Grüne Durchsteck-LED-Lampe 525nm - 3,0mm Durchmesser - 2,4-3,3V - 64mW - Technisches Datenblatt

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt detailliert die Spezifikationen einer grünen Durchsteck-LED-Lampe, die für die Verwendung in einem rechtwinkligen schwarzen Kunststoffhalter (CBI - Circuit Board Indicator) konzipiert ist. Das Produkt ist eine Festkörper-Lichtquelle mit geringem Stromverbrauch und hoher Effizienz. Es handelt sich um ein bleifreies Produkt, das den RoHS-Richtlinien entspricht. Die emittierte Farbe ist grün mit einer dominanten Wellenlänge von 525nm unter Verwendung von InGaN-Technologie. Das Bauteil wird in Tape-and-Reel-Verpackung für automatisierte Bestückungsprozesse geliefert.

1.1 Kernvorteile

• Konzipiert für eine einfache Leiterplattenbestückung.
• Festkörperzuverlässigkeit mit langer Betriebsdauer.
• Geringer Stromverbrauch und hohe Lichtausbeute.
• Umweltfreundliche, bleifreie und RoHS-konforme Bauweise.
• Erhältlich in einem stapelbaren, rechtwinkligen Halterformat für vielseitige Montage.
• Geliefert in Tape-and-Reel für effiziente Serienfertigung.

1.2 Zielanwendungen

Diese LED eignet sich für eine Vielzahl von Anwendungen in verschiedenen Branchen, darunter:

• Computer-Peripheriegeräte und Statusanzeigen.
• Kommunikationsgeräte.
• Unterhaltungselektronik.
• Industrielle Steuerpulte und Maschinen.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Die folgenden Werte definieren die Grenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Alle Werte gelten bei einer Umgebungstemperatur (TA) von 25°C.

• Verlustleistung (Pd):64 mW - Die maximale Leistung, die die LED sicher als Wärme abführen kann.
• Spitzen-Durchlassstrom (IFP):60 mA - Nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (Tastverhältnis ≤ 1/10, Pulsbreite ≤ 10μs).
• DC-Durchlassstrom (IF):20 mA - Der maximal empfohlene kontinuierliche Durchlassstrom für einen zuverlässigen Betrieb.
• Betriebstemperaturbereich:-30°C bis +85°C - Der Umgebungstemperaturbereich für die normale Funktion des Bauteils.
• Lagertemperaturbereich:-40°C bis +100°C - Der sichere Temperaturbereich für das Bauteil im nicht betriebenen Zustand.
• Lötemperatur der Anschlüsse:260°C für maximal 5 Sekunden, gemessen 2,0mm vom LED-Gehäuse entfernt. Dies ist kritisch für Wellen- oder Handlötprozesse.

2.2 Elektrische und optische Kennwerte

Diese Parameter definieren die typische Leistung der LED unter Standardtestbedingungen (TA=25°C, IF=10mA, sofern nicht anders angegeben).

• Lichtstärke (Iv):180 bis 880 mcd. Dieser große Bereich wird durch ein Binning-System verwaltet (siehe Abschnitt 4). Die Messung verwendet einen Sensor/Filter, der der CIE photopischen Augenempfindlichkeitskurve entspricht.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):100 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres axialen (auf der Achse liegenden) Wertes abfällt, was auf ein relativ breites Abstrahlverhalten typisch für eine diffundierende Linse hinweist.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λP):530 nm (typisch). Die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung maximal ist.
• Dominante Wellenlänge (λd):525 bis 535 nm. Dies ist die einzelne Wellenlänge, die das menschliche Auge wahrnimmt und die die Farbe der LED definiert, abgeleitet aus dem CIE-Farbtafeldiagramm.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):25 nm (typisch). Die spektrale Bandbreite, gemessen bei halber Maximalintensität, die die Farbreinheit angibt.
• Durchlassspannung (VF):2,4 bis 3,3 V bei 10mA. Dieser Bereich muss beim Entwurf der strombegrenzenden Schaltung berücksichtigt werden.
• Sperrstrom (IR):10 μA maximal bei VR=5V.Wichtig:Das Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt; diese Testbedingung dient nur der Charakterisierung.

3. Binning-System-Spezifikation

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs in Bins sortiert. Designer müssen beim Bestellen Bincodes angeben, um eine Leistung innerhalb eines definierten Bereichs zu garantieren.

3.1 Binning der Lichtstärke

Das Binning erfolgt bei einem Durchlassstrom von 10mA. Die Toleranz für jede Bingrenze beträgt ±15%.

• Bin HJ:180 mcd (Min) bis 310 mcd (Max)
• Bin KL:310 mcd (Min) bis 520 mcd (Max)
• Bin MN:520 mcd (Min) bis 880 mcd (Max)

3.2 Binning der dominierenden Wellenlänge

Das Binning erfolgt bei einem Durchlassstrom von 10mA. Die Toleranz für jede Bingrenze beträgt ±1nm.

• Bin G09:516,0 nm (Min) bis 520,0 nm (Max)
• Bin G10:520,0 nm (Min) bis 527,0 nm (Max)
• Bin G11:527,0 nm (Min) bis 535,0 nm (Max)

4. Analyse der Leistungskurven

Während spezifische grafische Kurven im Datenblatt referenziert werden, basieren die folgenden Interpretationen auf dem Standardverhalten von LEDs und den angegebenen Parametern:

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

Die Durchlassspannung (VF) hat einen spezifizierten Bereich von 2,4V bis 3,3V bei 10mA. Die I-V-Kennlinie ist exponentiell. Der Betrieb der LED über ihrem Nennstrom führt zu einem signifikanten Anstieg der Durchlassspannung und Verlustleistung, wodurch möglicherweise die Maximalwerte überschritten werden. Ein Konstantstromtreiber wird gegenüber einer Konstantspannungsquelle dringend empfohlen, um eine stabile Lichtausgabe und Langlebigkeit zu gewährleisten.

4.2 Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Die Lichtstärke ist innerhalb des empfohlenen Betriebsbereichs annähernd proportional zum Durchlassstrom. Die Effizienz kann jedoch bei sehr hohen Strömen aufgrund verstärkter thermischer Effekte abnehmen. Die spezifizierten Iv-Werte gelten bei 10mA; der Betrieb mit dem maximalen DC-Strom von 20mA ergibt eine höhere Intensität, erfordert jedoch sorgfältiges Thermomanagement.

4.3 Temperaturabhängigkeit

Die Lichtstärke von LEDs nimmt typischerweise mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Während das Datenblatt Betriebstemperaturgrenzen (-30°C bis +85°C) angibt, ist die tatsächliche Lichtausgabe an der oberen Grenze niedriger als bei 25°C. Für Anwendungen, die eine stabile Helligkeit über einen weiten Temperaturbereich erfordern, sollten das thermische Design auf der Leiterplatte und eine mögliche Helligkeitskompensation in der Treiberschaltung in Betracht gezogen werden.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Abmessungen und Montage

Die LED ist für die Verwendung mit einem spezifischen rechtwinkligen schwarzen Kunststoffhalter ausgelegt. Wichtige mechanische Hinweise umfassen:

• Alle Abmessungen sind in Millimetern angegeben, mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,25mm, sofern nicht anders angegeben.
• Das Haltermaterial ist schwarzer Kunststoff.
• Die LED-Lampe selbst verfügt über eine grüne diffundierende Linse.
• Für die Montage müssen die Anschlüsse an einem Punkt mindestens 3mm von der Basis der LED-Linse entfernt gebogen werden. Die Basis des Anschlussrahmens sollte nicht als Drehpunkt beim Biegen verwendet werden.

5.2 Verpackungsspezifikation

Das Bauteil wird in einem industrieüblichen Tape-and-Reel-Format geliefert.

• Trägerband:Hergestellt aus schwarzem leitfähigem Polystyrol-Alloy, mit einer Dicke von 0,50 ±0,06 mm.
• Spulenkapazität:400 Stück pro 13-Zoll-Spule.
• Kartonverpackung:
  • 1 Spule wird mit einem Trockenmittel und einer Feuchteindikatorkarte in einer Feuchtigkeitssperrbeutel (MBB) verpackt.
  • 2 MBBs (insgesamt 800 Stück) werden in einem Innenkarton verpackt.
  • 10 Innenkartons (insgesamt 8.000 Stück) werden in einem Außenkarton verpackt.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Lagerung und Handhabung

• Versiegelte Verpackung:Lagern bei ≤30°C und ≤70% rF. Innerhalb eines Jahres nach Öffnen des Feuchtigkeitsschutzbeutels verwenden.
• Geöffnete Verpackung:Lagern bei ≤30°C und ≤60% rF. Bauteile sollten innerhalb von 168 Stunden (1 Woche) nach der Exposition IR-Reflow-gelötet werden. Bei Lagerung über 168 Stunden hinaus, vor dem Löten mindestens 48 Stunden bei 60°C trocknen, um feuchtigkeitsbedingte Schäden ("Popcorning") während des Reflow zu verhindern.

6.2 Lötprozess

Ein Mindestabstand von 2mm muss zwischen der Basis der Linse/des Halters und dem Lötpunkt eingehalten werden.

• Lötkolben:Maximale Temperatur 350°C, maximale Zeit 3 Sekunden pro Lötstelle. Nur einmal anwenden.
• Wellenlöten:Maximale Vorwärmtemperatur 120°C für bis zu 100 Sekunden. Maximale Lötwellentemperatur 260°C für maximal 5 Sekunden.
• Reinigung:Bei Bedarf alkoholbasierte Lösungsmittel wie Isopropylalkohol verwenden. Aggressive Chemikalien vermeiden.

6.3 Anwendungshinweise

• Diese LED eignet sich für Innen-/Außenbeschilderung und allgemeine elektronische Geräte.
• Vermeiden Sie das Ausüben externer Spannung auf die Anschlüsse während des Lötens, solange die LED heiß ist.
• Verwenden Sie während der Leiterplattenbestückung minimale Verpresskraft, um mechanische Belastung des Bauteils zu vermeiden.
• Übermäßige Löttemperatur oder -zeit kann die LED-Linse verformen und den internen Chip beschädigen.

7. Designüberlegungen und Anwendungshinweise

7.1 Schaltungsdesign

Immer einen Reihenstrombegrenzungswiderstand oder eine Konstantstromtreiberschaltung verwenden. Den Widerstandswert mit der Formel berechnen: R = (Vversorgung - VF) / IF, wobei VF als der Maximalwert aus dem Datenblatt (3,3V) angenommen werden sollte, um sicherzustellen, dass der Strom auch bei einer LED mit niedrigem VF nicht überschritten wird. Für eine 5V-Versorgung und einen Zielstrom von 10mA wäre der Widerstand etwa (5V - 3,3V) / 0,01A = 170 Ω. Ein Standard-180-Ω-Widerstand wäre eine sichere Wahl.

7.2 Thermomanagement

Obwohl die Verlustleistung gering ist (max. 64mW), verlängert eine ausreichende Wärmeableitung von der LED-Sperrschicht die Lebensdauer und erhält die Helligkeitsstabilität. Der rechtwinklige Kunststoffhalter bietet eine gewisse Isolierung, aber das Leiterplattenlayout sollte die Platzierung der LED in der Nähe anderer bedeutender Wärmequellen vermeiden. Für Anwendungen, die mit dem maximalen DC-Strom (20mA) betrieben werden, werden thermische Überlegungen wichtiger.

7.3 Optische Integration

Der 100-Grad-Abstrahlwinkel und die diffundierende Linse bieten eine breite, weiche Lichtabstrahlung, die sich für Statusanzeigen eignet, die aus verschiedenen Blickwinkeln sichtbar sein müssen. Für Anwendungen, die einen stärker fokussierten Strahl erfordern, wären Sekundäroptiken notwendig. Die grüne Farbe (525-535nm) liegt in einem Bereich hoher Empfindlichkeit für das menschliche Auge, was sie für aufmerksamkeitserregende Anzeigen sehr effektiv macht.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Diese Durchsteck-LED unterscheidet sich durch ihre Integration in einen dedizierten rechtwinkligen Halter (CBI) und bietet eine komplette, einfach zu montierende Anzeigelösung. Im Vergleich zu SMD-LEDs bieten Durchsteckversionen wie diese oft eine überlegene mechanische Festigkeit für Anwendungen mit Vibration oder manueller Handhabung. Die spezifische Binning-Struktur für sowohl Intensität als auch Wellenlänge ermöglicht eine präzise Farb- und Helligkeitsabstimmung in Mehrfachanzeigetafeln, ein wesentlicher Vorteil gegenüber nicht gebinnten oder grob gebinnten Standard-LEDs. Die umfassenden Feuchtigkeitsempfindlichkeits- und Lötrichtlinien deuten ebenfalls auf ein Produkt hin, das für robuste, zuverlässige Fertigungsprozesse konzipiert ist.

9. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

9.1 Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominierender Wellenlänge?

Die Spitzenwellenlänge (λP) ist die physikalische Wellenlänge, bei der die LED die meiste optische Leistung emittiert. Die dominante Wellenlänge (λd) ist ein berechneter Wert basierend auf der menschlichen Farbwahrnehmung (CIE-Diagramm), der die einzelne Wellenlänge darstellt, die wir als Lichtfarbe wahrnehmen. Für grüne LEDs liegen sie oft nahe beieinander, aber λd ist der relevantere Parameter für die Farbspezifikation.

9.2 Kann ich diese LED dauerhaft mit 20mA betreiben?

Ja, 20mA ist der maximal empfohlene DC-Durchlassstrom. Der Betrieb bei diesem Maximum erzeugt jedoch mehr Wärme und kann die Lebensdauer der LED im Vergleich zum Betrieb bei einem niedrigeren Strom wie 10mA verringern. Stellen Sie sicher, dass die Umgebungstemperatur innerhalb der Spezifikation liegt, und berücksichtigen Sie das thermische Design, wenn viele LEDs verwendet werden.

9.3 Warum ist der Lichtstärkebereich so groß (180-880 mcd)?

Dies ist der gesamte mögliche Bereich über die gesamte Produktion. Das Binning-System (HJ, KL, MN) teilt diesen Bereich in kleinere, konsistentere Gruppen auf. Sie müssen beim Bestellen Ihren erforderlichen Bincode(s) angeben, um LEDs innerhalb eines vorhersehbaren Helligkeitsbereichs für Ihre Anwendung zu erhalten.

9.4 Ist ein Trocknen immer erforderlich, wenn die Beutel länger als 168 Stunden geöffnet sind?

Ja, ein Trocknen bei 60°C für 48 Stunden wird dringend empfohlen, um aufgenommene Feuchtigkeit auszutreiben. Das Überspringen dieses Schritts birgt das Risiko eines Dampfdruckaufbaus während des Hochtemperatur-Lötprozesses, der zu innerer Delaminierung oder Rissbildung ("Popcorning") führen kann, was zu sofortigem oder latentem Ausfall führt.

10. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf einer Mehrfachstatus-Anzeigetafel für einen Industriecontroller.

Ein Designer benötigt grüne "System Normal"-Anzeigen auf einer vertikalen Tafel. Er wählt diese LED mit dem rechtwinkligen Halter für einfache Leiterplattenmontage und klare Seitenansicht. Um ein einheitliches Erscheinungsbild zu gewährleisten, gibt er in seiner Bestellung Bin KL für die Intensität (310-520 mcd) und Bin G10 für die Wellenlänge (520-527 nm) an. Auf der Leiterplatte platziert er die LEDs mit einem Mittenabstand, der dem Footprint des Halters entspricht. Die Treiberschaltung verwendet eine 5V-Schiene und 180Ω-Strombegrenzungswiderstände für jede LED, um den Strom auf ~10mA einzustellen. Während der Montage befolgt das Produktionsteam die 168-Stunden-Regel für die Verweildauer und trocknet alle exponierten Spulen, bevor die Platine wellengelötet wird. Das Ergebnis ist eine Tafel mit einheitlichen, hellgrünen Anzeigen, die von der Position des Bedieners aus klar sichtbar sind.

11. Funktionsprinzip

Dies ist eine Halbleiter-Leuchtdiode (LED). Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die ihre charakteristische Durchlassspannung (VF) überschreitet, rekombinieren Elektronen und Löcher innerhalb des aktiven Bereichs des InGaN (Indiumgalliumnitrid)-Halbleitermaterials. Dieser Rekombinationsprozess setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der InGaN-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts definiert – in diesem Fall grün bei etwa 525-535 nm. Die diffundierende Epoxidharzlinse verkapselt den Halbleiterchip, bietet mechanischen Schutz und formt die Lichtabgabe zu einem breiten Abstrahlwinkel.

12. Technologietrends

Während Durchsteck-LEDs für Robustheit und bestimmte Bestückungstypen nach wie vor wichtig sind, tendiert die breitere Industrie aufgrund ihrer kleineren Größe, Eignung für automatisierte Pick-and-Place-Prozesse und besserer Wärmeableitung zur Leiterplatte hin zu SMD-LEDs. Durchsteckversionen wie diese dienen jedoch weiterhin Anwendungen, die eine höhere mechanische Verbindungsfestigkeit, einfacheres manuelles Prototyping oder spezifische optische Formate (wie rechtwinklige Betrachtung) erfordern. Fortschritte bei phosphorkonvertierten und direkten Farbhalbleitermaterialien verbessern weiterhin die Effizienz, Farbwiedergabe und maximale Helligkeit aller LED-Typen, einschließlich Durchsteckgehäuse. Die Betonung von präzisem Binning und der Handhabung der Feuchtigkeitsempfindlichkeit, wie in diesem Datenblatt zu sehen, spiegelt das Bestreben der Industrie nach höherer Zuverlässigkeit und Konsistenz in sowohl Verbraucher- als auch Industrie elektronik wider.