LTL-R42FKFD LED-Lampe Datenblatt - T-1 Durchmesser - Bernsteinfarben diffus - 2,05V - 20mA - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTL-R42FKFD ist eine für Durchsteckmontage konzipierte LED-Lampe, die für Statusanzeigen und Signalanwendungen in verschiedenen elektronischen Geräten entwickelt wurde. Sie gehört zur T-1-Gehäusefamilie, die durch ihre zylindrische Form gekennzeichnet ist und sie für die Standard-Leiterplattenmontage geeignet macht. Das Bauteil nutzt einen AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Halbleiterwerkstoff für seinen orangefarbenen Licht emittierenden Chip, der in einer bernsteinfarbenen, diffusen Epoxidharzlinse eingekapselt ist. Diese Streuung sorgt für einen weiten, gleichmäßigen Betrachtungswinkel, wodurch die LED aus mehreren Richtungen gut sichtbar ist – eine Schlüsselanforderung für Indikatoranwendungen.

Die Kernvorteile dieser LED umfassen ihre Auslegung für eine einfache Leiterplattenbestückung, den niedrigen Energieverbrauch bei gleichzeitig hoher Lichtausbeute sowie die Einhaltung von Umweltstandards wie bleifrei und RoHS-konform. Ihre primären Zielmärkte umfassen Kommunikationsgeräte, Computerperipherie, Unterhaltungselektronik und Haushaltsgeräte, wo zuverlässiges, langlebiges visuelles Feedback erforderlich ist.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, jenseits derer ein dauerhafter Schaden an der LED auftreten kann. Sie sind bei einer Umgebungstemperatur (TA) von 25°C spezifiziert. Die maximale kontinuierliche Verlustleistung beträgt 75 mW. Der DC-Durchlassstrom sollte im Normalbetrieb 30 mA nicht überschreiten. Für Pulsbetrieb ist ein Spitzendurchlassstrom von 60 mA unter strengen Bedingungen zulässig: ein Tastverhältnis von 10 % oder weniger und eine Pulsbreite von maximal 10 Millisekunden. Das Bauteil kann in einem Temperaturbereich von -30°C bis +85°C betrieben und zwischen -40°C und +100°C gelagert werden. Ein kritischer Parameter für die Montage ist die Lötstellentemperatur der Anschlussdrähte, die mit 260°C für maximal 5 Sekunden bewertet ist, gemessen 2,0 mm vom LED-Gehäuse entfernt.

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen bei TA=25°C und einem Durchlassstrom (IF) von 20 mA, was der Standardtestbedingung entspricht. Die Lichtstärke (Iv) hat einen typischen Wert von 400 Millicandela (mcd), mit einem Minimum von 140 mcd und einem Maximum von 680 mcd. Es ist entscheidend zu beachten, dass die Garantie für Iv eine Messtoleranz von ±30 % einschließt. Der Betrachtungswinkel (2θ1/2), definiert als der volle Winkel, bei dem die Intensität auf die Hälfte ihres axialen Wertes abfällt, beträgt 65 Grad und zeigt einen mäßig breiten Strahl an.

Die dominante Wellenlänge (λd), die die wahrgenommene Farbe definiert, liegt im Bereich von 597 nm bis 612 nm, was sie fest in den bernstein/orangen Bereich des Spektrums einordnet. Die Spitzenemissionswellenlänge (λp) beträgt typischerweise 611 nm. Die Durchlassspannung (VF) misst typischerweise 2,05 V, mit einem Bereich von 1,6 V bis 2,4 V bei 20 mA. Der Sperrstrom (IR) ist sehr niedrig, mit einem Maximum von 10 µA bei einer Sperrspannung (VR) von 5 V. Es wird ausdrücklich festgehalten, dass das Bauteil nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt ist; diese Testbedingung dient nur der Charakterisierung.

3. Bin-Tabellen-Spezifikation

Das Produkt wird basierend auf zwei Schlüsselparametern in Bins sortiert, um die Konsistenz innerhalb einer Produktionscharge sicherzustellen. Dies ermöglicht es Konstrukteuren, LEDs mit spezifischen Leistungsmerkmalen auszuwählen.

3.1 Lichtstärke-Binning

LEDs werden bei IF=20 mA in drei Intensitäts-Bins klassifiziert: Bin GH (140-240 mcd), Bin JK (240-400 mcd) und Bin LM (400-680 mcd). Die Toleranz für jede Bin-Grenze beträgt ±30 %.

3.2 Dominante Wellenlänge-Binning

LEDs werden auch nach ihrer dominanten Wellenlänge in fünf Kategorien eingeteilt: H22 (597,0-600,0 nm), H23 (600,0-603,0 nm), H24 (603,0-606,5 nm), H25 (606,5-610,0 nm) und H26 (610,0-612,0 nm). Die Toleranz für jede Wellenlängen-Bin-Grenze beträgt ±1 nm. Die Bin-Codes für Intensität und Wellenlänge sind auf der Produktverpackung gekennzeichnet, was eine präzise Auswahl für farb- und helligkeitskritische Anwendungen ermöglicht.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auf typische Kurven, die die Beziehung zwischen Schlüsselparametern veranschaulichen. Obwohl die spezifischen Grafiken im Text nicht reproduziert sind, sind ihre Aussagen Standard. Diese umfassen typischerweise die Kurve der relativen Lichtstärke über dem Durchlassstrom, die zeigt, wie die Lichtleistung mit dem Strom zunimmt, üblicherweise nahezu linear, bis die Effizienz bei höheren Strömen abfällt. Die Kurve der Durchlassspannung über dem Durchlassstrom zeigt die exponentielle I-V-Charakteristik der Diode. Die Kurve der relativen Lichtstärke über der Umgebungstemperatur ist kritisch, da sie den Rückgang der Lichtleistung mit steigender Sperrschichttemperatur zeigt. Für AlInGaP-LEDs ist diese Entlastung signifikant. Das Spektralverteilungsdiagramm würde die Konzentration des emittierten Lichts um das 611-nm-Maximum mit einer spektralen Halbwertsbreite von 17 nm zeigen.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Abmessungen

Die LED verfügt über ein Standard-T-1 (3 mm) Durchmesser-Gehäuse. Wichtige dimensionale Hinweise umfassen: Alle Maße sind in Millimetern (mit Zoll-Äquivalenten), die Standardtoleranz beträgt ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben, der maximale Harzvorsprung unter dem Flansch beträgt 1,0 mm, und der Anschlussdrahtabstand wird dort gemessen, wo die Drähte aus dem Gehäusekörper austreten. Die technische Zeichnung würde die zylindrische Linse, den Flansch zum Anliegen an der Leiterplatte und die beiden axialen Anschlussdrähte zeigen.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Bei Durchsteck-LEDs wird die Polarität typischerweise durch die Anschlussdrahtlänge angezeigt (der längere Draht ist die Anode oder Plus-Seite) und manchmal durch eine Abflachung am Linsenflansch nahe der Kathode (Minus-Seite). Die korrekte Ausrichtung ist wesentlich, da eine Sperrspannung über 5 V das Bauteil beschädigen kann.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Anschlussdraht-Formgebung

Wenn Anschlussdrähte für die Leiterplattenmontage gebogen werden müssen, muss die Biegung mindestens 3 mm von der Basis der LED-Linse entfernt erfolgen. Die Basis des Anschlussdrahtträgers sollte nicht als Drehpunkt verwendet werden. Die Formgebung muss bei Raumtemperatur und vor dem Lötprozess erfolgen, um eine Belastung des erwärmten Gehäuses zu vermeiden.

6.2 Lötparameter

Zwei Lötverfahren werden behandelt. Für Handlötung mit einem Lötkolben: Die Temperatur sollte 350°C nicht überschreiten, die Lötzeit pro Anschlussdraht sollte maximal 3 Sekunden betragen (nur einmal), und der Lötpunkt muss mindestens 2 mm von der Basis der Epoxidharzlinse entfernt sein. Für Wellenlöten: Die Vorwärmtemperatur sollte maximal 120°C für bis zu 100 Sekunden betragen, die Lötwellentemperatur sollte maximal 260°C betragen, die Kontaktzeit sollte maximal 5 Sekunden betragen, und die Eintauchposition sollte nicht tiefer als 2 mm von der Linsenbasis sein. Entscheidend ist, dass IR-Reflow-Löten für dieses Durchsteckprodukt als ungeeignet angegeben wird. Übermäßige Temperatur oder Zeit kann die Linse verformen oder zu einem katastrophalen Ausfall führen.

6.3 Lagerung und Handhabung

Für die Lagerung sollte die Umgebung 30°C oder 70 % relative Luftfeuchtigkeit nicht überschreiten. LEDs, die aus ihrer ursprünglichen feuchtigkeitssperrenden Verpackung entnommen wurden, sollten innerhalb von drei Monaten verwendet werden. Für eine längere Lagerung außerhalb des Originalbeutels sollten sie in einem verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder in einer Stickstoffatmosphäre aufbewahrt werden. Isopropylalkohol wird bei Bedarf für die Reinigung empfohlen.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die Standardverpackungsspezifikation ist gestaffelt: 1000, 500, 200 oder 100 Stück pro antistatischer, feuchtigkeitssperrender Beutel. Zehn dieser Beutel werden in einen Innenkarton gepackt, insgesamt 10.000 Stück. Acht Innenkartons werden dann in einen Haupt-Außenversandkarton gepackt, was insgesamt 80.000 Stück pro Außenkarton ergibt. Das Datenblatt stellt fest, dass in jeder Versandcharge nur die letzte Packung eine nicht vollständige Packung sein darf. Die Artikelnummer ist LTL-R42FKFD.

8. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

8.1 Treiberschaltungs-Design

Ein grundlegendes Prinzip wird betont: LEDs sind strombetriebene Bauteile. Um eine gleichmäßige Helligkeit zu gewährleisten, wenn mehrere LEDs parallel geschaltet sind, wird dringend empfohlen, einen individuellen strombegrenzenden Widerstand in Reihe mit jeder LED zu verwenden (Schaltung A). Das direkte Parallelschalten von LEDs ohne individuelle Widerstände (Schaltung B) wird nicht empfohlen, da kleine Unterschiede in der Durchlassspannungs-Charakteristik (VF) jeder LED zu erheblichen Unterschieden in der Stromaufteilung und folglich der Helligkeit führen. Der Widerstandswert wird mit dem Ohmschen Gesetz berechnet: R = (V_Versorgung - VF_LED) / I_gewünscht, wobei VF_LED die typische oder maximale Durchlassspannung aus dem Datenblatt ist und I_gewünscht der Ziel-Durchlassstrom (z.B. 20 mA).

8.2 Schutz vor elektrostatischer Entladung (ESD)

Die LED ist anfällig für Schäden durch elektrostatische Entladung oder Stromspitzen. Vorbeugende Maßnahmen umfassen: Bediener tragen ein leitfähiges Handgelenkband oder antistatische Handschuhe, stellen sicher, dass alle Geräte und Arbeitsflächen ordnungsgemäß geerdet sind, und verwenden einen Ionisator, um statische Aufladung zu neutralisieren, die sich während der Handhabung auf der Kunststofflinse aufbauen kann.

8.3 Anwendungseignung

Diese LED ist sowohl für Innen- als auch Außenbeschilderung sowie für gewöhnliche elektronische Geräte geeignet. Ihre bernsteinfarbene Farbe ist sehr gut sichtbar und wird oft für Warn-, Status- oder Anzeigezwecke verwendet.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die LTL-R42FKFD bietet auf AlInGaP-Technologie basierend Vorteile gegenüber älteren Technologien wie GaAsP (Galliumarsenidphosphid). AlInGaP-LEDs bieten im Allgemeinen eine höhere Lichtausbeute, bessere Temperaturstabilität und eine gesättigtere Farbreinheit, insbesondere im roten, orangen und bernsteinfarbenen Bereich. Im Vergleich zu einigen modernen Hochleistungs-LEDs ist dieses Bauteil ein Niedrigleistungs-Indikatortyp, der Zuverlässigkeit, Benutzerfreundlichkeit und Kosteneffizienz für Statusanzeigen priorisiert, anstatt hohen Lichtstrom für Beleuchtung. Ihr Durchsteck-Design bietet im Vergleich zu oberflächenmontierbaren Bauteilen (SMDs) in einigen Anwendungen mechanische Robustheit und Einfachheit für Prototyping und Produktion.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

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

A: Obwohl der absolute maximale DC-Durchlassstrom 30 mA beträgt, ist die Standardtestbedingung und der typische Arbeitspunkt 20 mA. Der Betrieb bei 30 mA kann die Lebensdauer verringern und die Sperrschichttemperatur erhöhen. Beziehen Sie sich immer auf die Entlastungskurve und stellen Sie sicher, dass die Verlustleistung (Vf * If) 75 mW nicht überschreitet, unter Berücksichtigung der tatsächlichen Vf bei Ihrem Betriebsstrom.

F: Warum gibt es eine ±30 % Toleranz auf die Lichtstärke-Bin-Grenzen?

A: Dies berücksichtigt Messschwankungen bei der Produktionstestung. Es bedeutet, dass eine LED, die im 240-400 mcd Bin (JK) gekennzeichnet ist, beim Test tatsächlich zwischen 168 mcd und 520 mcd messen könnte. Konstrukteure müssen diese Streuung in ihrem optischen Design berücksichtigen.

F: Die Anschlussdrähte sind für meine Leiterplatte zu lang. Kann ich sie vor dem Löten abschneiden?

A: Ja, Anschlussdrähte können abgeschnitten werden. Wenn Sie sie danach jedoch biegen müssen, stellen Sie sicher, dass der Biegepunkt gemäß den Richtlinien zur Anschlussdraht-Formgebung mindestens 3 mm von der Linsenbasis entfernt bleibt.

F: Ist ein Kühlkörper erforderlich?

A: Für den Normalbetrieb bei 20 mA in offener Luft ist für eine einzelne Indikator-LED typischerweise kein Kühlkörper erforderlich. Wenn jedoch mehrere LEDs dicht gepackt sind oder in einer Umgebung mit hoher Umgebungstemperatur betrieben werden, sollte das thermische Management berücksichtigt werden.

11. Praktische Anwendungsbeispiele

Beispiel 1: Netzteil-Anzeige an einem Haushaltsgerät:Eine einzelne LTL-R42FKFD wird über einen geeigneten Widerstand mit einer 5V-Schiene verbunden. Der Widerstand wird berechnet als (5V - 2,05V) / 0,020A = 147,5 Ohm. Ein Standard-150-Ohm-Widerstand würde einen Strom von ~19,7 mA ergeben, gut innerhalb der Spezifikation. Der weite Betrachtungswinkel stellt sicher, dass der Netzstatus aus verschiedenen Winkeln in einem Raum sichtbar ist.

Beispiel 2: Multi-LED-Statusleiste an Industrieausrüstung:Fünf LEDs werden verwendet, um Systemstatusstufen anzuzeigen (z.B. Aus, Standby, Aktiv, Warnung, Fehler). Um eine gleichmäßige Helligkeit zu gewährleisten, hat jede LED ihren eigenen strombegrenzenden Widerstand, der an einen gemeinsamen Treiber-IC oder Mikrocontroller-Pin angeschlossen ist. Unter Verwendung der Binning-Informationen kann der Konstrukteur ein enges Wellenlängen-Bin (z.B. H24) für Farbkonsistenz über die gesamte Leiste spezifizieren.

12. Funktionsprinzip

Die LED arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Durchlassspannung der Diode überschreitet (etwa 1,6 V für dieses AlInGaP-Bauteil), werden Elektronen aus dem n-dotierten Bereich und Löcher aus dem p-dotierten Bereich über den Übergang injiziert. Diese Ladungsträger rekombinieren im aktiven Bereich und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung des AlInGaP-Halbleiterkristalls bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts definiert – in diesem Fall bernstein/orange. Die diffuse Epoxidharzlinse schützt sowohl den Halbleiterchip als auch streut das Licht, um einen weiten Betrachtungswinkel zu erzeugen.

13. Technologietrends

Während Durchsteck-LEDs wie die LTL-R42FKFD aufgrund ihrer Robustheit und einfachen manuellen Bestückung für viele Anwendungen entscheidend bleiben, tendiert die breitere Industrie zu oberflächenmontierbaren (SMD) Gehäusen für automatisierte Bestückung, höhere Dichte und oft bessere thermische Leistung. Durchsteckbauteile behalten jedoch eine starke Position im Prototyping, in Bildungskits, in Umgebungen mit hoher Vibration und in Anwendungen, die starke mechanische Verbindungen erfordern. In Bezug auf Materialien ist die AlInGaP-Technologie ausgereift und für das Rot-Bernstein-Spektrum hochoptimiert. Die laufende Entwicklung konzentriert sich auf die Verbesserung der Effizienz (Lumen pro Watt), Langlebigkeit und Farbkonsistenz sowie auf die Erweiterung auf neue Gehäuseformate, die die Lücke zwischen traditionellen Durchsteck- und fortschrittlichen SMD-Designs schließen.