T-1-3-4-Bernstein-Gelb-LED-Datenblatt - Durchsteckmontage-Lampe - Spannung-2.4V - Leistung-75mW - Deutsch-Technische-Dokumentation

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für eine leistungsstarke, für Durchsteckmontage konzipierte LED-Lampe. Das Bauteil ist für Anwendungen entwickelt, die zuverlässige, sichtbare Anzeigebeleuchtung mit hervorragender Lichtausbeute und Energieeffizienz erfordern. Seine Hauptfunktion ist die Verwendung als Statusanzeige, Hintergrundbeleuchtung oder allgemeine Beleuchtungsquelle in verschiedenen elektronischen Geräten.

Die zentralen Vorteile dieser Komponente umfassen ihre hohe Lichtstärke, die auch in gut beleuchteten Umgebungen eine ausgezeichnete Sichtbarkeit gewährleistet. Sie zeichnet sich durch einen niedrigen Stromverbrauch aus, was sie für batteriebetriebene oder energieempfindliche Anwendungen geeignet macht. Das Bauteil ist hocheffizient und wandelt elektrische Energie mit minimaler Abwärme in Licht um. Ihre vielseitige Montagemöglichkeit ermöglicht eine einfache Installation auf Leiterplatten (PCBs) oder Frontplatten. Darüber hinaus ist sie IC-kompatibel und benötigt nur geringe Treiberströme, was den Schaltungsentwurf vereinfacht. Die Komponente nutzt den verbreiteten T-1 3/4-Gehäusedurchmesser, was eine breite Kompatibilität mit standardmäßigen Leiterplattenlayouts und Fertigungsprozessen sicherstellt.

Der Zielmarkt für diese LED umfasst Unterhaltungselektronik, Industrie-Bedienfelder, Automobil-Innenraumbeleuchtung, Messtechnik und alle Anwendungen, in denen eine robuste, helle und effiziente Anzeigeleuchte benötigt wird.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Absolute Grenzwerte

Die absoluten Grenzwerte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Diese Werte sind bei einer Umgebungstemperatur (T_A) von 25°C spezifiziert und dürfen unter keinen Betriebsbedingungen überschritten werden.

• Verlustleistung (P_D):75 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das Bauteil als Wärme abführen kann. Das Überschreiten dieses Limits birgt das Risiko von thermischem Durchgehen und Ausfall.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP):60 mA. Dies ist der maximal zulässige Strom unter gepulsten Bedingungen, definiert mit einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 0,1 ms. Er liegt deutlich über dem Dauerstromwert und ermöglicht kurze Phasen mit hoher Leuchtstärke für Signalisierungszwecke.
• Dauer-Durchlassstrom (I_F):30 mA. Dies ist der maximale Gleichstrom, der kontinuierlich angelegt werden kann, ohne die Leistung oder Lebensdauer der LED zu beeinträchtigen.
• Derating-Faktor:Linear ab 50°C mit 0,4 mA/°C. Für Umgebungstemperaturen über 50°C muss der maximal zulässige Dauer-Durchlassstrom reduziert werden. Beispielsweise beträgt der maximale I_Fbei 70°C: 30 mA - [0,4 mA/°C * (70°C - 50°C)] = 22 mA.
• Sperrspannung (V_R):5 V. Das Anlegen einer Sperrspannung über diesem Wert kann zu einem sofortigen und katastrophalen Ausfall des LED-Übergangs führen.
• Betriebstemperaturbereich:-40°C bis +100°C. Die Funktionsfähigkeit des Bauteils ist innerhalb dieses Umgebungstemperaturbereichs garantiert.
• Lagertemperaturbereich:-55°C bis +100°C. Das Bauteil kann innerhalb dieser Grenzen ohne Degradation gelagert werden.
• Löt-Temperatur der Anschlüsse:260°C für 5 Sekunden, gemessen 1,6 mm (0,063") vom LED-Gehäuse entfernt. Dies definiert das zulässige thermische Profil für Hand- oder Wellenlötprozesse.

2.2 Elektrische und optische Kennwerte

Die elektrischen und optischen Kennwerte werden bei T_A=25°C gemessen und definieren die typische Leistung des Bauteils unter normalen Betriebsbedingungen. Dies sind die Schlüsselparameter für den Schaltungsentwurf und die Leistungserwartung.

• Lichtstärke (I_V):Mindestens 180 mcd, typisch 700 mcd bei I_F= 20 mA. Dies ist ein Maß für die vom menschlichen Auge wahrgenommene Helligkeit der LED, gemessen mit einem Sensor, der auf die CIE photopische Empfindlichkeitskurve abgestimmt ist. Der große Bereich deutet auf einen Binning-Prozess hin; die spezifische Lichtstärke einer Einheit ist auf ihrer Verpackung gekennzeichnet.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):30 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte des auf der Achse gemessenen Wertes abfällt. Ein Winkel von 30 Grad deutet auf einen relativ fokussierten Strahl hin, der für gerichtete Anzeigeanwendungen geeignet ist.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_P):595 nm. Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsabgabe der LED maximal ist. Sie liegt im bernsteingelben Bereich des sichtbaren Spektrums.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):592 nm. Abgeleitet vom CIE-Farbdiagramm ist dies die einzelne Wellenlänge, die die wahrgenommene Farbe des LED-Lichts am besten repräsentiert. Sie liegt sehr nahe an der Spitzenwellenlänge und bestätigt eine reine bernsteingelbe Farbe.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):15 nm. Dieser Parameter gibt die spektrale Reinheit oder Bandbreite des emittierten Lichts an. Ein Wert von 15 nm ist typisch für AlInGaP-basierte LEDs und führt zu einer gesättigten Farbe.
• Durchlassspannung (V_F):Typisch 2,4 V, maximal 2,4 V bei I_F= 20 mA. Dies ist der Spannungsabfall über der LED im Betrieb. Er ist entscheidend für die Auslegung des in Reihe geschalteten strombegrenzenden Widerstands. Das Datenblatt zeigt ein Minimum von 2,05V, aber der typische/maximale Wert wird mit 2,4V angegeben, was auf eine enge Verteilung um diesen Wert hindeutet.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 100 µA bei V_R= 5 V. Dies ist der geringe Leckstrom, der fließt, wenn die LED innerhalb ihrer maximalen Grenzwerte in Sperrrichtung betrieben wird.
• Kapazität (C):40 pF bei V_F= 0V, f = 1 MHz. Dies ist die Sperrschichtkapazität, die für Hochfrequenz-Schaltanwendungen relevant sein kann.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt impliziert die Verwendung eines Binning-Systems, hauptsächlich für die Lichtstärke. Hinweis 3 besagt: "Der I_v-Klassifizierungscode ist auf jeder Verpackungstüte aufgedruckt." Dies zeigt an, dass hergestellte LEDs basierend auf ihrer gemessenen Lichtstärke getestet und sortiert (gebinned) werden. Die Spezifikation listet einen Bereich von 180 mcd (Minimum) bis 700 mcd (typisch) auf. Die Einheiten werden in spezifische Lichtstärke-Bins gruppiert (z.B. 180-250 mcd, 250-350 mcd usw.), und der Bin-Code wird auf der Verpackung gedruckt. Dies ermöglicht es Entwicklern, LEDs mit konsistenter Helligkeit für ihre Anwendung auszuwählen. Obwohl in diesem Dokument nicht explizit für Wellenlänge oder Durchlassspannung detailliert, werden solche Parameter in der LED-Fertigung ebenfalls häufig gebinnt, um Farb- und elektrische Konsistenz zu gewährleisten.

4. Analyse der Leistungskurven

Die letzte Seite des Datenblatts ist den "Typischen elektrischen / optischen Kennlinien" gewidmet. Obwohl die spezifischen Kurven im Textinhalt nicht bereitgestellt werden, enthalten standardmäßige LED-Datenblätter typischerweise die folgenden Diagramme, die für das Verständnis des Bauteilverhaltens unter variierenden Bedingungen entscheidend sind:

• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I-V-Kurve):Diese Kurve zeigt, wie die Lichtausbeute mit dem Treiberstrom zunimmt. Sie ist typischerweise bei niedrigeren Strömen linear, kann aber bei höheren Strömen aufgrund thermischer Effekte und Effizienzabfalls sättigen.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom:Dies zeigt die exponentielle Beziehung und bestätigt das Diodenverhalten. Sie wird zur Berechnung der Verlustleistung (V_F* I_F) verwendet.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Diese Kurve zeigt die thermische Reduzierung der Lichtausbeute. Bei den meisten LEDs nimmt die Lichtstärke mit steigender Sperrschichttemperatur ab.
• Spitzenwellenlänge vs. Umgebungstemperatur:Dies zeigt, wie sich die emittierte Farbe (üblicherweise zu längeren Wellenlängen) mit steigender Temperatur verschiebt.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die das Maximum bei 595 nm und die ~15 nm Halbwertsbreite zeigt und die bernsteingelbe Farbe definiert.

Diese Kurven ermöglichen es Entwicklern, die Leistung unter realen Bedingungen vorherzusagen, in denen Temperatur und Treiberstrom variieren können.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED verwendet ein standardmäßiges "T-1 3/4"-Radial-Durchsteckgehäuse. Wichtige dimensionale Hinweise aus dem Datenblatt umfassen:

• Alle Abmessungen sind in Millimetern angegeben, Zollwerte stehen in Klammern.
• Es gilt eine Standardtoleranz von ±0,25 mm (±0,010"), sofern nicht anders angegeben.
• Das Harz unter dem Flansch kann maximal um 1,0 mm (0,04") hervorstehen.
• Der Anschlussabstand wird an der Stelle gemessen, an der die Anschlüsse aus dem Gehäusekörper austreten, was für den Lochabstand auf der Leiterplatte entscheidend ist.

Die spezifische Abmessungszeichnung würde den Gehäusedurchmesser (T-1 3/4 beträgt etwa 5 mm), die Anschlusslänge, den Anschlussdurchmesser und die Position des Flansches zeigen. Der längere Anschluss kennzeichnet typischerweise die Anode (Pluspol).

5.2 Polaritätskennzeichnung

Bei Durchsteck-LEDs wird die Polarität am häufigsten durch die Anschlusslänge angezeigt (der längere Anschluss ist die Anode) und manchmal durch eine abgeflachte Stelle auf der LED-Linse oder dem Gehäuse in der Nähe des Kathodenanschlusses. Die spezifische Kennzeichnung sollte dem Datenblatt entnommen werden, aber die Methode der Anschlusslänge wird fast universell angewendet.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Der angegebene Schlüssellötparameter ist die maximal zulässige Temperatur für die Anschlüsse: 260°C für 5 Sekunden, gemessen 1,6 mm vom Gehäuse entfernt. Dies ist entscheidend, um thermische Schäden an den internen Bonddrähten und der Epoxidlinse zu verhindern.

Empfohlene Vorgehensweisen:

• Handlöten:Verwenden Sie eine temperaturgeregelte Lötspitze. Wenden Sie die Hitze auf den Anschluss und das Lötpad der Leiterplatte an, nicht auf das LED-Gehäuse. Schließen Sie die Lötstelle innerhalb von 3-5 Sekunden ab.
• Wellenlöten:Stellen Sie sicher, dass die Vorwärm- und Lötwellenprofile die LED-Anschlüsse nicht länger als die angegebene Zeit Temperaturen über 260°C aussetzen. Das LED-Gehäuse sollte sich über der Lötwelle befinden.
• Reinigung:Wenn eine Reinigung erforderlich ist, verwenden Sie mit Epoxidharz kompatible Lösungsmittel. Vermeiden Sie Ultraschallreinigung, da diese die LED-Struktur beschädigen kann.
• Biegen der Anschlüsse:Wenn eine Anschlussformung erforderlich ist, biegen Sie die Anschlüsse mindestens 3 mm vom Gehäuse entfernt, um Belastungen der Dichtung zu vermeiden. Verwenden Sie geeignete Werkzeuge, um Beschädigungen der Anschlüsse zu vermeiden.

Lagerbedingungen:Lagern Sie das Bauteil in einer trockenen, antistatischen Umgebung innerhalb des spezifizierten Temperaturbereichs von -55°C bis +100°C. Vermeiden Sie die Einwirkung von hoher Luftfeuchtigkeit oder korrosiven Gasen.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die Artikelnummer für dieses Bauteil istLTL2R3KYK. Eine typische LED-Namenskonvention könnte sich wie folgt zusammensetzen: "LTL" könnte eine Durchstecklampe anzeigen, "2" könnte sich auf eine Serie oder Farbe beziehen, "R3" könnte das Lichtstärke-Bin oder den Abstrahlwinkel spezifizieren, und "KYK" bezeichnet wahrscheinlich die Linse/Farbe (Wasserklares Gehäuse, Bernstein-Gelbe Farbe von einer AlInGaP-Quelle).

Die Verpackung erfolgt typischerweise in antistatischen Beuteln oder auf Trägerbändern (für automatisierte Montage), wobei der Lichtstärke-Bin-Code gemäß Hinweis 3 auf jedem Beutel aufgedruckt ist. Standardmengen sind oft 1000 Stück pro Beutel oder Rolle.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

Die häufigste Anwendung ist als Statusanzeige, die von einer DC-Spannungsquelle (z.B. 3,3V, 5V, 12V) gespeist wird. Ein strombegrenzender Widerstand ist zwingend erforderlich. Der Widerstandswert (R_S) wird mit dem Ohmschen Gesetz berechnet: R_S= (V_CC- V_F) / I_F.

Beispiel für 5V-Versorgung, Ziel I_F= 20mA:

V_F(typisch) = 2,4V

R_S= (5V - 2,4V) / 0,020A = 130 Ω.

Der nächstgelegene Standardwert (120Ω oder 150Ω) kann verwendet werden. Die Belastbarkeit des Widerstands sollte mindestens P = I_F²* R_S= (0,02)²* 130 = 0,052W betragen, daher ist ein 1/8W (0,125W) Widerstand ausreichend.

Für das Ansteuern über einen Mikrocontroller-GPIO-Pin muss sichergestellt werden, dass der Pin den erforderlichen 20mA liefern oder aufnehmen kann. Viele moderne MCUs haben niedrigere Grenzwerte pro Pin (z.B. 8-10mA), sodass ein Transistorpuffer erforderlich sein könnte.

8.2 Designüberlegungen

• Thermisches Management:Obwohl die Verlustleistung gering ist (max. 75mW), sollte ein ausreichender Abstand zwischen den LEDs und anderen Wärmequellen auf der Leiterplatte gewährleistet sein. Halten Sie sich an die Strom-Derating-Kurve bei Umgebungstemperaturen über 50°C.
• Stromregelung:Verwenden Sie immer einen Reihenwiderstand oder eine Konstantstromquelle. Das direkte Ansteuern einer LED von einer Spannungsquelle führt zu übermäßigem Strom und schnellem Ausfall.
• Sperrspannungsschutz:Wenn die Möglichkeit besteht, dass eine Sperrspannung angelegt wird (z.B. in Wechselstromschaltungen oder während des Platinentests), sollte eine Schutzdiode parallel zur LED (Kathode an Anode) eingebaut werden, um die Sperrspannung auf etwa 0,7V zu begrenzen.
• Abstrahlwinkel:Der 30-Grad-Abstrahlwinkel bietet einen gerichteten Strahl. Für eine breitere Flächenbeleuchtung sollten Sie eine Diffusorlinse in Betracht ziehen oder eine LED mit einem breiteren Abstrahlwinkel auswählen.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Diese auf AlInGaP basierende bernsteingelbe LED bietet deutliche Vorteile im Vergleich zu älteren Technologien wie gefilterten Glühlampen oder Standard-GaAsP-LEDs.

• Vergleich mit Glühlampen:Deutlich geringerer Stromverbrauch (mW vs. Watt), viel längere Lebensdauer (Zehntausende Stunden vs. Hunderte), höhere Stoß- und Vibrationsfestigkeit und schnellere Schaltgeschwindigkeit. Die Farbe ist dem Halbleitermaterial inhärent, nicht einem Filter, daher verblasst sie nicht.
• Vergleich mit Standard-GaAsP-Gelb-LEDs:AlInGaP-Technologie bietet eine deutlich höhere Lichtausbeute und Helligkeit (mcd/mA). Sie bietet auch eine bessere Temperaturstabilität und Farbkonstanz über die Zeit und unter verschiedenen Betriebsbedingungen.
• Vergleich mit SMD-LEDs:Das Durchsteckdesign bietet eine überlegene mechanische Festigkeit für Anwendungen, die Vibrationen ausgesetzt sind oder bei denen die LED physisch berührt oder manipuliert werden kann. Es ist auch einfacher für Prototyping und manuelle Montage.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQs)

F1: Welchen Widerstand benötige ich für eine 12V-Schaltung?

A1: Mit V_F= 2,4V und I_F= 20mA: R = (12 - 2,4) / 0,02 = 480 Ω. Verwenden Sie einen Standard-470-Ω-Widerstand. Verlustleistung: P = (0,02)^2 * 470 = 0,188W, daher wird ein 1/4W-Widerstand empfohlen.

F2: Kann ich diese LED mit einem PWM-Signal zur Helligkeitssteuerung ansteuern?

A2: Ja, LEDs sind ideal für PWM-Dimmung. Stellen Sie sicher, dass die PWM-Frequenz hoch genug ist (typischerweise >100 Hz), um sichtbares Flackern zu vermeiden. Der Spitzenstrom in jedem Puls sollte den absoluten maximalen Spitzen-Durchlassstrom von 60 mA nicht überschreiten.

F3: Warum ist meine LED dunkler als erwartet?

A3: Überprüfen Sie zunächst, ob der Durchlassstrom tatsächlich 20 mA beträgt, indem Sie den Spannungsabfall über dem Reihenwiderstand messen. Zweitens: Überprüfen Sie die Umgebungstemperatur; die Lichtausbeute nimmt mit der Temperatur ab. Drittens: Bestätigen Sie das Lichtstärke-Bin der LED anhand der Verpackung; Sie haben möglicherweise eine Einheit aus dem unteren Ende des Bin-Bereichs.

F4: Ist ein Kühlkörper erforderlich?

A4: Für Dauerbetrieb bei 20 mA und Raumtemperatur ist aufgrund der geringen Verlustleistung (ca. 48 mW) im Allgemeinen kein Kühlkörper erforderlich. Wenn jedoch mit dem maximalen Dauerstrom (30 mA) oder in einer Umgebung mit hoher Umgebungstemperatur (>50°C) gearbeitet wird, kann eine gute Kupferfläche auf der Leiterplatte um die Anschlüsse herum bei der Wärmeableitung helfen.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Beispiel: Statusanzeige für Industrie-Bedienfeld

Eine Industriemaschine verwendet ein zentrales Bedienfeld mit mehreren Status-LEDs. Eine grüne LED zeigt "Eingeschaltet" an, eine rote LED zeigt "Fehler" an, und diese bernsteingelbe LED wird zur Anzeige von "Standby" oder "Warnung" verwendet.

Umsetzung:Die LED ist auf der Frontplatte montiert. Sie wird von einer in industriellen Umgebungen üblichen 24-V-Gleichspannungsversorgung gespeist. Ein Transistorschalter, gesteuert durch den Ausgang der SPS der Maschine, schaltet die LED ein/aus. Der Reihenwiderstand wird für 20 mA berechnet: R = (24V - 2,4V) / 0,02A = 1080 Ω (verwenden Sie 1,1 kΩ). Die Belastbarkeit des Widerstands muss P = (24-2,4)*0,02 = 0,432W betragen, daher wird ein 0,5W-Widerstand gewählt. Der 30-Grad-Abstrahlwinkel stellt sicher, dass die Warnleuchte für den Bediener direkt vor dem Bedienfeld klar sichtbar ist, ohne übermäßige Blendung aus weiten Winkeln zu verursachen. Die hohe Lichtstärke (bis zu 700 mcd) garantiert die Sichtbarkeit auch in hell erleuchteten Fabrikumgebungen.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Diese LED basiert auf dem Halbleitermaterial Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP). Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die das Dioden-Übergangspotential (etwa 2,0-2,4 V für AlInGaP) überschreitet, werden Elektronen aus dem n-dotierten Bereich und Löcher aus dem p-dotierten Bereich in den aktiven Bereich injiziert. Wenn diese Ladungsträger (Elektronen und Löcher) rekombinieren, geben sie Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Wellenlänge des emittierten Lichts (bernsteingelb, 592-595 nm) wird durch die Bandlückenenergie der im aktiven Bereich verwendeten AlInGaP-Legierungszusammensetzung bestimmt. Die "Wasserklares"-Linse besteht aus Epoxidharz, das für die emittierte Wellenlänge transparent ist, sodass das Licht effizient austreten kann, während es gleichzeitig mechanischen Schutz bietet und das Strahlprofil (30-Grad-Abstrahlwinkel) formt.

13. Technologietrends und Entwicklungen

Während Durchsteck-LEDs für spezifische Anwendungen, die Robustheit und einfache manuelle Montage erfordern, nach wie vor wichtig sind, hat sich der allgemeine Branchentrend deutlich in Richtung von Oberflächenmontage-Bauteilen (SMD) verschoben. SMD-LEDs bieten Vorteile bei der automatisierten Montage, einem kleineren Platzbedarf, einer geringeren Bauhöhe und oft einem besseren thermischen Management zur Leiterplatte hin. Für die AlInGaP-Technologie selbst konzentrieren sich laufende Entwicklungen auf die Steigerung der Lichtausbeute (Lumen pro Watt), die Verbesserung der Hochtemperaturleistung und das Erreichen noch engerer Farb- und Lichtstärke-Binnings für Anwendungen, die eine präzise Farbabstimmung erfordern, wie z.B. Vollfarbdisplays und Automobilbeleuchtung. Darüber hinaus bietet die Entwicklung von Phosphor-konvertierten LEDs, die einen blauen oder violetten Chip verwenden, um einen Leuchtstoff zur Erzeugung von bernstein/gelbem Licht anzuregen, alternative Wege, um spezifische Farbpunkte mit potenziell höherer Effizienz oder Farbwiedergabeeigenschaften zu erreichen.