Technisches Datenblatt für die Zweifarben-LED-Lampe LTLR1DESTBKJH155T - Blau/Gelb - 3,2V/2,1V - 70mW/75mW

1. Produktübersicht

Dieses Dokument erläutert detailliert die Spezifikationen für eine bedrahtete Zweifarben-LED-Baugruppe. Das Produkt besteht aus einer T-1 LED-Lampe mit InGaN-Blau- und AlInGaP-Gelbchips, die in einem schwarzen Kunststoff-Winkelgehäuse untergebracht ist. Diese Baugruppe ist als Leiterplatten-Anzeige (CBI) konzipiert und bietet ein hochkontrastreiches visuelles Signal für verschiedene elektronische Geräte. Die Hauptfunktion besteht darin, Statusanzeigen durch zwei verschiedene Farben aus einem einzigen Gehäuse zu ermöglichen, das senkrecht zur Leiterplattenebene montiert wird.

1.1 Kernvorteile

• Einfache Montage:Das Design ist für eine unkomplizierte Leiterplattenbestückung optimiert und mit automatisierten Tape-and-Reel-Prozessen kompatibel.
• Verbesserte Sichtbarkeit:Das schwarze Gehäusematerial verbessert den Kontrast erheblich, wodurch die leuchtende LED vor dem Leiterplattenhintergrund besser sichtbar ist.
• Zweifarben-Funktionalität:Integriert blaue (typ. 470nm) und gelbe (typ. 589nm) LEDs in einem Gehäuse, was mehrere Statusanzeigen ermöglicht.
• Umweltkonformität:Das Produkt ist bleifrei und vollständig konform mit der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).
• Geringer Stromverbrauch:Für effizienten Betrieb mit typischen Durchlassströmen von 10-20mA ausgelegt.

1.2 Zielanwendungen

Dieses Bauteil ist für Statusanzeigen und visuelle Signalisierung in einer Vielzahl elektronischer Geräte vorgesehen. Wichtige Anwendungsmärkte sind:

• Kommunikationsgeräte:Netzwerk-Switches, Router, Modems.
• Computersysteme:Server, Desktop-PCs, Peripheriegeräte.
• Unterhaltungselektronik:Audio-/Video-Geräte, Haushaltsgeräte, Spielkonsolen.
• Industriesteuerungen:Instrumententafeln, Steuerungssysteme, Automatisierungsgeräte.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Der folgende Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Interpretation der wichtigsten elektrischen, optischen und thermischen Parameter des Bauteils. Alle Daten beziehen sich auf eine Umgebungstemperatur (TA) von 25°C, sofern nicht anders angegeben.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, bei deren Überschreitung dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb bei oder nahe diesen Grenzen wird für den normalen Gebrauch nicht empfohlen.

• Verlustleistung (PD):Blau: 70 mW, Gelb: 75 mW. Dieser Parameter begrenzt die gesamte elektrische Leistung (IF * VF), die im LED-Chip in Wärme umgewandelt werden kann.
• Durchlassstrom:Dauerbetrieb (DC): Blau: 20 mA, Gelb: 30 mA. Spitzenwert (gepulst): 60 mA für beide Farben unter spezifischen Bedingungen (Tastverhältnis ≤1/10, Pulsbreite ≤10µs). Das Überschreiten des DC-Stroms beschleunigt den Lichtstromrückgang und kann zu katastrophalem Ausfall führen.
• Temperaturbereiche:Betrieb: -30°C bis +85°C. Lagerung: -40°C bis +100°C. Diese definieren die Umgebungsgrenzen für zuverlässigen Betrieb und nicht betriebsbereite Lagerung.
• Löttemperatur:Die Anschlüsse halten 260°C für maximal 5 Sekunden stand, gemessen 2,0 mm vom LED-Körper entfernt. Dies ist kritisch für Wellen- oder Handlötprozesse.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Dies sind die typischen Leistungsparameter unter spezifizierten Testbedingungen, die das erwartete Verhalten des Bauteils darstellen.

• Lichtstärke (Iv):Gemessen bei IF=10mA. Blau: 520 mcd (typisch), Gelb: 310 mcd (typisch). Das Datenblatt weist darauf hin, dass für Garantiezwecke eine Prüftoleranz von ±30% berücksichtigt werden muss, was auf erhebliche Einheit-zu-Einheit-Schwankungen hinweist.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):Etwa 40 Grad für beide Farben. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres Achsenwertes abfällt, und definiert die Strahlausbreitung.
• Wellenlänge:
  • Spitzenwellenlänge (λP): Blau: 468 nm, Gelb: 591 nm (am Messpeak).
  • Dominante Wellenlänge (λd): Blau: 470 nm (typisch), Gelb: 589 nm (typisch). Die dominante Wellenlänge ist die wahrgenommene Farbe gemäß dem CIE-Farbdiagramm.
• Durchlassspannung (VF):Bei IF=10mA. Blau: 3,2V (typisch, Bereich 2,6-3,5V), Gelb: 2,1V (typisch, Bereich 1,7-2,5V). Die unterschiedlichen VF-Werte für die beiden Farben sind entscheidend für die Schaltungsentwicklung, insbesondere bei Ansteuerung aus einer gemeinsamen Stromquelle.
• Sperrstrom (IR):Maximal 10 µA bei VR=5V. Das Datenblatt stellt ausdrücklich klar, dass das Bauteilnichtfür den Sperrbetrieb ausgelegt ist; dieser Test dient nur der Charakterisierung.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Produkt wird basierend auf wichtigen optischen Parametern in Bins sortiert, um die Konsistenz innerhalb einer Produktionscharge sicherzustellen. Entwickler müssen diese Bereiche berücksichtigen.

3.1 Lichtstärke-Binning

LEDs werden nach ihrer gemessenen Lichtstärke bei 10mA gruppiert. Der Bin-Code ist Teil der vollständigen Artikelnummer (z.B. 'HJ' in LTLR1DESTBKJH155T).

• Blaue LED-Bins:FG (110-180 mcd), HJ (180-310 mcd), KL (310-520 mcd).
• Gelbe LED-Bins:DE (65-110 mcd), FG (110-180 mcd), HJ (180-310 mcd).
• Toleranz:Jede Bingrenze hat eine Toleranz von ±30%, was bedeutet, dass die tatsächlichen Minimal-/Maximalwerte für ein bestimmtes Bin um diesen Betrag variieren können.

3.2 Farbton-Binning (Dominante Wellenlänge)

LEDs werden auch nach ihrer dominanten Wellenlänge sortiert, um die Farbkonsistenz zu kontrollieren.

• Blaue LED-Farbton-Bins:Code 1 (464,0-470,0 nm), Code 2 (470,0-476,0 nm).
• Gelbe LED-Farbton-Bins:Code 3 (582,0-589,0 nm), Code 4 (589,0-596,0 nm).
• Toleranz:Jede Bingrenze hat eine enge Toleranz von ±1 nm.

Die vollständige Artikelnummer spezifiziert die genauen Intensitäts- und Farbton-Bins für beide Komponenten (blau und gelb), was eine präzise Auswahl entsprechend den Anwendungsanforderungen ermöglicht.

4. Analyse der Leistungskurven

Während das PDF typische Kurven referenziert, kann ihr allgemeines Verhalten aus den Tabellendaten und der Halbleiterphysik abgeleitet werden.

4.1 Strom-Spannungs-Kennlinie (I-V-Kennlinie)

Die Durchlassspannung (VF) zeigt einen logarithmischen Zusammenhang mit dem Strom. Für die blaue LED (InGaN) ist VF aufgrund der unterschiedlichen Halbleiter-Bandlückenenergien höher (~3,2V @10mA) als für die gelbe LED (AlInGaP, ~2,1V @10mA). VF hat einen negativen Temperaturkoeffizienten und nimmt mit steigender Sperrschichttemperatur ab.

4.2 Optische Ausgangsleistung vs. Strom (L-I-Kennlinie)

Die Lichtstärke ist im spezifizierten Betriebsbereich (bis zu 20-30mA) annähernd linear zum Durchlassstrom. Die Effizienz (Lumen pro Watt) kann jedoch bei höheren Strömen aufgrund erhöhter Wärmeentwicklung und Droop-Effekten abnehmen. Die verschiedenen Intensitäts-Bins repräsentieren Variationen dieser L-I-Kennlinie innerhalb der Fertigungspopulation.

4.3 Temperaturabhängigkeit

Die Lichtausbeute der LED nimmt mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Die gelbe AlInGaP-LED hat typischerweise eine ausgeprägtere Temperaturabhängigkeit (stärkerer Ausgangsrückgang bei Wärme) als die blaue InGaN-LED. Ein ordnungsgemäßes Wärmemanagement ist für eine konstante Helligkeit und langfristige Zuverlässigkeit unerlässlich.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Abmessungen und Konstruktion

Das Bauteil verwendet ein schwarzes Kunststoff-Winkelgehäuse. Wichtige mechanische Hinweise:

• Alle Abmessungen sind in Millimetern angegeben, mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben.
• Das Gehäusematerial ist schwarzer Kunststoff.
• Die integrierte T-1-Lampe hat eine weiße, diffundierende Linse, die den Abstrahlwinkel vergrößert und das Erscheinungsbild des LED-Chips weicher macht.
• Das Winkeldesign ermöglicht die Montage der LED am Rand einer Leiterplatte, wobei das Licht parallel zur Platinenoberfläche abgestrahlt wird – ideal für Frontplatten-Anzeigen.

5.2 Polungsidentifikation

Als Zweifarben-LED in einer Kathoden- oder Anoden-Gemeinschaftsschaltung (die spezifische Konfiguration muss aus dem detaillierten Pinbelegungsdiagramm verifiziert werden, das referenziert, aber im vorliegenden Auszug nicht vollständig detailliert ist) ist die korrekte Polung entscheidend. Das Anlegen einer Sperrspannung über 5V kann sofortige Beschädigung verursachen. Der längere Anschluss bezeichnet typischerweise die Anode bei einer Einfarben-LED, aber bei Zweifarben-Typen muss die Gehäusemarkierung oder das Datenblattdiagramm konsultiert werden.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Lagerbedingungen

LEDs sind feuchtigkeitsempfindliche Bauteile (MSD).

• Verschweißte Beutel:Lagern bei ≤30°C und ≤70% r.F. Die Haltbarkeit beträgt ein Jahr im original Feuchtigkeitssperrbeutel (MBB) mit Trockenmittel.
• Geöffnete Beutel:Lagern bei ≤30°C und ≤60% r.F. Die Bauteile sollten innerhalb von 168 Stunden (1 Woche) nach dem Öffnen des Beutels IR-reflowgelötet werden.
• Längere Exposition:Bei Exposition >168 Stunden ist vor dem Löten ein Trocknen bei 60°C für mindestens 48 Stunden erforderlich, um "Popcorn"-Risse während des Reflow zu verhindern.

6.2 Anschlussbiegen und Handhabung

• Biegen Sie die Anschlüsse an einer Stelle, die mindestens 3 mm von der Basis der LED-Linse entfernt ist. Verwenden Sie die Linsenbasis nicht als Drehpunkt.
• Das Biegen der Anschlüsse mussvordem Löten bei Raumtemperatur erfolgen.
• Verwenden Sie beim Einfügen in die Leiterplatte die minimal mögliche Klemmkraft, um mechanische Belastung der Epoxidlinse und der Bonddrähte zu vermeiden.

6.3 Lötprozess

• Halten Sie einen Mindestabstand von 2 mm von der Linsenbasis zum Lötpunkt ein.
• Vermeiden Sie das Eintauchen der Linse in Lot oder Flussmittel.
• Wenden Sie während oder nach dem Löten keine äußere Kraft auf die Anschlüsse an.
• Zur Reinigung verwenden Sie nur alkoholbasierte Lösungsmittel wie Isopropylalkohol.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Verpackungsspezifikation

Das Bauteil wird in Tape-and-Reel-Verpackung für die automatisierte Montage geliefert.

• Trägerband:Schwarze leitfähige Polystyrol-Legierung, 0,50 mm Dicke.
• Spulenkapazität:450 Stück pro 13-Zoll-Spule.
• Kartonverpackung:
  • 1 Spule + Trockenmittel + Feuchtigkeitskarte in 1 Feuchtigkeitssperrbeutel (MBB).
  • 2 MBBs in 1 Innenkarton (insgesamt 900 Stück).
  • 10 Innenkartons in 1 Außenkarton (insgesamt 9.000 Stück).

8. Anwendungsentwicklungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

Jede farbige LED sollte unabhängig mit einem strombegrenzenden Widerstand angesteuert werden. Aufgrund der unterschiedlichen Durchlassspannungen (Blau ~3,2V, Gelb ~2,1V) wird die Verwendung eines gemeinsamen Widerstands für beide parallel geschalteten LEDs nicht empfohlen, da dies zu einem starken Stromungleichgewicht führt. Separate strombegrenzende Widerstände müssen basierend auf der Versorgungsspannung (Vcc), dem gewünschten Strom (IF, typisch 10-20mA) und der VF der LED berechnet werden. Formel: R = (Vcc - VF) / IF.

8.2 Entwicklungsüberlegungen

• Stromansteuerung:Steuern Sie LEDs immer mit einer Konstantstromquelle oder einer Spannungsquelle mit einem Reihenwiderstand an. Der direkte Anschluss an eine Spannungsquelle führt zu unkontrolliertem Stromfluss und Ausfall.
• Wärmemanagement:Obwohl die Verlustleistung gering ist, sorgen Sie für ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte oder Belüftung, wenn mit maximalem Strom oder bei hohen Umgebungstemperaturen gearbeitet wird, um die Sperrschichttemperatur innerhalb der Grenzen zu halten.
• Visuelles Design:Das schwarze Gehäuse bietet einen ausgezeichneten Kontrast. Berücksichtigen Sie den 40-Grad-Abstrahlwinkel bei der Gestaltung von Lichtleitern oder Frontplattenausschnitten, um die Sichtbarkeit von den vorgesehenen Betrachtungspositionen sicherzustellen.
• Auswirkung des Binnings:Für Anwendungen, die eine gleichmäßige Helligkeit über mehrere Einheiten erfordern, geben Sie ein enges Intensitäts-Bin an (z.B. HJ für beide Farben) und stellen Sie nach Möglichkeit den Bezug aus derselben Fertigungslos sicher.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu Einfarben-Durchsteck-LEDs oder oberflächenmontierten Alternativen bietet dieses Produkt spezifische Vorteile:

• vs. Zwei Einfarben-LEDs:Spart Leiterplattenfläche, reduziert die Bauteilanzahl und vereinfacht die Montage, indem ein Footprint für zwei Anzeigefunktionen verwendet wird.
• vs. SMD-Zweifarben-LEDs:Das bedrahtete Winkeldesign ist oft robuster für manuelle Montage, Reparatur und Anwendungen mit Vibration oder mechanischer Belastung. Es erleichtert auch die Frontplattenmontage ohne zusätzliche Lichtleiter.
• vs. Dreifarben-RGB-LEDs:Bietet eine einfachere, oft kostengünstigere Lösung, wenn nur zwei spezifische Farben (blau und gelb/bernstein) für Statusanzeigen benötigt werden (z.B. Strom/Bereitschaft, aktiv/leerlauf, OK/Warnung).

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

10.1 Kann ich beide LEDs gleichzeitig von einem Pin aus ansteuern?

Nein, nicht direkt. Die blauen und gelben LEDs haben unterschiedliche Durchlassspannungen. Ein Parallelschalten an eine einzelne Stromquelle führt dazu, dass der größte Teil des Stroms durch die gelbe LED (niedrigere VF) fließt, was sie möglicherweise überlastet, während die blaue LED schwach bleibt oder aus ist. Sie müssen von separaten Schaltungen oder einem Treiber-IC mit unabhängiger Stromregelung angesteuert werden.

10.2 Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

Die Spitzenwellenlänge (λP) ist die Wellenlänge am höchsten Punkt der spektralen Leistungsverteilungskurve der LED. Die dominante Wellenlänge (λd) ist ein berechneter Wert aus dem CIE-Farbdiagramm, der die wahrgenommene Farbe als einzelne Wellenlänge darstellt. λd ist relevanter für Farbanzeigeanwendungen, während λP relevanter für Spektralanalysen ist.

10.3 Warum gibt es eine ±30% Toleranz bei Lichtstärkengarantien?

Dies spiegelt inhärente Schwankungen in der Halbleiterepitaxie und im Fertigungsprozess wider. Das Binning-System wird verwendet, um LEDs in Gruppen mit viel engerer relativer Leistung zu sortieren. Die Toleranz gilt für die Bingrenzen selbst, was bedeutet, dass ein als 180-310 mcd bezeichnetes Bin Einheiten mit nur 126 mcd (180 -30%) oder bis zu 403 mcd (310 +30%) an den Testgrenzen haben könnte.

11. Praktische Anwendungsbeispiele

11.1 Netzwerk-Switch-Port-Statusanzeige

In einem Ethernet-Switch kann eine einzelne Zweifarben-LED pro Port mehrere Zustände anzeigen: Aus (keine Verbindung), Dauerhaft Gelb (10/100 Mbps Verbindung), Dauerhaft Blau (1 Gbps Verbindung), Blinkend Gelb (Datenaktivität bei niedrigerer Geschwindigkeit), Blinkend Blau (Datenaktivität bei höherer Geschwindigkeit). Dies konsolidiert, was möglicherweise zwei separate LEDs erfordert hätte, in eine einzige und spart Frontplattenplatz.

11.2 Netzteil-Status (PSU)

Bei einem Server- oder Industrienetzteil kann die LED anzeigen: Aus (AC-Strom nicht vorhanden), Dauerhaft Gelb (AC vorhanden, DC-Ausgänge aus/Bereitschaft), Dauerhaft Blau (DC-Ausgänge ein und innerhalb der Toleranz). Der hohe Kontrast des schwarzen Gehäuses gewährleistet klare Sichtbarkeit in Rack-Umgebungen.

12. Funktionsprinzip

Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiter-p-n-Übergangsbauelemente. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Bandlückenenergie des Materials übersteigt, rekombinieren Elektronen mit Löchern in der Sperrschicht und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die Lichtfarbe wird durch die Bandlückenenergie des Halbleitermaterials bestimmt. InGaN (Indiumgalliumnitrid) wird für blaue Emission verwendet, und AlInGaP (Aluminiumindiumgalliumphosphid) wird für gelbe/bernsteinfarbene Emission verwendet. Die weiße, diffundierende Linse enthält Leuchtstoffe oder Streupartikel, um den Abstrahlwinkel zu vergrößern und das Licht weicher zu machen. Die beiden Halbleiterchips sind in einem einzigen T-1-Gehäuse mit einer gemeinsamen elektrischen Verbindung (gemeinsame Kathode oder Anode) untergebracht, um kompakt zu sein.

13. Technologietrends

Der Markt für bedrahtete LEDs als Anzeigen ist ausgereift, mit einer allmählichen Verlagerung hin zu oberflächenmontierten Bauteilen (SMD) wie 0603, 0402 und Seitenansichtstypen für Leiterplatten mit höherer Dichte. Bedrahtete LEDs, insbesondere Winkeltypen, bleiben jedoch in Anwendungen relevant, die höhere mechanische Robustheit, einfachere manuelle Montage/Wartbarkeit und spezifische optische Montagewinkel ohne Sekundäroptik erfordern. Der Technologietrend in diesem Segment konzentriert sich auf die Verbesserung der Effizienz (höhere mcd/mA), das Erreichen engerer Farb- und Intensitäts-Binnings für Konsistenz und die Erhöhung der Zuverlässigkeit unter breiteren Temperatur- und Feuchtigkeitsbereichen. Die Integration mehrerer Farben/Chips in einem Gehäuse, wie bei diesem Produkt, bleibt eine Schlüsselmethode, um die Funktionalität pro Flächeneinheit auf einer Leiterplatte zu erhöhen.