3,1 mm Bernsteinfarbene Diffus-LED-Lampe aus AlInGaP - Lichtstärke 140-240 mcd @20 mA - Durchlassspannung 2,4 V - Technisches Datenblatt

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt die Spezifikationen einer hocheffizienten, lochmontierbaren LED-Lampe. Das Bauteil ist für allgemeine Anzeigeanwendungen konzipiert und bietet eine gute Balance aus Leistung, Zuverlässigkeit und einfacher Handhabung. Seine Hauptfunktion ist die Bereitstellung eines klaren, sichtbaren Lichtsignals in elektronischen Geräten.

Die zentralen Vorteile dieser Komponente sind ihre hohe Lichtstärke bei geringem Leistungsverbrauch, was sie zu einer energieeffizienten Wahl macht. Das Gehäuse ist kompatibel mit Standard-Leiterplattenbestückungsprozessen und für den Betrieb mit Niedrigstromschaltungen ausgelegt, oft direkt an integrierte Schaltungen (ICs) anschließbar, ohne komplexe Treiberstufen zu benötigen. Die diffuse Linse bietet einen weiten, gleichmäßigen Betrachtungswinkel und verbessert die Sichtbarkeit aus verschiedenen Positionen.

Der Zielmarkt umfasst ein breites Spektrum an Konsum- und Industrie-Elektronik, in der zuverlässige Statusanzeigen erforderlich sind. Dazu gehören, sind aber nicht beschränkt auf, Netzanzeigen, Moduswähler und Betriebsstatusleuchten in Haushaltsgeräten, Kommunikationsgeräten und Büroausstattung.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Absolute Grenzwerte

Diese Grenzwerte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Ein Betrieb an oder über diesen Grenzen ist nicht garantiert und sollte in zuverlässigen Designs vermieden werden.

• Verlustleistung (Pd):75 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das Bauteil bei einer Umgebungstemperatur (T_A) von 25°C als Wärme abführen kann. Eine Überschreitung kann zu thermischem Durchgehen und Ausfall führen.
• DC-Durchlassstrom (I_F):30 mA. Der maximale Dauerstrom, der durch die LED fließen darf.
• Spitzen-Durchlassstrom:60 mA, jedoch nur unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite). Dies ermöglicht kurze Momente höherer Helligkeit, z.B. in Blinkanwendungen.
• Entlastungskennlinie:Der DC-Durchlassstrom muss linear um 0,4 mA für jedes Grad Celsius reduziert werden, um das die Umgebungstemperatur über 50°C steigt. Dies ist entscheidend für die Lebensdauer in Umgebungen mit erhöhter Temperatur.
• Sperrspannung (V_R):5 V. Das Anlegen einer höheren Sperrspannung kann zu einem sofortigen und katastrophalen Ausfall des LED-Übergangs führen.
• Betriebs- & Lagertemperatur:-40°C bis +100°C. Das Bauteil ist für industrielle Temperaturbereiche ausgelegt.
• Löt-Temperatur der Anschlüsse:260°C für 5 Sekunden, gemessen 1,6 mm vom LED-Körper entfernt. Dies definiert das Prozessfenster für Hand- oder Wellenlötung.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen bei T_A=25°C und I_F=20mA, was der Standard-Testbedingung entspricht.

• Lichtstärke (I_V):140-240 mcd (Millicandela). Dies spezifiziert die wahrgenommene Helligkeit der LED, gemessen durch einen Sensor, der auf die photopische Empfindlichkeit des menschlichen Auges (CIE-Kurve) gefiltert ist. Der weite Bereich deutet auf ein Binning-System hin (siehe Abschnitt 3).
• Betrachtungswinkel (2θ_1/2):75 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtintensität auf die Hälfte ihres Spitzenwerts (auf der Achse) abfällt. Ein Winkel von 75° zeigt ein recht breites, diffuses Strahlprofil an, das für großflächige Anzeigen geeignet ist.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_P):591 nm. Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsabgabe am höchsten ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):590 nm. Dies ist ein kolorimetrisches Maß, das aus dem CIE-Farbdiagramm abgeleitet wird und die einzelne Wellenlänge darstellt, die die wahrgenommene Farbe (Bernstein) der LED am besten beschreibt. Es ist der relevantere Parameter für die Farbspezifikation.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):15 nm. Dies gibt die spektrale Reinheit oder Bandbreite des emittierten Lichts an. Eine schmalere Breite würde eine monochromatischere Quelle anzeigen.
• Durchlassspannung (V_F):2,4V (typisch, max.). Der Spannungsabfall über der LED bei einem Betriebsstrom von 20mA. Dies ist entscheidend für die Auslegung des in Reihe geschalteten strombegrenzenden Widerstands.
• Sperrstrom (I_R):100 µA (max.) bei V_R=5V. Ein Maß für den Leckstrom des Übergangs im gesperrten Zustand.
• Kapazität (C):40 pF (typisch) bei 0V Vorspannung und 1MHz. Dies ist für sehr hochfrequente Schaltanwendungen relevant, für Anzeigezwecke jedoch typischerweise vernachlässigbar.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Konsistenz in der Massenproduktion zu gewährleisten, werden LEDs basierend auf wichtigen optischen Parametern sortiert (gebinned). Dies ermöglicht es Entwicklern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Helligkeits- und Farbanforderungen erfüllen.

3.1 Lichtstärke-Binning

Einheiten: mcd @ 20mA. Der für diese spezifische Artikelnummer angegebene Bin-Code ist 'GH', was einer minimalen Intensität von 140 mcd und einer maximalen von 240 mcd entspricht. Andere verfügbare Bins (JK, LM) bieten höhere Intensitätsbereiche (bis zu 680 mcd). Die Toleranz für jede Bin-Grenze beträgt ±15%.

3.2 Dominante Wellenlänge-Binning

Einheiten: nm @ 20mA. Das Datenblatt listet Bins von H14 (582-584 nm) bis H20 (594-596 nm) auf. Der spezifische Bin für die Artikelnummer LTL1KHKSD ist im bereitgestellten Auszug nicht aufgeführt, würde aber in einen dieser Bereiche fallen und damit den präzisen Bernsteinton definieren. Die Toleranz für jede Bin-Grenze beträgt ±1 nm, was eine enge Farbkontrolle innerhalb eines ausgewählten Bins gewährleistet.

4. Analyse der Leistungskurven

Während die spezifischen Graphen im Text nicht detailliert sind, würden typische Kurven für eine solche LED umfassen:

• I-V (Strom-Spannungs-) Kurve:Zeigt die exponentielle Beziehung zwischen Durchlassspannung und Strom. Die Kniespannung liegt für AlInGaP-LEDs bei etwa 2,0-2,1V.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I_Vvs. I_F):Generell eine nahezu lineare Beziehung, die zeigt, dass die Helligkeit mit dem Strom zunimmt, die Effizienz jedoch bei sehr hohen Strömen aufgrund thermischer Effekte abfallen kann.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt die Entlastung der Lichtausbeute bei steigender Temperatur. AlInGaP-LEDs haben typischerweise eine gute Hochtemperaturleistung im Vergleich zu älteren Technologien.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die einen Peak bei etwa 591 nm mit einer Halbwertsbreite von ~15 nm zeigt und die Bernsteinfarbe bestätigt.

5. Mechanische & Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED verfügt über ein rundes Gehäuse mit 3,1 mm Durchmesser. Wichtige dimensionale Hinweise: alle Maße sind in mm; Standardtoleranz ist ±0,25mm; maximale Harzüberstände unter dem Flansch betragen 1,0mm; und der Anschlussabstand wird am Austrittspunkt aus dem Gehäusekörper gemessen. Die Anschlüsse sind für die Durchsteckmontage ausgelegt.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Bei lochmontierbaren LEDs wird die Kathode typischerweise durch eine abgeflachte Kante am Linsenrand, einen kürzeren Anschluss oder eine Kerbe im Kunststoffflansch gekennzeichnet. Die spezifische Markierung sollte am Bauteil oder seiner Verpackung überprüft werden.

6. Löt- & Bestückungsrichtlinien

Sachgemäße Handhabung ist unerlässlich, um Schäden zu vermeiden.

• Anschluss-Formgebung:Muss bei Raumtemperatur und vor dem Löten erfolgen. Biegen Sie die Anschlüsse an einer Stelle, die mindestens 3 mm von der Linsenbasis entfernt ist. Verwenden Sie den Gehäusekörper nicht als Drehpunkt.
• Löt-Abstand:Halten Sie einen Mindestabstand von 2 mm zwischen dem Lötpunkt und der Linsenbasis ein. Tauchen Sie die Linse niemals in Lötzinn.
• Empfohlene Lötbedingungen:
  • Lötkolben:300°C max., 3 Sekunden max. pro Anschluss.
  • Wellenlöten:Vorwärmen auf max. 100°C für max. 60 Sekunden; Lötwellenbad bei max. 260°C für max. 10 Sekunden.
• Wichtig:IR-Reflow-Löten ist für diese lochmontierbare LED NICHT geeignet. Übermäßige Hitze oder Zeit kann die Linse verformen oder die LED zerstören.
• Reinigung:Verwenden Sie bei Bedarf nur alkoholbasierte Lösungsmittel wie Isopropylalkohol.

7. Verpackungs- & Bestellinformationen

Die Standardverpackung ist wie folgt: LEDs sind in Beuteln zu 1000, 500 oder 250 Stück verpackt. Zehn Beutel werden in einen Innenkarton gelegt (insgesamt 10.000 Stück). Acht Innenkartons werden in einen äußeren Versandkarton gepackt (insgesamt 80.000 Stück). Teilpackungen sind nur im letzten Packstück eines Versandlos erlaubt.

8. Anwendungsdesign-Empfehlungen

8.1 Treiberschaltungs-Design

LEDs sind strombetriebene Bauteile. Um gleichmäßige Helligkeit zu gewährleisten und Überstromschäden zu verhindern, ist ein in Reihe geschalteter strombegrenzender Widerstand für jede LED zwingend erforderlich, wenn sie von einer Spannungsquelle gespeist wird. Der Widerstandswert (R) wird mit dem Ohmschen Gesetz berechnet: R = (V_versorgung- V_F) / I_F. Die Verwendung eines gemeinsamen Widerstands für mehrere parallel geschaltete LEDs (Schaltung B im Datenblatt) wird aufgrund von Schwankungen in der individuellen LED-V_F nicht empfohlen, da dies zu erheblichen Unterschieden in Helligkeit und Stromaufteilung führen kann.

8.2 Elektrostatische Entladung (ESD) Schutz

Die LED ist empfindlich gegenüber ESD. Während der Handhabung und Bestückung müssen Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden: Verwenden Sie geerdete Handgelenkbänder und Arbeitsflächen; setzen Sie Ionisatoren ein, um statische Aufladung auf Kunststofflinsen zu neutralisieren; und stellen Sie sicher, dass alle Geräte ordnungsgemäß geerdet sind.

8.3 Lagerbedingungen

Für die Langzeitlagerung außerhalb des original versiegelten Beutels, lagern Sie in einem verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder in einer Stickstoffatmosphäre. Die empfohlene Lagerumgebung ist ≤30°C und ≤70% relative Luftfeuchtigkeit. LEDs, die aus ihrer Originalverpackung entnommen wurden, sollten idealerweise innerhalb von drei Monaten verbaut werden.

9. Technischer Vergleich & Differenzierung

Diese AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) LED stellt einen Fortschritt gegenüber älteren Technologien wie GaAsP (Gallium-Arsenid-Phosphid) dar. Wichtige Unterscheidungsmerkmale sind:

• Höhere Effizienz:AlInGaP liefert mehr Lumen pro Watt, was zu höherer Helligkeit bei gleichem Strom oder geringerem Leistungsverbrauch bei gleicher Helligkeit führt.
• Überlegene Temperaturstabilität:Die Lichtstärke von AlInGaP-LEDs nimmt mit steigender Temperatur im Vergleich zu GaAsP weniger stark ab.
• Bessere Farbsättigung:Die Technologie ermöglicht hellere, lebhaftere Bernstein- und Rottöne.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQs)

F: Kann ich diese LED direkt von einem 5V-Mikrocontroller-Pin ansteuern?

A: Nein. Die typische Durchlassspannung beträgt 2,4V, und ein Mikrocontroller-Pin kann nicht zuverlässig 20mA liefern und gleichzeitig ~2,6V abfallen. Sie müssen einen Reihenwiderstand verwenden (z.B. (5V - 2,4V) / 0,02A = 130 Ohm) und wahrscheinlich einen durch den MCU-Pin angesteuerten Transistorschalter.

F: Warum gibt es eine minimale Lichtstärke (140 mcd) anstatt nur eines typischen Wertes?

A: Das Binning-System garantiert ein Mindestleistungsniveau. Wenn Sie aus dem 'GH'-Bin bestellen, ist sichergestellt, dass jede LED unter Standardtestbedingungen mindestens 140 mcd erreicht oder übertrifft, was Konsistenz in Ihrer Anwendung gewährleistet.

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

A: Die Spitzenwellenlänge ist das physikalische Maximum des Emissionsspektrums. Die dominante Wellenlänge ist ein berechneter Wert basierend auf der menschlichen Farbwahrnehmung (CIE-Diagramm) und repräsentiert genauer die tatsächlich sichtbare Farbe. Für monochromatische LEDs wie diese bernsteinfarbene liegen sie oft sehr nahe beieinander.

11. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf einer netzbetriebenen Geräte-Netzanzeige.

Das Netzteil stellt eine geregelte 5V-Schiene bereit. Das Ziel ist eine klar sichtbare, dauerhaft leuchtende Bernsteinkanzeige.

1. Stromauswahl:Wählen Sie I_F= 20mA (Standard-Teststrom, gewährleistet gute Helligkeit und Langlebigkeit).
2. Widerstandsberechnung:Die Verwendung des maximalen V_F(2,4V) für ein konservatives Design stellt sicher, dass die Helligkeit auch mit Teilen mit höherem V_F erreicht wird. R = (5V - 2,4V) / 0,02A = 130 Ohm. Der nächstgelegene Standardwert ist 130Ω oder 120Ω.
3. Belastbarkeit des Widerstands:P = I²R = (0,02)²* 130 = 0,052W. Ein Standard-1/8W (0,125W) oder 1/4W Widerstand ist mehr als ausreichend.
4. PCB-Layout:Platzieren Sie die LED nahe dem Frontplattenausschnitt. Stellen Sie sicher, dass der Lochdurchmesser die 3,1 mm Linse mit Spielraum aufnimmt. Halten Sie die Mindestabstandsregel von 2 mm zwischen Lötstelle und Gehäuse im Footprint-Design ein.
5. Bestückung:Setzen Sie die LED ein, achten Sie auf die korrekte Polarität. Verwenden Sie das empfohlene Wellenlötprofil und achten Sie darauf, das Bauteil nicht zu überhitzen.

12. Funktionsprinzip

Eine LED ist eine Halbleiterdiode. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die ihre Bandlückenspannung übersteigt, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich (in diesem Fall der AlInGaP-Schicht). Diese Rekombination setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Materialzusammensetzung (Al, In, Ga, P) bestimmt die Bandlückenenergie und damit die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts. Eine diffuse Epoxidharzlinse umschließt den Halbleiterchip, bietet mechanischen Schutz, formt den Lichtausgangsstrahl und verbessert die Lichteinkopplung.

13. Technologietrends

Der allgemeine Trend bei Anzeige-LEDs geht zu noch höherer Effizienz und Miniaturisierung. Während lochmontierbare Gehäuse wie diese 3,1 mm Lampe aufgrund ihrer Robustheit und einfachen manuellen Bestückung beliebt bleiben, dominieren oberflächenmontierbare (SMD) LEDs neue Designs aufgrund ihrer kleineren Größe, Eignung für automatisierte Bestückung und geringeren Bauhöhe. Lochmontierbare LEDs behalten jedoch Vorteile in Anwendungen, die hohe Einzelpunkt-Helligkeit, überlegene Wärmeableitung über die Anschlüsse oder mechanische Festigkeit für Frontplattenmontage erfordern. Die zugrundeliegende AlInGaP-Materialtechnologie wird weiterhin für Effizienz und Zuverlässigkeit optimiert.