3,1mm Durchsteck-LED LTL1CHKGTLC Datenblatt - Grün - 2,4V Durchlassspannung - 75mW Verlustleistung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt die Spezifikationen einer hocheffizienten, grünen Durchsteck-LED. Die Bauteile sind für universelle Anzeigeanwendungen konzipiert, bei denen zuverlässige Leistung, niedriger Stromverbrauch und hohe Lichtstärke erforderlich sind. Die Hauptzielmärkte umfassen Unterhaltungselektronik, Industrie-Bedienfelder, Kommunikationsgeräte und verschiedene Haushaltsgeräte, die eine Statusanzeige benötigen.

Die Kernvorteile dieser LED-Komponente sind ihre Konformität mit bleifreien und RoHS-Umweltstandards, eine hohe Lichtstärkeabgabe aus einem kompakten 3,1mm-Gehäuse, niedriger Stromverbrauch und Kompatibilität mit integrierten Schaltungen aufgrund des geringen Strombedarfs, was sie für moderne Elektronikdesigns geeignet macht.

2. Tiefgehende Interpretation der technischen Parameter

2.1 Absolute Grenzwerte

Diese Grenzwerte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Ein Betrieb bei oder über diesen Grenzwerten wird nicht empfohlen.

• Verlustleistung (Pd):75 mW. Dies ist die maximale Leistung, die die LED bei einer Umgebungstemperatur (T_A) von 25°C als Wärme abführen kann.
• DC-Durchlassstrom (I_F):30 mA. Der maximale Dauerstrom, der durch die LED fließen darf.
• Spitzen-Durchlassstrom:60 mA. Dieser ist nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite), um kurzzeitig eine höhere Lichtausbeute ohne Überhitzung zu erreichen.
• Sperrspannung (V_R):5 V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann einen sofortigen Sperrdurchbruch verursachen.
• Betriebstemperaturbereich:-40°C bis +100°C. Der Umgebungstemperaturbereich, für den die LED ausgelegt ist.
• Lötkolbentemperatur für Anschlüsse:260°C für 5 Sekunden, gemessen 2,0mm vom LED-Körper entfernt. Dies definiert das Temperaturprofil für Hand- oder Wellenlötung.

2.2 Elektrische / Optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen bei T_A=25°C, die das normale Betriebsverhalten des Bauteils definieren.

• Lichtstärke (I_V):18 bis 52 mcd (Minimum bis Maximum) bei einem Prüfstrom (I_F) von 2mA. Diese große Bandbreite wird durch ein Binning-System verwaltet (siehe Abschnitt 3). Die Intensität wird mit einem Sensor gemessen, der auf die photopische Hellempfindlichkeitskurve des menschlichen Auges (CIE-Kurve) gefiltert ist.
• Durchlassspannung (V_F):2,1V bis 2,4V (typisch) bei I_F= 2mA. Dieser Parameter ist entscheidend für die Auslegung des Vorwiderstands in der Treiberschaltung.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):45 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte des auf der Achse gemessenen Wertes abfällt. Ein 45°-Winkel bietet einen relativ breiten Abstrahlkegel.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_P):575 nm. Die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsabgabe am höchsten ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):572 nm. Dieser Wert wird aus dem CIE-Farbdiagramm abgeleitet und repräsentiert die wahrgenommene Farbe des Lichts, ein reines Grün.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):11 nm. Dies gibt die spektrale Reinheit an; eine schmalere Breite bedeutet eine gesättigtere, reinere Farbe.
• Sperrstrom (I_R):100 µA maximal bei V_R= 5V.
• Kapazität (C):40 pF typisch bei Null-Vorspannung und 1MHz Frequenz, relevant für Hochfrequenz-Schaltanwendungen.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um für Endanwender eine gleichbleibende Helligkeit und Farbe zu gewährleisten, werden LEDs basierend auf gemessenen Leistungsparametern in Bins sortiert.

3.1 Lichtstärke-Binning

Einheiten in Millicandela (mcd), gemessen bei 2 mA. Die Toleranz für jede Bin-Grenze beträgt ±15%.

• Bin 3Y:18 mcd (Min) bis 23 mcd (Max)
• Bin 3Z:23 mcd bis 30 mcd
• Bin A:30 mcd bis 38 mcd
• Bin B:38 mcd bis 52 mcd

Der Bin-Code ist auf der Verpackungstüte aufgedruckt, sodass Entwickler LEDs mit einem spezifischen Helligkeitsbereich für ihre Anwendung auswählen können.

3.2 Dominante Wellenlänge-Binning

Einheiten in Nanometern (nm), gemessen bei 2 mA. Die Toleranz für jede Bin-Grenze beträgt ±1 nm. Dies gewährleistet eine sehr enge Kontrolle über das wahrgenommene Grün.

• Bin H06:566,0 nm bis 568,0 nm
• Bin H07:568,0 nm bis 570,0 nm
• Bin H08:570,0 nm bis 572,0 nm
• Bin H09:572,0 nm bis 574,0 nm
• Bin H10:574,0 nm bis 576,0 nm
• Bin H11:576,0 nm bis 578,0 nm

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt verweist auf typische Kennlinien, die für das Verständnis des Bauteilverhaltens unter nicht-standardisierten Bedingungen wesentlich sind. Während die spezifischen Grafiken hier nicht wiedergegeben werden, werden ihre Auswirkungen nachfolgend analysiert.

4.1 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kennlinie)

Die I-V-Kennlinie ist nichtlinear. Für eine AlInGaP-LED wie diese weist die Durchlassspannung einen negativen Temperaturkoeffizienten auf. Das bedeutet, dass bei steigender Sperrschichttemperatur die benötigte Durchlassspannung für denselben Strom leicht abnimmt. Diese Eigenschaft ist wichtig für das Design einer Konstantstromtreiberschaltung, um eine stabile Lichtausgabe zu gewährleisten.

4.2 Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Die Lichtausbeute (Lichtstärke) ist im typischen Arbeitsbereich annähernd proportional zum Durchlassstrom. Die Effizienz kann jedoch bei sehr hohen Strömen aufgrund erhöhter Wärmeentwicklung (Droop-Effekt) abfallen. Ein Betrieb bei oder unterhalb des empfohlenen DC-Stroms gewährleistet optimale Effizienz und Lebensdauer.

4.3 Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur

Die Lichtausbeute von LEDs nimmt mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Für AlInGaP-Materialien ist dieser thermische Lösch-Effekt signifikant. Entwickler müssen das Wärmemanagement berücksichtigen, insbesondere in Umgebungen mit hoher Umgebungstemperatur oder beim Betrieb der LED mit hohen Strömen, um eine gleichbleibende Helligkeit aufrechtzuerhalten.

4.4 Spektrale Verteilung

Die referenzierte Spektralgrafik würde ein Maximum bei etwa 575 nm mit einer typischen Halbwertsbreite von 11 nm zeigen. Die dominante Wellenlänge von 572 nm definiert den wahrgenommenen grünen Farbpunkt im CIE-Diagramm.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das Bauteil ist in einem standardmäßigen runden Durchsteckgehäuse mit 3,1mm Durchmesser untergebracht. Wichtige Abmessungsangaben umfassen:

• Alle Abmessungen sind in Millimetern angegeben (Zoll in Klammern).
• Die Standardtoleranz beträgt ±0,25mm, sofern nicht anders angegeben.
• Der maximale Überstand des Harzes unter dem Flansch beträgt 1,0mm.
• Der Anschlussabstand wird an der Stelle gemessen, an der die Anschlüsse aus dem Gehäusekörper austreten, was für das PCB-Layout entscheidend ist.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Bei Durchsteck-LEDs wird die Kathode typischerweise durch eine abgeflachte Kante am Linsenrand oder durch den kürzeren Anschluss identifiziert. Das Datenblatt impliziert die Standard-Praxis der Industrie; der längere Anschluss ist die Anode (+), der kürzere die Kathode (-). Die korrekte Polarität muss während der Montage beachtet werden.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Eine sachgemäße Handhabung ist entscheidend, um Schäden zu vermeiden und die Zuverlässigkeit sicherzustellen.

6.1 Lagerbedingungen

LEDs sollten in einer Umgebung von maximal 30°C und 70% relativer Luftfeuchtigkeit gelagert werden. Wenn sie aus der original Feuchtigkeitssperrbeutel entnommen werden, sollten sie innerhalb von drei Monaten verwendet werden. Für eine längere Lagerung außerhalb der Originalverpackung sollte ein versiegelter Behälter mit Trockenmittel oder eine Stickstoffatmosphäre verwendet werden.

6.2 Anschlussverformung

• Das Biegen muss an einer Stelle mindestens 3mm von der Basis der LED-Linse entfernt erfolgen.
• Die Basis des Anschlussrahmens darf nicht als Drehpunkt verwendet werden.
• Die Anschlussverformung muss bei Raumtemperatur undvordem Lötprozess durchgeführt werden.
• Beim Einführen in die Leiterplatte sollte die minimal notwendige Klemmkraft angewendet werden, um mechanische Belastung des Gehäuses zu vermeiden.

6.3 Lötprozess

• Halten Sie einen Mindestabstand von 2mm von der Basis der Linse zum Lötpunkt ein. Die Linse darf niemals in das Lot getaucht werden.
• Vermeiden Sie es, äußere Belastung auf die Anschlüsse auszuüben, während die LED durch das Löten heiß ist.
• Empfohlene Lötbedingungen:
  • Handlöten (Lötkolben):Maximale Temperatur 300°C, maximale Zeit 3 Sekunden pro Anschluss (nur einmal).
  • Wellenlöten:Maximale Vorwärmtemperatur 100°C für bis zu 60 Sekunden. Lötwellentemperatur maximal 260°C für maximal 5 Sekunden.
• Übermäßige Temperatur oder Zeit kann die Linse verformen oder zu einem katastrophalen Ausfall führen.

6.4 Reinigung

Falls eine Reinigung erforderlich ist, verwenden Sie nur alkoholbasierte Lösungsmittel wie Isopropylalkohol. Aggressive Chemikalien können das Linsenmaterial beschädigen.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Verpackungsspezifikationen

Der Standard-Verpackungsablauf ist wie folgt:

• LEDs werden in Beuteln mit 1000, 500 oder 250 Stück verpackt.
• Zehn (10) Verpackungsbeutel werden in einen Innenkarton gelegt (insgesamt 10.000 Stück).
• Acht (8) Innenkartons werden in einen äußeren Versandkarton gepackt (insgesamt 80.000 Stück).
• Innerhalb einer Versandcharge darf nur die letzte Packung eine nicht vollständige Menge enthalten.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese LED eignet sich für eine Vielzahl von Anzeigeanwendungen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf:

• Netzstatusanzeigen an Unterhaltungselektronik (Fernseher, Audiogeräte, Ladegeräte).
• Signal- und Statusleuchten an Netzwerkroutern, Modems und Kommunikationsgeräten.
• Bediengfeldanzeigen an industriellen Steuerungssystemen, Prüfgeräten und Instrumenten.
• Hintergrundbeleuchtung für Schalter, Tasten und Beschriftungen in Haushaltsgeräten.

Wichtiger Hinweis:Das Datenblatt stellt ausdrücklich klar, dass diese LED für gewöhnliche elektronische Geräte bestimmt ist. Anwendungen, die außergewöhnliche Zuverlässigkeit erfordern, insbesondere wenn ein Ausfall Leben oder Gesundheit gefährden könnte (Luftfahrt, Medizin, Verkehrssicherheit), erfordern eine vorherige Konsultation mit dem Hersteller.

8.2 Treiberschaltungs-Design

LEDs sind strombetriebene Bauteile. Um eine gleichmäßige Helligkeit bei Verwendung mehrerer LEDs zu gewährleisten, wird ein separater Vorwiderstand in Reihe für jede LEDdringend empfohlen(Schaltungsmodell A).

• Schaltungsmodell A (Empfohlen):Jede LED hat ihren eigenen in Reihe geschalteten Widerstand, der mit der Versorgungsspannung verbunden ist. Dies kompensiert die natürliche Schwankung der Durchlassspannung (V_F) von LED zu LED und stellt sicher, dass jede den gleichen Strom erhält und somit eine ähnliche Helligkeit aufweist.
• Schaltungsmodell B (Nicht empfohlen):Mehrere LEDs parallel geschaltet mit einem einzigen gemeinsamen Widerstand. Aufgrund der V_F-Streuung teilt sich der Strom nicht gleichmäßig auf, was zu deutlichen Helligkeitsunterschieden zwischen den LEDs führt.

Der Widerstandswert (R) wird mit dem Ohmschen Gesetz berechnet: R = (V_versorgung- V_F) / I_F. Verwenden Sie für ein konservatives Design, das garantiert, dass der Strom den gewünschten I_F-Wert nicht überschreitet, den maximalen V_F.

-Wert aus dem Datenblatt (2,4V).

8.3 Schutz vor elektrostatischer Entladung (ESD)

LEDs sind empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung. ESD-Schäden können sich als hoher Sperrstrom, niedrige Durchlassspannung oder Ausfall bei niedrigen Strömen äußern.

• Präventionsmaßnahmen:
• 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 auf der Kunststofflinse ansammeln können.ESD-Überprüfungstest:_FUm eine verdächtige LED zu prüfen, messen Sie ihre Durchlassspannung bei einem sehr niedrigen Strom (z.B. 0,1mA). Eine \"gute\" AlInGaP-LED sollte unter dieser Testbedingung eine V

größer als 1,4V aufweisen.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

• Diese auf AlInGaP basierende grüne LED bietet spezifische Vorteile:Im Vergleich zu traditionellen GaP-Grün-LEDs:
• AlInGaP-Technologie bietet eine deutlich höhere Lichtausbeute und ein gesättigteres, reineres Grün (dominante Wellenlänge ~572nm) im Vergleich zum gelblichen Grün älterer GaP-LEDs.Im Vergleich zu InGaN-Grün-LEDs:
• Während InGaN-LEDs sehr hohe Helligkeiten erreichen können, bieten AlInGaP-LEDs oft eine überlegene Leistung im Bereich von Bernstein bis Rot und bei bestimmten grünen Wellenlängen, mit potenziell niedrigerer Durchlassspannung und ausgezeichneter Stabilität.Wesentliche Unterscheidungsmerkmale:

Die Kombination aus einem 3,1mm-Gehäuse, einem definierten 45°-Abstrahlwinkel, einem umfassenden Binning-System für Intensität und Wellenlänge sowie klaren Anwendungshinweisen macht dies zu einer zuverlässigen und vorhersehbaren Wahl für Standard-Anzeigeanwendungen.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

10.1 Kann ich diese LED direkt an eine 5V-Versorgung ohne Widerstand anschließen?Nein, das würde die LED zerstören.

Eine LED hat einen sehr niedrigen dynamischen Widerstand im Durchlassbetrieb. Der direkte Anschluss an eine Spannungsquelle wie 5V verursacht einen übermäßigen Stromfluss, der den absoluten Maximalwert von 30mA DC bei weitem überschreitet und zu sofortiger Überhitzung und Ausfall führt. Bei Verwendung einer Spannungsquelle ist immer ein Vorwiderstand in Reihe erforderlich.

10.2 Warum gibt es eine so große Bandbreite bei der Lichtstärke (18-52 mcd)?

Diese Bandbreite repräsentiert die gesamte Streuung über die gesamte Produktionsverteilung. Einzelne LEDs werden in spezifische \"Bins\" (3Y, 3Z, A, B) mit viel engeren Bereichen sortiert. Durch die Angabe eines erforderlichen Bin-Codes bei der Bestellung können Entwickler eine gleichbleibende Helligkeit über alle Einheiten in ihrer Produktionscharge sicherstellen.

10.3 Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?_PSpitzenwellenlänge (λ):
Die physikalische Wellenlänge, bei der die LED die meiste optische Leistung emittiert. Es ist der höchste Punkt im Spektralausgangsdiagramm._dDominante Wellenlänge (λ):_dEin berechneter Wert basierend auf der menschlichen Farbwahrnehmung (CIE-Diagramm). Es ist die Wellenlänge eines reinen monochromatischen Lichts, das die gleiche Farbe wie die Ausgabe der LED zu haben scheint. λ

ist relevanter für die Beschreibung der wahrgenommenen Farbe, weshalb es für das Binning verwendet wird.

10.4 Wie wähle ich den richtigen Strom für meine Anwendung?_dDie Prüfbedingung ist 2mA, was eine übliche Niedrigstrom-Nennung für Anzeige-LEDs ist. Für eine Standard-Anzeigehelligkeit ist ein Betrieb zwischen 2mA und 10mA typisch. Für höhere Helligkeit können Sie sich dem maximalen DC-Nennwert von 20mA nähern, müssen jedoch die erhöhte Verlustleistung (P_F= V_F* I

) berücksichtigen, um sicherzustellen, dass sie unter 75mW bleibt, insbesondere bei höheren Umgebungstemperaturen. Beziehen Sie sich immer auf die Entlastungskennlinie (linear ab 50°C mit 0,4mA/°C).

11. Praktisches Design- und AnwendungsbeispielSzenario:

1. Entwurf einer \"EIN\"-Anzeige für ein Gerät, das von einem 12V DC-Netzteil gespeist wird. Eine einzelne grüne LED ist erforderlich.Parameterauswahl:_FZiel ist eine gut sichtbare, aber nicht blendende Anzeige. Wählen Sie einen Betriebsstrom (I
2. ) von 5mA.Widerstandsberechnung:_FVerwenden Sie für ein sicheres Design den maximalen V
   -Wert von 2,4V._{R = (V}versorgung_F- V_F) / I
   = (12V - 2,4V) / 0,005A = 9,6V / 0,005A = 1920 Ω.
3. Der nächstgelegene Standard-E24-Widerstandswert ist 1,8kΩ oder 2,2kΩ. Die Wahl von 2,2kΩ ergibt einen etwas niedrigeren Strom (~4,36mA), was akzeptabel ist und die Lebensdauer erhöht. P_{Verlustleistungsprüfung:}Widerstand_F²= I²* R = (0,00436)
   P_LED* 2200 ≈ 0,042W. Ein Standard-1/8W (0,125W) oder 1/4W-Widerstand ist mehr als ausreichend._F= V_F* I
4. ≈ 2,4V * 0,00436A ≈ 0,0105W (10,5mW), deutlich unter dem Maximum von 75mW.PCB-Layout:

Platzieren Sie den Widerstand in Reihe mit der Anode der LED. Stellen Sie sicher, dass der Lochabstand dem Anschlussabstand der LED beim Austritt aus dem Gehäuse entspricht. Halten Sie einen Freiraum von mindestens 2mm um die LED-Basis für den Lötfreiraum frei.

12. Funktionsprinzip

Diese LED basiert auf Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP) Halbleitermaterial. Bei Anlegen einer Durchlassspannung werden Elektronen aus dem n-dotierten Bereich und Löcher aus dem p-dotierten Bereich in das aktive Gebiet injiziert. Wenn diese Ladungsträger rekombinieren, geben sie Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie des Halbleiters, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts vorgibt. In diesem Fall ist die Legierung so ausgelegt, dass sie Photonen im grünen Spektrum mit einer dominanten Wellenlänge von etwa 572 Nanometern erzeugt. Die transparente Epoxidharzlinse dient zum Schutz des Halbleiterchips, zur Formung des Lichtstrahls (was den 45°-Abstrahlwinkel ergibt) und zur Verbesserung des Lichtaustritts aus dem Gehäuse.

13. Entwicklungstrends