LTL-R42FTBN4D Blaue LED-Lampe Datenblatt - 5mm Durchmesser - 3,8V Durchlassspannung - 20mA Strom - 117mW Leistung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für die LTL-R42FTBN4D, eine für die Durchsteckmontage konzipierte LED-Indikatorlampe. Diese Bauteil gehört zu einer LED-Familie, die in verschiedenen Gehäusegrößen angeboten wird, darunter 3mm, 4mm, 5mm sowie rechteckige und zylindrische Formen, um den Anforderungen vielfältiger Statusanzeigeanwendungen in verschiedenen Branchen gerecht zu werden. Das spezifische Modell LTL-R42FTBN4D zeichnet sich durch seine blaue Lichtemission aus, die auf einem InGaN-Halbleiterchip mit einer typischen Spitzenwellenlänge von 470nm basiert. Es ist in einem standardmäßigen T-1 (5mm)-Gehäuse mit einer weißen, diffusen Linse untergebracht.

1.1 Kernmerkmale und Vorteile

Die LTL-R42FTBN4D ist auf Zuverlässigkeit und einfache Integration in elektronische Schaltungen ausgelegt. Zu ihren Hauptmerkmalen zählt ein Design, das für eine unkomplizierte Leiterplattenbestückung optimiert ist und so zu effizienten Fertigungsprozessen beiträgt. Das Bauteil weist einen geringen Halogengehalt auf, was Umwelt- und regulatorischen Anforderungen entspricht. Es ist vollständig mit den Logikpegeln integrierter Schaltkreise kompatibel und benötigt nur einen geringen Treiberstrom, was die Stromversorgungsauslegung vereinfacht und den Gesamtstromverbrauch des Systems reduziert. Die weiße, diffuse Linse bietet einen weiten, gleichmäßigen Betrachtungswinkel und verbessert so die Sichtbarkeit. Darüber hinaus bietet die LED eine hohe Lichtausbeute, die eine helle Ausgangsleistung bei gleichzeitig geringer Verlustleistung gewährleistet.

1.2 Zielanwendungen und Märkte

Diese LED eignet sich für ein breites Spektrum von Anwendungen, die eine klare, zuverlässige visuelle Statusanzeige erfordern. Zu den primären Zielmärkten zählt die Computerindustrie, wo sie für Strom-, Festplattenaktivitäts- oder Netzwerkstatusleuchten an Desktop-PCs, Servern und Peripheriegeräten eingesetzt werden kann. Im Kommunikationssektor ist sie für Indikatoren an Routern, Switches, Modems und anderer Netzwerkausrüstung geeignet. Unterhaltungselektronik wie Audio-/Video-Geräte, Haushaltsgeräte und verschiedene tragbare Geräte stellen einen weiteren bedeutenden Anwendungsbereich dar. Ihre Robustheit macht sie auch für den Einsatz in industriellen Steuerpaneelen und Messgeräten geeignet.

2. Tiefgehende Analyse der technischen Parameter

Ein gründliches Verständnis der Grenzwerte und Betriebseigenschaften des Bauteils ist für eine zuverlässige Auslegung von entscheidender Bedeutung.

2.1 Absolute Grenzwerte

Diese Grenzwerte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter oder an diesen Grenzen ist nicht garantiert. Die absoluten Grenzwerte sind bei einer Umgebungstemperatur (TA) von 25°C spezifiziert. Die maximale kontinuierliche Verlustleistung beträgt 117 Milliwatt. Das Bauteil kann einen DC-Durchlassstrom von 20mA kontinuierlich verkraften. Für gepulsten Betrieb ist ein Spitzen-Durchlassstrom von 100mA zulässig, jedoch nur unter strengen Bedingungen: einem Tastverhältnis von 1/10 oder weniger und einer Pulsbreite von maximal 10 Mikrosekunden. Der Betriebstemperaturbereich reicht von -40°C bis +85°C, während der Lagertemperaturbereich von -55°C bis +100°C reicht. Beim Lößen können die Anschlüsse eine Temperatur von 260°C für maximal 5 Sekunden aushalten, vorausgesetzt der Lötpunkt ist mindestens 2,0mm (0,079 Zoll) vom LED-Gehäuse entfernt.

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Diese Parameter definieren die Leistung des Bauteils unter normalen Betriebsbedingungen, typischerweise bei TA=25°C und einem Durchlassstrom (IF) von 20mA. Die Lichtstärke (Iv) hat einen typischen Wert von 400 Millicandela (mcd), mit einem garantierten Minimum von 180 mcd und einem Maximum von 880 mcd, abhängig von einer Prüftoleranz von ±15%. Der Betrachtungswinkel (2θ1/2), definiert als der volle Winkel, bei dem die Intensität auf die Hälfte ihres axialen Wertes abfällt, beträgt 60 Grad. Die Spitzen-Emissionswellenlänge (λP) beträgt 468 nm. Die dominante Wellenlänge (λd), die die Farbe wahrnehmungsbezogen definiert, liegt im Bereich von 460 nm bis 475 nm. Die spektrale Bandbreite (Δλ) beträgt 25 nm. Die Durchlassspannung (VF) beträgt typischerweise 3,8V, mit einem Maximum von 3,8V. Der Sperrstrom (IR) beträgt maximal 10 Mikroampere, wenn eine Sperrspannung (VR) von 5V angelegt wird; es ist kritisch zu beachten, dass dieses Bauteil nicht für den Betrieb unter Sperrvorspannung ausgelegt ist.

3. Spezifikation des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs anhand wichtiger Parameter in Bins sortiert.

3.1 Binning der Lichtstärke

Die Lichtleistung wird in Bins klassifiziert, die durch einen Einzelbuchstabencode identifiziert werden. Jedes Bin hat einen definierten Minimal- und Maximalwert für die Intensität, gemessen in Millicandela (mcd) bei IF=20mA. Die Binning-Struktur ist wie folgt: Bin H (180-240 mcd), Bin J (240-310 mcd), Bin K (310-400 mcd), Bin L (400-520 mcd), Bin M (520-680 mcd) und Bin N (680-880 mcd). Eine Toleranz von ±15% gilt für die Grenzen jedes Bins. Der spezifische Bincode für die Intensität ist auf jedem Verpackungsbeutel aufgedruckt, was es Konstrukteuren ermöglicht, LEDs mit dem gewünschten Helligkeitsbereich für ihre Anwendung auszuwählen.

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge

Die Farbe, definiert durch die dominante Wellenlänge, wird ebenfalls gebinnt, um Farbtonkonsistenz zu garantieren. Bins werden durch einen alphanumerischen Code (z.B. B07, B08, B09) identifiziert. Die entsprechenden Wellenlängenbereiche sind: B07 (460,0 - 465,0 nm), B08 (465,0 - 470,0 nm) und B09 (470,0 - 475,0 nm). Für jede Bingrenze wird eine enge Toleranz von ±1 Nanometer eingehalten. Dieses präzise Binning ist für Anwendungen, bei denen Farbabgleich zwischen mehreren LEDs kritisch ist, unerlässlich.

4. Analyse der Leistungskurven

Grafische Darstellungen wichtiger Kennlinien geben tiefere Einblicke in das Verhalten des Bauteils unter variierenden Bedingungen.

Das Datenblatt enthält typische Kennlinien, die für die Designanalyse von unschätzbarem Wert sind. Diese Kurven veranschaulichen visuell die Beziehung zwischen Durchlassstrom und Lichtstärke und zeigen, wie die Lichtleistung mit dem Strom ansteigt. Sie zeigen auch die Beziehung zwischen Durchlassspannung und Durchlassstrom, die für die Berechnung des geeigneten strombegrenzenden Widerstands notwendig ist. Darüber hinaus würden Temperaturabhängigkeitskurven typischerweise zeigen, wie Parameter wie Lichtstärke und Durchlassspannung sich mit Änderungen der Umgebungs- oder Sperrschichttemperatur verschieben, obwohl spezifische Kurvendatenpunkte im bereitgestellten Text nicht detailliert sind. Konstrukteure sollten sich auf die vollständigen grafischen Daten beziehen, um Entlastungsanforderungen und die Leistung bei nicht-standardmäßigen Temperaturen zu verstehen.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Abmessungen und Toleranzen

Die LED entspricht einem standardmäßigen T-1 (5mm) runden Durchsteckgehäuse. Alle Abmessungen sind in Millimetern angegeben, mit einer begleitenden Zoll-Umrechnung. Die allgemeine Toleranz für Abmessungen beträgt ±0,25mm (0,010 Zoll), sofern nicht eine spezifische Anmerkung etwas anderes besagt. Wichtige mechanische Hinweise umfassen: Der maximale Harzvorsprung unter dem Flansch beträgt 1,0mm (0,04 Zoll); der Anschlussabstand wird an der Stelle gemessen, an der die Anschlüsse aus dem Gehäusekörper austreten. Konstrukteure müssen diese Toleranzen in ihr Leiterplattenlayout und ihre mechanischen Designs einbeziehen.

6. Richtlinien für Lötung und Montage

Eine sachgemäße Handhabung ist unerlässlich, um die Integrität und Leistung des Bauteils zu erhalten.

6.1 Lagerung und Reinigung

Für die Langzeitlagerung sollte die Umgebung 30°C oder 70% relative Luftfeuchtigkeit nicht überschreiten. LEDs, die aus ihrer ursprünglichen, feuchtigkeitsschützenden Verpackung entnommen wurden, sollten idealerweise innerhalb von drei Monaten verwendet werden. Für eine erweiterte Lagerung außerhalb der Originalverpackung sollten sie in einem verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder in einer Stickstoffatmosphäre aufbewahrt werden. Falls eine Reinigung notwendig ist, sollten nur alkoholbasierte Lösungsmittel wie Isopropylalkohol verwendet werden.

6.2 Anschlussbiegung

Wenn Anschlüsse gebogen werden müssen, muss dies vor dem Lötprozess und bei normaler Raumtemperatur erfolgen. Die Biegung muss an einem Punkt vorgenommen werden, der nicht näher als 3mm von der Basis der LED-Linse entfernt ist. Entscheidend ist, dass die Basis des Anschlussrahmens selbst während des Biegens nicht als Drehpunkt verwendet werden darf, da dies die interne Chip-Verbindung belasten und zu einem Ausfall führen kann.

6.3 Lötprozessparameter

Ein Mindestabstand von 2mm muss zwischen der Basis der Linse und dem Lötpunkt eingehalten werden. Das Eintauchen der Linse in Lötzinn muss vermieden werden. Es sollte keine externe Belastung auf die Anschlüsse ausgeübt werden, während die LED eine hohe Temperatur hat. Empfohlene Bedingungen sind:
Handlötung (Lötkolben):Maximale Temperatur 350°C, maximale Zeit 3 Sekunden pro Anschluss (nur einmal).
Wellenlötung:Vorwärmen auf maximal 100°C für bis zu 60 Sekunden. Lötwellentemperatur maximal 260°C für bis zu 5 Sekunden. Die Eintauchposition muss sicherstellen, dass das Lötzinn nicht innerhalb von 2mm an die Linsenbasis herankommt.
Das Überschreiten dieser Temperatur- oder Zeitgrenzen kann zu Linsenverformung oder katastrophalem Ausfall der LED führen.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die LTL-R42FTBN4D ist in standardmäßigen Verpackungsmengen erhältlich, um verschiedenen Produktionsumfängen gerecht zu werden. Die Basiseinheit ist ein Verpackungsbeutel, erhältlich in Mengen von 1000, 500, 200 oder 100 Stück pro Beutel. Für größere Volumen werden zehn dieser Verpackungsbeutel zu einem Innenkarton kombiniert, insgesamt 10.000 Stück. Schließlich werden acht Innenkartons in einen Hauptaußenkarton verpackt, was eine Großmenge von 80.000 Stück pro Außenkarton ergibt. Es wird angemerkt, dass innerhalb einer Versandcharge nur die letzte Packung eine nicht volle Menge enthalten darf.

8. Anwendungsdesign-Empfehlungen

8.1 Treiberschaltungsauslegung

LEDs sind strombetriebene Bauteile. Um eine gleichmäßige Helligkeit sicherzustellen, wenn mehrere LEDs parallel geschaltet sind, wird dringend empfohlen, einen individuellen strombegrenzenden Widerstand in Reihe mit jeder LED zu verwenden. Das im Datenblatt mit \"Schaltungsmodell (A)\" bezeichnete Schaltbild veranschaulicht diesen korrekten Ansatz. Das einfache Parallelschalten von LEDs ohne individuelle Widerstände (wie in \"Schaltungsmodell (B)\") wird nicht empfohlen, da kleine Unterschiede in der Durchlassspannungs- (Vf) Kennlinie jeder LED zu einer ungleichmäßigen Stromaufteilung führen, was zu merklichen Helligkeitsunterschieden führt.

8.2 Schutz vor elektrostatischer Entladung (ESD)

Diese LED ist anfällig für Schäden durch elektrostatische Entladung oder Stromspitzen. Ein umfassendes ESD-Kontrollprogramm für Handhabung und Montage wird empfohlen. Wichtige Maßnahmen umfassen: Bediener tragen leitfähige Handgelenkbänder oder antistatische Handschuhe; Sicherstellen, dass alle Geräte, Arbeitsplätze und Lagerregale ordnungsgemäß geerdet sind; und den Einsatz von Ionisatoren, um statische Aufladung zu neutralisieren, die sich aufgrund von Reibung auf der Kunststofflinse aufbauen kann. Ein Schulungs- und Zertifizierungsprogramm für das Personal im statikgeschützten Bereich wird ebenfalls empfohlen.

9. Technischer Vergleich und Designüberlegungen

Im Vergleich zu LEDs mit nicht-diffusen oder klaren Linsen bietet die weiße, diffuse Linse der LTL-R42FTBN4D einen breiteren und gleichmäßigeren Betrachtungswinkel, was sie für Anwendungen überlegen macht, bei denen der Indikator aus verschiedenen Blickwinkeln sichtbar sein muss. Ihr geringer Strombedarf macht sie kompatibel mit der direkten Ansteuerung von Mikrocontroller-GPIO-Pins, oft ohne die Notwendigkeit einer Transistortreiberstufe, was die Schaltungsauslegung vereinfacht. Konstrukteure müssen den Wert des Reihenwiderstands sorgfältig basierend auf der Versorgungsspannung, der Durchlassspannung der LED (unter Verwendung des Maximalwerts von 3,8V für ein konservatives Design) und dem gewünschten Durchlassstrom (typischerweise 20mA oder niedriger für eine längere Lebensdauer) berechnen. Die Verlustleistung im Widerstand muss ebenfalls überprüft werden.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich diese LED mit einer 5V-Versorgung betreiben?
A: Ja, aber Sie müssen einen Reihenstrombegrenzungswiderstand verwenden. Der Wert kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (Vversorgung - Vf_LED) / If. Unter Verwendung typischer Werte (5V - 3,8V) / 0,020A = 60 Ohm. Ein Standardwiderstand von 62 oder 68 Ohm wäre geeignet, um sicherzustellen, dass der Strom nahe oder unter 20mA bleibt.

F: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?
A: Die Spitzenwellenlänge (λP) ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsabgabe am höchsten ist (468 nm). Die dominante Wellenlänge (λd) wird aus den Farbkoordinaten im CIE-Farbdiagramm abgeleitet und repräsentiert die einzelne Wellenlänge, die der wahrgenommenen Farbe des Lichts am besten entspricht (460-475 nm). Für das Design ist die dominante Wellenlänge für die Farbspezifikation relevanter.

F: Wie interpretiere ich den Lichtstärke-Bincode?
A: Der auf dem Beutel aufgedruckte Bincode (z.B. H, J, K) gibt den garantierten Minimal- und Maximalbereich der Lichtleistung für die darin enthaltenen LEDs an. Für eine gleichmäßige Helligkeit in einer Anordnung sollten Sie LEDs aus demselben Intensitäts-Bin spezifizieren und verwenden.

11. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf einer 4-LED-Statusleiste für einen Netzwerk-Switch.Die Leiste sollte die Link-Geschwindigkeit (z.B. 10/100/1000 Mbps) und Aktivität anzeigen. Unter Verwendung der LTL-R42FTBN4D würde der Konstrukteur: 1) LEDs aus demselben Lichtstärke-Bin (z.B. Bin K) und dominanten Wellenlängen-Bin (z.B. B08) für Gleichmäßigkeit auswählen. 2) Für eine 3,3V-Mikrocontroller-Versorgung den Reihenwiderstand berechnen: R = (3,3V - 3,8V) / 0,02A = -25 Ohm. Dieses negative Ergebnis zeigt, dass 3,3V nicht ausreichen, um die LED bei 20mA in Durchlassrichtung zu betreiben. Der Konstrukteur muss entweder eine höhere Versorgungsspannung (wie 5V) verwenden oder die LED mit einem niedrigeren Strom betreiben und dabei eine reduzierte Helligkeit akzeptieren. Mit einer 5V-Versorgung würde ein 68-Ohm-Widerstand etwa 17,6mA ergeben, was sicher ist und eine gute Helligkeit bietet. 3) Sicherstellen, dass die Leiterplattenlöcher für den 0,6mm Anschlussdurchmesser dimensioniert sind und den 2mm Löt-zu-Gehäuse-Abstand einhalten. 4) Den Mikrocontroller so programmieren, dass er basierend auf dem Netzwerkstatus die entsprechenden LEDs leuchten lässt.

12. Funktionsprinzip

Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiterbauteile, die Licht durch Elektrolumineszenz emittieren. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen aus dem n-Typ-Material mit Löchern aus dem p-Typ-Material im aktiven Bereich. Dieser Rekombinationsprozess setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlücke des verwendeten Halbleitermaterials bestimmt. Die LTL-R42FTBN4D verwendet einen Indium-Gallium-Nitrid (InGaN)-Verbindungshalbleiter, der so ausgelegt ist, dass er eine Bandlücke aufweist, die der Emission von blauem Licht mit einem Peak um 470 Nanometer entspricht. Die weiße, diffuse Epoxidharzlinse verkapselt den Halbleiterchip, bietet mechanischen Schutz und streut das emittierte Licht, um einen weiten Betrachtungswinkel zu erzeugen.

13. Technologietrends

Der Markt für Durchsteck-LEDs, obwohl ausgereift, verzeichnet weiterhin inkrementelle Verbesserungen in Effizienz und Zuverlässigkeit. Trends in der breiteren LED-Industrie, wie die Entwicklung von Materialien mit höherer interner Quanteneffizienz und verbesserte Verpackungstechniken für ein besseres Wärmemanagement und Lichtextraktion, kommen indirekt allen LED-Bauformen zugute. Es gibt einen ständigen Drang zu niedrigeren Durchlassspannungen und höherer Lichtausbeute (mehr Lichtleistung pro Watt elektrischer Eingangsleistung). Für Indikatoranwendungen bleibt die Nachfrage nach konsistenter Farbe und Helligkeit (enges Binning) hoch, getrieben durch Automatisierung und Qualitätserwartungen in Endprodukten. Während oberflächenmontierbare (SMD) LEDs aufgrund ihrer kleineren Größe und Eignung für automatisierte Bestückungsanlagen neue Designs dominieren, behalten Durchsteck-LEDs bedeutende Märkte im Prototyping, in Bildungskits, im Reparatursektor und in Anwendungen, bei denen mechanische Robustheit oder manuelle Montage bevorzugt wird.