Technisches Datenblatt für 3,1mm blaue LED LTL1CHTBK5 - Durchmesser 3,1mm - Spannung 3,8V - Leistung 120mW

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt die technischen Spezifikationen einer hocheffizienten, energiearmen blauen Leuchtdiode (LED) für die Durchsteckmontage auf Leiterplatten (PCBs) oder Panels. Das Bauteil verfügt über ein Gehäuse mit 3,1mm Durchmesser und nutzt InGaN (Indiumgalliumnitrid)-Technologie zur Erzeugung von blauem Licht. Zu den Kernvorteilen zählen die Kompatibilität mit integrierten Schaltkreisen aufgrund des geringen Strombedarfs sowie vielseitige Montagemöglichkeiten, wodurch es sich für eine breite Palette von Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsanwendungen in der Unterhaltungselektronik, Messtechnik und allgemeinen Elektronikgeräten eignet.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Absolute Grenzwerte

Die Betriebsgrenzen des Bauteils sind bei einer Umgebungstemperatur (T_A) von 25°C definiert. Das Überschreiten dieser Werte kann zu dauerhaften Schäden führen.

• Verlustleistung (P_D):120 mW - Die maximal zulässige Gesamtleistung, die das Bauteil sicher abführen kann.
• Spitzen-Strom in Durchlassrichtung (I_FP):100 mA - Zulässig unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite).
• DC-Strom in Durchlassrichtung (I_F):30 mA - Der maximale Dauerstrom in Durchlassrichtung.
• Betriebstemperaturbereich:-25°C bis +80°C.
• Lagertemperaturbereich:-30°C bis +100°C.
• Lötemperatur der Anschlüsse:260°C für 5 Sekunden, gemessen 1,6mm vom LED-Körper entfernt.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Die wichtigsten Leistungsparameter werden bei T_A=25°C und einem Standard-Prüfstrom (I_F) von 20mA gemessen.

• Lichtstärke (I_V):310 mcd (Min), 880 mcd (Typ). Dies ist die wahrgenommene Helligkeit, gemessen durch einen Sensor, der auf die photopische Empfindlichkeit des menschlichen Auges (CIE-Kurve) abgestimmt ist. Auf den garantierten Wert gilt eine Toleranz von ±15%.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):30 Grad (Typ). Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres axialen (zentralen) Wertes abfällt.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_P):468 nm (Typ). Die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsabgabe am höchsten ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):470 nm (Typ). Abgeleitet vom CIE-Farbtafeldiagramm, ist dies die einzelne Wellenlänge, die die wahrgenommene Farbe der LED am besten repräsentiert.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):25 nm (Typ). Die Breite des Emissionsspektrums bei halber Maximalleistung, ein Indikator für die Farbreinheit.
• Durchlassspannung (V_F):3,5V (Min), 3,8V (Typ) bei I_F=20mA.
• Sperrstrom (I_R):100 µA (Max) bei einer Sperrspannung (V_R) von 5V.Wichtig:Dieses Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt; diese Prüfbedingung dient nur der Charakterisierung.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Konsistenz in Anwendungen zu gewährleisten, werden LEDs basierend auf wichtigen optischen Parametern sortiert (gebinned).

3.1 Lichtstärke-Binning

Einheiten: mcd @ 20mA. Jedes Bin hat eine Toleranz von ±15% bezogen auf seine Grenzwerte.

• K:310 - 400 mcd
• L:400 - 520 mcd
• M:520 - 680 mcd
• N:680 - 880 mcd
• P:880 - 1150 mcd
• Q:1150 - 1500 mcd

Der Bin-Code ist auf jeder Verpackungstüte zur Identifikation aufgedruckt.

3.2 Dominante Wellenlänge-Binning

Einheiten: nm @ 20mA. Jedes Bin hat eine Toleranz von ±1nm.

• B08:465,0 - 470,0 nm
• B09:470,0 - 475,0 nm

4. Analyse der Leistungskurven

Während spezifische Diagramme im Datenblatt referenziert sind (typische elektrische/optische Kennlinien auf Seite 4), sind die folgenden Trends für solche Bauteile typisch:

• I-V-Kennlinie:Die Durchlassspannung (V_F) zeigt einen logarithmischen Zusammenhang mit dem Durchlassstrom (I_F), mit einer charakteristischen "Knie"-Spannung von etwa 3V, bevor sie linearer ansteigt.
• Lichtstärke vs. Strom: I_Vist innerhalb des empfohlenen Betriebsbereichs annähernd proportional zu I_F, kann aber bei sehr hohen Strömen sättigen oder abnehmen.
• Temperaturabhängigkeit:Die Lichtstärke nimmt typischerweise mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Die Durchlassspannung hat ebenfalls einen negativen Temperaturkoeffizienten (sinkt mit steigender Temperatur).
• Spektrale Verteilung:Das Emissionsspektrum ist eine glockenförmige Kurve, die um die Spitzenwellenlänge (468 nm) zentriert ist, mit einer typischen Halbwertsbreite von 25 nm.

5. Mechanische & Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das Bauteil ist in einem zylindrischen, wasserklaren Linsengehäuse mit einem Durchmesser von 3,1mm untergebracht. Wichtige Abmessungshinweise umfassen:

• Alle Abmessungen sind in Millimetern angegeben (Zoll in Klammern).
• Die allgemeine Toleranz beträgt ±0,25mm, sofern nicht anders angegeben.
• Der maximale Harzüberstand unter dem Flansch beträgt 1,0mm.
• Der Anschlussabstand wird an der Stelle gemessen, an der die Anschlüsse aus dem Gehäusekörper austreten.

Polaritätskennzeichnung:Der längere Anschluss ist die Anode (Plus), der kürzere Anschluss ist die Kathode (Minus). Dies ist eine Standardkonvention für bedrahtete LEDs.

6. Löt- & Montagerichtlinien

6.1 Anschlussverformung & Handhabung

• Biegen Sie die Anschlüsse an einer Stelle, die mindestens 3mm von der Basis der LED-Linse entfernt ist.Verwenden Siedie Gehäusebasis nicht als Drehpunkt.
• Die Anschlussverformung muss bei Raumtemperatur undvor soldering.
• der Montage erfolgen. Verwenden Sie während der Leiterplattenmontage eine minimale Verpresskraft, um mechanische Belastung zu vermeiden.

6.2 Lötprozess

• Halten Sie einen Mindestabstand von 2mm zwischen Linsenbasis und Lötstelle ein. Vermeiden Sie das Eintauchen der Linse in das Lot.
• Vermeiden Sie das Ausüben äußerer Kräfte auf die Anschlüsse, während die LED durch das Löten noch heiß ist.
• IR-Reflow-Löten istfür diese bedrahtete LED nicht geeignet.

Empfohlene Lötbedingungen:

• Lötkolben:Max. 300°C für max. 3 Sekunden (nur einmalig).
• Wellenlöten:Vorwärmen auf max. 100°C für max. 60 Sek., dann Lötwellenkontakt bei max. 260°C für max. 10 Sek.

Übermäßige Temperatur oder Zeit kann die Linse verformen oder zu einem katastrophalen Ausfall führen.

6.3 Reinigung & Lagerung

• Reinigung:Bei Bedarf alkoholbasierte Lösungsmittel wie Isopropylalkohol verwenden.
• Lagerung:Lagern Sie die LEDs in einer Umgebung von max. 30°C und 70% relativer Luftfeuchtigkeit. LEDs, die aus der Originalverpackung entnommen wurden, sollten innerhalb von drei Monaten verwendet werden. Für eine längere Lagerung verwenden Sie einen versiegelten Behälter mit Trockenmittel oder eine Stickstoffatmosphäre.

7. Verpackung & Bestellinformationen

7.1 Verpackungsspezifikation

• Verpackungstüte: 1000, 500 oder 250 Stück pro Tüte.
• Innenkarton: 10 Tüten pro Karton (insgesamt 10.000 Stück).
• Außenkarton: 8 Innenkartons pro Außenkarton (insgesamt 80.000 Stück).
• Hinweis: In jeder Versandcharge darf nur die letzte Packung nicht vollständig sein.

7.2 Artikelnummer

Die spezifische Artikelnummer, die dieses Datenblatt abdeckt, istLTL1CHTBK5. Die Linse ist wasserklar, die Lichtquelle basiert auf InGaN, und die emittierte Farbe ist blau.

8. Anwendungsdesign-Empfehlungen

8.1 Treiberschaltungs-Design

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Um eine gleichmäßige Helligkeit beim parallelen Betrieb mehrerer LEDs zu gewährleisten, wirddringend empfohlen, einen strombegrenzenden Widerstand in Reihe zu jeder LED zu schalten (Schaltungsmodell A). Der direkte Parallelbetrieb von LEDs (Schaltungsmodell B) wird nicht empfohlen, da geringe Unterschiede in der Durchlassspannung (V_F) zwischen einzelnen LEDs zu erheblichen Unterschieden in der Stromaufteilung und folglich in der wahrgenommenen Helligkeit führen können.

Der Wert des Reihenwiderstands (R_s) kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R_s= (V_Versorgung- V_F) / I_F, wobei V_Fdie typische Durchlassspannung (z.B. 3,8V) und I_Fder gewünschte Betriebsstrom (z.B. 20mA) ist.

8.2 Elektrostatische Entladung (ESD)-Schutz

Diese LED ist anfällig für Schäden durch elektrostatische Entladung. Es müssen Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden:

• Bedienpersonal sollte leitfähige Handgelenkbänder oder antistatische Handschuhe tragen.
• Alle Geräte, Arbeitsplätze und Lagerregale müssen ordnungsgemäß geerdet sein.
• Verwenden Sie einen Ionisator, um statische Aufladungen zu neutralisieren, die sich durch Handhabungsreibung auf der Kunststofflinse aufbauen können.

8.3 Anwendungsbereich & Vorsichtsmaßnahmen

Diese LED ist für gewöhnliche Elektronikgeräte (Büro, Kommunikation, Haushalt) vorgesehen. Sie ist nicht für Anwendungen konzipiert, bei denen ein Ausfall Leben oder Gesundheit gefährden könnte (z.B. Luftfahrt, medizinische Lebenserhaltungssysteme, kritische Sicherheitseinrichtungen), ohne vorherige Konsultation und spezifische Qualifikation.

9. Technischer Vergleich & Differenzierung

Im Vergleich zu älteren blauen LED-Technologien (z.B. basierend auf Siliziumkarbid) bietet diese InGaN-basierte LED bei gleicher Lichtleistung eine deutlich höhere Lichtausbeute und einen geringeren Energieverbrauch. Der Durchmesser von 3,1mm ist ein gängiger Industriestandard und bietet einen guten Kompromiss zwischen Lichtleistung und Platzbedarf auf der Leiterplatte. Ihre wichtigsten Unterscheidungsmerkmale sind die Kombination aus einem relativ engen Abstrahlwinkel (30°), der ein stärker gerichtetes Licht bietet, und die Verfügbarkeit eines präzisen Binnings sowohl für die Intensität als auch für die Wellenlänge, was eine engere Farb- und Helligkeitsabstimmung in Multi-LED-Anwendungen ermöglicht.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQs)

10.1 Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

Spitzenwellenlänge (λ_P)) ist die physikalische Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsabgabe maximal ist (468 nm).Dominante Wellenlänge (λ_d)) ist ein berechneter Wert (470 nm) aus der Farbwissenschaft, der die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlängenfarbe am besten repräsentiert. Für monochromatische LEDs wie diese blaue sind sie oft nahe beieinander, aber nicht identisch.

10.2 Kann ich diese LED ohne einen Reihenwiderstand betreiben?

No.Die Strom-Spannungs-Beziehung einer LED ist exponentiell. Eine kleine Erhöhung der Spannung über ihre Durchlassspannung kann einen sehr großen, möglicherweise zerstörerischen, Anstieg des Stroms verursachen. Ein Reihenwiderstand ist für einen stabilen, sicheren und vorhersehbaren Betrieb aus einer Spannungsquelle unerlässlich.

10.3 Warum gibt es eine Toleranz von ±15% auf die Lichtstärke?

Diese Toleranz berücksichtigt normale Schwankungen in den Halbleiterfertigungs- und Verpackungsprozessen. Das Binning-System wird eingeführt, um LEDs innerhalb dieser Gesamtvariation in engere Gruppen (z.B. K-, L-, M-Bins) zu sortieren, um spezifische Anwendungsanforderungen an die Helligkeitskonsistenz zu erfüllen.

10.4 Was bedeutet "I.C. kompatibel"?

Es bedeutet, dass die elektrischen Eigenschaften der LED, insbesondere ihr geringer Durchlassstrombedarf (z.B. 20mA), sie für den direkten Betrieb durch die Ausgangspins vieler Standard-ICs und Mikrocontroller geeignet machen, die typischerweise Ströme in diesem Bereich liefern oder aufnehmen können.

11. Design-in Fallstudienbeispiel

Szenario:Entwurf eines Statusanzeigepanels, das 10 gleichmäßig helle blaue Anzeigen erfordert.

1. Binning-Auswahl:Spezifizieren Sie LEDs aus demselben Lichtstärke-Bin (z.B. alle aus Bin 'M') und demselben dominanten Wellenlängen-Bin (z.B. alle B09), um visuelle Konsistenz zu gewährleisten.
2. Schaltungsdesign:Verwenden Sie eine 5V-Versorgung. Berechnen Sie den Reihenwiderstand: R_s= (5V - 3,8V) / 0,020A = 60 Ω. Ein Standard-62-Ω- oder 68-Ω-Widerstand wäre geeignet. Implementieren Sie diesen Widerstand in Reihe mitjederder 10 LEDs und schließen Sie sie parallel an die 5V-Schiene an.
3. Layout & Montage:Platzieren Sie die LEDs mit mindestens 3mm Anschlusslänge vor dem Biegen zur Entlastung. Stellen Sie sicher, dass das Löten gemäß den Wellenlötrichtlinien durchgeführt wird, wobei der Abstand von Lötkolben oder Lötwelle zur Linse >2mm beträgt.
4. ESD-Minderung:Stellen Sie sicher, dass die Montagelinie ESD-geschützt ist. Lagern und handhaben Sie LEDs bis zur Verwendung in ihrer Originalverpackung.

12. Einführung in das Technologieprinzip

Diese LED basiert auf InGaN (Indiumgalliumnitrid)-Halbleitermaterial. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich injiziert, wo sie rekombinieren. Die bei dieser Rekombination freigesetzte Energie wird als Photonen (Licht) emittiert. Die spezifische Zusammensetzung der InGaN-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts vorgibt. Für blaue Emission wird ein spezifisches Verhältnis von Indium zu Gallium verwendet. Die wasserklare Epoxidharzlinse dient zum Schutz des Halbleiterchips, zur Formung des Lichtstrahls (30° Abstrahlwinkel) und zur Verbesserung der Lichtauskopplung aus dem Gehäuse.

13. Branchentrends & Entwicklungen

Obwohl dies ein Standard-Durchsteckbauteil ist, entwickelt sich die zugrunde liegende InGaN-Technologie kontinuierlich weiter. Trends in der breiteren LED-Industrie umfassen:

• Erhöhte Effizienz:Fortlaufende Verbesserungen in der epitaktischen Schichtabscheidung und im Chipdesign führen zu höherer Lichtausbeute (mehr Lichtleistung pro Watt elektrischer Eingangsleistung).
• Farbkonsistenz:Fortschritte in der Fertigungskontrolle und Binning-Algorithmen ermöglichen engere Toleranzen für dominante Wellenlänge und Intensität, entscheidend für Anwendungen wie Vollfarbdisplays.
• Verpackung:Während Durchsteckmontage für bestimmte Anwendungen beliebt bleibt, dominieren SMD-Gehäuse (Surface-Mount Device) neue Designs aufgrund ihres geringeren Platzbedarfs und ihrer Eignung für automatisierte Bestückung. Dennoch behalten bedrahtete LEDs wie diese ihre Relevanz in Anwendungen, die höhere mechanische Robustheit, einfachere manuelle Prototypenerstellung oder spezifische optische Eigenschaften eines radialen Gehäuses erfordern.
• Zuverlässigkeit:Verbesserungen bei Materialien (z.B. Epoxidharze, Bondrahmen) und Verpackungstechniken verlängern weiterhin die Betriebslebensdauer und Stabilität von LEDs unter verschiedenen Umweltbedingungen.