Inhaltsverzeichnis
1. Produktübersicht
Dieses Dokument beschreibt die Spezifikationen einer hocheffizienten, grünen Leuchtdiode (LED) für die Durchsteckmontage auf Leiterplatten (PCBs) oder Panels. Das Bauteil nutzt einen AlInGaP-Halbleiter (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) zur Erzeugung von grünem Licht und ist in einem 3,1mm Gehäuse mit wasserklarer Linse gekapselt. Es ist für Anwendungen konzipiert, die zuverlässige, energieeffiziente und helle Anzeigebeleuchtung erfordern.
Die Kernvorteile dieser LED umfassen ihre Konformität mit der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe), was bedeutet, dass sie bleifrei ist. Sie bietet eine hohe Lichtstärke im Verhältnis zu ihrem Stromverbrauch und ist somit eine energieeffiziente Wahl. Aufgrund ihres geringen Strombedarfs ist sie gut mit integrierten Schaltkreisen (ICs) kompatibel, was die Treiberschaltungsauslegung vereinfacht. Ihre vielseitige Montagemöglichkeit und das standardisierte Durchsteckgehäuse machen sie für eine breite Palette elektronischer Fertigungsprozesse geeignet.
Der Zielmarkt umfasst Elektronik für allgemeine Zwecke, bei denen eine visuelle Statusanzeige erforderlich ist. Dazu zählen Unterhaltungselektronik, Bürogeräte, Kommunikationsgeräte, Industrie-Bedienpanels und Haushaltsgeräte. Ihre Spezifikationen machen sie ideal für Anwendungen, bei denen gleichmäßige Helligkeit, Farbe und Langzeitzuverlässigkeit wichtig sind, jedoch nicht für sicherheitskritische Anwendungen oder extreme Umgebungsbedingungen ohne vorherige Abstimmung.
2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter
2.1 Absolute Maximalwerte
Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Ein Betrieb unter oder an diesen Grenzen wird nicht garantiert.
- Verlustleistung (PD):75 mW bei einer Umgebungstemperatur (TA) von 25°C. Dies ist die maximale Leistung, die die LED als Wärme abführen kann, ohne Schaden zu nehmen.
- Durchlassstrom:
- DC-Durchlassstrom (IF):30 mA Dauerbetrieb.
- Spitzen-Durchlassstrom:60 mA, nur zulässig unter gepulsten Bedingungen mit einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 0,1ms. Dies ermöglicht kurzes Übersteuern für höhere momentane Helligkeit, z.B. in Stroboskop- oder Multiplex-Anwendungen.
- Thermisches Derating:Der maximal zulässige 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 Zuverlässigkeit bei höheren Betriebstemperaturen.
- Temperaturbereiche:
- Betrieb:-40°C bis +85°C.
- Lagerung:-55°C bis +100°C.
- Löt-Temperatur der Anschlüsse:Maximal 260°C für 5 Sekunden, gemessen an einem Punkt 2,0mm (0,0787\") vom LED-Körper entfernt. Dies definiert den Prozessfenster für Hand- oder Wellenlötung.
2.2 Elektrische und optische Kennwerte
Diese Parameter werden bei TA=25°C gemessen und definieren die typische Leistung des Bauteils unter normalen Betriebsbedingungen.
- Lichtstärke (IV):Reicht von mindestens 140 mcd bis typisch 400 mcd, bei einem Standard-Prüfstrom (IF) von 20 mA. Die Stärke wird mit einem Sensor gemessen, der auf die photopische (menschliche Augen-) Empfindlichkeitskurve (CIE) gefiltert ist. Ein Toleranzbereich von ±15% gilt für den garantierten Lichtstärkewert.
- Abstrahlwinkel (2θ1/2):40 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte des auf der Mittelachse gemessenen Wertes abfällt. Ein 40° Winkel deutet auf einen relativ fokussierten Strahl hin, der für gerichtete Anzeigen geeignet ist.
- Wellenlängen-Spezifikationen:
- Spitzen-Emissionswellenlänge (λP):570 nm. Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsabgabe maximal ist.
- Dominante Wellenlänge (λd):572 nm. Abgeleitet vom CIE-Farbtafeldiagramm, ist dies die einzelne Wellenlänge, die das menschliche Auge als Farbe des Lichts wahrnimmt. Sie ist der Schlüsselparameter für Farbkonstanz.
- Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):11 nm. Dies gibt die spektrale Reinheit an; eine schmalere Breite bedeutet eine gesättigtere, reine grüne Farbe.
- Durchlassspannung (VF):Typisch 2,4V, maximal 2,4V bei IF=20mA. Der Mindestwert beträgt 2,1V. Dieser Parameter ist entscheidend für die Auslegung des in Reihe geschalteten Vorwiderstands zur Strombegrenzung.
- Sperrstrom (IR):Maximal 100 μA bei einer angelegten Sperrspannung (VR) von 5V.Wichtiger Hinweis:Das Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt; dieser Testzustand dient nur der Charakterisierung. Das Anlegen einer Sperrspannung im Schaltkreis kann die LED beschädigen.
3. Erklärung des Binning-Systems
Um natürliche Schwankungen in der Halbleiterfertigung zu handhaben, werden LEDs nach Leistungsklassen (Bins) sortiert. Dies ermöglicht es Entwicklern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Lichtstärke- und Farbanforderungen erfüllen.
3.1 Lichtstärke-Binning
Einheiten: mcd @ 20mA. Jede Klasse hat eine Toleranz von ±15% bezogen auf ihre Grenzwerte.
- GH-Klasse:140 – 240 mcd
- JK-Klasse:240 – 400 mcd
- LM-Klasse:400 – 680 mcd
- NP-Klasse:680 – 1150 mcd
Die Artikelnummer LTL1NHGK4K enthält \"GH\" in ihrem Suffix, was anzeigt, dass sie zur GH-Lichtstärkeklasse (140-240 mcd) gehört.
3.2 Dominante Wellenlänge-Binning
Einheiten: nm @ 20mA. Jede Klasse hat eine Toleranz von ±1nm.
- H06:566,0 – 568,0 nm
- H07:568,0 – 570,0 nm
- H08:570,0 – 572,0 nm
- H09:572,0 – 574,0 nm
- H10:574,0 – 576,0 nm
Die Artikelnummer enthält \"K4K\"
LED-Spezifikations-Terminologie
Vollständige Erklärung der LED-Technikbegriffe
Photoelektrische Leistung
| Begriff | Einheit/Darstellung | Einfache Erklärung | Warum wichtig |
|---|---|---|---|
| Lichtausbeute | lm/W (Lumen pro Watt) | Lichtausgang pro Watt Strom, höher bedeutet energieeffizienter. | Bestimmt direkt den Energieeffizienzgrad und Stromkosten. |
| Lichtstrom | lm (Lumen) | Gesamtlicht, das von der Quelle emittiert wird, allgemein "Helligkeit" genannt. | Bestimmt, ob das Licht hell genug ist. |
| Betrachtungswinkel | ° (Grad), z.B. 120° | Winkel, bei dem die Lichtintensität auf die Hälfte abfällt, bestimmt die Strahlbreite. | Beeinflusst Beleuchtungsbereich und Gleichmäßigkeit. |
| Farbtemperatur | K (Kelvin), z.B. 2700K/6500K | Wärme/Kühle des Lichts, niedrigere Werte gelblich/warm, höhere weißlich/kühl. | Bestimmt Beleuchtungsatmosphäre und geeignete Szenarien. |
| Farbwiedergabeindex | Einheitenlos, 0–100 | Fähigkeit, Objektfarben genau wiederzugeben, Ra≥80 ist gut. | Beeinflusst Farbauthentizität, wird an anspruchsvollen Orten wie Einkaufszentren, Museen verwendet. |
| Farborttoleranz | MacAdam-Ellipsenschritte, z.B. "5-Schritt" | Metrik für Farbkonsistenz, kleinere Schritte bedeuten konsistentere Farbe. | Sichert einheitliche Farbe über dieselbe Charge von LEDs. |
| Dominante Wellenlänge | nm (Nanometer), z.B. 620nm (rot) | Wellenlänge, die der Farbe farbiger LEDs entspricht. | Bestimmt Farbton von roten, gelben, grünen monochromen LEDs. |
| Spektralverteilung | Wellenlänge vs. Intensitätskurve | Zeigt Intensitätsverteilung über Wellenlängen. | Beeinflusst Farbwiedergabe und Farbqualität. |
Elektrische Parameter
| Begriff | Symbol | Einfache Erklärung | Design-Überlegungen |
|---|---|---|---|
| Flussspannung | Vf | Mindestspannung zum Einschalten der LED, wie "Startschwelle". | Treiberspannung muss ≥ Vf sein, Spannungen addieren sich für serielle LEDs. |
| Flussstrom | If | Stromwert für normalen LED-Betrieb. | Normalerweise Konstantstromantrieb, Strom bestimmt Helligkeit & Lebensdauer. |
| Max. Pulsstrom | Ifp | Spitzenstrom, der für kurze Zeit erträglich ist, wird für Dimmen oder Blinken verwendet. | Pulsbreite & Tastverhältnis müssen streng kontrolliert werden, um Schäden zu vermeiden. |
| Sperrspannung | Vr | Maximale Sperrspannung, die die LED aushalten kann, darüber kann es zum Durchbruch kommen. | Schaltung muss verhindern, dass umgekehrte Verbindung oder Spannungsspitzen auftreten. |
| Wärmewiderstand | Rth (°C/W) | Widerstand gegen Wärmeübertragung vom Chip zum Lötpunkt, niedriger ist besser. | Hoher Wärmewiderstand erfordert stärkere Wärmeableitung. |
| ESD-Immunität | V (HBM), z.B. 1000V | Fähigkeit, elektrostatische Entladung zu widerstehen, höher bedeutet weniger anfällig. | In der Produktion sind antistatische Maßnahmen erforderlich, insbesondere für empfindliche LEDs. |
Wärmemanagement & Zuverlässigkeit
| Begriff | Schlüsselmetrik | Einfache Erklärung | Auswirkung |
|---|---|---|---|
| Sperrschichttemperatur | Tj (°C) | Tatsächliche Betriebstemperatur im LED-Chip. | Jede Reduzierung um 10°C kann die Lebensdauer verdoppeln; zu hoch verursacht Lichtabfall, Farbverschiebung. |
| Lichtstromrückgang | L70 / L80 (Stunden) | Zeit, bis die Helligkeit auf 70% oder 80% des Anfangswerts sinkt. | Definiert direkt die "Nutzungsdauer" der LED. |
| Lichtstromerhaltung | % (z.B. 70%) | Prozentsatz der nach Zeit verbleibenden Helligkeit. | Gibt die Fähigkeit an, die Helligkeit über die langfristige Nutzung zu erhalten. |
| Farbverschiebung | Δu′v′ oder MacAdam-Ellipse | Grad der Farbänderung während der Verwendung. | Beeinflusst die Farbkonsistenz in Beleuchtungsszenen. |
| Thermisches Altern | Materialabbau | Verschlechterung aufgrund langfristig hoher Temperatur. | Kann zu Helligkeitsabfall, Farbänderung oder Leiterunterbrechung führen. |
Verpackung & Materialien
| Begriff | Gängige Typen | Einfache Erklärung | Merkmale & Anwendungen |
|---|---|---|---|
| Gehäusetyp | EMC, PPA, Keramik | Chip schützendes Gehäusematerial, bietet optische/thermische Schnittstelle. | EMC: gute Wärmebeständigkeit, niedrige Kosten; Keramik: bessere Wärmeableitung, längere Lebensdauer. |
| Chip-Struktur | Front, Flip-Chip | Chip-Elektrodenanordnung. | Flip-Chip: bessere Wärmeableitung, höhere Effizienz, für Hochleistung. |
| Phosphorbeschichtung | YAG, Silikat, Nitrid | Bedeckt den blauen Chip, wandelt einen Teil in gelb/rot um, mischt zu weiß. | Verschiedene Phosphore beeinflussen Effizienz, CCT und CRI. |
| Linse/Optik | Flach, Mikrolinse, TIR | Optische Struktur auf der Oberfläche, die die Lichtverteilung steuert. | Bestimmt den Betrachtungswinkel und die Lichtverteilungskurve. |
Qualitätskontrolle & Binning
| Begriff | Binning-Inhalt | Einfache Erklärung | Zweck |
|---|---|---|---|
| Lichtstrom-Bin | Code z.B. 2G, 2H | Nach Helligkeit gruppiert, jede Gruppe hat Mindest-/Maximal-Lumenwerte. | Sichert einheitliche Helligkeit in derselben Charge. |
| Spannungs-Bin | Code z.B. 6W, 6X | Nach Flussspannungsbereich gruppiert. | Erleichtert Treiberabgleich, verbessert Systemeffizienz. |
| Farb-Bin | 5-Schritt MacAdam-Ellipse | Nach Farbkoordinaten gruppiert, sichert engen Bereich. | Garantiert Farbkonsistenz, vermeidet ungleichmäßige Farbe innerhalb der Leuchte. |
| CCT-Bin | 2700K, 3000K usw. | Nach CCT gruppiert, jede hat entsprechenden Koordinatenbereich. | Erfüllt verschiedene Szenario-CCT-Anforderungen. |
Prüfung & Zertifizierung
| Begriff | Standard/Test | Einfache Erklärung | Bedeutung |
|---|---|---|---|
| LM-80 | Lichtstromerhaltungstest | Langzeitbeleuchtung bei konstanter Temperatur, Aufzeichnung von Helligkeitsabfall. | Wird zur Schätzung der LED-Lebensdauer (mit TM-21) verwendet. |
| TM-21 | Lebensdauerschätzstandard | Schätzt Lebensdauer unter tatsächlichen Bedingungen basierend auf LM-80-Daten. | Bietet wissenschaftliche Lebensdauervorhersage. |
| IESNA | Beleuchtungstechnische Gesellschaft | Deckt optische, elektrische, thermische Testmethoden ab. | Industrieanerkannte Testbasis. |
| RoHS / REACH | Umweltzertifizierung | Stellt sicher, dass keine schädlichen Substanzen (Blei, Quecksilber) enthalten sind. | Marktzugangsvoraussetzung international. |
| ENERGY STAR / DLC | Energieeffizienzzertifizierung | Energieeffizienz- und Leistungszertifizierung für Beleuchtungsprodukte. | Wird in staatlichen Beschaffungen, Subventionsprogrammen verwendet, steigert Wettbewerbsfähigkeit. |