Technisches Datenblatt für T-1 3mm Rote LED LTL42EKEKNN - 5mm Gehäuse - 2,4V - 75mW

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt die Spezifikationen einer hocheffizienten, energiearmen roten LED in einem gängigen T-1 (3mm) Durchsteckgehäuse. Das Bauteil nutzt AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) als Halbleitermaterial für die Lichtquelle, eingekapselt in einer wasserklaren Linse. Es ist für die vielseitige Montage auf Leiterplatten (PCBs) oder Frontplatten ausgelegt und aufgrund seines geringen Strombedarfs mit integrierten Schaltkreisen (ICs) kompatibel. Hauptanwendungen sind Statusanzeigen, Hintergrundbeleuchtung und allgemeine Beleuchtung in Unterhaltungselektronik, Bürogeräten und Kommunikationsgeräten, wo eine zuverlässige, helle rote Anzeige benötigt wird.

2. Tiefenanalyse der technischen Parameter

2.1 Absolute Grenzwerte

Das Bauteil ist für den Betrieb innerhalb strenger Umgebungs- und elektrischer Grenzen ausgelegt, um Zuverlässigkeit zu gewährleisten und Ausfälle zu verhindern. Die maximale Verlustleistung beträgt 75 mW bei einer Umgebungstemperatur (T_A) von 25°C. Der DC-Vorwärtsstrom darf 30 mA kontinuierlich nicht überschreiten. Für gepulsten Betrieb ist unter spezifischen Bedingungen ein Spitzenvorwärtsstrom von 90 mA zulässig: 1/10 Tastverhältnis und eine Pulsbreite von 0,1 ms. Das Bauteil hält eine Sperrspannung von bis zu 5 V aus. Der Betriebs- und Lagertemperaturbereich liegt zwischen -40°C und +100°C. Beim Löten dürfen die Anschlüsse maximal 5 Sekunden lang 260°C ausgesetzt werden, sofern der Lötpunkt mindestens 1,6mm (0,063\") vom LED-Gehäuse entfernt ist. Ein kritischer Derating-Faktor von 0,4 mA/°C gilt für den DC-Vorwärtsstrom bei Umgebungstemperaturen über 50°C, d.h. der zulässige Dauerstrom nimmt linear mit steigender Temperatur ab.

2.2 Elektrische und optische Kennwerte

Die wichtigsten Leistungsparameter werden bei T_A=25°C und einem Betriebsstrom (I_F) von 20 mA gemessen. Die Lichtstärke (I_V) hat einen typischen Wert von 880 Millicandela (mcd), mit einem Minimum von 310 mcd, was auf ein Binning hindeutet. Der Abstrahlwinkel (2θ_1/2), definiert als der volle Winkel, bei dem die Intensität auf die Hälfte des axialen Werts abfällt, beträgt 22 Grad, charakteristisch für eine Standard-T-1-LED mit schmalem Strahl. Die Peak-Emissionswellenlänge (λ_P) liegt bei 632 nm, während die dominante Wellenlänge (λ_d), die die wahrgenommene Farbe definiert, bei 624 nm liegt. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt 20 nm. Die Vorwärtsspannung (V_F) beträgt typischerweise 2,4V, maximal 2,4V bei 20mA. Der Sperrstrom (I_R) beträgt maximal 100 μA bei 5V Sperrspannung, und die Sperrschichtkapazität (C) beträgt 40 pF gemessen bei Nullvorspannung und 1 MHz.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Produkt wird nach zwei Schlüsselparametern klassifiziert: Lichtstärke und dominante Wellenlänge. Dieses Binning gewährleistet Konsistenz innerhalb einer Produktionscharge und ermöglicht es Entwicklern, Bauteile entsprechend spezifischer Helligkeits- oder Farbanforderungen auszuwählen.

3.1 Lichtstärke-Binning

Die Lichtstärke wird in Bins mit einer Toleranz von 15 % pro Grenzwert kategorisiert. Die für dieses Produkt referenzierten Bins sind KL (310-520 mcd) und MN (520-880 mcd). Höhere Bins wie PQ (880-1500 mcd) und RS (1500-2500 mcd) sind als Referenz aufgeführt, was die Fähigkeiten der Technologieplattform zeigt, obwohl sie für diese spezifische Artikelnummer möglicherweise nicht verfügbar sind. Der Bin-Code ist auf jedem Verpackungsbeutel zur Rückverfolgbarkeit aufgedruckt.

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge

Die dominante Wellenlänge, die den genauen Rotton bestimmt, wird in Schritten von etwa 4nm mit einer Toleranz von ±1nm pro Bin eingeteilt. Die aufgeführten Bins sind H27 (613,5-617,0 nm), H28 (617,0-621,0 nm), H29 (621,0-625,0 nm), H30 (625,0-629,0 nm) und H31 (629,0-633,0 nm). Der typische Wert von 624 nm fällt in das Bin H29.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt verweist auf typische Kennlinien, die für das Verständnis des Bauteilverhaltens unter nicht standardmäßigen Bedingungen wesentlich sind. Dazu gehört typischerweise die Beziehung zwischen Vorwärtsstrom (I_F) und Vorwärtsspannung (V_F), die die exponentielle I-V-Kennlinie der Diode zeigt. Eine weitere wichtige Kurve zeigt die relative Lichtstärke in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur und veranschaulicht den negativen Temperaturkoeffizienten der Lichtausbeute, der bei LEDs üblich ist – die Ausbeute nimmt mit steigender Temperatur ab. Eine dritte Standardkurve zeigt die relative Lichtstärke in Abhängigkeit vom Vorwärtsstrom und demonstriert, wie die Lichtausbeute mit dem Strom zunimmt, bei sehr hohen Strömen jedoch sättigen oder abfallen kann. Die spektrale Verteilungskurve würde die Intensität des emittierten Lichts über verschiedene Wellenlängen zeigen, zentriert um den 632 nm Peak mit der angegebenen 20 nm Halbwertsbreite.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

Das Bauteil entspricht den Standardabmessungen des runden T-1 (3mm) LED-Gehäuses. Wichtige mechanische Hinweise: Alle Maße sind in Millimetern (mit Zoll in Klammern) angegeben, mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,25mm (0,010\"), sofern nicht anders angegeben. Das Harz unter dem Flansch kann maximal 1,0mm (0,04\") hervorstehen. Der Anschlussabstand wird an der Stelle gemessen, an der die Anschlüsse aus dem Gehäuse austreten, was für das PCB-Layout entscheidend ist.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Sachgemäße Handhabung ist entscheidend, um Schäden zu vermeiden. Die Anschlüsse müssen an einer Stelle mindestens 3mm von der Basis der LED-Linse entfernt geformt werden, ohne den Anschlussrahmen als Drehpunkt zu nutzen. Das Formen muss bei Raumtemperatur und vor dem Löten erfolgen. Während der PCB-Montage sollte eine minimale Verbiegekraft angewendet werden. Beim Löten muss ein Mindestabstand von 2mm von der Linsenbasis zum Lötpunkt eingehalten werden. Die Linse darf niemals in das Lot getaucht werden. Empfohlene Bedingungen sind: Für Lötkolben eine maximale Temperatur von 300°C für nicht mehr als 3 Sekunden (nur einmal); für Wellenlöten Vorwärmen auf maximal 100°C für bis zu 60 Sekunden, gefolgt von einer Lötwellen bei maximal 260°C für bis zu 10 Sekunden. Infrarot (IR) Reflow-Löten ist für dieses Durchsteckbauteil ausdrücklich nicht geeignet. Übermäßige Temperatur oder Zeit kann die Linse verformen oder zu Ausfällen führen.

7. Verpackung und Bestellinformationen

Die Standardverpackung ist wie folgt: LEDs sind in Beuteln mit 1000, 500 oder 250 Stück verpackt. Zehn dieser Beutel werden in einen Innenkarton gelegt, insgesamt 10.000 Stück. Acht Innenkartons werden in einen äußeren Versandkarton gepackt, was insgesamt 80.000 Stück pro Außenkarton ergibt. Es wird darauf hingewiesen, dass innerhalb einer Versandcharge nur die letzte Packung eine nicht volle Menge enthalten darf. Die spezifische Artikelnummer ist LTL42EKEKNN.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Treiberschaltungsentwurf

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Um eine gleichmäßige Helligkeit bei parallel geschalteten LEDs zu gewährleisten, wird dringend empfohlen, einen strombegrenzenden Widerstand in Reihe mit jeder einzelnen LED zu verwenden (Schaltungsmodell A). Das direkte Parallelschalten mehrerer LEDs von einer gemeinsamen Spannungsquelle mit einem einzigen gemeinsamen Widerstand (Schaltungsmodell B) wird nicht empfohlen, da geringe Unterschiede in der Vorwärtsspannung (V_F) zwischen einzelnen LEDs zu erheblichen Unterschieden im Strom und folglich in der Helligkeit führen.

8.2 Schutz vor elektrostatischer Entladung (ESD)

Das Bauteil ist anfällig für Schäden durch elektrostatische Entladung. Vorbeugende Maßnahmen müssen in der Handhabungsumgebung umgesetzt werden: Bediener sollten geerdete Handgelenkbänder oder antistatische Handschuhe verwenden; alle Geräte, Maschinen und Arbeitsflächen müssen ordnungsgemäß geerdet sein; Lagerregale sollten leitfähig und geerdet sein. Ein Ionisator wird empfohlen, um statische Aufladungen zu neutralisieren, die sich durch Reibung während der Handhabung auf der Kunststofflinse ansammeln können.

8.3 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 eine längerfristige Lagerung außerhalb der Originalverpackung sollten sie in einem verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder in einem Stickstoff-Exsikkator aufbewahrt werden. Falls eine Reinigung erforderlich ist, sollten nur alkoholbasierte Lösungsmittel wie Isopropylalkohol verwendet werden.

9. Hinweise und Anwendungsgrenzen

Diese LED ist für gewöhnliche elektronische Geräte bestimmt. Für Anwendungen, die außergewöhnliche Zuverlässigkeit erfordern, bei denen ein Ausfall Leben oder Gesundheit gefährden könnte – wie in der Luftfahrt, im Verkehrswesen, in Medizinsystemen oder Sicherheitseinrichtungen – sind vor der Verwendung spezifische Konsultation und Genehmigung erforderlich. Dies unterstreicht die Einstufung der Komponente für kommerzielle/industrielle, nicht für kritische Automotive- oder Medizin-Anwendungen.

10. Technischer Vergleich und Positionierung

Diese auf AlInGaP basierende rote LED bietet Vorteile gegenüber älteren Technologien wie GaAsP (Galliumarsenidphosphid), hauptsächlich in Bezug auf höhere Lichtausbeute und bessere Leistung bei erhöhten Temperaturen. Der 22-Grad-Abstrahlwinkel ist für ein nicht diffundiertes T-1-Gehäuse Standard und bietet einen gerichteten Strahl, der für Frontplattenanzeigen geeignet ist. Die Vorwärtsspannung von ~2,4V ist mit gängigen 3,3V- und 5V-Logikversorgungen kompatibel und erfordert nur einen einfachen Reihenwiderstand für den Betrieb. Ihre Nennverlustleistung von 75mW ist typisch für ein Bauteil dieser Größe.

11. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich diese LED direkt an einer 5V-Versorgung betreiben?

A: Nein. Sie müssen einen Reihenstrombegrenzungswiderstand verwenden. Zum Beispiel, bei einer 5V-Versorgung, einer typischen V_Fvon 2,4V und einem gewünschten I_Fvon 20mA, wäre der Widerstandswert R = (5V - 2,4V) / 0,02A = 130 Ohm. Ein Standard-130- oder 150-Ohm-Widerstand wäre geeignet.

F: Warum ist eine minimale Lichtstärke spezifiziert?

A: Aufgrund von Fertigungstoleranzen wird die Lichtstärke gebinnt. Die Minimal- (310 mcd) und Typwerte (880 mcd) geben den Bereich an. Entwickler sollten den Minimalwert für Worst-Case-Helligkeitsberechnungen verwenden, um sicherzustellen, dass die Anzeige unter allen Bedingungen ausreichend sichtbar ist.

F: Was bedeutet der Derating-Faktor von 0,4 mA/°C?

A: Für jedes Grad Celsius, um das die Umgebungstemperatur über 50°C steigt, verringert sich der maximal zulässige kontinuierliche DC-Vorwärtsstrom um 0,4 mA. Bei 75°C beträgt das Derating (75-50)*0,4 = 10 mA, also wäre der maximal erlaubte I_F30 mA - 10 mA = 20 mA.

12. Praktischer Entwurf und Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf einer Statusanzeigefrontplatte mit 10 gleichmäßig hellen roten LEDs.Das System verwendet eine 5V-Schiene. Basierend auf dem Datenblatt: 1) Wählen Sie LEDs aus demselben Lichtstärke-Bin (z.B. MN) für Konsistenz. 2) Berechnen Sie den Reihenwiderstand für jede LED: R = (5V - 2,4V) / 0,02A = 130Ω. Verwenden Sie einen 1/8W- oder 1/4W-Widerstand. 3) Stellen Sie im PCB-Layout sicher, dass die Löcher für die LED-Anschlüsse gemäß der Dimension \"Anschlussabstand... wo Anschlüsse aus dem Gehäuse austreten\" beabstandet sind. 4) Platzieren Sie die Lötpads mindestens 2mm von der LED-Gehäusekontur entfernt. 5) Weisen Sie das Montagepersonal an, LEDs unter ESD-Vorsichtsmaßnahmen zu handhaben, Anschlüsse (falls nötig) bei >3mm vom Gehäuse zu formen und das spezifizierte Wellenlötprofil einzuhalten.

13. Einführung in das Funktionsprinzip

Licht wird durch einen Prozess namens Elektrolumineszenz emittiert. Wenn eine Vorwärtsspannung angelegt wird, die das Sperrschichtpotential der Diode übersteigt (etwa 2,4V für dieses AlInGaP-Material), injizieren Elektronen aus dem n-Halbleiter und Löcher aus dem p-Halbleiter über den p-n-Übergang. Diese Ladungsträger rekombinieren im aktiven Bereich und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Halbleiterlegierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt der Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts entspricht – in diesem Fall Rot bei etwa 624-632 nm. Die wasserklare Epoxidharzlinse formt den Lichtausgabestrahl.

14. Technologietrends und Kontext

Während Durchsteck-LEDs wie dieses T-1-Gehäuse für Prototyping, manuelle Montage und Anwendungen, die eine robuste mechanische Befestigung erfordern, weiterhin weit verbreitet sind, hat sich der Branchentrend stark in Richtung oberflächenmontierbarer (SMD) Gehäuse (z.B. 0603, 0805, 1206 und PLCC-Typen) für automatisierte Massenproduktion verschoben. AlInGaP-Technologie stellt eine ausgereifte und effiziente Lösung für rote, orange und gelbe LEDs dar und bietet eine überlegene Leistung gegenüber älterem GaAsP. Die aktuelle Entwicklung konzentriert sich auf die Steigerung der Effizienz (Lumen pro Watt), die Verbesserung der Hochtemperaturleistung und die Ermöglichung immer kleinerer SMD-Gehäuse mit höherer Lichtausbeute. Dieses Bauteil gehört zu einer gut etablierten, zuverlässigen Produktkategorie.