LTL1KH6FK Bernstein LED Lampe Datenblatt - 5mm Durchmesser - 2.4V Durchlassspannung - 75mW Verlustleistung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt detailliert die Spezifikationen einer 5mm Durchsteck-LED-Lampe. Diese Komponente ist für Statusanzeigen und Signalanwendungen in einer breiten Palette elektronischer Geräte konzipiert. Sie wird in Bernsteinfarbe angeboten, die mit AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Halbleitertechnologie in Kombination mit einer wasserklaren Linse erzielt wird, was den Lichtausstoß und den Betrachtungswinkel verbessert.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die primären Vorteile dieser LED sind ihre hohe Lichtstärke, niedrige Leistungsaufnahme und hohe Effizienz. Es handelt sich um ein bleifreies Produkt, das der RoHS-Richtlinie entspricht und somit für globale Märkte mit strengen Umweltvorschriften geeignet ist. Ihr vielseitiges Gehäuse ermöglicht eine einfache Montage auf Leiterplatten (PCBs) oder Panels. Die Zielanwendungen erstrecken sich über mehrere Branchen, einschließlich Kommunikationsgeräte, Computer, Unterhaltungselektronik, Haushaltsgeräte und Industrie-Steuerungen, wo zuverlässige und helle Statusanzeigen erforderlich sind.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Das Verständnis der elektrischen und optischen Parameter ist entscheidend für ein zuverlässiges Schaltungsdesign und eine konsistente Leistung.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter oder an diesen Grenzen wird nicht garantiert.

• Verlustleistung (Pd):75 mW bei einer Umgebungstemperatur (TA) von 25°C. Dies ist die maximale Leistung, die das LED-Gehäuse als Wärme abführen kann.
• DC-Durchlassstrom (IF):30 mA kontinuierlich.
• Spitzen-Durchlassstrom:60 mA, nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (Tastverhältnis ≤ 1/10, Pulsbreite ≤ 10 μs).
• Derating:Der maximale DC-Durchlassstrom muss linear um 0,45 mA für jedes Grad Celsius reduziert werden, um das die Umgebungstemperatur über 30°C steigt.
• Betriebstemperaturbereich:-40°C bis +85°C.
• Lagertemperaturbereich:-40°C bis +100°C.
• Löttemperatur der Anschlussbeine:Maximal 260°C für 5 Sekunden, gemessen an einem Punkt 2,0mm (0,079 Zoll) vom LED-Körper entfernt.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen bei TA=25°C und IF=20mA, sofern nicht anders angegeben.

• Lichtstärke (Iv):Reicht von 240 mcd (Minimum) bis 880 mcd (Maximum), mit einem angegebenen typischen Wert. Dieser Parameter wird gebinnt (siehe Abschnitt 4). Die Messung verwendet einen Sensor/Filter, der der CIE photopischen Augenempfindlichkeitskurve entspricht. Eine Prüftoleranz von ±15% ist in der Garantie enthalten.
• Betrachtungswinkel (2θ1/2):75 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres axialen (zentralen) Wertes abfällt.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λp):611 nm. Dies ist die Wellenlänge am höchsten Punkt des emittierten Lichtspektrums.
• Dominante Wellenlänge (λd):Reicht von 600 nm bis 610 nm. Diese wird aus dem CIE-Farbdiagramm abgeleitet und repräsentiert die wahrgenommene Farbe der LED. Dieser Parameter wird ebenfalls gebinnt.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):17 nm. Dies zeigt die spektrale Reinheit; ein kleinerer Wert bedeutet monochromatischeres Licht.
• Durchlassspannung (VF):2,4V typisch bei 20mA. Das Minimum ist mit 2,05V angegeben.
• Sperrstrom (IR):100 μA maximal, wenn eine Sperrspannung (VR) von 5V angelegt wird.Wichtig:Dieses Bauteil ist nicht für den Betrieb unter Sperrvorspannung ausgelegt; diese Testbedingung dient nur der Charakterisierung.

3. Binning-System Spezifikation

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs basierend auf Schlüsselparametern in Bins sortiert.

3.1 Leuchtstärke-Binning

Die Iv wird in fünf Bin-Codes (J0, K0, L0, M0, N0) klassifiziert, jeder mit einem definierten Minimum- und Maximum-Intensitätsbereich bei IF=20mA. Die Toleranz für jede Bin-Grenze beträgt ±15%.

3.2 Dominante Wellenlänge-Binning

Die λd wird in drei Bin-Codes (H23, H24, H25) klassifiziert, die den Bereich von 600,0 nm bis 610,0 nm abdecken. Die Toleranz für jede Bin-Grenze beträgt ±1 nm. Der spezifische Bin-Code für Intensität und Wellenlänge ist auf jedem Verpackungsbeutel markiert, was eine selektive Auswahl für Anwendungen mit hohen Gleichförmigkeitsanforderungen ermöglicht.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt verweist auf typische Kennlinien, die für das Verständnis des Bauteilverhaltens unter variierenden Bedingungen wesentlich sind. Obwohl die spezifischen Grafiken hier nicht reproduziert werden, umfassen sie typischerweise:

• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Zeigt, wie die Lichtleistung mit dem Strom zunimmt, typischerweise nicht-linear, und unterstreicht die Bedeutung der Stromregelung.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom:Veranschaulicht die Dioden-Kennlinie, entscheidend für die Berechnung von Vorwiderstandswerten.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Demonstriert den negativen Temperaturkoeffizienten der Lichtleistung, bei dem die Intensität mit steigender Sperrschichttemperatur abnimmt.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die das Maximum bei 611nm und die 17nm Halbwertsbreite zeigt.

5. Mechanische & Verpackungsinformationen

5.1 Abmessungen

Die LED verfügt über ein standardmäßiges 5mm rundes Radialgehäuse. Wichtige dimensionale Hinweise: Alle Maße sind in Millimetern (mit Zoll in Klammern), eine allgemeine Toleranz von ±0,25mm (.010"), ein maximaler Harzvorsprung unter dem Flansch von 1,0mm (.04") und der Anschlussabstand wird an der Stelle gemessen, an der die Anschlüsse das Gehäuse verlassen. Eine detaillierte Maßzeichnung ist im Original-Datenblatt für das präzise PCB-Layout enthalten.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Durchsteck-LEDs haben typischerweise ein längeres Anoden (+) Anschlussbein und eine flache Stelle oder Kerbe am Rand des Linsengehäuses in der Nähe des Kathoden (-) Anschlussbeins. Beziehen Sie sich stets auf das Diagramm im Datenblatt für die spezifische Polaritätskennzeichnung dieses Bauteils.

5.3 Verpackungsspezifikationen

Die LEDs sind in antistatischen Beuteln verpackt. Standardmengen pro Beutel sind 1000, 500, 200 oder 100 Stück. Zehn Beutel werden in einen Innenkarton gelegt (z.B. insgesamt 10.000 Stück für 1000er-Beutel). Acht Innenkartons werden in einen äußeren Versandkarton gepackt (z.B. insgesamt 80.000 Stück). Die letzte Packung in einer Versandcharge kann eine unvollständige Packung sein.

6. Richtlinien für Löten, Montage & Handhabung

Eine sachgemäße Handhabung ist entscheidend, um Schäden zu vermeiden und eine langfristige Zuverlässigkeit sicherzustellen.

6.1 Lagerung

Für die Langzeitlagerung 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 eine verlängerte Lagerung außerhalb der Originalverpackung sollte ein versiegelter Behälter mit Trockenmittel oder ein Stickstoff-Exsikkator verwendet werden.

6.2 Reinigung

Reinigen Sie bei Bedarf nur mit alkoholbasierten Lösungsmitteln wie Isopropylalkohol. Vermeiden Sie aggressive oder scheuernde Reinigungsmittel.

6.3 Anschlussbeine biegen & Montage

Biegen Sie die Anschlussbeine an einer Stelle mindestens 3mm von der Basis der LED-Linse entfernt. Verwenden Sie die Linsenbasis nicht als Drehpunkt. Das Biegen muss bei Raumtemperatur und vor dem Löten erfolgen. Verwenden Sie beim Einstecken in die Leiterplatte eine minimale Verbiegekraft, um mechanische Belastung des Epoxidkörpers zu vermeiden.

6.4 Lötprozess

Halten Sie einen Mindestabstand von 2mm zwischen dem Lötpunkt und der Basis der Linse ein. Tauchen Sie die Linse niemals in Lötzinn.

• Lötkolben:Maximale Temperatur 350°C. Maximale Lötzeit 3 Sekunden pro Anschlussbein (nur einmal).
• Wellenlöten:Maximale Vorwärmtemperatur 100°C für bis zu 60 Sekunden. Maximale Lötwellentemperatur 260°C für bis zu 5 Sekunden. Die Eintauchposition darf nicht niedriger als 2mm von der Epoxidkugelbasis entfernt sein.
• Kritischer Hinweis:Infrarot (IR) Reflow-Löten ist für dieses Durchsteck-LED-Produkt NICHT geeignet. Übermäßige Temperatur oder Zeit kann die Linse verformen oder zu einem katastrophalen Ausfall führen.

6.5 Schutz vor elektrostatischer Entladung (ESD)

LEDs sind empfindlich gegenüber statischer Elektrizität. Präventive Maßnahmen umfassen: Verwendung geerdeter Handgelenkbänder oder antistatischer Handschuhe; Sicherstellen, dass alle Geräte, Arbeitstische und Lagerregale ordnungsgemäß geerdet sind; und Verwendung eines Ionengebläses, um statische Aufladungen zu neutralisieren, die sich auf der Kunststofflinse ansammeln können. Eine Schulung und eine Checkliste für den Arbeitsplatz werden empfohlen, um eine ESD-sichere Umgebung aufrechtzuerhalten.

7. Empfehlungen für das Anwendungsdesign

7.1 Treiberschaltungs-Design

LEDs sind strombetriebene Bauteile. Um eine gleichmäßige Helligkeit beim parallelen Betrieb mehrerer LEDs sicherzustellen, wirddringend empfohleneinen individuellen strombegrenzenden Widerstand in Reihe mit jeder LED zu verwenden (Schaltungsmodell A). Der direkte Parallelbetrieb von LEDs an einer Spannungsquelle (Schaltungsmodell B) wird nicht empfohlen, da kleine Variationen in der Durchlassspannung (VF) zwischen einzelnen LEDs zu erheblichen Unterschieden im Strom und folglich in der Helligkeit führen.

7.2 Berechnung des Vorwiderstands

Der Wert des strombegrenzenden Widerstands (R_s) wird mit dem Ohmschen Gesetz berechnet: R_s= (V_versorgung- V_F) / I_F. Zum Beispiel, mit einer 5V-Versorgung, einer typischen V_Fvon 2,4V und einem gewünschten I_Fvon 20mA: R_s= (5V - 2,4V) / 0,020A = 130 Ω. Die Nennleistung des Widerstands sollte mindestens P = I_F²* R_s= (0,020)²* 130 = 0,052W betragen, daher ist ein Standard-1/8W (0,125W) Widerstand ausreichend.

7.3 Überlegungen zum Wärmemanagement

Obwohl die Verlustleistung gering ist, muss die Derating-Kurve bei Anwendungen mit hoher Umgebungstemperatur beachtet werden. Das Überschreiten der maximalen Sperrschichttemperatur beschleunigt den Lichtstromrückgang und verkürzt die Betriebslebensdauer. Sorgen Sie für ausreichende Luftzirkulation, wenn die LED bei oder nahe ihrem maximalen Nennstrom in einem geschlossenen Raum betrieben wird.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Diese AlInGaP Bernstein-LED bietet deutliche Vorteile gegenüber älteren Technologien wie GaAsP (Galliumarsenidphosphid). AlInGaP bietet eine deutlich höhere Lichtausbeute und bessere Temperaturstabilität, was zu einer helleren und konsistenteren Lichtleistung über einen weiten Temperaturbereich führt. Die wasserklare Linse, im Gegensatz zu einer diffundierten oder getönten Linse, maximiert den Lichtausstoß und erzeugt ein klar definiertes, scharfes Strahlprofil mit dem spezifizierten 75-Grad-Betrachtungswinkel, was sie ideal für Panel-Anzeigen macht, wo gerichtetes Licht vorteilhaft ist.

9. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

9.1 Kann ich diese LED ohne Vorwiderstand betreiben?

No.Der Betrieb einer LED direkt an einer Spannungsquelle wird stark abgeraten und wird das Bauteil aufgrund unkontrollierten Stromflusses wahrscheinlich zerstören. Die Durchlassspannung ist kein fester Schwellenwert, sondern eine Kennlinie. Eine kleine Erhöhung der Spannung über die typische VF hinaus kann einen großen, schädlichen Anstieg des Stroms verursachen.

9.2 Was ist der Unterschied zwischen Peak- und Dominanter Wellenlänge?

Spitzenwellenlänge (λp)ist die physikalische Wellenlänge am höchsten Intensitätspunkt auf der spektralen Ausgangskurve.Dominante Wellenlänge (λd)ist ein berechneter Wert basierend auf der menschlichen Farbwahrnehmung (CIE-Diagramm), der der wahrgenommenen Farbe am besten entspricht. Für monochromatische Quellen wie diese Bernstein-LED liegen sie oft nahe beieinander, aber λd ist der relevantere Parameter für die Farbspezifikation.

9.3 Kann ich diese LED für Außenanwendungen verwenden?

Das Datenblatt gibt an, dass sie für Innen- und Außenschilder geeignet ist. Für raue Außenumgebungen mit längerer Exposition gegenüber UV-Strahlung, Feuchtigkeit und extremen Temperaturen sind jedoch zusätzliche Designüberlegungen erforderlich, wie z.B. eine konforme Beschichtung auf der Leiterplatte und die Sicherstellung, dass die Betriebstemperatur innerhalb der Spezifikation bleibt.

9.4 Warum gibt es ein Binning-System?

Herstellungsvariationen verursachen leichte Leistungsunterschiede zwischen einzelnen LEDs. Binning sortiert sie in Gruppen mit streng kontrollierten Parametern (Intensität, Farbe). Dies ermöglicht es Designern, Bins auszuwählen, die ihren spezifischen Gleichförmigkeitsanforderungen entsprechen, was besonders wichtig in Multi-LED-Arrays oder Displays ist.

10. Praktische Design-Fallstudie

Szenario:Entwurf eines Bedienfelds mit 10 einheitlichen Bernstein-Statusanzeigen, die von einer 12V-Schiene versorgt werden.

Designschritte:

1. Stromauswahl:Wählen Sie einen Betriebsstrom. 20mA ist die Standard-Testbedingung und bietet gute Helligkeit.
2. Widerstandsberechnung:Für eine 12V-Versorgung und typische VF von 2,4V: R_s= (12V - 2,4V) / 0,020A = 480 Ω. Der nächstgelegene Standardwert ist 470 Ω. Neuberechnung des tatsächlichen Stroms: I_F= (12V - 2,4V) / 470Ω ≈ 20,4 mA (akzeptabel).
3. Nennleistung: P_Widerstand= (0,0204A)²* 470Ω ≈ 0,195W. Verwenden Sie einen 1/4W (0,25W) Widerstand für einen Sicherheitsspielraum.
4. Binning für Gleichförmigkeit:Geben Sie bei der Bestellung ein einzelnes, enges Intensitäts-Bin (z.B. M0: 520-680 mcd) und ein einzelnes Wellenlängen-Bin (z.B. H24: 603,0-606,5 nm) an, um sicherzustellen, dass alle 10 Anzeigen identisch aussehen.
5. Layout:Platzieren Sie die Widerstände im PCB-Layout und halten Sie den Mindestabstand von 2mm zwischen Lötstelle und Gehäuse ein. Stellen Sie sicher, dass die Polarität jeder LED korrekt ausgerichtet ist.

11. Funktionsprinzip

Diese LED ist eine Halbleiterdiode basierend auf AlInGaP-Materialien. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die ihre charakteristische Durchlassspannung (VF) überschreitet, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich des Halbleiters und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Schichten bestimmt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts, in diesem Fall Bernstein (~610 nm). Die wasserklare Epoxidlinse verkapselt den Halbleiterchip, bietet mechanischen Schutz und formt das emittierte Licht in den spezifizierten Betrachtungswinkel.

12. Technologietrends

Während oberflächenmontierbare (SMD) LEDs moderne Hochdichtelektronik dominieren, bleiben Durchsteck-LEDs wie diese für Anwendungen relevant, die Robustheit, einfache manuelle Montage, Reparatur oder hohe individuelle Helligkeit von einer Punktquelle erfordern. Der Technologietrend bei Durchsteck-LEDs konzentriert sich weiterhin auf die Steigerung der Lichtausbeute (mehr Licht pro Watt), die Verbesserung der Farbkonsistenz durch fortschrittliches Binning und die Erhöhung der Zuverlässigkeit durch bessere Verpackungsmaterialien. Der Wechsel zu hocheffizienten Halbleitermaterialien wie AlInGaP gegenüber älteren Technologien ist ein klares Beispiel für diesen Fortschritt.