Technisches Datenblatt für T-1 3/4 Gelbe LED-Lampe - 5mm Durchmesser - 2,4V Durchlassspannung - 75mW Verlustleistung

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für eine leistungsstarke, für Durchsteckmontage konzipierte LED-Lampe. Die Bauteile sind für allgemeine Anzeige- und Beleuchtungsanwendungen konzipiert, bei denen Zuverlässigkeit, Effizienz und einfache Integration von größter Bedeutung sind. Sie nutzt einen AlInGaP-Halbleiterwerkstoff (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid), um ein klares gelbes Licht zu erzeugen, das eine gute Balance zwischen visueller Klarheit und Energieeffizienz bietet.

Die LED ist in einem gängigen T-1 3/4-Gehäuse untergebracht, was einem Linsendurchmesser von 5 mm entspricht und sie mit einer Vielzahl bestehender Leiterplattenlayouts und Frontplattenausschnitte kompatibel macht. Ihr Design legt Wert auf niedrigen Stromverbrauch und hohe Lichtstärke, was sie für batteriebetriebene Geräte oder Anwendungen geeignet macht, bei denen eine Minimierung des Energieverbrauchs entscheidend ist. Das Produkt entspricht der RoHS-Richtlinie, d.h. es ist frei von gefährlichen Stoffen wie Blei (Pb).

2. Detaillierte Betrachtung der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Die Betriebsgrenzen des Bauteils sind unter spezifischen Umgebungsbedingungen (TA=25°C) definiert. Eine Überschreitung dieser Werte kann zu dauerhaften Schäden führen.

• Verlustleistung (Pd):75 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das Bauteil sicher als Wärme abführen kann.
• Dauer-Durchlassstrom (IF):30 mA. Der maximale Gleichstrom, der kontinuierlich angelegt werden darf.
• Spitzen-Durchlassstrom:60 mA. Dieser höhere Strom ist nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite), um kurze Stromspitzen zu bewältigen.
• Derating-Faktor:0,4 mA/°C über 50°C. Der maximale Dauerstrom muss linear reduziert werden, wenn die Umgebungstemperatur über 50°C steigt, um eine Überhitzung zu verhindern.
• Betriebstemperaturbereich:-40°C bis +100°C. Der Umgebungstemperaturbereich, in dem der Betrieb des Bauteils spezifiziert ist.
• Lagertemperaturbereich:-55°C bis +100°C.
• Lötemperatur der Anschlüsse:260°C für 5 Sekunden, gemessen 1,6 mm vom LED-Körper entfernt. Dies definiert das Temperaturprofil für Hand- oder Wellenlötprozesse.

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Diese Parameter werden unter Standardtestbedingungen von IF = 20mA und TA = 25°C gemessen und liefern die Basis-Leistungsdaten.

• Lichtstärke (Iv):400 - 2500 mcd (Millicandela), mit einem typischen Wert von 1150 mcd. Diese große Bandbreite wird durch ein Binning-System verwaltet (später detailliert). Die Lichtstärke wird mit einem Sensor gemessen, der auf die photopische Hellempfindlichkeitskurve des menschlichen Auges (CIE-Kurve) gefiltert ist.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):30 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte des auf der Mittelachse gemessenen Wertes abfällt. Er deutet auf einen mäßig fokussierten Lichtkegel hin.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λP):591 nm. Die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsabgabe am höchsten ist.
• Dominante Wellenlänge (λd):582 - 596 nm. Dies ist die einzelne Wellenlänge, die das menschliche Auge als Farbe wahrnimmt und die aus dem CIE-Farbdiagramm abgeleitet wird. Sie stellt sicher, dass die Gelbfarbe innerhalb eines spezifizierten Bereichs liegt.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):15 nm. Die Breite des emittierten Spektrums bei halber Maximalleistung, ein Indikator für die Farbreinheit.
• Durchlassspannung (VF):2,05 - 2,4 V, typisch 2,4V bei 20mA. Dies ist der Spannungsabfall über der LED im Betrieb.
• Sperrstrom (IR):Maximal 100 µA bei VR = 5V. LEDs sind nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt; dieser Parameter dient nur zu Leckagetestzwecken.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um Konsistenz in Anwendungen zu gewährleisten, werden LEDs basierend auf wichtigen optischen Parametern sortiert (gebinned). Dieses Datenblatt erläutert ein Binning-System für die Lichtstärke.

Lichtstärke-Binning (@ 20mA):Die LEDs werden in sechs Bins (SB1 bis SB6) kategorisiert, jedes mit einem minimalen und maximalen Lichtstärkebereich. Die Toleranz für jede Bin-Grenze beträgt ±15%.

• SB1:1900 - 2500 mcd
• SB2:1500 - 1900 mcd
• SB3:1150 - 1500 mcd
• SB4:880 - 1150 mcd
• SB5:680 - 880 mcd
• SB6:400 - 680 mcd

Dieses System ermöglicht es Entwicklern, LEDs mit der für ihre spezifische Anwendung erforderlichen Helligkeitsstufe auszuwählen und so visuelle Gleichmäßigkeit zu gewährleisten, wenn mehrere LEDs zusammen verwendet werden.

4. Analyse der Leistungskurven

Während spezifische grafische Daten im Dokument referenziert werden (Typische elektrische/optische Kennlinien auf Seite 4), implizieren die Parameter Standard-LED-Verhaltenskurven, die im Design berücksichtigt werden sollten:

• Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve):Die Beziehung ist exponentiell. Eine kleine Erhöhung der Spannung über den typischen VF-Wert hinaus verursacht einen starken Anstieg des Stroms, was strombegrenzende Maßnahmen erforderlich macht.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I-Iv-Kurve):Die Lichtstärke steigt im Allgemeinen mit dem Strom an, kann aber bei sehr hohen Strömen aufgrund von Erwärmungseffekten sättigen oder abnehmen.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Die Lichtausbeute nimmt typischerweise ab, wenn die Sperrschichttemperatur der LED steigt. Der Derating-Faktor für den Strom steuert diesen thermischen Effekt indirekt.
• Spektrale Verteilung:Die Ausgabe ist ein schmales Band, das um die Spitzenwellenlänge von 591 nm zentriert ist, charakteristisch für die AlInGaP-Technologie, die eine gute Farbsättigung bietet.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das Bauteil verwendet ein Standard-Radialgehäuse mit einer T-1 3/4 (5mm) durchsichtigen Linse. Wichtige dimensionale Hinweise sind:

• Alle Maße sind in Millimetern angegeben (Zollwerte in Toleranz).
• Die Standardtoleranz beträgt ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben.
• Der maximale Harzüberstand unter dem Flansch beträgt 1,0 mm.
• Der Anschlussabstand wird an der Stelle gemessen, an der die Anschlüsse aus dem Gehäusekörper austreten.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Bei Durchsteck-LEDs wird die Kathode typischerweise durch eine abgeflachte Stelle am Linsenrand, einen kürzeren Anschluss oder eine Kerbe im Flansch gekennzeichnet. Die Maßzeichnung im Datenblatt klärt den spezifischen Marker. Die korrekte Polarität ist für den Betrieb essentiell.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Ein sachgemäßer Umgang ist entscheidend für die Zuverlässigkeit. Das Dokument enthält detaillierte Vorsichtsmaßnahmen:

• Anschlussformen:Muss bei Raumtemperatur und vor dem Löten erfolgen. Biegen Sie die Anschlüsse an einer Stelle, die mindestens 3 mm von der Basis der LED-Linse entfernt ist. Verwenden Sie den Gehäusekörper nicht als Drehpunkt.
• Löten:
  • Lötkolbenlöten:Max. Temperatur 350°C für max. 3 Sekunden (nur einmal).
  • Wellenlöten:Vorwärmen auf max. 100°C für max. 60 Sekunden, Lötwellenbad bei max. 260°C für max. 5 Sekunden.
  • Kritische Regel:Halten Sie einen Mindestabstand von 3 mm von der Linsenbasis zum Lötpunkt ein. Vermeiden Sie es, die Linse in das Lot zu tauchen, um ein Hochkriechen des Harzes auf die Anschlüsse zu verhindern, was zu Lötproblemen führen kann.
  • Nicht empfohlen:IR-Reflow-Löten ist für dieses Durchsteckbauteil ungeeignet.
• Reinigung:Verwenden Sie bei Bedarf alkoholbasierte Lösungsmittel wie Isopropylalkohol.
• Lagerung:Lagern Sie unter Bedingungen von max. 30°C und 70% relativer Luftfeuchtigkeit. LEDs, die aus der Originalverpackung entnommen wurden, sollten innerhalb von drei Monaten verwendet werden. Für eine längere Lagerung verwenden Sie verschlossene Behälter mit Trockenmittel oder Stickstoffatmosphäre.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Der Standard-Verpackungsablauf ist wie folgt:

• Einzelverpackung:1000, 500, 200 oder 100 Stück pro antistatischem Verpackungsbeutel.
• Innenkarton:8 Verpackungsbeutel pro Karton, insgesamt 8000 Stück.
• Außenkarton (Versandlos):8 Innenkartons pro Außenkarton, insgesamt 64.000 Stück. Die letzte Packung in einem Versandlos kann unvollständig sein.

Die spezifische Artikelnummer für dieses Bauteil ist LTL2R3KSK, die Informationen über den Linsentyp (Wasserklar), die Quellentechnologie (AlInGaP) und die Farbe (Gelb) kodiert.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese LED ist für gewöhnliche elektronische Geräte vorgesehen, darunter:

• Status- und Stromanzeigen in Unterhaltungselektronik, Haushaltsgeräten und Büroausstattung.
• Frontplattenbeleuchtung und Hintergrundbeleuchtung für Schalter und Displays.
• Allgemeine Signal- und dekorative Beleuchtung, bei der eine klare gelbe Anzeige erforderlich ist.

Wichtiger Hinweis:Für Anwendungen, die außergewöhnliche Zuverlässigkeit erfordern, bei denen ein Ausfall Leben oder Gesundheit gefährden könnte (Luftfahrt, Medizingeräte, Sicherheitssysteme), sind spezifische Beratung und Qualifizierung erforderlich.

8.2 Designüberlegungen und Ansteuerungsmethode

Eine LED ist ein stromgesteuertes Bauteil. Um eine gleichmäßige Helligkeit zu gewährleisten, insbesondere beim parallelen Betrieb mehrerer LEDs, wird ein serieller strombegrenzender Widerstand für jede LEDdringend empfohlen(Schaltungsmodell A).

Die Verwendung einer gemeinsamen Spannungsquelle mit einem einzigen Widerstand für mehrere parallel geschaltete LEDs (Schaltungsmodell B) wird nicht empfohlen. Kleine Unterschiede in der Durchlassspannung (VF) von LED zu LED führen zu erheblichen Unterschieden im Strom durch jede einzelne, was zu ungleichmäßiger Helligkeit führt. Der Serienwiderstand für jede LED stabilisiert den Strom und kompensiert diese geringfügigen VF-Unterschiede.

Der Widerstandswert (R) kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (Vcc - VF) / IF, wobei Vcc die Versorgungsspannung, VF die Durchlassspannung der LED ist (für Zuverlässigkeit den Maximalwert verwenden) und IF der gewünschte Durchlassstrom (z.B. 20mA) ist.

9. Schutz vor elektrostatischer Entladung (ESD)

LEDs sind empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung. Um Schäden zu vermeiden:

• Bedienpersonal sollte leitfähige Handgelenkbänder oder antistatische Handschuhe tragen.
• Alle Geräte, Arbeitsplätze und Lagerregale müssen ordnungsgemäß geerdet sein.
• Verwenden Sie einen Ionisator, um statische Aufladungen zu neutralisieren, die sich auf der Kunststofflinse ansammeln können.
• Handhaben Sie die Bauteile in ESD-geschützten Bereichen.

10. Technischer Vergleich und Differenzierung

Diese AlInGaP gelbe LED bietet deutliche Vorteile:

• Im Vergleich zu traditionellen, phosphorbasierten gelben LEDs:AlInGaP ist ein direkter Halbleiterwerkstoff für gelbes Licht und bietet im Vergleich zu älteren Technologien wie einer blauen LED mit gelbem Leuchtstoff eine höhere Effizienz, bessere Farbstabilität über Zeit und Temperatur und potenziell eine längere Lebensdauer.
• Im Vergleich zu anderen Farben im ähnlichen Gehäuse:Der spezifizierte Abstrahlwinkel (30°) bietet einen stärker fokussierten Lichtkegel als Weitwinkel-LEDs, was ihn für Anwendungen geeignet macht, die gerichtetes Licht oder eine höhere axiale Lichtstärke erfordern.
• Zusammengefasste Hauptvorteile:Hohe Lichtstärke, niedriger Stromverbrauch, hohe Effizienz, RoHS-Konformität und Kompatibilität mit Standard-T-1 3/4-Montage.

11. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F1: Kann ich diese LED direkt von einem 5V- oder 3,3V-Logikausgang ansteuern?

A: Nein. Sie müssen einen seriellen strombegrenzenden Widerstand verwenden. Zum Beispiel: Bei einer 5V-Versorgung und einem typischen VF von 2,4V bei 20mA wird ein Widerstand von etwa (5V - 2,4V) / 0,02A = 130 Ohm benötigt. Überprüfen Sie stets die maximale Strombelastbarkeit.

F2: Warum gibt es eine so große Bandbreite bei der Lichtstärke (400-2500 mcd)?

A: Dies spiegelt die natürliche Variation in der Halbleiterfertigung wider. Das Binning-System (SB1-SB6) ermöglicht es Ihnen, LEDs innerhalb eines engeren, spezifizierten Helligkeitsbereichs für Ihre Anwendung zu erwerben, um Konsistenz zu gewährleisten.

F3: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

A: Die Spitzenwellenlänge (λP) ist das physikalische Maximum des emittierten Lichtspektrums. Die dominante Wellenlänge (λd) wird aus Farbkoordinaten berechnet und repräsentiert die einzelne Wellenlänge, die das menschliche Auge als Farbe wahrnimmt. λd ist für die Farbspezifikation relevanter.

F4: Kann ich diese für Außenanwendungen verwenden?

A: Der Betriebstemperaturbereich (-40°C bis +100°C) erlaubt viele Außenumgebungen. Jedoch sind zusätzliche Faktoren wie die Beständigkeit der Linse gegen UV-Strahlung und Feuchtigkeitseintritt zu berücksichtigen, die in diesem Datenblatt nicht spezifiziert sind. Eine Schutzlackierung oder die Verwendung einer für den Außeneinsatz ausgelegten LED kann erforderlich sein.

12. Praktische Design-Fallstudie

Szenario:Entwurf eines Bedienfelds mit 10 einheitlichen gelben Statusanzeigen, versorgt von einer 12V DC-Leitung.

Designschritte:

1. LED-Auswahl:Wählen Sie LEDs aus demselben Lichtstärke-Bin (z.B. SB3: 1150-1500 mcd), um eine Helligkeitsangleichung zu garantieren.
2. Stromeinstellung:Wählen Sie einen Standard-Ansteuerstrom von 20mA für gute Helligkeit und Langlebigkeit.
3. Widerstandsberechnung:Unter Verwendung des maximalen VF (2,4V) für Zuverlässigkeit: R = (12V - 2,4V) / 0,02A = 480 Ohm. Der nächstgelegene Standardwert ist 470 Ohm. Neuberechnung des Stroms: IF = (12V - 2,4V) / 470Ω ≈ 20,4 mA (sicher).
4. Leistung am Widerstand:P_R = IF^2 * R = (0,0204A)^2 * 470Ω ≈ 0,196W. Verwenden Sie einen 1/4-Watt-Widerstand.
5. Layout:Platzieren Sie jede LED mit ihrem eigenen 470Ω-Widerstand in Reihe. Stellen Sie sicher, dass die Leiterplattenlöcher dem Anschlussabstand aus der Maßzeichnung des Datenblatts entsprechen. Halten Sie den Mindestabstand von 3 mm vom LED-Körper zur Lötstelle ein.
6. Montage:Befolgen Sie die Lötrichtlinien genau und verwenden Sie einen temperaturgeregelten Lötkolben, um thermische Schäden zu vermeiden.

Dieser Ansatz stellt sicher, dass alle 10 Anzeigen eine konsistente und zuverlässige Leistung aufweisen.

13. Funktionsprinzip

Diese LED arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang. Das aktive Gebiet besteht aus AlInGaP. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Bandlückenenergie des Materials übersteigt, werden Elektronen aus dem n-dotierten Gebiet und Löcher aus dem p-dotierten Gebiet in das aktive Gebiet injiziert. Wenn diese Ladungsträger rekombinieren, setzen sie Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt der Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts entspricht – in diesem Fall gelb (~590 nm). Die wasserklare Epoxidharzlinse verkapselt den Halbleiterchip, bietet mechanischen Schutz und formt den Lichtausgangsstrahl.

14. Technologietrends

Während Durchsteck-LEDs für Prototyping, Reparatur und bestimmte Industrieanwendungen nach wie vor wichtig sind, tendiert die breitere Optoelektronikbranche bei den meisten neuen Designs zu oberflächenmontierbaren (SMD) Gehäusen. SMD-LEDs bieten Vorteile bei der automatisierten Montage, einem kleineren Platzbedarf und einem besseren Wärmemanagement. Bei Durchsteckbauteilen konzentrieren sich laufende Entwicklungen auf die Steigerung der Effizienz (mehr Lichtausbeute pro Watt), die Verbesserung der Farbkonsistenz durch fortschrittliches Binning und die Erhöhung der Zuverlässigkeit unter rauen Umweltbedingungen. Das hier verwendete AlInGaP-Materialsystem stellt eine ausgereifte und effiziente Technologie für Bernstein-, Gelb- und Rottöne dar, wobei inkrementelle Verbesserungen in der Epitaxie und Gehäusetechnik die Leistungsgrenzen weiter verschieben.