6,2mm runde Durchsteck-LED-Lampe LTL30SETG3JA - Rot 625nm / Grün 530nm - 20mA - 125mW - Technisches Datenblatt

1. Produktübersicht

Dieses Dokument erläutert die Spezifikationen für eine 6,2mm runde Durchsteck-LED-Lampe mit der Artikelnummer LTL30SETG3JA. Die LED ist als hochhellige Anzeigelichtquelle konzipiert, die sich für verschiedene Beschilderungsanwendungen eignet. Sie nutzt zwei verschiedene Halbleitertechnologien: AlGaInP für den roten und InGaN für den grünen Emitter, die jeweils spezifische Wellenlängeneigenschaften bieten.

1.1 Kernvorteile

Die primären Vorteile dieser LED-Lampe sind ihre hohe Lichtstärke, die eine ausgezeichnete Sichtbarkeit ermöglicht. Sie zeichnet sich durch niedrigen Stromverbrauch bei hoher Lichtausbeute aus, was zu Energieeinsparungen beiträgt. Das Gehäuse ist mit fortschrittlicher Epoxidharz-Technologie gefertigt, die eine überlegene Feuchtigkeitsbeständigkeit bietet und UV-Inhibitoren enthält, was die Haltbarkeit und Zuverlässigkeit für den langfristigen Einsatz in Innen- und Außenbereichen erhöht. Das Produkt ist bleifrei und entspricht der RoHS-Richtlinie.

1.2 Zielmarkt und Anwendungen

Das gleichmäßige Abstrahlverhalten und die hohe Helligkeit machen diese LED ideal für Anwendungen, die klare Sichtbarkeit über große Entfernungen erfordern. Hauptzielanwendungen sind Verkehrssignaltafeln, Großflächenplakate, dynamische Wechselverkehrszeichen und Beschilderungen an öffentlichen Verkehrsmitteln wie Bussen.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte Aufschlüsselung der elektrischen, optischen und thermischen Parameter, die die Betriebsgrenzen und die Leistung der LED definieren.

2.1 Absolute Maximalwerte (Grenzwerte)

Diese Grenzwerte spezifizieren die Limits, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Sie sind bei einer Umgebungstemperatur (TA) von 25°C definiert. Die maximale kontinuierliche Verlustleistung beträgt 125 mW für den roten Chip und 112 mW für den grünen Chip. Der maximale DC-Vorwärtsstrom beträgt 50 mA für Rot und 30 mA für Grün. Für gepulsten Betrieb (Tastverhältnis ≤ 1/10, Pulsbreite ≤ 10ms) ist ein Spitzen-Vorwärtsstrom von 100 mA für beide Farben zulässig. Die maximale Sperrspannung beträgt 5 V. Das Bauteil kann in einem Umgebungstemperaturbereich von -30°C bis +85°C betrieben und von -40°C bis +100°C gelagert werden. Die Anschlussdrähte können für maximal 5 Sekunden bei 260°C gelötet werden, sofern der Lötpunkt mindestens 2,0mm vom LED-Gehäuse entfernt ist.

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Diese Kenngrößen werden unter Standardtestbedingungen (TA=25°C, IF=20mA) gemessen und stellen typische Leistungswerte dar. Die Lichtstärke (Iv) der roten LED beträgt typisch 4200 mcd (min. 1500 mcd), während die grüne LED typisch 6900 mcd (min. 3000 mcd) aufweist. Der Abstrahlwinkel (2θ1/2) beträgt für beide Farben 30 Grad mit einer Toleranz von ±2 Grad. Die Spitzenemissionswellenlänge (λP) beträgt typisch 627 nm für Rot und 525 nm für Grün. Die dominante Wellenlänge (λd) liegt im Bereich von 620-630 nm für Rot und 525-535 nm für Grün. Die Vorwärtsspannung (VF) beträgt typisch 2,5 V für Rot (max. 3,2 V) und 3,75 V für Grün (max. 4,5 V). Der Sperrstrom (IR) beträgt maximal 100 µA bei VR=5V.

2.3 Thermische Kenngrößen

Das thermische Management ist entscheidend für die Lebensdauer der LED. Der Derating-Faktor für den DC-Vorwärtsstrom ist spezifiziert. Für die rote LED muss der Strom oberhalb von 50°C linear um 0,84 mA pro Grad Celsius reduziert werden. Für die grüne LED beträgt das Derating 0,36 mA/°C oberhalb von 50°C. Dies stellt sicher, dass die Sperrschichttemperatur innerhalb sicherer Grenzen bleibt und beschleunigte Degradation oder katastrophaler Ausfall verhindert wird.

3. Binning-System-Spezifikation

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden die LEDs nach Lichtstärke und dominanter Wellenlänge sortiert (gebinned).

3.1 Lichtstärke-Binning

Die Lichtstärke-Binning-Tabelle kategorisiert LEDs anhand eines zweistelligen Codes (z.B. UR, VS, WU). Der erste Buchstabe (U, V, W) definiert den grünen Lichtstärkebereich: U (3000-4000 mcd), V (4000-5300 mcd), W (5300-6900 mcd). Der zweite Buchstabe (R, S, T, U) definiert den roten Lichtstärkebereich: R (1500-1900 mcd), S (1900-2500 mcd), T (2500-3200 mcd), U (3200-4200 mcd). Auf jede Binning-Grenze gilt eine Toleranz von ±15%.

3.2 Farbton- (Wellenlängen-) Binning

Für die grüne LED wird ein separates Farbton-Binning bereitgestellt. Der Binning-Code G1 deckt einen dominanten Wellenlängenbereich von 525-530 nm ab, G2 deckt 530-535 nm ab. Die Toleranz für jede Binning-Grenze beträgt ±1 nm. Dies ermöglicht es Konstrukteuren, bei Bedarf LEDs mit sehr spezifischen Farbpunkten für ihre Anwendung auszuwählen.

4. Analyse der Leistungskurven

Während spezifische grafische Kurven im Datenblatt referenziert werden (Abb.1, Abb.6), werden hier deren typische Implikationen analysiert. Die Kurve für Vorwärtsstrom vs. Vorwärtsspannung (I-V) ist nichtlinear, charakteristisch für eine Diode. Die Lichtstärke ist innerhalb des empfohlenen Betriebsbereichs annähernd proportional zum Vorwärtsstrom. Die spektrale Verteilungskurve zeigt die relative Strahlungsleistung in Abhängigkeit von der Wellenlänge, wobei die Spitzen- und dominante Wellenlänge identifiziert sind. Das Abstrahlwinkeldiagramm veranschaulicht das räumliche Abstrahlverhalten und bestätigt den 30-Grad-Halbwertswinkel.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Abmessungen (Umrisszeichnung)

Die LED verfügt über eine standardmäßige runde Linse mit 6,2mm Durchmesser. Wichtige dimensionale Hinweise: Alle Maße sind in Millimetern (Zoll); Standardtoleranz ist ±0,25mm, sofern nicht anders angegeben; der maximale Harzvorsprung unter dem Flansch beträgt 1,0mm; der Anschlussdrahtabstand wird an der Stelle gemessen, an der die Drähte das Gehäuse verlassen. Die Polarität ist durch den längeren Anoden- (+) Draht und/oder eine abgeflachte Stelle am Linsenrand in der Nähe des Kathoden- (-) Drahtes gekennzeichnet.

5.2 Verpackungsspezifikationen

Die LEDs werden in Packbeuteln mit 500, 200 oder 100 Stück geliefert. Zehn dieser Beutel werden in einen Innenkarton gepackt, insgesamt 5.000 Stück. Acht Innenkartons werden in einen äußeren Versandkarton gepackt, insgesamt 40.000 Stück. In einer Versandcharge darf nur die letzte Packung eine nicht vollständige Menge enthalten.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Ein sachgemäßer Umgang ist entscheidend, um Schäden zu vermeiden. Die Anschlussdrähte müssen vor dem Löten an einer Stelle mindestens 3mm von der Basis der LED-Linse entfernt gebogen werden, und die Linsenbasis sollte nicht als Drehpunkt verwendet werden. Während der PCB-Montage sollte eine minimale Biegekraft angewendet werden. Beim Löten ist ein Mindestabstand von 3mm (für Lötkolben) oder 2mm (für Wellenlöten) zwischen dem Lötpunkt und der Linsenbasis einzuhalten. Die Linse darf nicht in das Lötzetauchbad getaucht werden. Empfohlene Lötbedingungen: Lötkolbentemperatur max. 350°C für max. 3 Sekunden (nur einmal). Wellenlöten: Vorwärmen max. 100°C für max. 60s, Lötwellentemperatur max. 260°C für max. 5s. Infrarot- (IR) Reflow-Löten ist für dieses Durchsteckprodukt nicht geeignet. Übermäßige Hitze oder Zeit kann die Linse verformen oder die LED zerstören.

7. Anwendungsempfehlungen und Designüberlegungen

7.1 Treiberschaltungs-Design

LEDs sind strombetriebene Bauteile. Um eine gleichmäßige Helligkeit beim Parallelschalten mehrerer LEDs zu gewährleisten, wird dringend empfohlen, für jede LED einen eigenen strombegrenzenden Widerstand in Reihe zu schalten (Schaltung A). Das direkte Parallelschalten von LEDs ohne individuelle Widerstände (Schaltung B) wird nicht empfohlen, da geringe Unterschiede in der Vorwärtsspannungs- (Vf) Charakteristik zwischen einzelnen LEDs zu erheblichen Unterschieden in der Stromaufteilung und folglich der Helligkeit führen.

7.2 Schutz vor elektrostatischer Entladung (ESD)

Die LED ist anfällig für Schäden durch elektrostatische Entladung oder Stromspitzen. Im Handhabungs- und Montageumfeld sollten geeignete ESD-Schutzmaßnahmen implementiert werden, wie die Verwendung geerdeter Arbeitsplätze, Handgelenkbänder und leitfähiger Bodenbeläge.

7.3 Lagerung und Reinigung

Für die Lagerung sollte die Umgebung 30°C oder 70% relative Luftfeuchtigkeit nicht überschreiten. LEDs, die aus ihrer Originalverpackung entnommen wurden, sollten innerhalb von drei Monaten verwendet werden. Für eine längere Lagerung außerhalb der Originalverpackung sollte ein verschlossener Behälter mit Trockenmittel oder ein Stickstoff-Exsikkator verwendet werden. Falls eine Reinigung notwendig ist, sollten alkoholbasierte Lösungsmittel wie Isopropylalkohol verwendet werden.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu generischen 5mm-LEDs bietet diese 6,2mm-Lampe eine deutlich höhere Lichtstärke, was sie für Anwendungen mit größeren Betrachtungsabständen oder helleren Anzeigen geeignet macht. Die Verwendung von AlGaInP für Rot bietet hohe Effizienz und ausgezeichnete Farbreinheit im Rot-Orange-Spektrum. Der InGaN-Grün-Chip bietet hohe Helligkeit. Die integrierte, diffundierende weiße Linse sorgt für einen gleichmäßigen Abstrahlwinkel, im Gegensatz zu klaren Linsen, die einen stärker fokussierten Strahl haben können. Das verbesserte Epoxidharz mit UV-Inhibitor zielt speziell auf die Haltbarkeit im Außenbereich ab, ein wesentlicher Unterschied zu Standard-LEDs für den Innenbereich.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich diese LED dauerhaft mit 30mA betreiben?

A: Für die rote LED ja, da ihr maximaler DC-Strom 50mA beträgt. Für die grüne LED ist 30mA der absolute Maximalwert für DC-Betrieb; ein Dauerbetrieb auf diesem Niveau ohne angemessenes thermisches Derating kann die Lebensdauer verkürzen. Der Betrieb mit dem typischen Wert von 20mA wird für beide empfohlen.

F: Welchen Widerstandswert sollte ich für eine 12V-Versorgung verwenden?

A: Unter Verwendung des Ohmschen Gesetzes: R = (Versorgungsspannung - Vf_LED) / I_LED. Für eine grüne LED (Vf~3,75V) bei 20mA: R = (12 - 3,75) / 0,02 = 412,5 Ohm. Verwenden Sie den nächstgelegenen Standardwert (z.B. 390 oder 430 Ohm) und berechnen Sie die Belastbarkeit des Widerstands: P = I^2 * R.

F: Ist diese LED für batteriebetriebene Geräte geeignet?

A: Ja, ihre hohe Lichtausbeute (hohe mcd/mA) macht sie für batteriebetriebene Anwendungen geeignet, bei denen der Stromverbrauch eine Rolle spielt, insbesondere wenn sie mit 20mA oder darunter betrieben wird.

10. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf einer beleuchteten "Bushaltestelle"-Beschilderung für den Außenbereich.

Designüberlegungen: Das Schild muss bei Tag und Nacht klar sichtbar sein. Die Verwendung der grünen LEDs (Binning W für höchste Helligkeit) für den Text würde einen hohen Kontrast bieten. Der 30-Grad-Abstrahlwinkel stellt sicher, dass das Schild aus einem weiten Anfahrwinkel lesbar ist. Die LEDs müssen mit individuellen strombegrenzenden Widerständen betrieben werden, die an eine Konstantspannungsquelle angeschlossen sind, wobei die Widerstandswerte basierend auf der Versorgungsspannung und dem typischen Vf der grünen LED berechnet werden. Das PCB-Design muss gemäß den Lötrichtlinien den Mindestabstand von 2-3mm zwischen Lötpad und LED-Gehäuse einhalten. Das UV-beständige Epoxidharz stellt sicher, dass die Linse über Jahre der Sonneneinstrahlung nicht vergilbt oder degradiert, wodurch die Lichtleistung und Farbe erhalten bleiben.

11. Einführung in das Funktionsprinzip

Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiterbauelemente, die Licht emittieren, wenn ein elektrischer Strom durch sie fließt. Dieses Phänomen wird Elektrolumineszenz genannt. In einer LED rekombinieren Elektronen mit Löchern innerhalb des Halbleitermaterials (AlGaInP für Rot, InGaN für Grün) und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des Lichts wird durch die Bandlücke des Halbleitermaterials bestimmt. Die Epoxidharzlinse dient zum Schutz des Halbleiterchips, zur Formung des Abstrahlverhaltens (in diesem Fall 30-Grad-Abstrahlwinkel) und enthält bei diesem Produkt einen Diffusor für ein gleichmäßiges Erscheinungsbild.

12. Technologietrends

Der allgemeine Trend in der LED-Technologie geht hin zu höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), verbessertem Farbwiedergabeindex und niedrigeren Kosten. Für Anzeige-LEDs wie diese umfassen die Trends Miniaturisierung (kleinere Gehäuse mit ähnlicher Leistung), Integration mehrerer Chips (RGB) in ein einziges Gehäuse und die Entwicklung robusterer Gehäusematerialien für extreme Umgebungen. Die zugrundeliegende Materialwissenschaft für rote (AlGaInP) und grüne/blaue (InGaN) LEDs reift weiter, was zu schrittweisen Verbesserungen in Effizienz und Lebensdauer führt. Das Streben nach Energieeffizienz in allen elektronischen Geräten begünstigt weiterhin die LED-Technologie gegenüber traditionellen Glüh- oder Neonanzeigen.