T-1 5mm Durchsteck-LED Datenblatt - Rot 639nm - 2,4V 30mA - 72mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt detailliert die Spezifikationen einer standardmäßigen T-1 (5mm) Durchsteck-LED. Diese Komponente ist für Statusanzeigen und Beleuchtung in einer breiten Palette elektronischer Anwendungen konzipiert. Ihre Hauptvorteile umfassen niedrigen Stromverbrauch, hohe Lichtausbeute und eine bleifreie, RoHS-konforme Bauweise. Das Bauteil verfügt über eine rote, diffuse Linse auf Basis von AlInGaP-Technologie und bietet ein gängiges Bauformat, das sich sowohl für Prototypen als auch für die Serienfertigung eignet.

Die Zielmärkte für diese LED sind vielfältig und umfassen Kommunikationsgeräte, Computerperipherie, Unterhaltungselektronik, Haushaltsgeräte und industrielle Steuerungssysteme. Ihre Designflexibilität wird durch die Verfügbarkeit in verschiedenen Lichtstärke-Bins und einem Standard-Strahlwinkel unterstützt, was Ingenieuren ermöglicht, den geeigneten Helligkeitsgrad für ihre spezifischen Anwendungsanforderungen auszuwählen.

2. Detaillierte technische Parameter

2.1 Absolute Grenzwerte

Das Bauteil darf nicht über diese Grenzwerte hinaus betrieben werden, um dauerhafte Schäden zu vermeiden. Zu den wichtigsten Grenzwerten gehört eine maximale Verlustleistung von 72mW bei einer Umgebungstemperatur (TA) von 25°C. Der DC-Durchlassstrom ist auf 30mA begrenzt, während unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite) ein höherer Spitzen-Durchlassstrom von 90mA zulässig ist. Der Betriebstemperaturbereich ist von -30°C bis +85°C spezifiziert. Ein kritischer Parameter ist der Derating-Faktor für den Durchlassstrom, der linear ab 50°C 0,57 mA/°C beträgt. Das bedeutet, dass der zulässige Dauerstrom mit steigender Umgebungstemperatur über 50°C abnimmt, um die Sperrschichttemperatur zu kontrollieren und die Zuverlässigkeit sicherzustellen.

2.2 Elektrische und optische Kennwerte

Gemessen bei TA=25°C und einem Standard-Prüfstrom (IF) von 20mA wird die Kernleistung der LED definiert. Die Lichtstärke (Iv) hat einen typischen Wert von 180 Millicandela (mcd), mit einem Minimum von 110 mcd und einem Maximum von bis zu 400 mcd, abhängig vom Bin-Code. Der Abstrahlwinkel (2θ1/2), bei dem die Intensität die Hälfte des Achswerts beträgt, beträgt 50 Grad und bietet einen mäßig breiten Strahl. Die Spitzen-Emissionswellenlänge (λP) beträgt 639 nm, und die dominante Wellenlänge (λd) reicht von 621 nm bis 642 nm, was die wahrgenommene rote Farbe definiert. Die Durchlassspannung (VF) beträgt typischerweise 2,4V mit einem Maximum von 2,4V bei 20mA. Der Sperrstrom (IR) ist auf 100 μA bei einer Sperrspannung (VR) von 5V begrenzt, obwohl das Bauteil nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt ist.

3. Binning-System Spezifikation

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden die LEDs in Bins sortiert. Es werden zwei primäre Binning-Dimensionen verwendet:

3.1 Binning der Lichtstärke

LEDs werden basierend auf ihrer gemessenen Lichtstärke bei 20mA klassifiziert. Die Bin-Codes reichen von F (110-140 mcd) bis K (310-400 mcd). Auf jede Bin-Grenze wird eine Toleranz von ±15% angewendet.

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge

Für Farbkonsistenz werden LEDs nach ihrer dominanten Wellenlänge gebinnt. Die Codes H29 bis H33 decken den Bereich von 621,0 nm bis 642,0 nm in Schritten von etwa 4nm ab. Die Toleranz für jede Bin-Grenze beträgt ±1 nm.

4. Analyse der Kennlinien

Während spezifische grafische Daten im Datenblatt referenziert werden (Abb. 1-6), veranschaulichen typische Kurven für diese Geräteklasse die wichtigsten Zusammenhänge. Die Kurve für Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V) zeigt die exponentielle Beziehung, die für eine Diode charakteristisch ist. Die Kurve für relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom zeigt, dass die Lichtleistung innerhalb des Betriebsbereichs linear mit dem Strom ansteigt. Die Kurve für relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur zeigt typischerweise eine Abnahme der Leistung bei steigender Temperatur, was die Bedeutung des thermischen Managements unterstreicht. Die spektrale Verteilungskurve konzentriert sich um die Spitzenwellenlänge von 639 nm mit einer spektralen Halbwertsbreite von etwa 20 nm.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Abmessungen

Die LED entspricht dem standardmäßigen T-1 (5mm) Radialgehäuse mit Anschlussdrähten. Zu den wichtigsten Abmessungen gehören der Linsendurchmesser, die Gesamthöhe und der Anschlussabstand. Die Anschlüsse treten mit einem spezifizierten Abstand aus dem Gehäuse aus, und auf die meisten Abmessungen wird eine Toleranz von ±0,25mm angewendet. Ein maximaler Harzüberstand unter dem Flansch ist mit 1,0mm definiert. Die Anode (positiver Anschluss) ist typischerweise als der längere Anschluss identifiziert.

5.2 Verpackungsspezifikation

Die LEDs sind für die Massenhandhabung und den Versand verpackt. Der Standard-Verpackungsfluss ist: 1.000 Stück pro antistatischem Verpackungsbeutel; 10 Beutel (10.000 Stück) pro Innenkarton; 8 Innenkartons (80.000 Stück) pro Master-Außenkarton. Nicht vollständige Packungen sind nur für die letzte Packung in einer Versandcharge erlaubt.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Lagerung und Handhabung

LEDs sollten in einer Umgebung gelagert werden, die 30°C und 70% relative Luftfeuchtigkeit nicht überschreitet. Wenn sie aus der Originalverpackung entnommen werden, sollten sie innerhalb von drei Monaten verwendet werden. Für längere Lagerung verwenden Sie einen versiegelten Behälter mit Trockenmittel. Handhaben Sie sie mit ESD-Vorsichtsmaßnahmen: Verwenden Sie geerdete Handgelenkbänder, Arbeitsplätze und Ionisatoren, um statische Aufladung auf der Kunststofflinse zu neutralisieren.

6.2 Anschlussbeinformung

Das Biegen der Anschlüsse muss bei Raumtemperatur und vor dem Lötprozess an einem Punkt durchgeführt werden, der mindestens 3mm von der Basis der LED-Linse entfernt ist. Die Basis des Anschlussrahmens darf nicht als Drehpunkt verwendet werden. Beim Einfügen in die Leiterplatte verwenden Sie eine minimale Verbiegekraft.

6.3 Lötprozess

Ein Mindestabstand von 3mm muss zwischen dem Lötpunkt und der Basis der Linse eingehalten werden. Die Linse darf nicht in das Lot getaucht werden. Empfohlene Bedingungen sind:
Lötkolben:Max. 350°C für max. 3 Sekunden, wobei die Spitze nicht näher als 2mm an der Linsenbasis sein darf.
Wellenlöten:Vorwärmen auf max. 100°C für max. 60s, Lötwellenbad bei max. 260°C für max. 5s, wobei der Lotspiegel nicht höher als 2mm von der Linsenbasis entfernt sein darf.
Infrarot (IR)-Reflow-Löten ist für dieses Durchsteckgehäuse nicht geeignet. Übermäßige Hitze oder Zeit kann die Linse verformen oder zu einem Ausfall führen.

7. Anwendungsvorschläge

7.1 Typische Anwendungsschaltungen

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Für eine gleichmäßige Helligkeit, insbesondere beim Parallelschalten mehrerer LEDs, wirddringend empfohlenfür jede LED einen Reihenstrombegrenzungswiderstand zu verwenden (Schaltung A). Das direkte Parallelschalten mehrerer LEDs an eine Spannungsquelle (Schaltung B) wird aufgrund von Schwankungen in der individuellen Durchlassspannung (VF) jeder LED nicht empfohlen, was zu einer ungleichmäßigen Stromverteilung und damit zu ungleichmäßiger Helligkeit führt.

7.2 Designüberlegungen

Berücksichtigen Sie den Durchlassspannungsabfall und den gewünschten Strom, um den geeigneten Reihenwiderstandswert mit dem Ohmschen Gesetz zu berechnen: R = (Vcc - VF) / IF. Berücksichtigen Sie das Derating des Durchlassstroms mit der Umgebungstemperatur, wenn die Betriebsumgebung warm ist. Stellen Sie sicher, dass das Leiterplattenlayout den empfohlenen Mindestabstand zwischen der Lötstelle und dem LED-Gehäuse ermöglicht. Diese LED eignet sich sowohl für Innen- als auch Außenbeschilderung sowie für allgemeine elektronische Geräte, aber das Design muss bei Außenanwendung die Umgebungsabdichtung berücksichtigen.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu älteren Technologien bietet diese auf AlInGaP basierende rote LED eine höhere Lichtausbeute und eine bessere Leistung über den Temperaturbereich. Das standardmäßige T-1-Gehäuse gewährleistet eine breite Kompatibilität mit bestehenden Leiterplatten-Footprints und Sockeln. Die Verfügbarkeit mehrerer Lichtstärke-Bins ermöglicht eine Kostenoptimierung – die Auswahl eines niedrigeren Bins für nicht-kritische Anzeigen und eines höheren Bins für Anwendungen, die eine größere Sichtbarkeit erfordern. Die RoHS-Konformität ist ein wichtiger Unterscheidungsfaktor für Produkte, die auf globale Märkte mit strengen Umweltvorschriften abzielen.

9. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Kann ich diese LED ohne einen Reihenwiderstand betreiben?
A: Nein. Der Betrieb einer LED direkt an einer Spannungsquelle wird höchstwahrscheinlich ihren maximalen Stromwert überschreiten, was zu einem sofortigen oder schnellen Ausfall führt. Ein Reihenwiderstand ist für die Stromregelung zwingend erforderlich.

F: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?
A: Die Spitzenwellenlänge (λP) ist die Wellenlänge, bei der die abgegebene optische Leistung maximal ist (639 nm). Die dominante Wellenlänge (λd) wird aus den Farbkoordinaten abgeleitet und stellt die einzelne Wellenlänge des monochromatischen Lichts dar, das für das menschliche Auge die gleiche Farbe zu haben scheint (621-642 nm). Die dominante Wellenlänge ist für die Farbwahrnehmung relevanter.

F: Kann ich diese LED für eine Sperrspannungsanzeige verwenden?
A: Nein. Das Bauteil hat eine maximale Sperrspannungsfestigkeit von 5V nur für Leckstromtests. Es ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt. Das Anlegen einer Sperrspannung in einer Schaltung kann es beschädigen.

F: Wie interpretiere ich den Bin-Code auf dem Beutel?
A: Das Etikett auf dem Beutel enthält Codes für die Lichtstärke (z.B. G, H) und die dominante Wellenlänge (z.B. H31). Vergleichen Sie diese mit den Bin-Tabellen in Abschnitt 3, um die garantierten Minimal- und Maximalwerte für die LEDs in diesem Beutel zu kennen.

10. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario:Entwurf einer Netzteil-Anzeige für ein 12V DC-Netzteil.
Entwurfsschritte:
1. Wählen Sie einen Ziel-Durchlassstrom (IF). Die Verwendung des typischen Werts von 20mA ist Standard.
2. Verwenden Sie die typische Durchlassspannung (VF) von 2,4V für die Berechnung.
3. Berechnen Sie den Reihenwiderstand: R = (12V - 2,4V) / 0,020A = 480 Ohm. Der nächstgelegene Standard-E24-Wert ist 470 Ohm.
4. Berechnen Sie den tatsächlichen Strom neu: I = (12V - 2,4V) / 470Ω ≈ 20,4 mA (sicher).
5. Berechnen Sie die Widerstandsleistung: P = I² * R = (0,0204)² * 470 ≈ 0,195W. Ein Standard 1/4W (0,25W) Widerstand ist mit ausreichendem Spielraum geeignet.
6. Wählen Sie einen geeigneten Lichtstärke-Bin. Für eine einfache Netzteil-Anzeige ist oft ein niedrigerer Bin (z.B. F oder G) ausreichend und kostengünstig.
7. Stellen Sie sicher, dass der Leiterplattenlochabstand dem Anschlussabstand der LED entspricht und dass die Lötfläche den erforderlichen 3mm Abstand zum LED-Gehäuse einhält.

11. Funktionsprinzip

Eine Leuchtdiode (LED) ist eine Halbleiter-pn-Übergangsdiode. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die das eingebaute Potenzial des Übergangs überschreitet, werden Elektronen aus dem n-Bereich und Löcher aus dem p-Bereich über den Übergang injiziert. Wenn diese Ladungsträger im aktiven Bereich rekombinieren, wird Energie in Form von Photonen (Licht) freigesetzt. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie der verwendeten Halbleitermaterialien bestimmt – in diesem Fall Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP) für die Rotlichtemission. Die diffuse Linse umschließt den Halbleiterchip und dient zu dessen Schutz, zur Formung des Strahls (Abstrahlwinkel) und zur Diffusion des Lichts für ein gleichmäßigeres Erscheinungsbild.

12. Technologietrends

Während Durchsteck-LEDs für Prototypen, Reparaturen und bestimmte Anwendungen, die robuste mechanische Verbindungen erfordern, nach wie vor wichtig sind, hat sich der Branchentrend stark in Richtung oberflächenmontierter (SMD) LEDs für die automatisierte Serienmontage verschoben. SMD-Gehäuse bieten kleinere Bauraummaße, niedrigere Bauhöhen und eine bessere Eignung für das Reflow-Löten. Dennoch bleiben Durchsteckbauteile wie diese T-1-LED in Bildungseinrichtungen, Hobbyprojekten und Anwendungen relevant, bei denen manuelle Montage oder Austausch erwartet wird. Fortschritte bei Materialien wie AlInGaP haben die Effizienz und Helligkeit roter LEDs im Vergleich zu älteren Technologien wie GaAsP erheblich verbessert, was einen Betrieb mit niedrigerem Strom oder eine höhere Lichtleistung ermöglicht. Zukünftige Entwicklungen in diesem Bauformat könnten sich auf weitere Effizienzsteigerungen und ein erweitertes Farbangebot innerhalb desselben mechanischen Gehäuses konzentrieren.