LTL-R42NM1H229 LED-Lampe Datenblatt - Durchsteckmontage - Gelb/Grün - 20mA - 52mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTL-R42NM1H229 ist eine für die Durchsteckmontage konzipierte LED-Lampe, die als Leiterplatten-Anzeigeelement (CBI) dient. Sie besteht aus einem schwarzen Kunststoffgehäuse im rechten Winkel, in das zwei separate LED-Lampen eingesteckt sind. Diese Baugruppe ist für die einfache Montage auf Leiterplatten (PCBs) ausgelegt und bietet eine zuverlässige und kostengünstige Lösung für Statusanzeigen.

1.1 Kernvorteile

• Einfache Montage:Das Design ist für eine einfache und effiziente Bestückung auf Leiterplatten optimiert.
• Verbesserter Kontrast:Das schwarze Gehäusematerial bietet ein hohes Kontrastverhältnis und verbessert die Sichtbarkeit der leuchtenden LEDs.
• Energieeffizienz:Zeichnet sich durch geringen Stromverbrauch und hohe Lichtausbeute aus.
• Umweltkonformität:Es handelt sich um ein bleifreies Produkt, das den RoHS-Richtlinien (Beschränkung gefährlicher Stoffe) entspricht.
• Dual-Color-Option:Integriert zwei verschiedene LED-Farben: eine Standard-Gelb (ca. 589nm) und eine Grün/Gelbgrün (ca. 569nm).

1.2 Zielanwendungen

Diese LED-Lampe eignet sich für eine breite Palette elektronischer Geräte, die klare Status- oder Anzeigelichter benötigen. Zu den primären Anwendungsbereichen gehören:

• Kommunikationsgeräte
• Computer und Peripheriegeräte
• Unterhaltungselektronik
• Industrielle Steuerungssysteme

2. Vertiefung der technischen Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der für die LTL-R42NM1H229 LED-Lampe spezifizierten elektrischen, optischen und thermischen Hauptparameter.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, bei deren Überschreitung dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter diesen Bedingungen ist nicht garantiert.

• Verlustleistung (P_D):52 mW pro LED. Dies ist die maximale Leistung, die die LED kontinuierlich bei einer Umgebungstemperatur (T_A) von 25°C abführen kann. Eine Überschreitung dieses Limits riskiert thermische Schäden.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP):60 mA. Dieser Strom ist nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (Tastverhältnis ≤ 1/10, Pulsbreite ≤ 0,1ms). Er darf nicht für den DC-Betrieb verwendet werden.
• DC-Durchlassstrom (I_F):20 mA. Dies ist der empfohlene maximale kontinuierliche Durchlassstrom für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb.
• Betriebstemperaturbereich:-30°C bis +85°C. Das Bauteil ist für den Betrieb innerhalb dieses Umgebungstemperaturbereichs ausgelegt.
• Lagertemperaturbereich:-40°C bis +100°C. Das Bauteil kann innerhalb dieser Grenzen sicher gelagert werden, wenn es nicht in Betrieb ist.
• Löt-Temperatur der Anschlüsse:260°C für maximal 5 Sekunden, gemessen 2,0mm (0,079\") vom LED-Körper entfernt. Dies definiert die thermische Belastbarkeit während manueller oder Wellenlötprozesse.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen bei T_A=25°C und I_F=10mA, sofern nicht anders angegeben.

• Lichtstärke (I_V):Ein Schlüsselmaß für die Helligkeit.
  • Gelbe LED: Typisch 11 mcd, Bereich von 3,8 mcd (Min) bis 30 mcd (Max).
  • Grüne/Gelbgrüne LED: Typisch 19 mcd, Bereich von 8,7 mcd (Min) bis 50 mcd (Max).
  • Hinweis:Die Messung beinhaltet eine Testtoleranz von ±15%. Die grüne LED zeigt eine höhere typische Helligkeit.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):100 Grad für beide Farben. Dieser breite Abstrahlwinkel stellt sicher, dass die LED aus einem weiten Bereich von Positionen relativ zu ihrer Achse sichtbar ist.
• Spitzenwellenlänge (λ_P):Die Wellenlänge, bei der die emittierte Lichtintensität am höchsten ist.
  • Gelb: 591 nm
  • Grün: 572 nm
• Dominante Wellenlänge (λ_d):Repräsentiert die wahrgenommene Farbe des Lichts.
  • Gelb: 589 nm (Bereich 584-594 nm)
  • Grün/Gelbgrün: 569 nm (Bereich 566-574 nm)
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Etwa 15 nm für beide Farben, was auf eine relativ schmale, reine Farbemission hinweist.
• Durchlassspannung (V_F):Typisch 2,0V, maximal 2,5V bei I_F=10mA. Diese niedrige Spannung ist mit gängigen Niederspannungs-Logikschaltungen kompatibel.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 100 μA bei V_R=5V.Kritischer Hinweis:Das Bauteil ist nicht für den Betrieb unter Sperrspannung ausgelegt; dieser Parameter dient nur zu Testzwecken. Das Anlegen einer Sperrspannung im Schaltkreis kann die LED beschädigen.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Produkt verwendet ein Binning-System, um LEDs basierend auf ihrer Lichtstärke (I_V) und ihrem Farbton (dominante Wellenlänge) zu kategorisieren. Dies gewährleistet Konsistenz innerhalb einer Produktionscharge.

3.1 Lichtstärke-Binning

LEDs werden basierend auf ihrer gemessenen Lichtleistung bei 10mA in Bins (A, B, C, D) sortiert. Die Spezifikation gibt eine Toleranz von ±15% für jedes I_V-Bin-Limit an. Das bedeutet, dass LEDs innerhalb desselben Bins eng übereinstimmende Helligkeitsniveaus aufweisen, was für Anwendungen entscheidend ist, die ein einheitliches Erscheinungsbild über mehrere Anzeigen hinweg erfordern.

3.2 Farbton- (Wellenlängen-) Binning

LEDs werden weiter nach ihrer dominanten Wellenlänge kategorisiert. Die Toleranz für jeden Farbton-Bin beträgt ±1nm. Diese enge Kontrolle stellt sicher, dass die Farbvariation zwischen einzelnen LEDs derselben Nennfarbe (gelb oder grün) minimal ist, was für die ästhetische Konsistenz und farbcodierte Anzeigesysteme wichtig ist.

Die Binning-Tabelle (z.B. Codes wie L2, L3, H06, 3ST) korreliert spezifische Kombinationen von Lichtstärke- und Farbton-Bins mit endgültigen Produktcodes (A, B, C, D), was eine präzise Auswahl basierend auf den Anwendungsanforderungen ermöglicht.

4. Analyse der Kennlinien

Während das PDF auf typische Kennlinien verweist, kann das Standard-LED-Verhalten abgeleitet werden:

4.1 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kennlinie)

LEDs sind Dioden und zeigen eine nichtlineare I-V-Beziehung. Die Durchlassspannung (V_F) hat einen negativen Temperaturkoeffizienten, was bedeutet, dass sie mit steigender Sperrschichttemperatur leicht abnimmt. Die spezifizierte V_Fvon ~2,0-2,5V bei 10mA ist ein Schlüsselparameter für die Auslegung des Vorwiderstands in der Treiberschaltung.

4.2 Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Die Lichtleistung (I_V) ist innerhalb des empfohlenen Betriebsbereichs (bis zu 20mA) annähernd proportional zum Durchlassstrom (I_F). Das Betreiben der LED über diesem Strom erhöht die Helligkeit, aber auch die Verlustleistung und die Sperrschichttemperatur, was möglicherweise die Lebensdauer verringert und zu Farbverschiebungen führt.

4.3 Temperaturabhängigkeit

Die LED-Leistung ist temperaturabhängig. Die Lichtstärke nimmt typischerweise mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Der spezifizierte Betriebstemperaturbereich von -30°C bis +85°C definiert die Umgebungsbedingungen, unter denen die veröffentlichten optischen Kenngrößen gültig sind. Ein Betrieb bei höheren Temperaturen führt zu einer reduzierten Lichtleistung.

5. Mechanische & Verpackungsinformationen

5.1 Abmessungen

Das Bauteil verfügt über ein rechtwinkliges Durchsteckdesign. Wichtige dimensionale Hinweise sind:

• Alle Abmessungen sind in Millimetern angegeben, mit einer Standardtoleranz von ±0,25mm, sofern in der Maßzeichnung nicht ausdrücklich anders angegeben.
• Das Gehäusematerial ist schwarzer Kunststoff.
• LED1 ist die grüne/gelbgrüne Farbe mit einer passenden grünen Streuscheibe.
• LED2 ist die gelbe Farbe mit einer passenden gelben Streuscheibe.

Hinweis: Die genaue Maßzeichnung ist im Datenblatt referenziert, wird hier jedoch nicht in Textform wiedergegeben. Konstrukteure müssen sich für genaue Platzierungs- und Footprint-Details auf die Originalzeichnung beziehen.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Bei Durchsteck-LEDs wird die Kathode typischerweise durch eine abgeflachte Kante an der LED-Linse, einen kürzeren Anschluss oder eine Markierung am Gehäuse gekennzeichnet. Die Maßzeichnung im Datenblatt sollte die Polarität klar angeben. Die korrekte Polarität ist essentiell; eine falsche Verbindung verhindert das Leuchten und kann das Bauteil beschädigen, wenn die Sperrspannung 5V überschreitet.

5.3 Verpackungsspezifikation

Das Produkt wird in einer für die automatisierte Bestückung oder manuelle Handhabung geeigneten Verpackung geliefert. Die Verpackungsspezifikation gibt die Menge pro Rolle, Tube oder Tray sowie die Ausrichtung der Bauteile innerhalb der Verpackung an, um Pick-and-Place-Maschinen zu erleichtern oder Beschädigungen während Transport und Lagerung zu verhindern.

6. Löt- & Bestückungsrichtlinien

Eine sachgemäße Handhabung ist entscheidend für die Zuverlässigkeit und zur Vermeidung von Schäden.

6.1 Lagerbedingungen

Für eine längere Lagerung außerhalb des original Feuchtigkeitsschutzbeutels wird empfohlen, LEDs bei ≤30°C und ≤70% relativer Luftfeuchtigkeit zu lagern. Wenn sie aus der Originalverpackung entnommen wurden, innerhalb von drei Monaten verwenden. Für längere Lagerung einen versiegelten Behälter mit Trockenmittel oder eine Stickstoffatmosphäre verwenden.

6.2 Reinigung

Falls eine Reinigung notwendig ist, nur alkoholbasierte Lösungsmittel wie Isopropylalkohol verwenden. Aggressive oder unbekannte chemische Reiniger vermeiden, die die Kunststofflinse oder das Gehäuse beschädigen könnten.

6.3 Anschlussbiegung

Falls Anschlüsse gebogen werden müssen, muss diesvordem Löten bei Raumtemperatur erfolgen. Die Biegung sollte mindestens 3mm von der Basis der LED-Linse entfernt vorgenommen werden. Den LED-Körper nicht als Drehpunkt verwenden. Beim Einführen in die PCB minimalen Kraftaufwand anwenden, um mechanische Belastung der Anschlüsse oder der Epoxid-Vergussmasse zu vermeiden.

6.4 Lötparameter

Kritische Regel:Einen Mindestabstand von 2mm zwischen dem Lötpunkt und der Basis der LED-Linse einhalten. Die Linse nicht in das Lot tauchen.

• Lötkolben:Maximale Temperatur 350°C. Maximale Kontaktzeit 3 Sekunden pro Anschluss. Nur einmal durchführen.
• Wellenlöten:
  • Vorwärmen: Max. 120°C für bis zu 100 Sekunden.
  • Lötwellen-Temperatur: Max. 260°C.
  • Lötzeit: Max. 5 Sekunden.
  • Eintauchtiefe: Nicht tiefer als 2mm von der Linsenbasis.
• Warnung:Übermäßige Temperatur oder Zeit kann die Kunststofflinse schmelzen, den Epoxid vergilben lassen oder zu einem katastrophalen Ausfall des Halbleiterübergangs führen.

7. Anwendungsdesign-Empfehlungen

7.1 Treiberschaltungs-Design

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Um einen stabilen Betrieb und eine lange Lebensdauer zu gewährleisten, muss ein Vorwiderstand in Reihe mit jeder LED verwendet werden. Der Widerstandswert (R) wird mit dem Ohmschen Gesetz berechnet: R = (V_versorgung- V_F) / I_F, wobei V_Fdie LED-Durchlassspannung ist (für Designreserve den typischen oder Maximalwert verwenden) und I_Fder gewünschte Durchlassstrom ist (≤20mA).

Schaltungsmodell A (Empfohlen):Jede LED hat ihren eigenen dedizierten Vorwiderstand. Dies bietet die beste Helligkeitsgleichmäßigkeit und individuelle Stromregelung, da es geringfügige Variationen in den I-V-Kennlinien jeder LED ausgleicht.

Schaltungsmodell B (Nicht für Gleichmäßigkeit empfohlen):Mehrere LEDs parallel mit einem einzigen gemeinsamen Widerstand geschaltet. Dies kann aufgrund natürlicher Schwankungen in ihrer Durchlassspannung zu erheblichen Helligkeitsunterschieden zwischen den LEDs führen. Eine LED mit einer etwas niedrigeren V_Fzieht mehr Strom und erscheint heller, was möglicherweise zu Stromverteilungsproblemen und ungleichmäßigem Verschleiß führt.

7.2 ESD-Schutz (Elektrostatische Entladung)

LEDs sind empfindlich gegenüber elektrostatischen Entladungen. Während der Handhabung und Bestückung müssen Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden:

• Bedienpersonal sollte geerdete Handgelenkbänder oder antistatische Handschuhe tragen.
• Alle Arbeitsplätze, Werkzeuge und Geräte müssen ordnungsgemäß geerdet sein.
• Ionisatoren verwenden, um statische Aufladungen zu neutralisieren, die sich auf der Kunststofflinse ansammeln können.
• Ein ESD-Schulungs- und Zertifizierungsprogramm für das Personal implementieren.

7.3 Thermomanagement

Obwohl die Verlustleistung gering ist (52mW pro LED), ist es entscheidend, dass das Bauteil innerhalb seines spezifizierten Temperaturbereichs arbeitet, um die Lichtleistung und Lebensdauer aufrechtzuerhalten. Die LED nicht in der Nähe anderer wärmeerzeugender Komponenten platzieren. Ausreichender Abstand auf der PCB ermöglicht eine gewisse natürliche Konvektionskühlung.

8. Technischer Vergleich & Differenzierung

Die LTL-R42NM1H229 bietet spezifische Vorteile in ihrer Nische:

• Integrierte Dual-Color:Die Integration von zwei verschiedenen, gängigen Anzeigefarben (gelb und grün/gelbgrün) in einem kompakten Gehäuse spart im Vergleich zur Verwendung von zwei separaten Einfarb-LEDs Leiterplattenfläche.
• Rechtwinkel-Design:Das rechtwinklige Gehäuse lenkt das Licht parallel zur PCB-Oberfläche, was ideal für Frontplatten- oder randbeleuchtete Anzeigeanwendungen ist, bei denen die Betrachtungsrichtung von der Seite und nicht von oben erfolgt.
• Schwarzes Gehäuse:Bietet einen überlegenen Kontrast, wenn die LED ausgeschaltet ist, wodurch der leuchtende Zustand deutlicher hervortritt, insbesondere bei hellen Umgebungslichtbedingungen.
• Standard-Durchsteckgehäuse:Bietet mechanische Robustheit und einfache manuelle Lötbarkeit für Prototypen oder Kleinserien im Vergleich zu SMD-Bauteilen, die präzisere Bestückungsprozesse erfordern.

9. Häufig gestellte Fragen (Basierend auf technischen Parametern)

F1: Kann ich diese LED mit 30mA für zusätzliche Helligkeit betreiben?

A: Nein. Der absolute Maximalwert für den DC-Durchlassstrom beträgt 20mA. Ein Betrieb mit 30mA überschreitet diesen Wert, was die Sperrschichttemperatur deutlich erhöht, den Lichtstromrückgang beschleunigt und wahrscheinlich zu einem vorzeitigen Ausfall führt. Immer innerhalb der empfohlenen Betriebsbedingungen bleiben.

F2: Die Durchlassspannung ist mit 2,0V (typ.) bis 2,5V (max.) angegeben. Welchen Wert sollte ich für meine Vorwiderstandsberechnung verwenden?

A: Für ein robustes Design, das sicherstellt, dass der Strom selbst bei Bauteiltoleranzen den Maximalwert nie überschreitet, verwenden Sie denmaximalen V_FWert (2,5V) in Ihrer Berechnung. Dies garantiert, dass der tatsächliche Strom bei oder unter Ihrem Zielwert liegt, selbst wenn die V_Fder LED am unteren Ende ihres Bereichs liegt.

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

A:Spitzenwellenlänge (λ_P)ist die physikalische Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsabgabe am höchsten ist.Dominante Wellenlänge (λ_d)ist ein berechneter Wert basierend auf der menschlichen Farbwahrnehmung (CIE-Farbtafel); es ist die Wellenlänge eines reinen monochromatischen Lichts, das die gleiche Farbe wie die LED zu haben scheint. λ_dist relevanter für die Beschreibung der wahrgenommenen Farbe.

F4: Kann ich diese LED im Freien verwenden?

A: Das Datenblatt gibt an, dass sie für Innen- und Außenschilder geeignet ist. Für raue Außenumgebungen mit direkter UV-Bestrahlung, Feuchtigkeit und großen Temperaturschwankungen sind jedoch zusätzliche Designüberlegungen erforderlich, wie z.B. eine Schutzlackierung auf der PCB, ein Schutzgehäuse und die Überprüfung der Leistung bei Temperaturextremen.

10. Praktisches Design- & Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf einer Dual-Status-Anzeige für einen Netzwerkrouter.

Die LTL-R42NM1H229 ist ideal. Die grüne LED kann "Eingeschaltet/System Normal" anzeigen, während die gelbe LED "Netzwerkaktivität" oder "Warnung" anzeigen kann.

Umsetzung:

1. Das Bauteil auf der PCB in der Nähe der Frontplatte platzieren.

2. Zwei unabhängige Treiberschaltungen entwerfen, jeweils mit einem Vorwiderstand, berechnet für einen Treiberstrom von 15mA (deutlich innerhalb der 20mA-Grenze) bei einer 5V-Versorgung: R = (5V - 2,5V) / 0,015A ≈ 167Ω (einen Standard-180Ω- oder 150Ω-Widerstand verwenden).

3. Die Anode der grünen LED mit einem GPIO-Pin verbinden, der für den "Normal"-Zustand auf High gesetzt ist.

4. Die Anode der gelben LED mit einem anderen GPIO-Pin verbinden, der mit der Datenaktivität toggelt.

5. Sicherstellen, dass das PCB-Layout den 2mm Löt-Linsen-Abstand einhält.

6. Während der Bestückung die ESD-, Anschlussbiege- und Lötrichtlinien genau befolgen.

Dies führt zu einem sauberen, professionellen und zuverlässigen Statusanzeigesystem mit einem einzigen Bauteil-Footprint.

11. Einführung in das Funktionsprinzip

Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiterbauelemente, die Licht durch Elektrolumineszenz emittieren. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen aus dem n-Typ-Material mit Löchern aus dem p-Typ-Material im aktiven Bereich. Dieser Rekombinationsprozess setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Farbe (Wellenlänge) des emittierten Lichts wird durch die Bandlücke der Halbleitermaterialien bestimmt, die für den Aufbau des LED-Chips verwendet werden. Die gelben und grünen Farben in diesem Bauteil werden durch unterschiedliche Halbleitermaterialzusammensetzungen erreicht (z.B. AlInGaP für gelb, InGaN für grün). Die darüber liegende Streuscheibe aus Kunststoff dient dazu, das Licht zu streuen und so den breiten 100-Grad-Abstrahlwinkel zu erzeugen.

12. Technologietrends

Die Durchsteck-LED-Lampe bleibt aufgrund ihrer Einfachheit und Haltbarkeit ein Grundnahrungsmittel in der Elektronik, insbesondere in Anwendungen, die hohe mechanische Festigkeit erfordern oder in denen manuelle Bestückung vorherrscht. Der allgemeine Branchentrend geht jedoch hin zu oberflächenmontierbaren (SMD) LEDs, die kleinere Footprints, eine geringere Bauhöhe und Kompatibilität mit schnellen automatisierten Pick-and-Place-Montagelinien bieten und so die Herstellungskosten für Großserienprodukte senken. Darüber hinaus verbessern Fortschritte in der LED-Chip-Technologie weiterhin die Lichtausbeute (mehr Lichtleistung pro Watt elektrischer Eingangsleistung), was niedrigere Treiberströme ermöglicht, um die gleiche Helligkeit zu erreichen, was die Energieeffizienz und thermische Leistung verbessert. Die Prinzipien der sorgfältigen Stromregelung, des Thermomanagements und des ESD-Schutzes bleiben bei allen LED-Gehäusetypen universell kritisch.