Durchsteck-LED-Lampe T-1 3mm Spezifikation - Blau & Rot mit Weißem Diffusor - Spannung 2,9V/1,9V - Leistung 70mW/52mW - Technisches Datenblatt

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt detailliert die Spezifikationen für eine Durchsteck-LED-Anzeigelampe. Das Bauteil wird im weit verbreiteten T-1 (3mm) Durchmesser-Gehäuse angeboten und zeichnet sich durch die Kombination eines blauen oder roten LED-Chips mit einer weißen Diffusorlinse aus. Diese Designwahl zielt darauf ab, eine gleichmäßige, diffuse Lichtabgabe zu gewährleisten, die sich für Statusanzeigen in verschiedenen Anwendungen eignet.

1.1 Kernmerkmale und Vorteile

Die primären Vorteile dieser LED-Lampe umfassen ihren geringen Stromverbrauch und hohen Wirkungsgrad, was sie für batteriebetriebene oder energiebewusste Designs geeignet macht. Sie ist aus bleifreien Materialien gefertigt und entspricht den RoHS-Umweltrichtlinien. Das T-1-Formfaktor ist ein weit verbreiteter Industriestandard, der die Kompatibilität mit bestehenden PCB-Layouts und Fertigungsprozessen sicherstellt. Die Integration einer weißen Diffusorlinse über dem farbigen Chip hilft, das Licht zu mildern und zu streuen, wodurch Blendung reduziert und ein ästhetisch ansprechenderer Indikator geschaffen wird.

1.2 Zielanwendungen und Märkte

Diese Komponente ist für allgemeine Statusanzeigen konzipiert. Typische Anwendungsbereiche sind Kommunikationsgeräte (z.B. Router, Modems), Computerperipherie, Unterhaltungselektronik und Haushaltsgeräte. Die Zuverlässigkeit und Einfachheit des Durchsteck-Designs machen sie zu einer gängigen Wahl für Anwendungen, die klare, langlebige visuelle Rückmeldung erfordern.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Interpretation der wichtigsten elektrischen, optischen und thermischen Parameter, die den Leistungsbereich des Bauteils definieren.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Sie sind nicht für den Normalbetrieb vorgesehen.

• Verlustleistung (Pd):Blau: 70 mW, Rot: 52 mW. Dieser Parameter, abhängig von der Chip-Technologie, bestimmt die maximale thermische Energie, die das Gehäuse bei 25°C Umgebungstemperatur aufnehmen kann.
• Durchlassstrom:Der kontinuierliche Gleichstrom-Durchlassstrom ist für beide Farben mit 20 mA spezifiziert. Ein höherer Spitzen-Durchlassstrom von 60 mA ist unter gepulsten Bedingungen zulässig (Tastverhältnis ≤ 1/10, Pulsbreite ≤ 10 µs).
• Temperaturbereiche:Der Betriebstemperaturbereich liegt bei -30°C bis +85°C. Der Lagerbereich ist breiter, von -40°C bis +100°C.
• Löttemperatur:Die Anschlüsse können 260°C für maximal 5 Sekunden widerstehen, gemessen 2,0 mm vom LED-Körper entfernt.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen unter Standardtestbedingungen (TA=25°C, IF=5 mA, sofern nicht anders angegeben).

• Lichtstärke (Iv):Eine Schlüsselmetrik für die Helligkeit. Für die blaue LED beträgt die typische Intensität 110 mcd (min 38, max 310). Für die rote LED ist sie mit typisch 495 mcd deutlich höher (min 110, max 880). Die breiten Min-Max-Bereiche zeigen die Notwendigkeit des Binnings, das später erläutert wird.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):Definiert als der volle Winkel, bei dem die Intensität auf die Hälfte ihres axialen Wertes abfällt. Sowohl die blaue als auch die rote Version haben einen typischen Abstrahlwinkel von 45 Grad, der durch die Diffusorlinse unterstützt wird.
• Wellenlänge:Die blaue LED hat eine typische dominante Wellenlänge (λd) von 471 nm (Bereich 465-478 nm) und eine Spitzenwellenlänge (λp) von 468 nm. Die rote LED hat eine λd von 624 nm (Bereich 617-632 nm) und eine λp von 632 nm.
• Durchlassspannung (VF):Blau: typisch 3,6V (Bereich 2,9-3,6V). Rot: typisch 2,7V (Bereich 1,9-2,7V). Dieser Unterschied ist entscheidend für den Schaltungsentwurf, insbesondere beim parallelen Betrieb von LEDs unterschiedlicher Farben.
• Sperrstrom (IR):Maximal 100 µA bei VR=5V. Das Datenblatt stellt ausdrücklich klar, dass das Bauteil nicht für den Sperrbetrieb ausgelegt ist; dieser Test dient nur der Charakterisierung.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um die Konsistenz in der Massenproduktion sicherzustellen, werden LEDs nach Leistung sortiert. Dieses Bauteil verwendet zwei primäre Binning-Kriterien.

3.1 Binning nach Lichtstärke

LEDs werden basierend auf ihrer gemessenen Lichtstärke bei 5 mA sortiert. Es existieren separate Binning-Tabellen für blaue und rote LEDs, jeweils mit alphanumerischen Codes (z.B. BC, DE, FG für Blau; FG, HJ, KL für Rot). Jedes Bin hat einen definierten Minimal- und Maximalwert für die Intensität. Beispielsweise hat eine blaue LED im \"FG\"-Bin eine Intensität zwischen 110 und 180 mcd. Auf jede Bin-Grenze wird eine Toleranz von ±15% angewendet.

3.2 Binning nach dominanter Wellenlänge

LEDs werden auch nach ihrer dominanten Farbwellenlänge sortiert. Die blauen LEDs sind alle in einem einzigen Bin \"1\" gruppiert, das 465-478 nm abdeckt. Die roten LEDs sind in Bin \"2\" gruppiert, das 617-632 nm abdeckt. Die Toleranz für die Wellenlängen-Bin-Grenzen ist mit ±1 nm eng, was eine gute Farbkonsistenz innerhalb jeder Gruppe gewährleistet.

4. Analyse der Leistungskurven

Während das PDF auf typische Kurven verweist, basiert ihre Analyse auf dem Standardverhalten von LEDs. Die Kurve der Durchlassspannung (VF) über dem Durchlassstrom (IF) würde eine exponentielle Beziehung zeigen, wobei die rote LED eine niedrigere Kniespannung als die blaue LED aufweist. Die Kurve der Lichtstärke über dem Durchlassstrom ist im normalen Betriebsbereich im Allgemeinen linear, sättigt jedoch bei höheren Strömen. Die Kurve der Intensität über der Umgebungstemperatur würde einen negativen Koeffizienten zeigen, was bedeutet, dass die Lichtleistung mit steigender Temperatur abnimmt. Die spektrale Verteilungskurve würde einen einzelnen Peak um die spezifizierte λp für jede Farbe zeigen, wobei die blaue LED eine breitere spektrale Halbwertsbreite (Δλ von 25 nm) im Vergleich zur roten LED (Δλ von 20 nm) aufweist.

5. Mechanische & Verpackungsinformationen

5.1 Umrissabmessungen

Das Bauteil entspricht dem Standard-T-1 (3mm) runden LED-Gehäuse. Wichtige Abmessungen umfassen den Linsendurchmesser, die Gesamthöhe und den Anschlussabstand. Der Anschlussabstand wird dort gemessen, wo die Anschlüsse aus dem Gehäusekörper austreten. Toleranzen betragen typischerweise ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben. Ein Hinweis besagt, dass hervorstehendes Harz unter dem Flansch maximal 1,0 mm beträgt.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Durchsteck-LEDs verwenden typischerweise die Anschlusslänge oder eine abgeflachte Stelle am Linsenflansch, um die Kathode (negativer Anschluss) anzuzeigen. Der längere Anschluss ist normalerweise die Anode (+). Entwickler müssen das physische Muster oder die detaillierte Zeichnung für die spezifische Polaritätsmarkierung konsultieren.

6. Löt- & Montagerichtlinien

Sachgemäße Handhabung ist entscheidend für die Zuverlässigkeit.

6.1 Lagerbedingungen

Für die Langzeitlagerung außerhalb der Originalverpackung wird eine Umgebung von maximal 30°C und 70% relativer Luftfeuchtigkeit empfohlen. Für längere Zeiträume wird die Lagerung in einem versiegelten Behälter mit Trockenmittel oder in einer Stickstoffatmosphäre empfohlen.

6.2 Anschlussformung

Das Biegen muss mindestens 3 mm von der Basis der LED-Linse entfernt erfolgen, um Belastung der internen Die-Bond-Verbindung zu vermeiden. Die Basis des Anschlussrahmens sollte nicht als Drehpunkt verwendet werden. Die Formung muss bei Raumtemperatur und vor dem Lötprozess erfolgen.

6.3 Lötprozess

Ein Mindestabstand von 2 mm muss zwischen dem Lötpunkt und der Basis der Linse eingehalten werden. Das Eintauchen der Linse in Lötzinn muss vermieden werden.

• Lötkolben:Maximale Temperatur 350°C, maximale Zeit 3 Sekunden pro Anschluss.
• Wellenlöten:Vorwärmen auf maximal 100°C für bis zu 60 Sekunden. Lötwellentemperatur maximal 260°C, Kontaktzeit maximal 5 Sekunden. Die Eintauchposition darf nicht niedriger als 2 mm von der Linsenbasis sein.
• Wichtiger Hinweis:Infrarot (IR)-Reflow-Löten wird für diese Durchsteck-LED als ungeeignet angegeben. Übermäßige Hitze oder Zeit kann zu Linsenverformung oder katastrophalem Ausfall führen.

6.4 Reinigung

Falls notwendig, sollten nur alkoholbasierte Lösungsmittel wie Isopropylalkohol zur Reinigung verwendet werden.

7. Verpackungs- & Bestellinformationen

Der Standard-Verpackungsfluss ist: 500, 200 oder 100 Stück pro antistatischem Beutel. Zehn dieser Beutel werden in einen Innenkarton gelegt, insgesamt 5.000 Stück. Acht Innenkartons werden in einen äußeren Versandkarton verpackt, was 40.000 Stück pro Außenkarton ergibt. Der Hinweis klärt, dass in jeder Versandcharge nur die letzte Packung möglicherweise keine volle Packung ist.

8. Anwendungsdesign-Empfehlungen

8.1 Treiberschaltungs-Design

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Um eine gleichmäßige Helligkeit beim parallelen Verbinden mehrerer LEDs sicherzustellen, wird dringend empfohlen, einen individuellen strombegrenzenden Widerstand in Reihe mit jeder LED zu verwenden (Schaltung A im Datenblatt). Das direkte parallele Betreiben mehrerer LEDs von einer Spannungsquelle mit einem einzigen gemeinsamen Widerstand (Schaltung B) wird nicht empfohlen, da kleine Unterschiede in der Durchlassspannung (VF) zwischen einzelnen LEDs zu erheblichen Unterschieden im Strom und damit in der Helligkeit führen.

8.2 Elektrostatische Entladung (ESD)-Schutz

Diese LEDs sind anfällig für Schäden durch elektrostatische Entladung. Präventive Maßnahmen umfassen: die Verwendung geerdeter Handgelenkbänder und Arbeitsplätze; den Einsatz von Ionisatoren zur Neutralisierung statischer Ladung auf der Kunststofflinse; und die Sicherstellung, dass alle Handhabungsgeräte ordnungsgemäß geerdet sind. Ein Fokus auf Schulung und Zertifizierung des Personals im Umgang mit ESD-empfindlichen Bauteilen wird empfohlen.

9. Technischer Vergleich & Differenzierung

Das wichtigste Unterscheidungsmerkmal dieses Produkts ist die Verwendung eines farbigen LED-Chips (blau oder rot) mit einer weißen Diffusorlinse. Dies steht im Gegensatz zu Standard-LEDs, die eine klare oder farbige Linse verwenden, die der Chipfarbe entspricht. Der weiße Diffusor bietet ein gleichmäßigeres, weicheres und potenziell breiteres Abstrahlmuster, was für Frontpanel-Anzeigen, bei denen ein \"Hot Spot\" intensiver Farbe unerwünscht ist, vorzuziehen sein kann. Die elektrischen Parameter sind Standard für Durchsteck-Indikator-LEDs dieser Größe.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich diese LED dauerhaft mit 20mA betreiben?

A: Ja, 20mA ist der spezifizierte kontinuierliche Gleichstrom-Durchlassstrom. Für die längste Lebensdauer und niedrigere Sperrschichttemperatur ist jedoch ein Betrieb mit einem niedrigeren Strom wie 10mA oder 5mA für Anzeigezwecke oft ausreichend.

F: Warum ist die Durchlassspannung für Blau und Rot unterschiedlich?

A: Dies liegt an grundlegender Halbleiterphysik. Blaue LEDs werden typischerweise aus Indiumgalliumnitrid (InGaN) hergestellt, das eine höhere Bandlückenenergie aufweist, was zu einer höheren Durchlassspannung führt. Rote LEDs werden üblicherweise aus Aluminiumgalliumarsenid (AlGaAs) oder ähnlichen Materialien mit einer niedrigeren Bandlücke und somit niedrigerer Durchlassspannung hergestellt.

F: Welchen Widerstandswert sollte ich für eine 5V-Versorgung verwenden?

A: Unter Verwendung des Ohmschen Gesetzes: R = (V_Versorgung - VF_LED) / I_LED. Für eine blaue LED (VF=3,6V) bei 5mA: R = (5 - 3,6) / 0,005 = 280 Ohm. Für eine rote LED (VF=2,7V) bei 5mA: R = (5 - 2,7) / 0,005 = 460 Ohm. Verwenden Sie stets den nächstgelegenen Standardwiderstandswert und berücksichtigen Sie die Leistungsaufnahme.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf eines Multi-Status-Anzeigepanels für einen Netzwerk-Switch.Ein Entwickler könnte eine blaue LED für \"Eingeschaltet/System aktiv\" und eine rote LED für \"Netzwerkfehler\" verwenden. Aufgrund des weißen Diffusors hätten beide Anzeigen vom Frontpanel aus ein ähnliches, weiches ästhetisches Erscheinungsbild, obwohl die emittierten Lichtfarben unterschiedlich sind. Der Entwickler muss aufgrund der unterschiedlichen Durchlassspannungen separate strombegrenzende Widerstände für jede LED verwenden. Der 45-Grad-Abstrahlwinkel stellt sicher, dass der Status in einem rahmenmontierten Gerät aus einem weiten Blickwinkel sichtbar ist. Das Durchsteck-Design ermöglicht eine robuste mechanische Befestigung auf der Leiterplatte, was für Geräte wichtig ist, die während des Transports oder Betriebs Vibrationen ausgesetzt sein können.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiterbauteile, die Licht durch Elektrolumineszenz emittieren. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die Farbe (Wellenlänge) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie des verwendeten Halbleitermaterials bestimmt. In diesem Bauteil durchläuft das primäre Licht vom Chip eine Epoxidharzlinse, die streuende Partikel enthält. Diese Partikel streuen das Licht, brechen den direkten Strahl auf und erzeugen ein gleichmäßigeres, breiteres und weniger blendendes Abstrahlmuster für den Betrachter.

13. Technologietrends

Der Markt für Durchsteck-LED-Indikatoren ist ausgereift. Der allgemeine Trend bei Indikator-LEDs geht hin zu höherer Effizienz (mehr Lichtausbeute pro mA), geringerem Stromverbrauch und verbesserter Zuverlässigkeit. Während oberflächenmontierbare (SMD) LEDs aufgrund ihrer kleineren Größe und Eignung für die automatisierte Montage neue Designs dominieren, bleiben Durchsteck-LEDs für Anwendungen relevant, die höhere mechanische Festigkeit, einfachere manuelle Prototypenerstellung oder Kompatibilität mit bestehenden Alt-Designs erfordern. Die Verwendung von Diffusorlinsen zur Verbesserung der visuellen Qualität, wie bei diesem Produkt, ist ein gängiger Ansatz, um das Nutzererlebnis zu verbessern, ohne die Kerngehäusetechnologie zu ändern.