LTL-R42FSFAD LED-Lampe Datenblatt - T-1 Durchmesser - Bernsteinfarbene Diffuslinse - 2,0V typ. - 52mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTL-R42FSFAD ist eine für die Durchsteckmontage konzipierte LED-Lampe, die für Statusanzeigen und Signalanwendungen in einer breiten Palette elektronischer Geräte entwickelt wurde. Sie gehört zur Kategorie der diskreten, radial bedrahteten Indikator-LEDs, die üblicherweise dort eingesetzt werden, wo eine direkte PCB-Montage und hohe Sichtbarkeit erforderlich sind.

1.1 Kernvorteile und Produktpositionierung

Diese Bauteil ist für die unkomplizierte Integration in Leiterplattenbestückungen ausgelegt. Ihre primären Vorteile umfassen ein niedriges Leistungsaufnahmeprofil gepaart mit hoher Lichtausbeute, was sie sowohl für batteriebetriebene als auch netzgespeiste Geräte geeignet macht. Das Produkt ist als bleifreie Komponente konstruiert und vollständig konform mit der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe), was modernen Umwelt- und regulatorischen Standards in der Elektronikfertigung entspricht.

1.2 Zielmarkt und Anwendungsbereich

Die LED zielt auf Anwendungen ab, die zuverlässige, langlebige visuelle Indikatoren erfordern. Ihre durch verschiedene Intensitäts- und Betrachtungswinkelspezifikationen gebotene Designflexibilität macht sie in mehreren Schlüsselsektoren einsetzbar:

• Kommunikationsgeräte:Statusleuchten an Routern, Modems, Switches und anderer Netzwerkhardware.
• Computer-Peripheriegeräte:Strom-, Aktivitäts- und Modusanzeigen an externen Laufwerken, Hubs und Eingabegeräten.
• Unterhaltungselektronik:Anzeigeleuchten an Audio-/Video-Geräten, Haushaltsgeräten und persönlichen Gadgets.
• Haushaltsgeräte:Betriebsstatusanzeigen an Weißer Ware und anderen Haushaltsgeräten.

2. Tiefgehende Analyse der technischen Parameter

Ein umfassendes Verständnis der elektrischen und optischen Parameter ist entscheidend für einen zuverlässigen Schaltungsentwurf und die Gewährleistung einer konsistenten Leistung.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Grenzwerte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter oder an diesen Grenzen ist nicht garantiert und sollte für eine zuverlässige Langzeitleistung vermieden werden.

• Verlustleistung (Pd):Maximal 52 mW. Dies ist die Gesamtleistung, die das LED-Gehäuse als Wärme abführen kann.
• DC-Durchlassstrom (IF):Maximal 20 mA Dauerstrom.
• Spitzen-Durchlassstrom:60 mA, nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (Tastverhältnis ≤ 1/10, Pulsbreite ≤ 10µs).
• Thermisches Derating:Der DC-Durchlassstrom muss oberhalb einer Umgebungstemperatur von 30°C linear mit einer Rate von 0,27 mA/°C reduziert werden.
• Betriebstemperaturbereich (TA):-30°C bis +85°C.
• Lagertemperaturbereich (Tstg):-40°C bis +100°C.
• Lötstellentemperatur der Anschlüsse:260°C für maximal 5 Sekunden, gemessen 2,0mm (0,079") vom LED-Körper entfernt.

2.2 Elektrische & Optische Kenndaten bei TA=25°C

Dies sind die typischen und garantierten Leistungsparameter unter Standardtestbedingungen.

• Lichtstärke (Iv):Reicht von 38 mcd (Minimum) bis 180 mcd (Maximum), mit einem typischen Wert von 85 mcd bei einem Durchlassstrom (IF) von 10 mA. Auf die Bin-Grenzen wird eine Toleranz von ±30% angewendet.
• Betrachtungswinkel (2θ1/2):100 Grad. Dieser große Betrachtungswinkel, charakteristisch für eine Diffuslinse, stellt sicher, dass die LED aus einer breiten außeraxialen Position sichtbar ist.
• Dominante Wellenlänge (λd):Spezifiziert zwischen 580 nm und 589 nm, mit einem typischen Wert von 586 nm bei IF=10mA. Dies platziert die emittierte Farbe im bernstein/gelben Bereich des sichtbaren Spektrums.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λP):588 nm, kennzeichnet den Punkt der maximalen spektralen Leistungsabgabe.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):15 nm, beschreibt die spektrale Reinheit oder Bandbreite des emittierten Lichts.
• Durchlassspannung (VF):Reicht von 1,6V bis 2,5V, mit einem typischen Wert von 2,0V bei IF=10 mA.
• Sperrstrom (IR):Maximal 10 µA bei einer angelegten Sperrspannung (VR) von 5V. Es ist kritisch zu beachten, dass dieses Bauteil nicht für den Betrieb unter Sperrvorspannung ausgelegt ist; diese Testbedingung dient nur der Charakterisierung.

3. Bin-Tabellen-Spezifikationssystem

Das Produkt wird in Leistungs-Bins sortiert, um Konsistenz innerhalb einer Produktionscharge zu gewährleisten. Designer können Bins spezifizieren, um engere Anwendungsanforderungen zu erfüllen.

3.1 Lichtstärke-Binning

LEDs werden basierend auf ihrer gemessenen Lichtstärke bei 10 mA kategorisiert.

• Bin BC:38 mcd (Min) bis 65 mcd (Max)
• Bin DE:65 mcd (Min) bis 110 mcd (Max)
• Bin FG:110 mcd (Min) bis 180 mcd (Max)
• Hinweis:Die Toleranz auf jede Bin-Grenze beträgt ±30%.

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge

LEDs werden auch nach ihrer dominanten Wellenlänge sortiert, um die Farbkonsistenz zu kontrollieren.

• Bin H17:580 nm (Min) bis 584 nm (Max)
• Bin H18:584 nm (Min) bis 589 nm (Max)
• Hinweis:Die Toleranz auf jede Bin-Grenze beträgt ±1 nm.

Die spezifischen Bin-Codes für Intensität und Wellenlänge sind auf jedem Verpackungsbeutel markiert, was Rückverfolgbarkeit und selektive Verwendung in der Fertigung ermöglicht.

4. Analyse der Leistungskurven

Während spezifische grafische Daten im Datenblatt referenziert werden, werden die typischen Zusammenhänge unten basierend auf der Standard-LED-Physik und den bereitgestellten Parametern beschrieben.

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

Die LED zeigt eine nichtlineare I-V-Charakteristik, typisch für eine Diode. Die Durchlassspannung (VF) hat einen spezifizierten Bereich von 1,6V bis 2,5V bei 10 mA. Diese Kurve ist wesentlich für den Entwurf der strombegrenzenden Schaltung. Die Spannung wird mit steigendem Strom leicht zunehmen und mit steigender Sperrschichttemperatur für einen gegebenen Strom abnehmen.

4.2 Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Die Lichtstärke (Iv) ist über einen signifikanten Betriebsbereich annähernd proportional zum Durchlassstrom (IF). Die spezifizierten Iv-Werte gelten bei IF=10mA. Betrieb mit dem maximalen Dauerstrom von 20 mA ergibt eine höhere Lichtausbeute, aber Designer müssen sicherstellen, dass die Verlustleistungsgrenze (Pd) nicht überschritten wird, unter Berücksichtigung der resultierenden Durchlassspannung.

4.3 Temperaturabhängigkeit

Die LED-Leistung ist temperaturabhängig. Die Lichtstärke nimmt typischerweise mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Das Datenblatt gibt einen Derating-Faktor für den Strom an (0,27 mA/°C oberhalb 30°C), um thermische Effekte zu managen. Die Durchlassspannung hat ebenfalls einen negativen Temperaturkoeffizienten.

5. Mechanische & Verpackungsinformationen

5.1 Abmessungen

Die LED entspricht dem T-1 (3mm) Durchmesser-Gehäusestandard. Wichtige dimensionale Hinweise umfassen:

• Alle Maße sind in Millimetern (Zoll als Referenz angegeben).
• Standardtoleranz ist ±0,25mm (0,010"), sofern nicht anders angegeben.
• Der maximale Harzüberstand unter dem Flansch beträgt 1,0mm (0,04").
• Der Anschlussabstand wird an der Stelle gemessen, an der die Anschlüsse aus dem Gehäusekörper austreten.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Durchsteck-LEDs verwenden typischerweise Anschlusslänge oder eine Abflachung am Linsenflansch, um die Polarität anzuzeigen. Der längere Anschluss ist üblicherweise die Anode (Plus), der kürzere die Kathode (Minus). Die Abflachung am Flansch befindet sich oft neben der Kathode. Designer müssen die physikalische Probe oder die detaillierte Zeichnung für die spezifische auf diesem Bauteil verwendete Markierung konsultieren.

6. Löt- & Bestückungsrichtlinien

Sachgemäße Handhabung ist entscheidend, um Schäden während des Bestückungsprozesses zu verhindern.

6.1 Anschlussformen

Wenn Anschlüsse gebogen werden müssen, muss die Biegung an einem Punkt mindestens 3mm von der Basis der LED-Linse entfernt vorgenommen werden. Die Basis des Anschlussrahmens darf nicht als Drehpunkt verwendet werden. Alle Formgebungen müssen vor dem Lötprozess und bei normaler Umgebungstemperatur abgeschlossen sein.

6.2 Lötprozess

Ein Mindestabstand von 2mm muss zwischen der Linsenbasis und der Lötstelle eingehalten werden. Ein Eintauchen der Linse in Lötzinn muss vermieden werden.

• Lötkolben:Maximaltemperatur 350°C für maximal 3 Sekunden (nur einmal).
• Wellenlöten:Vorwärmen auf maximal 120°C für bis zu 100 Sekunden. Lötwellentemperatur maximal 260°C für maximal 5 Sekunden.
• Kritischer Hinweis:Infrarot (IR)-Reflow-Löten wird ausdrücklich als KEIN geeigneter Prozess für diese Durchsteck-LED-Lampe angegeben. Übermäßige Temperatur oder Zeit kann Linsendeformation oder katastrophales Versagen verursachen.

6.3 Lagerung und Reinigung

Für die Lagerung sollte die Umgebung 30°C oder 70% relative Luftfeuchtigkeit nicht überschreiten. LEDs, die aus ihrer Originalverpackung entnommen wurden, sollten innerhalb von drei Monaten verwendet werden. Für die Reinigung sollten nur alkoholbasierte Lösungsmittel wie Isopropylalkohol verwendet werden, falls notwendig.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Verpackungsspezifikationen

Die LEDs werden in Großmengen verpackt:

• Primärverpackung: 1000, 500, 200 oder 100 Stück pro antistatischem Verpackungsbeutel.
• Sekundärverpackung: 10 Verpackungsbeutel werden in einen Innenkarton gelegt (insgesamt 10.000 Stück pro Innenkarton, bei 1000er Beuteln).
• Tertiärverpackung: 8 Innenkartons werden in einen äußeren Versandkarton gepackt (insgesamt 80.000 Stück pro Außenkarton). Die letzte Packung in einer Versandcharge kann eine nicht vollständige Packung sein.

8. Anwendungsdesign-Empfehlungen

8.1 Treiberschaltungs-Design

LEDs sind strombetriebene Bauteile. Um eine gleichmäßige Helligkeit beim Treiben mehrerer LEDs zu gewährleisten, ist ein serieller strombegrenzender Widerstand für jede LED oder jede parallele Kette zwingend erforderlich. Die empfohlene Schaltung (Schaltung A) verwendet einen Widerstand in Reihe mit jeder LED. Vermeiden Sie das direkte parallele Schalten mehrerer LEDs ohne individuelle Widerstände (Schaltung B), da kleine Unterschiede in der Durchlassspannung (VF) zu erheblichen Stromungleichgewichten und ungleichmäßiger Helligkeit führen können.

Der Serienwiderstandswert (R) kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (Vcc - VF) / IF, wobei Vcc die Versorgungsspannung, VF die LED-Durchlassspannung (für Zuverlässigkeit den Maximalwert verwenden) und IF der gewünschte Durchlassstrom ist.

8.2 Elektrostatische Entladung (ESD)-Schutz

Die LED kann durch elektrostatische Entladung beschädigt werden. Während der Handhabung und Bestückung müssen Vorkehrungen getroffen werden:

• Verwenden Sie ein geerdetes Handgelenkband oder antistatische Handschuhe.
• Stellen Sie sicher, dass alle Geräte, Arbeitsplätze und Lagerregale ordnungsgemäß geerdet sind.
• Verwenden Sie einen Ionisator, um statische Aufladungen zu neutralisieren, die sich auf der Kunststofflinse ansammeln können.

8.3 Thermomanagement-Überlegungen

Obwohl die Verlustleistung gering ist, kann ein ordnungsgemäßes PCB-Layout helfen. Sorgen Sie für ausreichenden Abstand zu anderen wärmeerzeugenden Komponenten. Die Einhaltung der Strom-Derating-Kurve oberhalb einer Umgebungstemperatur von 30°C ist entscheidend für die Aufrechterhaltung der Zuverlässigkeit, insbesondere in geschlossenen oder Hochtemperaturumgebungen.

9. Technischer Vergleich & Differenzierung

Die LTL-R42FSFAD differenziert sich innerhalb des Marktes für Durchsteck-Indikator-LEDs durch mehrere Schlüsselattribute. Die Verwendung eines AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Halbleitermaterials für den 586nm Bernstein-Chip bietet eine höhere Effizienz und bessere Temperaturstabilität im Vergleich zu älteren Technologien wie GaAsP. Die Diffuslinse bietet einen sehr weiten 100-Grad-Betrachtungswinkel, was sie für Anwendungen überlegen macht, bei denen die Betrachtungsposition nicht direkt vor der LED fixiert ist. Ihre Kombination aus einer typischen niedrigen Durchlassspannung (2,0V) und einer klaren Binning-Struktur für sowohl Intensität als auch Wellenlänge bietet Designern vorhersehbare Leistung und die Möglichkeit, für farb- oder helligkeitskritische Anwendungen zu spezifizieren.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

10.1 Kann ich diese LED mit 20 mA kontinuierlich betreiben?

Ja, 20 mA ist der maximal spezifizierte kontinuierliche DC-Durchlassstrom. Sie müssen jedoch sicherstellen, dass die Verlustleistung (Pd = VF * IF) 52 mW nicht überschreitet. Bei 20 mA und einer maximalen VF von 2,5V beträgt die Leistung 50 mW, was innerhalb der Grenze liegt. Berücksichtigen Sie stets die Umgebungstemperatur und wenden Sie Derating an, wenn sie über 30°C liegt.

10.2 Was ist der Unterschied zwischen dominanter Wellenlänge und Spitzenwellenlänge?

Spitzenwellenlänge (λP) ist die einzelne Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsabgabe am höchsten ist. Dominante Wellenlänge (λd) ist ein berechneter Wert, der von den Farbkoordinaten auf dem CIE-Farbdiagramm abgeleitet wird; er repräsentiert die einzelne Wellenlänge eines reinen monochromatischen Lichts, das der wahrgenommenen Farbe der LED entsprechen würde. Für Designzwecke im Zusammenhang mit Farbe ist die dominante Wellenlänge typischerweise der relevantere Parameter.

10.3 Warum ist ein Serienwiderstand notwendig, selbst wenn meine Stromversorgung strombegrenzt ist?

Ein dedizierter Serienwiderstand bietet eine lokale, präzise Stromregelung für jede LED. Er bietet auch Schutz vor transienten Spannungsspitzen und hilft, den Strom in Parallelkonfigurationen auszugleichen. Sich ausschließlich auf eine globale strombegrenzte Versorgung zu verlassen, kann Stromungleichgewichte zwischen LEDs aufgrund von VF-Schwankungen nicht verhindern.

11. Praktische Design-Fallstudie

Szenario:Entwurf eines Statuspanels mit fünf einheitlichen bernsteinfarbenen Indikatoren, gespeist von einer 5V DC-Schiene in einer Umgebung mit einer maximalen Umgebungstemperatur von 40°C.

Designschritte:

1. Stromauswahl:Ziel-Durchlassstrom (IF) von 10 mA für einen Ausgleich zwischen Helligkeit und Lebensdauer.
2. Thermisches Derating:Bei 40°C (10°C über Derating-Start) maximalen Strom reduzieren: 20 mA - (10°C * 0,27 mA/°C) = 17,3 mA. Unser 10 mA-Ziel ist sicher.
3. Widerstandsberechnung:Verwenden Sie maximale VF (2,5V) für Zuverlässigkeit. R = (5V - 2,5V) / 0,01A = 250 Ω. Der nächstgelegene Standardwert (z.B. 240 Ω oder 270 Ω) kann verwendet werden, wobei der tatsächliche Strom neu berechnet wird.
4. Schaltungsaufbau:Verwenden Sie die empfohlene Schaltung A: ein 240Ω Widerstand in Reihe mit jeder der fünf LEDs, alle zwischen der 5V-Schiene und Masse geschaltet.
5. Bin-Spezifikation:Für ein einheitliches Erscheinungsbild spezifizieren Sie beim Bestellen ein einzelnes Lichtstärke-Bin (z.B. DE) und ein einzelnes dominantes Wellenlängen-Bin (z.B. H18).
6. PCB-Layout:Platzieren Sie LEDs mit einem Mindestbiegeradius der Anschlüsse von 3mm, gewährleisten Sie 2mm Abstand von der Linse zum Lötpad und befolgen Sie ESD-sichere Bestückungspraktiken.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Die LTL-R42FSFAD arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Einschaltspannung der Diode überschreitet, rekombinieren Elektronen aus dem n-dotierten AlInGaP-Halbleiter mit Löchern aus dem p-dotierten Bereich. Dieses Rekombinationsereignis setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts definiert – in diesem Fall Bernstein bei etwa 586 nm. Die den Chip umgebende diffuse Epoxidlinse dient dazu, das Licht zu streuen, den Betrachtungswinkel zu verbreitern und das Erscheinungsbild der winzigen Lichtquelle zu mildern.

13. Technologietrends und Kontext

Durchsteck-LEDs wie die LTL-R42FSFAD repräsentieren eine ausgereifte und hochzuverlässige Technologie. Während oberflächenmontierbare (SMD) LEDs aufgrund ihres kleineren Platzbedarfs und ihrer Eignung für automatisierte Bestückung neue Designs dominieren, behalten Durchsteck-LEDs eine bedeutende Relevanz. Ihre Vorteile umfassen überlegene mechanische Verbindungsfestigkeit, einfachere manuelle Prototypenerstellung und Reparatur, oft höhere Einpunkt-Lichtstärke und bessere Wärmeableitung über die Anschlüsse. Der Trend in diesem Segment geht hin zu effizienteren Materialien (wie hier verwendetem AlInGaP), engerem Leistungs-Binning für Farb- und Intensitätskonsistenz und unerschütterlicher Konformität mit globalen Umweltstandards wie RoHS. Sie bleiben die bevorzugte Wahl für Anwendungen, die extreme Haltbarkeit, hohe Sichtbarkeit in rauen Umgebungen erfordern oder bei denen Durchsteckmontage durch Design oder Altstandards vorgeschrieben ist.