Datenblatt Durchsteck-LED LTL-R42FGG1H214T - Abmessungen - Spannung 2,0V - Leistung 52mW - Gelbgrüne Farbe - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument erläutert die Spezifikationen einer für die Durchsteckmontage konzipierten LED-Leuchte, die speziell als Platinen-Anzeigeelement (PAE) entwickelt wurde. Das Bauteil besteht aus einem schwarzen Kunststoff-Winkelgehäuse, in das das LED-Element integriert ist. Dieses Design dient der klaren visuellen Statusanzeige auf elektronischen Leiterplatten.

1.1 Kernmerkmale und Vorteile

Das Produkt bietet mehrere Schlüsselmerkmale, die seine Leistung und Anwendbarkeit in elektronischen Anwendungen verbessern:

• Hochkontrast-Design:Das schwarze Gehäusematerial wurde ausgewählt, um einen hohen Kontrast zur leuchtenden LED zu bieten und die Sichtbarkeit zu verbessern.
• Streulinse:Die Linse ist grün und streuend, was das emittierte Licht weicher macht und verteilt, Blendung reduziert und ein gleichmäßigeres Erscheinungsbild erzeugt.
• Energieeffizienz:Das Bauteil zeichnet sich durch einen niedrigen Stromverbrauch bei gleichzeitig hoher Lichtausbeute aus.
• Umweltkonformität:Das Produkt ist bleifrei und entspricht der Richtlinie zur Beschränkung gefährlicher Stoffe (RoHS).
• LED-Technologie:Die Lichtquelle nutzt einen AlInGaP-Halbleiterchip (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid), der im gelbgrünen Spektrum emittiert.
• Automatisierte Montagefreundlichkeit:Die Bauteile werden in Band- und Rollenverpackung geliefert, die für automatisierte Bestückungsprozesse geeignet ist.

1.2 Zielanwendungen und Märkte

Dieser LED-Indikator ist für eine breite Palette elektronischer Geräte in mehreren Branchen geeignet, darunter:

• Computersysteme:Statusanzeigen auf Hauptplatinen, Servern und Peripheriegeräten.
• Kommunikationsgeräte:Signal- und Statusleuchten in Netzwerkhardware, Routern und Switches.
• Unterhaltungselektronik:Einschaltanzeigen, Funktionsstatusleuchten in Haushaltsgeräten und Audio-/Video-Geräten.
• Industriesteuerungen:Maschinenstatus-, Fehleranzeigen und Bedienfeldbeleuchtung in Automatisierungs- und Steuerungssystemen.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte Aufschlüsselung der Betriebsgrenzen und Leistungsmerkmale des Bauteils unter Standardtestbedingungen (TA=25°C).

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb bei oder nahe diesen Grenzen wird für eine zuverlässige Leistung nicht empfohlen.

• Verlustleistung (Pd):52 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das Bauteil sicher als Wärme abführen kann.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP):60 mA. Dieser Strom ist nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (Tastverhältnis ≤ 1/10, Pulsbreite ≤ 0,1ms).
• Dauer-Durchlassstrom (I_F):20 mA. Dies ist der empfohlene maximale Strom für den Dauerbetrieb mit Gleichstrom.
• Stromreduzierung:Über einer Umgebungstemperatur von 30°C muss der maximal zulässige Dauer-Durchlassstrom linear mit einer Rate von 0,27 mA pro Grad Celsius reduziert werden.
• Betriebstemperaturbereich:-30°C bis +85°C. Das Bauteil ist für den Betrieb innerhalb dieses Umgebungstemperaturbereichs ausgelegt.
• Lagertemperaturbereich:-40°C bis +100°C.
• Löt-Temperatur der Anschlüsse:260°C für maximal 5 Sekunden, gemessen 2,0 mm vom Bauteilkörper entfernt.

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Diese Parameter definieren die typische Leistung des Bauteils bei Betrieb unter spezifizierten Bedingungen (I_F= 10mA, TA=25°C).

• Lichtstärke (I_V):8,7 mcd (Min), 15 mcd (Typ), 29 mcd (Max). Dies misst die wahrgenommene Stärke des emittierten Lichts. Die Garantie beinhaltet eine Prüftoleranz von ±15%.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):100 Grad (Typ). Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke die Hälfte des auf der Achse gemessenen Wertes beträgt.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_P):572 nm (Typ). Die Wellenlänge, bei der die spektrale Emission am stärksten ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):566 nm (Min), 569 nm (Typ), 574 nm (Max). Dies ist die einzelne Wellenlänge, die die wahrgenommene Farbe des Lichts am besten repräsentiert, abgeleitet aus dem CIE-Farbdiagramm.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):15 nm (Typ). Ein Maß für die spektrale Reinheit oder Bandbreite des emittierten Lichts.
• Durchlassspannung (V_F):1,6 V (Min), 2,0 V (Typ), 2,5 V (Max). Der Spannungsabfall über der LED beim Durchleiten des spezifizierten Durchlassstroms.
• Sperrstrom (I_R):100 µA (Max) bei einer Sperrspannung (V_R) von 5V.Wichtig:Das Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt; diese Testbedingung dient nur der Charakterisierung.

3. Spezifikation des Binning-Systems

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

3.1 Binning nach Lichtstärke

LEDs werden anhand ihrer gemessenen Lichtstärke bei I_F= 10mA in Bins kategorisiert. Jedes Bin hat eine Toleranz von ±15% an seinen Grenzen.

• Bin L3:8,7 mcd (Min) bis 12,6 mcd (Max)
• Bin L2:12,6 mcd (Min) bis 19 mcd (Max)
• Bin L1:19 mcd (Min) bis 29 mcd (Max)

3.2 Binning nach dominanter Wellenlänge (Farbton)

LEDs werden auch nach ihrer dominanten Wellenlänge gebinned, um die Farbkonsistenz zu kontrollieren. Die Toleranz für jede Bingrenze beträgt ±1 nm.

• Bin H06:566,0 nm bis 568,0 nm
• Bin H07:568,0 nm bis 570,0 nm
• Bin H08:570,0 nm bis 572,0 nm
• Bin H09:572,0 nm bis 574,0 nm

4. Analyse der Leistungskurven

Während spezifische grafische Daten im Quelldokument referenziert werden, würden typische Leistungskurven für solche LEDs die Beziehung zwischen Schlüsselparametern veranschaulichen. Diese sind für detaillierte Schaltungsentwürfe und das Verständnis des Bauteilverhaltens unter nicht standardmäßigen Bedingungen unerlässlich.

4.1 Typische Kennlinien

Entwickler sollten erwarten, Kurven zu analysieren, darunter:

• Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve):Zeigt die exponentielle Beziehung, entscheidend für die Bestimmung der erforderlichen Treiberspannung und des Vorwiderstandswerts.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Zeigt, wie die Lichtleistung mit dem Strom bis zum Maximalwert ansteigt.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt die Reduzierung der Lichtleistung mit steigender Sperrschichttemperatur, die von Umgebungstemperatur und Treiberstrom beeinflusst wird.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die das Maximum bei ~572 nm und die spektrale Breite zeigt.
• Abstrahlcharakteristik:Ein Polardiagramm, das die Winkelverteilung der emittierten Lichtstärke veranschaulicht.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Abmessungen

Das Bauteil verfügt über ein Winkel-Durchsteckmontage-Design. Wichtige dimensionale Hinweise umfassen:

• Alle Hauptabmessungen sind in Millimetern angegeben, Zollwerte in Klammern.
• Es gilt eine allgemeine Toleranz von ±0,25 mm (±0,010\"), sofern nicht anders angegeben.
• Das Gehäusematerial ist schwarzer/dunkelgrauer Kunststoff.
• Die integrierten LEDs sind gelbgrün mit einer grünen Streulinse.

5.2 Verpackungsspezifikation

Die Bauteile werden für die automatisierte Montage geliefert.

• Trägerband:Hergestellt aus schwarzer leitfähiger Polystyrol-Legierung mit einer Dicke von 0,50 mm ±0,06 mm.
• Bandabmessungen:Die kumulative Toleranz für 10 Zahnradlochabstände beträgt ±0,20 mm.
• Rollenmenge:Jede Standard-13-Zoll-Rolle enthält 350 Stück.
• Rollenabmessungen:Standard-Rollenabmessungen (z.B. PS6-Typ) werden für die Kompatibilität mit automatisierten Geräten verwendet.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Sachgemäße Handhabung ist entscheidend, um die Zuverlässigkeit zu erhalten und Schäden zu vermeiden.

6.1 Lagerung und Reinigung

• Lagerung:Für die Langzeitlagerung außerhalb der Originalverpackung (über 3 Monate) verwenden Sie einen verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder eine Stickstoffatmosphäre. Empfohlene Lagerbedingungen sind ≤30°C und ≤70% relative Luftfeuchtigkeit.
• Reinigung:Reinigen Sie bei Bedarf nur mit alkoholbasierten Lösungsmitteln wie Isopropanol.

6.2 Anschlussbeine formen und Leiterplattenmontage

• Biegen Sie die Anschlussbeine an einer Stelle, die mindestens 3 mm von der Basis der LED-Linse entfernt ist. Verwenden Sie die Linsenbasis nicht als Drehpunkt.
• Führen Sie alle Biegevorgänge bei Raumtemperatur undvor soldering.
• Während des Einfügens in die Leiterplatte wenden Sie die minimal notwendige Verpresskraft an, um mechanische Belastung des Bauteils zu vermeiden.

6.3 Lötprozess

Halten Sie einen Mindestabstand von 2 mm von der Basis der Linse/des Halters zum Lötpunkt ein. Vermeiden Sie es, die Linse in das Lot zu tauchen.

• Handlöten (Lötkolben):Maximale Temperatur 350°C für nicht mehr als 3 Sekunden pro Lötstelle.
• Wellenlöten:Maximale Vorwärmtemperatur 120°C für bis zu 100 Sekunden. Maximale Lötwellentemperatur 260°C für nicht mehr als 5 Sekunden. Stellen Sie sicher, dass die Lötwelle nicht innerhalb von 2 mm von der Linsenbasis Kontakt hat.
• Kritischer Hinweis:Übermäßige Temperatur oder Zeit kann zu Linsenverformung oder katastrophalem LED-Ausfall führen. Vermeiden Sie Belastung der Anschlussbeine, während die LED heiß ist.

7. Anwendungsdesign-Empfehlungen

7.1 Treiberschaltungsdesign

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Um eine gleichmäßige Helligkeit bei der Verwendung mehrerer LEDs, insbesondere in Parallelschaltungen, zu gewährleisten, wirddringend empfohleneinen strombegrenzenden Widerstand in Reihe mit jeder LED zu verwenden.

• Empfohlene Schaltung (A):Jede LED hat ihren eigenen in Reihe geschalteten Widerstand, der mit der Versorgungsspannung verbunden ist. Dies kompensiert normale Schwankungen der Durchlassspannung (V_F) zwischen einzelnen LEDs und stellt sicher, dass sie alle einen ähnlichen Strom erhalten und somit eine ähnliche Helligkeit haben.
• Nicht empfohlene Schaltung (B):Das direkte Parallelschalten mehrerer LEDs mit einem einzigen gemeinsamen Widerstand wird nicht empfohlen. Kleine Unterschiede in den I-V-Kennlinien jeder LED können zu erheblichen Stromungleichgewichten führen, was zu ungleichmäßiger Helligkeit und potenziellem Überstrom in einem Bauteil führt, während andere unterversorgt sind.

7.2 Elektrostatische Entladung (ESD)-Schutz

LEDs sind anfällig für Schäden durch elektrostatische Entladung. Implementieren Sie die folgenden Vorsichtsmaßnahmen in der Handhabungs- und Montageumgebung:

• Personal sollte geerdete Handgelenkbänder oder antistatische Handschuhe tragen.
• Alle Geräte, Arbeitsplätze und Lagermöbel müssen ordnungsgemäß geerdet sein.
• Verwenden Sie Ionisatoren, um statische Aufladungen zu neutralisieren, die sich während der Handhabung auf der Kunststofflinse ansammeln können.
• Führen Sie Schulungs- und Zertifizierungsprogramme für Personal in ESD-geschützten Bereichen durch.

7.3 Anwendungsbereich und Einschränkungen

Diese LED ist für allgemeine Anzeigeanwendungen in elektronischen Schildern sowohl im Innen- als auch Außenbereich sowie in Standard-Elektronikgeräten geeignet. Der Entwickler muss sicherstellen, dass die Betriebsbedingungen (Strom, Temperatur) innerhalb der in diesem Dokument aufgeführten absoluten Maximalwerte und empfohlenen Betriebsbedingungen bleiben.

8. Technischer Vergleich und Designüberlegungen

8.1 Wichtige Unterscheidungsmerkmale

Im Vergleich zu einfachen LED-Leuchten bietet dieses Produkt integrierte Funktionen:

• Integriertes Gehäuse:Der Winkel-Halter aus schwarzem Kunststoff bietet mechanische Unterstützung, vereinfacht das Platinenlayout und verbessert den Kontrast, ohne dass ein separater Blendrahm oder Lichtleiter erforderlich ist.
• Gestreuertes Licht:Die eingebaute Streulinse bietet im Vergleich zu LEDs mit klarer Linse eine weichere, breiter sichtbare Lichtquelle, was für Statusanzeigen oft bevorzugt wird.
• Automatisierungsgerechte Verpackung:Die Band- und Rollenverpackung unterstützt direkt Hochvolumen-Fertigungsprozesse.

8.2 Design-Checkliste

• Überprüfen Sie die erforderliche Lichtstärke und wählen Sie das entsprechende Bin (L1, L2, L3).
• Bestätigen Sie den akzeptablen Farbbereich und wählen Sie das entsprechende Wellenlängen-Bin (H06-H09).
• Berechnen Sie den Vorwiderstandswert basierend auf der Versorgungsspannung (V_supply), der typischen V_F der LED (z.B. 2,0V) und dem gewünschten Betriebsstrom (≤20mA DC). Formel: R = (V_supply- V_F) / I_F.
• Stellen Sie sicher, dass das Leiterplattenlayout den vorgeschriebenen 2-mm-Abstand zwischen Lötpad und Bauteilkörper vorsieht.
• Planen Sie die Wärmeableitung, wenn der Betrieb nahe dem Maximalstrom oder bei hohen Umgebungstemperaturen erfolgt, unter Berücksichtigung der Reduktionskurve.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

9.1 Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

Spitzenwellenlänge (λ_P):Dies ist die physikalische Wellenlänge, bei der der LED-Chip die meiste optische Leistung emittiert. Es ist eine Eigenschaft des Halbleitermaterials.Dominante Wellenlänge (λ_d):Dies ist ein berechneter Wert, der die wahrgenommene Farbe des Lichts für das menschliche Auge darstellt, basierend auf den CIE-Farbabgleichsfunktionen. Für eine monochromatische Quelle wie diese gelbgrüne LED sind sie typischerweise nahe beieinander, aber λ_dist der kritische Parameter für die Farbspezifikation in Anwendungen.

9.2 Kann ich diese LED dauerhaft mit 20mA betreiben?

Ja, 20mA ist der spezifizierte maximale Dauer-Durchlassstrom bei 25°C Umgebungstemperatur. Für eine verbesserte Langzeitzuverlässigkeit und um höhere Umgebungstemperaturen zu berücksichtigen, ist es jedoch oft gute Praxis, LEDs mit einem niedrigeren Strom, z.B. 10-15mA, zu betreiben, wenn die Helligkeitsanforderungen der Anwendung dies zulassen. Denken Sie daran, die Reduzierung über 30°C Umgebungstemperatur anzuwenden.

9.3 Warum ist ein Vorwiderstand notwendig, auch wenn meine Stromversorgung strombegrenzt ist?

Ein dedizierter Vorwiderstand bietet eine lokale, präzise Stromregelung für jede LED. Er bietet auch Schutz vor transienten Spannungsspitzen und hilft, den Strom in parallelen Strängen auszugleichen. Sich ausschließlich auf eine systemweite strombegrenzte Versorgung zu verlassen, bietet möglicherweise nicht ausreichenden Schutz oder Ausgleich für einzelne LED-Bauteile, insbesondere wenn die Regelung der Versorgung nicht extrem eng ist oder die Leitungsimpedanz variiert.

10. Praktisches Anwendungsbeispiel

10.1 Entwurf eines Dual-Status-Anzeigepanels

Szenario:Ein Netzwerkrouter benötigt zwei Status-LEDs: "Eingeschaltet" (dauerhaft leuchtend) und "Netzwerkaktivität" (blinkend). Beide müssen auf einem dunklen Panel gut sichtbar sein.

Entwurfsschritte:

1. Bauteilauswahl:Diese LED ist aufgrund ihres Hochkontrast-Schwarzgehäuses und des gestreuten grünen Lichts geeignet. Wählen Sie Bins für konsistente Farbe (z.B. H07) und ausreichende Helligkeit (z.B. L2).
2. Schaltungsentwurf:Die Hauptplatine des Routers stellt eine 3,3V-Schiene bereit. Für einen Zielstrom von 10mA:
   
   R = (3,3V - 2,0V) / 0,010A = 130 Ohm. Der nächstgelegene Standardwert von 130Ω oder 150Ω kann verwendet werden.
3. Leiterplattenlayout:Platzieren Sie die LEDs am Platinenrand. Das Winkeldesign ermöglicht es ihnen, senkrecht zur Platine zu zeigen und auf die Panelaussparung zu zeigen. Stellen Sie sicher, dass die Lötpads >2 mm vom Rand des Montagelochs entfernt platziert sind, um den erforderlichen Abstand einzuhalten.
4. Ansteuerung:Die "Eingeschaltet"-LED wird direkt über ihren Vorwiderstand mit der 3,3V-Schiene verbunden. Die "Netzwerkaktivität"-LED wird über ihren Vorwiderstand mit einem GPIO-Pin des Haupt-Mikrocontrollers verbunden, was eine softwaregesteuerte Blinkfunktion ermöglicht.
5. Ergebnis:Eine saubere, zuverlässige Anzeigelösung mit einheitlicher Farbe und Helligkeit, die leicht über automatisierte Prozesse mithilfe der Band- und Rollenlieferung montiert werden kann.

11. Technische Grundlagen

11.1 Funktionsprinzip der LED

Eine Leuchtdiode (LED) ist eine Halbleiter-p-n-Übergangsdiode. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, rekombinieren Elektronen aus dem n-Typ-Material mit Löchern aus dem p-Typ-Material innerhalb des aktiven Bereichs des Übergangs. Dieser Rekombinationsprozess setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlücke des verwendeten Halbleitermaterials bestimmt – in diesem Fall AlInGaP für gelbgrüne Emission. Die Streulinse über dem Chip besteht aus Epoxidharz oder ähnlichem Material, das das Licht streut und ein breiteres, gleichmäßigeres Strahlprofil erzeugt.

12. Branchentrends und Kontext

12.1 Entwicklung von Anzeige-LEDs

Während einfache Anzeige-LEDs weiterhin essentiell sind, umfassen Trends den Wechsel zu effizienteren Materialien (wie InGaN für breitere Farben), niedrigeren Betriebsströmen und oberflächenmontierbaren (SMD) Gehäusen zur Miniaturisierung. Durchsteckbauteile wie dieses bleiben jedoch in Anwendungen relevant, die eine höhere mechanische Robustheit, eine einfachere manuelle Montage für Prototypen oder kleine Stückzahlen erfordern oder bei denen die Winkelbauform speziell für die Panelmontage vorteilhaft ist. Die Integration des Gehäuses mit der LED, wie hier gezeigt, stellt einen wertschöpfenden Ansatz dar, der den Montageprozess des Endanwenders vereinfacht.