T-1 3mm Diffus Grün LED Datenblatt - Gehäusedurchmesser 3,0mm - Durchlassspannung 2,6V - Verlustleistung 78mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt die Spezifikationen einer hochintensiven, diffusen grünen LED in einem gängigen T-1 (3mm Durchmesser) Durchsteckgehäuse. Diese Komponente ist für allgemeine Anzeigeanwendungen konzipiert und bietet einen weiten Betrachtungswinkel sowie zuverlässige Leistung in einem robusten, industrieüblichen Formfaktor. Sie entspricht der RoHS-Richtlinie, was bedeutet, dass sie frei von gefährlichen Stoffen wie Blei (Pb) ist. Das Bauteil ist durch seine ausgewählte minimale Lichtstärke charakterisiert, die eine Grundhelligkeit für eine konsistente Anwendungsleistung sicherstellt.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

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

• Verlustleistung (P_D):Maximal 78 mW. Dies ist die Gesamtleistung, die das Bauteil sicher als Wärme abführen kann.
• Dauer-Durchlassstrom (I_F):Maximal 30 mA unter Gleichstrombedingungen.
• Spitzen-Durchlassstrom:Maximal 90 mA, nur zulässig unter gepulsten Bedingungen mit einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 0,1ms, um Überhitzung zu vermeiden.
• Entlastung (Derating):Der maximale Dauer-Durchlassstrom muss linear um 0,4 mA für jedes Grad Celsius über 50°C Umgebungstemperatur reduziert werden.
• Sperrspannung (V_R):Maximal 5 V. Das Anlegen einer höheren Sperrspannung kann den LED-Übergang zerstören.
• Betriebs- und Lagertemperaturbereich:-55°C bis +100°C.
• Lötemperatur der Anschlüsse:260°C für maximal 5 Sekunden, gemessen an einem Punkt 2,0mm (0,078") vom LED-Gehäuse entfernt.

2.2 Elektrische und optische Eigenschaften

Die typische Leistung wird bei T_A=25°C spezifiziert. Alle Werte unterliegen Fertigungstoleranzen.

• Lichtstärke (I_V):Liegt im Bereich von 25 mcd (Minimum) bis 85 mcd (Maximum), mit einem typischen Wert von 38 mcd bei einem Durchlassstrom (I_F) von 10mA. Die Messung verwendet einen Sensor/Filter, der der CIE photopischen Augenempfindlichkeitskurve entspricht. Auf garantierte Lichtstärkewerte ist eine Toleranz von ±15% anzuwenden.
• Betrachtungswinkel (2θ_1/2):85 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres axialen (zentralen) Wertes abfällt, charakteristisch für eine diffuse Linse zur Weitwinkelsichtbarkeit.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_P):565 nm.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):Liegt im Bereich von 565 nm (Minimum) bis 575 nm (Maximum), mit einem typischen Wert von 570 nm. Dies ist die einzelne Wellenlänge, die das menschliche Auge als Farbe wahrnimmt, abgeleitet aus dem CIE-Farbdiagramm.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):30 nm (typisch). Dies gibt die spektrale Reinheit oder Bandbreite des emittierten grünen Lichts an.
• Durchlassspannung (V_F):Maximal 2,6V bei I_F= 20mA, mit einem typischen Wert von 2,1V.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 100 µA bei V_R= 5V.
• Kapazität (C):35 pF typisch, gemessen bei Nullvorspannung (V_F=0) und einer Frequenz von 1 MHz.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Produkt wird basierend auf wichtigen optischen Parametern in Bins sortiert, um Konsistenz innerhalb einer Anwendung zu gewährleisten. Es werden zwei separate Binning-Tabellen bereitgestellt, wahrscheinlich für verschiedene Halbleitermaterialsysteme (AllnGaP für Gelb/Grün und InGaN für Blau), wobei dieses spezifische Bauteil unter die relevante Grün-Spezifikation fällt.

3.1 Lichtstärke-Binning

Für das relevante Material wird die Lichtstärke bei I_F= 10mA gebinnt. Die Bin-Codes reichen von 3Z (25-30 mcd) bis D (65-85 mcd). Die Toleranz für die Messgenauigkeit beträgt ±15%.

3.2 Wellenlängen-Binning

Die dominante Wellenlänge wird in Schritten von 1-3 nm gebinnt. Die Bin-Codes reichen von H05 (565,0-566,0 nm) bis H09 (572,0-575,0 nm), mit einer Messtoleranz von ±1 nm. Dies ermöglicht eine präzise Farbauswahl.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt verweist auf typische Kennlinien (z.B. relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom, Durchlassspannung vs. Temperatur, Spektralverteilung). Diese Diagramme sind für Entwicklungsingenieure wesentlich, um nichtlineares Verhalten zu verstehen, wie z.B. wie Lichtausgang und Spannungsabfall sich mit Treiberstrom und Umgebungstemperatur ändern, was eine optimale Schaltungsauslegung für Effizienz und Langlebigkeit ermöglicht.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das Bauteil verwendet ein standardmäßiges T-1 (3mm Durchmesser) Rundgehäuse mit diffuser Linse. Wichtige Abmessungshinweise umfassen: alle Maße in mm (Zoll), eine allgemeine Toleranz von ±0,25mm, einen maximalen Harzüberstand unter dem Flansch von 1,0mm und den Anschlussabstand gemessen am Austrittspunkt des Gehäuses.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Bei Durchsteck-LEDs wird die Kathode typischerweise durch eine abgeflachte Stelle am Linsenrand, einen kürzeren Anschluss oder eine andere Markierung identifiziert. Die spezifische Kennzeichnungsmethode sollte aus der im Datenblatt referenzierten Gehäusezeichnung überprüft werden.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Anschlussformen

Das Biegen muss bei Raumtemperatur, vor dem Löten, an einem Punkt mindestens 3mm von der Basis der LED-Linse entfernt erfolgen. Die Anschlussbasis darf nicht als Drehpunkt verwendet werden, um Belastung der internen Die-Bond-Stelle zu vermeiden.

6.2 Lötprozess

Handlöten (Lötkolben):Maximale Temperatur 300°C für maximal 3 Sekunden pro Anschluss.Wellenlöten:Vorwärmen auf maximal 100°C für bis zu 60 Sekunden, gefolgt von einer Lötwellen-Belichtung bei maximal 260°C für bis zu 5 Sekunden. Ein Mindestabstand von 3mm zwischen Linsenbasis und Lötpunkt muss eingehalten werden. Das Eintauchen der Linse in das Lot muss vermieden werden, um ein Aufsteigen von Epoxidharz zu verhindern. IR-Reflow-Löten wird ausdrücklich als für dieses Durchsteckprodukt ungeeignet angegeben.

6.3 Lagerung und Reinigung

Für die Lagerung sollte die Umgebung 30°C oder 70% relative Luftfeuchtigkeit nicht überschreiten. LEDs, die aus der Originalverpackung entnommen wurden, sollten innerhalb von drei Monaten verwendet werden. Für längere Lagerung einen verschlossenen Behälter mit Trockenmittel verwenden. Die Reinigung sollte mit alkoholbasierten Lösungsmitteln wie Isopropanol erfolgen.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die Standardpackungsmengen sind 1000, 500, 200 oder 100 Stück pro antistatischem Beutel. Zehn Beutel werden pro Innenkarton verpackt (insgesamt 5000 Stück). Acht Innenkartons werden pro Außenversandkarton verpackt (insgesamt 40.000 Stück). Die letzte Packung in einem Versandlos kann eine unvollständige Packung sein.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Bestimmungsgemäße Verwendung und Vorsichtsmaßnahmen

Diese LED ist für gewöhnliche elektronische Geräte (Büro, Kommunikation, Haushalt) bestimmt. Sie wird ohne vorherige Rücksprache nicht für sicherheitskritische Anwendungen (Luftfahrt, Medizin, Verkehrssteuerung) empfohlen, da ein Ausfall Leben oder Gesundheit gefährden könnte.

8.2 Treiberschaltungsauslegung

LEDs sind strombetriebene Bauteile. Um eine gleichmäßige Helligkeit beim Parallelschalten mehrerer LEDs zu gewährleisten, muss ein strombegrenzender Widerstand in Reihe mitjederLED geschaltet werden (Schaltungsmodell A). Das direkte Parallelschalten von LEDs (Schaltungsmodell B) wird aufgrund von Schwankungen der individuellen Durchlassspannung (V_F) nicht empfohlen, was zu ungleichmäßiger Stromverteilung und unterschiedlicher Helligkeit führt.

8.3 Schutz vor elektrostatischer Entladung (ESD)

Die LED ist anfällig für Schäden durch statische Elektrizität. Vorbeugende Maßnahmen umfassen: die Verwendung geerdeter Handgelenkbänder und Arbeitsplätze, den Einsatz von Ionisatoren, um statische Aufladung auf Linsenoberflächen zu neutralisieren, und die Handhabung der Bauteile in ESD-sicheren Umgebungen.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die primären Vorteile dieses Bauteils in seiner Klasse umfassen seine hohe Intensität für ein diffuses T-1-Gehäuse, den weiten 85-Grad-Betrachtungswinkel für große Sichtbarkeit und die RoHS-Konformität. Die Bereitstellung detaillierter Binning-Tabellen für sowohl Intensität als auch Wellenlänge ermöglicht im Vergleich zu nicht gebinnten oder lose spezifizierten Alternativen eine engere Designkontrolle, was für Anwendungen entscheidend ist, die Farb- oder Helligkeitskonsistenz über mehrere Anzeigen hinweg erfordern.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

A: Spitzenwellenlänge (λ_P) ist der Punkt maximaler Leistung im Emissionsspektrum. Dominante Wellenlänge (λ_d) ist die einzelne Wellenlänge, die das menschliche Auge als Farbe wahrnimmt, berechnet aus Farbkoordinaten. λ_dist für Farbanzeigeanwendungen relevanter.

F: Kann ich diese LED dauerhaft mit 30mA betreiben?

A: Ja, aber nur bei oder unter einer Umgebungstemperatur von 50°C. Über 50°C muss der Strom um 0,4mA/°C entlastet werden. Bei 80°C wäre der maximale Dauerstrom beispielsweise 30mA - (0,4mA * (80-50)) = 18mA.

F: Warum ist ein Vorwiderstand für jede parallel geschaltete LED notwendig?

A: Die Durchlassspannung (V_F) von LEDs unterliegt natürlichen Schwankungen. Ohne individuelle Widerstände werden LEDs mit einer etwas niedrigeren V_Funverhältnismäßig mehr Strom ziehen, heller werden und möglicherweise überhitzen, während solche mit höherer V_Fdunkel bleiben. Der Widerstand dominiert die Stromregelung und minimiert den Effekt von V_F differences.

11. Praktische Design-Fallstudie

Szenario:Entwurf eines Panels mit 10 gleichmäßig hellen grünen Statusanzeigen, gespeist von einer 5V-Schiene.

Entwurfsschritte:

1. Wählen Sie LEDs aus demselben Lichtstärke-Bin (z.B. Bin B: 38-50 mcd) für Konsistenz.

2. Bestimmen Sie den Treiberstrom. Für gute Helligkeit und Langlebigkeit wählen Sie I_F= 10mA.

3. Berechnen Sie den Vorwiderstand. Unter Verwendung des typischen V_F= 2,1V bei 10mA: R = (V_versorgung- V_F) / I_F= (5V - 2,1V) / 0,01A = 290 Ω. Verwenden Sie den nächstgelegenen Normwert (z.B. 300 Ω).

4. Berechnen Sie die Widerstandsleistung: P = I²* R = (0,01)²* 300 = 0,03W. Ein Standard-1/8W (0,125W) Widerstand ist ausreichend.

5. Umsetzung: Verwenden Sie zehn identische Schaltungen, jede mit einer LED und einem 300Ω-Widerstand, verbunden zwischen der 5V-Schiene und Masse.

Dieser Ansatz gewährleistet eine gleichmäßige Helligkeit unabhängig von geringfügigen V_F-Schwankungen zwischen den 10 LEDs.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Eine Leuchtdiode (LED) ist ein Halbleiter-p-n-Übergangsbauteil. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die ihren Schwellenwert überschreitet, rekombinieren Elektronen und Löcher am Übergang und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die Farbe des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie des verwendeten Halbleitermaterials bestimmt. In diesem Fall erzeugt das Materialsystem Photonen im grünen Spektrum (~565-575 nm). Die diffuse Epoxidharzlinse streut das Licht und erzeugt so den weiten Betrachtungswinkel.

13. Technologietrends

Die Durchsteck-LED bleibt ein Grundbaustein für Prototypen, Bildungskits und Anwendungen, die manuelle Montage oder hohe Zuverlässigkeit in rauen Umgebungen erfordern, wo Wellenlöten bevorzugt wird. Der Branchentrend geht jedoch stark in Richtung oberflächenmontierbarer (SMD) Gehäuse für Mainstream-Elektronik, aufgrund ihrer kleineren Größe, Eignung für automatisierte Bestückung und höheren Leiterplattenpackungsdichte. Fortschritte gibt es weiterhin bei Materialien (Verbesserung von Effizienz und Farbraum) und Gehäusen (Verbesserung des Wärmemanagements für höhere Leistung).