T-1 3/4 Zweifarben-LED Datenblatt - Abmessungen 5,0mm Durchm. - Spannung 2,0-2,6V - Leistung 75-120mW - Rot/Grün - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt die Spezifikationen einer zweifarbigen, bedrahteten LED-Komponente in einem standardmäßigen T-1 3/4 (5mm) diffusen Gehäuse. Das Bauteil integriert zwei unterschiedliche Halbleiterchips in einem einzigen Gehäuse: einen, der im roten Spektrum mit AllnGaP-Technologie (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) emittiert, und einen weiteren, der im grünen Spektrum mit GaP-Technologie (Galliumphosphid) emittiert. Dieses Design ermöglicht die Erzeugung von zwei Farben aus einer einzigen Komponente, was für Statusanzeigen, Zweizustandssignale und einfache Mehrfarbenanzeigen nützlich ist. Die weiße, diffuse Linse bietet einen breiten Betrachtungswinkel und eine weiche, gleichmäßig verteilte Lichtabgabe. Das Produkt ist für allgemeine Indikatoranwendungen in der Unterhaltungselektronik, in industriellen Steuerungen und in Messgeräten konzipiert.

1.1 Kernvorteile

• Zweifarbige Lichtquelle:Die Integration von roten und grünen Chips in einem Gehäuse spart Leiterplattenfläche und vereinfacht die Montage im Vergleich zur Verwendung von zwei separaten LEDs.
• Abgestimmte Lichtleistung:Die Chips werden ausgewählt und abgeglichen, um einheitliche Lichtausgangseigenschaften zu gewährleisten, was ein konsistentes Erscheinungsbild in der Anwendung sicherstellt.
• Halbleiter-Zuverlässigkeit:LEDs bieten aufgrund des Fehlens von Glühfäden oder beweglichen Teilen eine lange Betriebsdauer, typischerweise über 50.000 Stunden.
• Geringer Stromverbrauch:Arbeitet mit Standard-Niedrigströmen (z.B. 20mA), ist somit energieeffizient und für batteriebetriebene Geräte geeignet.
• Umweltkonformität:Das Produkt wird bleifrei hergestellt und entspricht der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter oder an diesen Grenzen ist nicht garantiert und sollte für eine zuverlässige Leistung vermieden werden.

• Verlustleistung (P_d):75 mW für den roten Chip, 120 mW für den grünen Chip. Dies ist die maximale Leistung, die der LED-Chip bei einer Umgebungstemperatur (T_A) von 25°C als Wärme abführen kann. Eine Überschreitung kann zu Überhitzung und beschleunigtem Leistungsabfall führen.
• Dauer-Durchlassstrom (I_F):30 mA für beide Farben. Dies ist der maximale Gleichstrom, der kontinuierlich angelegt werden darf.
• Spitzen-Durchlassstrom:90 mA für beide Farben, nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite). Dies ermöglicht kurze, hochintensive Lichtblitze.
• Derating-Faktor:0,4 mA/°C für beide Farben. Für Umgebungstemperaturen über 50°C muss der maximal zulässige Dauerstrom linear um diesen Faktor reduziert werden, um Überhitzung zu vermeiden.
• Sperrspannung (V_R):5 V. Das Anlegen einer höheren Sperrspannung kann zum Sperrschichtdurchbruch führen.
• Betriebs- & Lagertemperatur:-55°C bis +100°C. Das Bauteil kann in diesem gesamten Bereich gelagert und betrieben werden.
• Lötemperatur der Anschlüsse:260°C für 5 Sekunden, gemessen 2,0mm vom LED-Körper entfernt. Dies definiert den Prozessbereich für Hand- oder Wellenlötung.

2.2 Elektrische & Optische Kennwerte

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen bei T_A=25°C und I_F=20mA, was normalen Betriebsbedingungen entspricht.

• Lichtstärke (I_v):Ein Schlüsselmaß für die wahrgenommene Helligkeit.
  • Rot (AllnGaP):Typisch 180 mcd, Bereich von mindestens 110 mcd bis maximal 310 mcd.
  • Grün (GaP):Typisch 50 mcd, Bereich von mindestens 30 mcd bis maximal 85 mcd.
  • Die Garantie beinhaltet eine Toleranz von ±15% auf diese Werte.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):Ungefähr 30 Grad für beide Farben. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres Achswertes abfällt. Die diffuse Linse erzeugt diese breite Abstrahlcharakteristik.
• Durchlassspannung (V_F):Der Spannungsabfall über der LED im Betrieb.
  • Rot:Typisch 2,4V (Bereich 2,0V - 2,4V).
  • Grün:Typisch 2,6V (Bereich 2,1V - 2,6V).
  • Der Unterschied in V_Fist auf die unterschiedlichen Bandlückenenergien der AllnGaP- und GaP-Materialien zurückzuführen.
• Wellenlänge:
  • Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_p):Die Wellenlänge, bei der die spektrale Ausgangsleistung am stärksten ist. Rot: ~650 nm. Grün: ~565 nm.
  • Dominante Wellenlänge (λ_d):Die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge, die die Farbe definiert. Rot: 634-644 nm. Grün: 563-580 nm.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Die Bandbreite des emittierten Lichts. Rot: ~20 nm. Grün: ~30 nm. Eine schmalere Halbwertsbreite deutet auf eine spektral reinere Farbe hin.
• Sperrstrom (I_R):< 100 μA bei V_R=5V. Dies ist der geringe Leckstrom, wenn die LED in Sperrrichtung betrieben wird.
• Kapazität (C):Gemessen bei Nullvorspannung. Rot: ~80 pF. Grün: ~35 pF. Dieser Parameter kann bei Hochfrequenz-Schaltanwendungen relevant sein.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um natürliche Schwankungen im Halbleiterfertigungsprozess zu handhaben, werden LEDs nach Leistungsklassen sortiert. Dieses Bauteil verwendet einen zweistelligen Bincode (X-X), der die Lichtstärkenklasse für den roten Chip bzw. den grünen Chip darstellt.

3.1 Lichtstärke-Binning

Roter Chip (AllnGaP) Klassen:

F: 110 - 140 mcd

G: 140 - 180 mcd

H: 180 - 240 mcd

J: 240 - 310 mcd

Grüner Chip (GaP) Klassen:

A: 30 - 38 mcd

B: 38 - 50 mcd

C: 50 - 65 mcd

D: 65 - 85 mcd

Beispiel:Ein Bincode von \"H-B\" zeigt einen roten Chip aus der H-Klasse (180-240 mcd) gepaart mit einem grünen Chip aus der B-Klasse (38-50 mcd) an. Entwickler können Klassen spezifizieren, um Helligkeitskonsistenz über mehrere Bauteile in einer Baugruppe sicherzustellen. Auf jede Klassengrenze wird eine Toleranz von ±15% angewendet.

4. Analyse der Leistungskurven

Während spezifische Diagramme im Datenblatt referenziert werden (Abb.1, Abb.6), werden ihre allgemeinen Implikationen hier basierend auf der Standard-LED-Physik analysiert.

4.1 Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I-V-Kurve)

Die Lichtleistung (I_v) ist über einen signifikanten Bereich annähernd proportional zum Durchlassstrom (I_F). Ein Betrieb über den empfohlenen 20mA erhöht die Helligkeit, erzeugt aber auch mehr Wärme, was möglicherweise die Lebensdauer verringert und die Farbe verschiebt. Ein Betrieb unter 20mA dimmt die Ausgangsleistung. Die Beziehung ist nur innerhalb bestimmter Grenzen linear; bei sehr hohen Strömen sinkt der Wirkungsgrad (Effizienzabnahme).

4.2 Temperaturabhängigkeit

Die LED-Leistung ist temperaturabhängig.

• Durchlassspannung (V_F):Sinkt mit steigender Sperrschichttemperatur. Dies hat einen geringen negativen Temperaturkoeffizienten.
• Lichtstärke (I_v):Sinkt mit steigender Sperrschichttemperatur. Hohe Umgebungstemperaturen oder übermäßiger Treiberstrom, der zu Selbsterwärmung führt, verringern die Lichtleistung. Der Derating-Faktor (0,4 mA/°C über 50°C) wird angewendet, um diesen thermischen Effekt zu steuern.
• Wellenlänge:Die Spitzen- und dominante Wellenlänge verschieben sich typischerweise leicht (meist zu längeren Wellenlängen) mit steigender Temperatur.

4.3 Spektrale Verteilung

Das referenzierte Spektralverteilungsdiagramm (Abb.1) würde die relative Strahlungsleistung gegenüber der Wellenlänge für jeden Chip zeigen. Der rote AllnGaP-Chip zeigt typischerweise einen schmaleren, symmetrischeren Peak um 650 nm. Der grüne GaP-Chip hat einen breiteren Peak um 565 nm. Die dominante Wellenlänge wird aus diesem Spektrum unter Verwendung der CIE-Farbmetrikstandards berechnet, um den wahrgenommenen Farbton zu definieren.

5. Mechanische & Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das Bauteil verwendet ein standardmäßiges T-1 3/4 Radialgehäuse mit weißer diffuser Epoxidlinse. Wichtige dimensionale Hinweise umfassen:

• Alle Abmessungen sind in Millimetern (Zoll in Klammern).
• Eine Standardtoleranz von ±0,25mm (±0,010\") gilt, sofern nicht anders angegeben.
• Das Harz unter dem Flansch kann maximal 1,0mm hervorstehen.
• Der Anschlussabstand wird an der Stelle gemessen, an der die Anschlüsse das Gehäuse verlassen, was für das PCB-Footprint-Design entscheidend ist.

5.2 Polaritätsidentifikation & Anschlussformung

Typischerweise bezeichnet der längere Anschluss die Anode (positive Seite). Für eine Zweifarben-LED mit zwei Anoden und einer gemeinsamen Kathode (oder umgekehrt, abhängig vom internen Schaltkreis) definiert das interne Schaltbild im Datenblatt die Pinbelegung. Während der Anschlussformung muss die Biegung mindestens 3mm von der Linsenbasis entfernt erfolgen, um Belastung der Dichtung zu vermeiden. Die Formung muss bei Raumtemperatur und vor dem Lötprozess erfolgen.

5.3 Querschnitt & Materialien

Die Komponente besteht aus:

1. Anschlussrahmen:Eisenlegierung mit Kupfer- und Silberbeschichtung, fertig mit Lötüberzug für verbesserte Lötbarkeit.
2. Chipbond:Silbergefüllte Epoxidpaste befestigt die Halbleiterchips am Anschlussrahmen.
3. LED-Chips:Separate AllnGaP (Rot) und GaP (Grün) Chips.
4. Bonddraht:Golddraht verbindet die Oberseite der Chips mit den entsprechenden Anschlussrahmen-Posten.
5. Verguss:Epoxidharz mit einem Härter bildet die diffuse Linse und bietet Umweltschutz.
6. Produktgewicht:Ungefähr 0,36 Gramm.

6. Löt- & Montagerichtlinien

6.1 Lötprozessparameter

Handlötung (Lötkolben):

• Temperatur: 350°C - 400°C maximal.
• Zeit: Maximal 3,0 Sekunden pro Anschluss.
• Abstand: Mindestens 2,0mm Abstand zwischen Linsenbasis und Lötstelle einhalten.

Wellenlötung:

• Vorwärmtemperatur: < 100°C maximal.
• Vorwärmzeit: < 60 Sekunden maximal.
• Lötwellentemperatur: < 260°C maximal.
• Kontaktzeit: < 5 Sekunden maximal.

Kritische Warnung:Übermäßige Temperatur oder Zeit kann die Epoxylinse schmelzen, interne Delamination verursachen oder die Halbleitersperrschicht zerstören. Die Linse niemals in Lötzetauchbad tauchen.

6.2 Lagerung & Handhabung

• Lagerbedingungen:Sollten 30°C und 70% relative Luftfeuchtigkeit nicht überschreiten.
• Haltbarkeit:Nach Entnahme aus der original feuchtigkeitsdichten Verpackung sollten die Bauteile innerhalb von drei Monaten verwendet werden.
• Langzeitlagerung:Für längere Zeiträume außerhalb der Originalverpackung, in einem verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder in einer Stickstoffatmosphäre lagern.
• Reinigung:Nur alkoholbasierte Lösungsmittel wie Isopropylalkohol (IPA) verwenden. Vermeiden Sie aggressive oder Ultraschallreinigung, die das Gehäuse belasten könnte.

7. Verpackungs- & Bestellinformationen

7.1 Verpackungsspezifikationen

Die Bauteile sind in antistatischen Beuteln verpackt, um Schäden durch elektrostatische Entladung zu verhindern.

• Grundpackung:500 Stück oder 250 Stück pro Packbeutel.
• Innenschachtel:Enthält 16 Packbeutel, insgesamt 8.000 Stück.
• Außenschachtel (Versandkarton):Enthält 8 Innenschachteln, insgesamt 64.000 Stück.
• In jeder Versandcharge darf nur die letzte Packung eine nicht volle Menge enthalten.

7.2 Interpretation der Teilenummer

Die Teilenummer LTL30EKDFGJ folgt einem internen Codierungssystem. Während die vollständige Logik hier nicht offengelegt wird, kodiert sie typischerweise Attribute wie Gehäusetyp (T-1 3/4), Farbe (Zweifarben), Linsenstil (Diffus) und die spezifischen Intensitäts-Bincodes (z.B. \"J\" für Rot, aus dem Kontext impliziert). Das Suffix \"FGJ\" bezieht sich wahrscheinlich auf die Leistungs-Binning.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese Zweifarben-LED ist ideal für Anwendungen, die eine Zweizustandsanzeige von einem einzigen Punkt aus erfordern:

• Statusanzeigen:Eingeschaltet (Grün) / Standby (Rot) oder Normal (Grün) / Fehler (Rot).
• Zweizustands-Alarme:Warnung (Blinkend Rot) / OK (Grün).
• Einfache Anzeigen:Einfache Frontplattenleuchten, Hintergrundbeleuchtung für Schalter oder Beschriftungen, wo zwei Farben benötigt werden.
• Unterhaltungselektronik:Ladestatus, Verbindungsanzeigen an Routern, Modems oder Audiogeräten.
• Industrielle Steuerungen:Maschinenstatusanzeigen, Gut/Schlecht-Signale.

8.2 Schaltungsdesign-Überlegungen

Stromtreibung ist essentiell:LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Die Durchlassspannung (V_F) hat eine Toleranz und variiert mit der Temperatur. Das direkte Anschließen von LEDs an eine Spannungsquelle oder parallel ohne individuelle Strombegrenzung wird nicht empfohlen, da kleine Unterschiede in V_Fzu erheblichen Ungleichgewichten in der Stromaufteilung und Helligkeit führen.

Empfohlene Schaltung (Modell A):Verwenden Sie einen Reihen-Strombegrenzungswiderstand für jeden LED-Chip (oder jeden Farbkanal der Zweifarben-LED). Der Widerstandswert wird mit dem Ohmschen Gesetz berechnet: R = (V_versorgung- V_F) / I_F. Zum Beispiel, mit einer 5V-Versorgung, einer grünen LED (V_F~2,6V) bei 20mA: R = (5 - 2,6) / 0,02 = 120 Ω. Dies gewährleistet stabile und abgestimmte Helligkeit.

Wärmemanagement:Obwohl die Verlustleistung gering ist, sorgen Sie für ausreichende Belüftung bei Verwendung in hohen Umgebungstemperaturen oder geschlossenen Räumen. Halten Sie sich an die Strom-Derating-Richtlinien über 50°C.

9. Technischer Vergleich & Differenzierung

Im Vergleich zur Verwendung von zwei diskreten Einfarben-LEDs bietet diese integrierte Zweifarben-Lösung klare Vorteile:

• Platzeffizienz:Ein Bauteil-Footprint gegenüber zwei.
• Montagevereinfachung:Ein Bestückungs- und Lötvorgang gegenüber zwei, reduziert Kosten und potenzielle Fehler.
• Optische Ausrichtung:Garantiert, dass die roten und grünen Quellen am selben Ort sind, und bietet einen konsistenten visuellen Punkt.

Im Vergleich zu einer Dreifarben (RGB) LED ist dieses Bauteil einfacher, hat oft eine höhere Lichtleistung pro Farbe aufgrund dedizierter Chips und benötigt weniger Steuerleitungen (2 Anoden vs. 3 für eine gemeinsame Kathode RGB), was es für Anwendungen geeignet macht, bei denen nur zwei verschiedene Zustände benötigt werden, ohne die Komplexität der Farbmischung.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F1: Kann ich diese LED direkt von einem Mikrocontroller-Pin ansteuern?

A: Das hängt von der Stromquellen-/Senkenfähigkeit des Pins ab. Die meisten MCU-Pins können bis zu 20-25mA liefern/aufnehmen, was dem typischen LED-Strom entspricht. Sie MÜSSEN jedoch einen Reihenwiderstand einsetzen, um den Strom zu begrenzen. Schließen Sie eine LED niemals direkt zwischen einen MCU-Pin und Versorgung oder Masse an.

F2: Warum sind die typischen Durchlassspannungen für Rot und Grün unterschiedlich?

A: Die Durchlassspannung wird durch die Bandlückenenergie des Halbleitermaterials bestimmt. Galliumphosphid (GaP, Grün) hat eine größere Bandlücke als Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AllnGaP, Rot), was eine etwas höhere Spannung erfordert, um \"einzuschalten\" und Strom zu leiten.

F3: Was bedeutet der Bincode und muss ich ihn spezifizieren?

A: Der Bincode (z.B. H-B) gibt den garantierten Bereich der Lichtstärke für die roten und grünen Chips an. Für Anwendungen, bei denen eine einheitliche Helligkeit über mehrere Bauteile kritisch ist (z.B. eine Frontplatte mit identischen Anzeigen), ist die Spezifikation einer engen Klasse wichtig. Für nicht-kritische Einzelanzeigen ist ein breiterer Klassenbereich akzeptabel.

F4: Wie identifiziere ich Anode und Kathode für jede Farbe?

A: Die spezifische Pinbelegung (gemeinsame Anode oder gemeinsame Kathode) wird durch das interne Schaltbild definiert, das aus dem vollständigen Datenblatt entnommen werden sollte. Typischerweise ist bei einer 3-poligen Zweifarben-LED der mittlere Pin der gemeinsame Anschluss, und die beiden äußeren Pins sind für die einzelnen Farben.

11. Praktische Design- & Anwendungsbeispiele

11.1 Dual-Status-Netzteilanzeige

Szenario:Ein Gerät benötigt eine Anzeige, um \"Netzteil vorhanden\" (Grün) und \"Batterieladung\" (Rot) anzuzeigen.

Umsetzung:Verwenden Sie die Zweifarben-LED. Schließen Sie die grüne Anode über einen Widerstand an eine geregelte 5V-Leitung an, die aktiv ist, wenn das Netzteil eingeschaltet ist. Schließen Sie die rote Anode über einen Widerstand an ein Steuersignal vom Ladekreis an, das während des Ladens hoch geht. Verwenden Sie eine gemeinsame Kathode, die mit Masse verbunden ist. Ein einfacher Transistor oder ein Logikgatter kann die Anoden ansteuern, wenn die Steuersignale schwach sind.

11.2 Einfaches Zweizustands-Alarmsystem

Szenario:Ein Sensormodul benötigt eine visuelle Warnung: konstantes Grün für \"Normal\"