern. Das Schneiden der Anschlussrahmen sollte bei Raumtemperatur erfolgen.

6.2 Lötparameter

Für Handlötung wird eine Lötspitzentemperatur von maximal 300°C (max. 30W) empfohlen, mit einer Lötzeit von nicht mehr als 3 Sekunden. Für Wellen- oder Tauchlötung sind eine Vorwärmtemperatur von max. 100°C (max. 60 Sekunden) und eine Lötbad-Temperatur von max. 260°C für 5 Sekunden spezifiziert. In allen Fällen muss die Lötstelle mindestens 3mm von der Epoxidharzkugel entfernt sein.

6.3 Lagerbedingungen

LEDs sollten bei 30°C oder weniger und 70% relativer Luftfeuchtigkeit oder weniger gelagert werden. Die empfohlene Lagerdauer nach Versand beträgt 3 Monate. Für längere Lagerung (bis zu einem Jahr) sollte ein versiegelter Behälter mit Stickstoffatmosphäre und Trockenmittel verwendet werden. Schnelle Temperaturwechsel in feuchter Umgebung sollten vermieden werden, um Kondensation zu verhindern.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Verpackungsspezifikation

Die LEDs sind in feuchtigkeitsbeständigen, antistatischen Beuteln verpackt. Die Verpackungshierarchie ist: 200-500 Stück pro Beutel, 5 Beutel pro Innenkarton und 10 Innenkartons pro Master- (Außen-)Karton.

7.2 Etikettenerklärung und Modellnummer

Das Verpackungsetikett enthält Felder für Kundeneigene Produktnummer (CPN), Produktnummer (P/N), Packmenge (QTY), CAT (Kombination aus Lichtstärke- und Durchlassspannungs-Bins), HUE (Farbklasse), Referenz (REF) und Losnummer (LOT No). Die vollständige Produktbezeichnung folgt dem Muster: 334-15/X1C2-□□□□, wobei die Quadrate Platzhalter für die spezifischen Bin-Codes für Farbgruppe, Lichtstärke und Spannungsgruppe sind.

8. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

Bei der Auslegung einer Treiberschaltung muss das Durchlassspannungs-Bin berücksichtigt werden, um eine ordnungsgemäße Stromregelung sicherzustellen. Ein Vorwiderstand ist die einfachste Methode. Für konstante Helligkeit wird ein Konstantstromtreiber empfohlen, insbesondere angesichts des positiven Temperaturkoeffizienten der LED (Durchlassspannung sinkt mit steigender Temperatur, was bei Treibung durch eine Konstantspannungsquelle zu thermischem Durchgehen führen kann). Die integrierte Zener-Diode bietet grundlegenden Sperrspannungsschutz.

8.2 Wärmemanagement

Obwohl das Gehäuse nicht für hohe Verlustleistung ausgelegt ist, ist effektives Wärmemanagement dennoch wichtig für Langlebigkeit und stabile Farbausgabe. Die maximale Verlustleistung beträgt 110 mW. Konstrukteure sollten sicherstellen, dass die Betriebssperrschichttemperatur innerhalb der Grenzen bleibt, indem sie für ausreichende Belüftung oder Kühlkörper sorgen, wenn die LED bei oder nahe ihrem maximalen Dauerstrom betrieben wird, insbesondere in Umgebungen mit hoher Umgebungstemperatur.

8.3 Optisches Design

Der 20-Grad-Abstrahlwinkel macht diese LED geeignet für Anwendungen, die einen gerichteten Strahl erfordern. Für breitere Ausleuchtung können Sekundäroptiken wie Diffusoren oder Linsen erforderlich sein. Die warmweiße Farbtemperatur ist ideal, um ein angenehmes, nicht grelles visuelles Erscheinungsbild in Indikator- und Beschilderungsanwendungen zu schaffen.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu Standard-5mm-LEDs bietet dieses Bauteil eine deutlich höhere Lichtstärke, was es für Anwendungen geeignet macht, bei denen Helligkeit oberste Priorität hat. Der integrierte ESD-Schutz bis 4KV HBM erhöht die Zuverlässigkeit bei Handhabung und Bestückung. Das umfassende Binning-System für Intensität, Spannung und Farbe bietet Konstrukteuren die für eine konsistente Endproduktleistung erforderliche Vorhersagbarkeit. Die Einhaltung der halogenfreien und REACH-Vorschriften adressiert moderne Umwelt- und Lieferkettenanforderungen.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

10.1 Was ist der Unterschied zwischen den Lichtstärke-Bins (U, V, W)?

Die Bins repräsentieren garantierte Mindest-Lichtausgangsbereiche bei 20mA. Bin U ist 9000-11250 mcd, Bin V ist 11250-14250 mcd und Bin W ist 14250-18000 mcd. Die Auswahl eines höheren Bins gewährleistet größere Helligkeit, kann sich aber auf Kosten und Verfügbarkeit auswirken.

10.2 Wie wähle ich den richtigen Vorwiderstand?

Der Widerstandswert hängt von Ihrer Versorgungsspannung (Vs), dem gewünschten Durchlassstrom (If, typischerweise 20mA) und der tatsächlichen Durchlassspannung der LED (Vf, die von ihrem Spannungs-Bin abhängt) ab. Verwenden Sie die Formel: R = (Vs - Vf) / If. Verwenden Sie für ein konservatives Design, das sicherstellt, dass der Strom auch bei einer LED mit niedrigem Vf die Grenzwerte nicht überschreitet, immer den maximalen Vf-Wert aus dem Bin (z.B. 3,6V für Bin 3).

10.3 Kann ich diese LED mit einem gepulsten Strom betreiben?

Ja, das Datenblatt spezifiziert einen Spitzen-Durchlassstrom (IFP) von 100 mA bei einem Tastverhältnis von 1/10 und 1 kHz. Dies ermöglicht gepulsten Betrieb, um eine noch höhere wahrgenommene Helligkeit zu erreichen oder für Multiplexing-Schemata, aber der Durchschnittsstrom darf den Dauer-Nennwert von 30 mA nicht überschreiten.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Fall: Entwurf eines Statusanzeigepanels mit hoher Sichtbarkeit:Ein Konstrukteur muss ein Panel mit mehreren Statusindikatoren erstellen, die sowohl in dämmrigen als auch hell erleuchteten Industrieumgebungen klar sichtbar sein müssen. Die Verwendung der Bin-W-Version dieser LED gewährleistet hohe Lichtstärke. Durch das Betreiben der LEDs mit einem Konstantstromkreis bei konstanten 20mA wird eine gleichmäßige Helligkeit und Farbe über alle Indikatoren hinweg erreicht. Der 20-Grad-Abstrahlwinkel liefert einen fokussierten Strahl, wodurch jeder Indikator deutlich erkennbar ist. Die warmweiße Farbe wird gewählt, um die Augenbelastung für Bediener zu reduzieren, die das Panel über längere Zeit überwachen. Die LEDs werden auf einer Leiterplatte mit korrekt ausgerichteten Löchern montiert, und die Wellenlötung wird gemäß der Richtlinie 260°C für 5 Sekunden durchgeführt, wobei die Lötstellen >3mm vom Epoxidharzkörper entfernt gehalten werden.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Dies ist eine phosphorkonvertierte weiße LED. Das kerne Licht emittierende Element ist ein Halbleiterchip aus Indiumgalliumnitrid (InGaN), der bei Durchlassvorspannung blaues Licht emittiert. Dieses blaue Licht wird nicht direkt emittiert. Stattdessen trifft es auf eine Phosphorschicht, die im Reflektor des Gehäuses abgeschieden ist. Der Phosphor absorbiert einen Teil der blauen Photonen und emittiert Licht bei längeren Wellenlängen (gelb, rot) wieder. Die Mischung aus dem verbleibenden blauen Licht und dem phosphorkonvertierten gelben/roten Licht kombiniert sich zur Wahrnehmung von warmweißem Licht. Die spezifischen Verhältnisse der Phosphormaterialien bestimmen die genaue Farbtemperatur und die Farbkoordinaten im CIE-Diagramm.

13. Technologietrends und Kontext

Das T-1 3/4-Gehäuse repräsentiert ein ausgereiftes und weit verbreitetes Durchsteck-LED-Format. Während oberflächenmontierbare (SMD) Gehäuse aufgrund ihrer Größe und Bestückungsvorteile neue Designs dominieren, bleiben Durchsteck-LEDs wie diese für Anwendungen relevant, die robuste mechanische Montage, einfachere manuelle Prototypenerstellung oder Kompatibilität mit bestehenden Altsystemen erfordern. Der Trend innerhalb dieses Gehäusetyps geht hin zu höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt) und engeren Binning-Toleranzen, um den Anforderungen von Anwendungen mit Farb- und Helligkeitskonsistenz gerecht zu werden. Die Integration grundlegender Schutzfunktionen wie Zener-Dioden und hoher ESD-Bewertungen wird ebenfalls zunehmend Standard und verbessert die Zuverlässigkeit.