LTL-R42NEWADH184 LED-Lampe Datenblatt - Rote Diffuslinse - 2,5V - 52mW - Durchsteckmontage - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTL-R42NEWADH184 ist eine LED-Lampe für die Durchsteckmontage, die speziell als Leiterplattenanzeige (Circuit Board Indicator, CBI) konzipiert ist. Sie besteht aus einem schwarzen Kunststoff-Winkelhalter (Gehäuse), in den eine rote AlInGaP-LED mit roter Diffuslinse integriert ist. Dieses Produkt ist für die einfache Montage auf Leiterplatten (PCBs) ausgelegt und bietet eine zuverlässige Halbleiter-Lichtquelle für Statusanzeigen und Panelbeleuchtung.

1.1 Kernmerkmale und Vorteile

• Einfache Montage:Das Design ist für eine einfache und effiziente Montage auf Leiterplatten optimiert.
• Verbesserter Kontrast:Das schwarze Gehäusematerial verbessert den visuellen Kontrast der beleuchteten Anzeige.
• Zuverlässigkeit durch Halbleitertechnik:Nutzt LED-Technologie für lange Lebensdauer und Robustheit.
• Energieeffizienz:Gekennzeichnet durch niedrigen Stromverbrauch und hohe Lichtausbeute.
• Umweltkonformität:Dies ist ein bleifreies Produkt, das den RoHS-Richtlinien (Beschränkung gefährlicher Stoffe) entspricht.
• Lichtquelle:Verwendet einen AlInGaP-Chip in T-1-Größe, der rotes Licht mit einer nominellen Wellenlänge von 625nm emittiert, kombiniert mit einer roten Diffuslinse für einen breiteren Betrachtungswinkel.

1.2 Zielanwendungen

Diese Komponente eignet sich für eine breite Palette elektronischer Geräte, die zuverlässige Statusanzeigen erfordern. Zu den primären Anwendungsmärkten gehören:

• Computer-Peripherie und -Systeme
• Kommunikationsgeräte
• Unterhaltungselektronik
• Industrielle Steuerung und Messtechnik

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Die folgenden Abschnitte bieten eine detaillierte Aufschlüsselung der Betriebsgrenzen und Leistungsmerkmale des Bauteils unter Standardtestbedingungen (TA=25°C).

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, bei deren Überschreitung dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb an oder nahe diesen Grenzen wird für längere Zeit nicht empfohlen.

• Verlustleistung (Pd):Maximal 52 mW.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP):60 mA, nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (Tastverhältnis ≤ 1/10, Pulsbreite ≤ 10µs).
• Dauer-Durchlassstrom (I_F):Maximal 20 mA Gleichstrom.
• Stromreduzierung (Derating):Der maximale Dauer-Durchlassstrom muss linear um 0,27 mA für jedes Grad Celsius reduziert werden, um das die Umgebungstemperatur 30°C übersteigt.
• Betriebstemperaturbereich:-30°C bis +85°C.
• Lagertemperaturbereich:-40°C bis +100°C.
• Lötstellentemperatur (Anschlüsse):Maximal 260°C für 5 Sekunden, gemessen an einem Punkt 2,0mm (0,079\") vom LED-Körper entfernt.

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Diese Parameter definieren die typische Leistung des Bauteils unter normalen Betriebsbedingungen (I_F= 10mA, TA=25°C).

• Lichtstärke (I_V):3,8 mcd (Minimum), 18 mcd (Typisch), 50 mcd (Maximum). Die Messung folgt der CIE-Photopischen Augenempfindlichkeitskurve. Garantierte Werte beinhalten eine Prüftoleranz von ±15%.
• Betrachtungswinkel (2θ_1/2):100 Grad (Typisch). Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres axialen (auf der Achse liegenden) Wertes abfällt.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_P):630 nm (Typisch). Die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung maximal ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):613,5 nm (Min), 625 nm (Typ), 633 nm (Max). Dies ist die einzelne Wellenlänge, die vom menschlichen Auge als Farbe des Lichts wahrgenommen wird, abgeleitet aus den CIE-Farbortkoordinaten.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):20 nm (Typisch). Die spektrale Bandbreite, gemessen bei der halben maximalen Intensität.
• Durchlassspannung (V_F):2,0 V (Min), 2,5 V (Typ), V (Max).
• Sperrstrom (I_R):Maximal 100 µA bei einer Sperrspannung (V_R) von 5V.Wichtiger Hinweis:Dieses Bauteil ist nicht für den Betrieb unter Sperrvorspannung ausgelegt; diese Testbedingung dient nur der Charakterisierung.

3. Spezifikation des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs anhand von Schlüsselparametern in Bins sortiert. Die LTL-R42NEWADH184 verwendet zwei primäre Binning-Kriterien.

3.1 Lichtstärke-Binning

Bins werden durch Minimal- und Maximalwerte der Lichtstärke bei I_F=10mA definiert. Jede Bin-Grenze hat eine Toleranz von ±15%.

• 3ST:3,8 mcd bis 6,5 mcd
• 3UV:6,5 mcd bis 11 mcd
• 3WX:11 mcd bis 18 mcd
• 3YZ:18 mcd bis 30 mcd
• AB:30 mcd bis 50 mcd

3.2 Dominante Wellenlänge (Farbton) Binning

Bins werden durch Minimal- und Maximalwerte der dominanten Wellenlänge bei I_F=10mA definiert. Jede Bin-Grenze hat eine Toleranz von ±1nm.

• H27:613,5 nm bis 617,0 nm
• H28:617,0 nm bis 621,0 nm
• H29:621,0 nm bis 625,0 nm
• H30:625,0 nm bis 629,0 nm
• H31:629,0 nm bis 633,0 nm

4. Analyse der Leistungskurven

Typische Leistungskurven (im Datenblatt bereitgestellt) veranschaulichen die Beziehung zwischen Schlüsselparametern. Diese sind wesentlich, um das Verhalten des Bauteils unter nicht standardmäßigen Bedingungen zu verstehen.

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

Diese Kurve zeigt die exponentielle Beziehung zwischen angelegter Durchlassspannung und resultierendem Strom. Sie ist entscheidend für den Entwurf der strombegrenzenden Schaltung. Die typische Durchlassspannung beträgt 2,5V bei 10mA.

4.2 Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Dieses Diagramm zeigt, wie die Lichtleistung mit dem Durchlassstrom zunimmt. Es ist im empfohlenen Betriebsbereich im Allgemeinen linear, sättigt jedoch bei höheren Strömen. Entwickler nutzen dies, um einen geeigneten Treiberstrom für die gewünschte Helligkeit auszuwählen.

4.3 Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur

Die LED-Lichtleistung nimmt mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Diese Kurve quantifiziert die thermische Reduzierung der Lichtstärke und unterstreicht die Bedeutung des Wärmemanagements in Hochzuverlässigkeits- oder Hochhelligkeitsanwendungen.

4.4 Spektrale Leistungsverteilung

Diese Darstellung zeigt die relative abgestrahlte Leistung als Funktion der Wellenlänge. Sie bestätigt die Spitzenwellenlänge (typisch 630nm) und die spektrale Halbwertsbreite (typisch 20nm) und definiert den präzisen Rot-Farbpunkt der LED.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Abmessungen und Konstruktion

• Haltermaterial:Kunststoff, schwarz oder dunkelgrau.
• LED:Roter AlInGaP-Chip mit roter Diffuslinse (T-1-Größe).
• Toleranzen:Alle Abmessungen haben eine Standardtoleranz von ±0,25mm (0,010\"), sofern in der Maßzeichnung nicht anders angegeben.

5.2 Verpackungsspezifikation

Das Bauteil wird auf Band und Rolle für die automatisierte Montage geliefert.

• Trägerband:Schwarze leitfähige Polystyrol-Legierung, 0,50mm ±0,06mm dick.
• Rolle:Standard 13-Zoll-Rolle.
• Stückzahl pro Rolle:400 Stück.
• Masterkarton:2 Rollen (800 Stück) sind in einer Feuchtigkeitssperrbeutel (MBB) mit Trockenmittel und einer Feuchtigkeitsanzeigekarte verpackt. 10 dieser Innenkartons sind in einem Außenkarton verpackt, insgesamt 8.000 Stück.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Die Einhaltung dieser Richtlinien ist entscheidend, um mechanische oder thermische Schäden während des Fertigungsprozesses zu verhindern.

6.1 Lagerung

Für optimale Lagerfähigkeit LEDs in einer Umgebung nicht über 30°C und 70% relativer Luftfeuchtigkeit lagern. Wenn aus der original Feuchtigkeitssperrverpackung entnommen, innerhalb von drei Monaten verwenden. Für längere Lagerung außerhalb der Originalverpackung einen versiegelten Behälter mit Trockenmittel oder einen Stickstoff-Exsikkator verwenden.

6.2 Reinigung

Falls Reinigung erforderlich ist, nur alkoholbasierte Lösungsmittel wie Isopropylalkohol verwenden. Aggressive oder scheuernde Chemikalien vermeiden.

6.3 Anschlussbiegung

Wenn die Anschlüsse gebogen werden müssen, diesen Vorgangvordem Löten und bei Raumtemperatur durchführen. Die Biegung muss an einem Punkt mindestens 3mm von der Basis der LED-Linse entfernt erfolgen. Die Linsenbasis oder den Leadframe nicht als Drehpunkt verwenden. Beim Einfügen in die Leiterplatte minimalen Kraftaufwand anwenden, um Spannung zu vermeiden.

6.4 Lötprozess

Kritische Regel:Einen Mindestabstand von 2mm zwischen dem Lötpunkt und der Basis der Linse/des Halters einhalten. Linse oder Halter niemals in das Lot tauchen.

• Handlöten (Lötkolben):Maximale Temperatur 350°C. Maximale Lötzeit 3 Sekunden pro Anschluss. Nur einmal durchführen.
• Wellenlöten:Maximale Vorwärmtemperatur 160°C für bis zu 120 Sekunden. Maximale Lötwellentemperatur 265°C für maximal 10 Sekunden. Sicherstellen, dass die Leiterplatte so ausgerichtet ist, dass die Lötwelle nicht näher als 2mm an die Linsenbasis herankommt.

Warnung:Übermäßige Temperatur oder Zeit kann zu Linsenverformung oder katastrophalem LED-Ausfall führen. Die maximale Wellenlöttemperatur ist nicht gleichbedeutend mit der Wärmeformbeständigkeitstemperatur (HDT) oder dem Schmelzpunkt des Halters.

7. Anwendungsdesign-Überlegungen

7.1 Treiberschaltungsentwurf

LEDs sind strombetriebene Bauteile. Ihre Durchlassspannung (V_F) hat eine Toleranz und einen negativen Temperaturkoeffizienten. Um gleichmäßige Helligkeit sicherzustellen, insbesondere beim Parallelschalten mehrerer LEDs, wirddringend empfohlenfür jede LED einen Reihenstrombegrenzungswiderstand zu verwenden (Schaltungsmodell A).

Schaltungsmodell A (Empfohlen):[Stromversorgung] -> [Widerstand] -> [LED] -> [Masse]. Diese Konfiguration kompensiert Schwankungen der individuellen LED-V_F.

Schaltungsmodell B (Für Parallelschaltung nicht empfohlen):Das Parallelschalten mehrerer LEDs an einen einzelnen Strombegrenzungswiderstand (oder eine Konstantspannungsquelle) wird nicht empfohlen. Kleine Unterschiede in den I-V-Kennlinien jeder LED können zu erheblichen Stromungleichgewichten führen, was zu ungleichmäßiger Helligkeit und potenzieller Überlastung eines Bauteils führt.

7.2 Elektrostatische Entladung (ESD) Schutz

Obwohl in diesem Datenblatt nicht explizit für ESD ausgelegt, können AlInGaP-LEDs empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung sein. Während der Montage und Handhabung sollten Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen beachtet werden, einschließlich der Verwendung geerdeter Arbeitsplätze und Handgelenkbänder.

7.3 Wärmemanagement

Obwohl die Verlustleistung gering ist (max. 52mW), zeigt die Derating-Kurve, dass die Lichtstärke mit steigender Temperatur abnimmt. Für konsistente Leistung, insbesondere in Umgebungen mit hoher Umgebungstemperatur oder bei höheren Treiberströmen, sollte das Leiterplattenlayout eine gewisse Wärmeableitung über die Anschlüsse ermöglichen.

8. Technischer Vergleich und Positionierung

Die LTL-R42NEWADH184 unterscheidet sich durch ihr integriertes Winkelhalter-Design, das die Montage vereinfacht und eine konsistente Montagehöhe und -ausrichtung bietet. Im Vergleich zu diskreten LEDs, die separate Montagehardware erfordern, bietet diese integrierte CBI-Lösung (Circuit Board Indicator):

• Reduzierte Montagekomplexität:Platzierung einer einzelnen Komponente gegenüber mehreren Teilen.
• Verbesserte Ästhetik und Konsistenz:Einheitliches schwarzes Gehäuse verbessert den Kontrast und bietet ein sauberes, professionelles Erscheinungsbild auf der Leiterplatte.
• Robustheit:Der Halter schützt die LED-Linse und bietet mechanische Stabilität.
• Standardisierte Footprint:Vereinfacht das Leiterplattenlayout-Design.

9. Häufig gestellte Fragen (Basierend auf technischen Parametern)

9.1 Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

Spitzenwellenlänge (λ_P):Die spezifische Wellenlänge, bei der die LED die meiste optische Leistung emittiert (typisch 630nm).Dominante Wellenlänge (λ_d):Die einzelne Wellenlänge, die der vom menschlichen Auge wahrgenommenen Farbe am besten entspricht (typisch 625nm). λ_dwird aus den CIE-Farbortkoordinaten berechnet und ist für die Farbspezifikation relevanter.

9.2 Kann ich diese LED mit 20mA dauerhaft betreiben?

Ja, 20mA ist der maximal zulässige Dauer-Gleichstrom-Durchlassstrom bei einer Umgebungstemperatur von 25°C. Wenn die Umgebungstemperatur jedoch 30°C übersteigt, muss der Strom gemäß der spezifizierten Rate von 0,27 mA/°C reduziert werden. Zum Beispiel wäre bei 50°C Umgebungstemperatur der maximal zulässige Dauerstrom 20mA - (0,27mA/°C * (50°C-30°C)) = 14,6mA.

9.3 Warum ist ein Reihenwiderstand auch bei einer Konstantspannungsversorgung notwendig?

Die Durchlassspannung einer LED ist kein fester Wert wie bei einer Zenerdiode; sie hat eine Fertigungstoleranz und nimmt mit steigender Temperatur ab. Ein Reihenwiderstand fungiert als einfacher, stabiler Stromregler. Ohne ihn kann eine kleine Änderung der Versorgungsspannung oder der LED-V_F(aufgrund von Temperatur oder Bin-Variation) eine große Stromänderung verursachen, was die Helligkeit drastisch beeinflusst und möglicherweise die Maximalwerte überschreitet.

10. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario:Entwurf einer Einschaltanzeige für ein Gerät, das mit einer 5V DC-Schiene betrieben wird. Die gewünschte Helligkeit liegt im mittleren Bereich der LED-Fähigkeit.

1. Treibersstrom wählen:Wähle I_F= 10mA, was eine Standardtestbedingung ist und gute Helligkeit bei langer Lebensdauer bietet.
2. LED-Durchlassspannung bestimmen:Verwende den typischen Wert aus dem Datenblatt, V_F= 2,5V.
3. Reihenwiderstand berechnen:R = (V_Versorgung- V_F) / I_F= (5V - 2,5V) / 0,010A = 250 Ohm.
4. Standard-Widerstandswert wählen:Wähle den nächstgelegenen Standardwert, z.B. 240 Ohm oder 270 Ohm. Strom mit 240 Ohm neu berechnen: I_F= (5V - 2,5V) / 240Ω ≈ 10,4mA (akzeptabel).
5. Widerstandsleistung berechnen:P = I²* R = (0,0104A)²* 240Ω ≈ 0,026W. Ein Standard 1/8W (0,125W) oder 1/10W Widerstand ist mehr als ausreichend.
6. Leiterplattenlayout:Platziere den Widerstand in Reihe mit der Anode oder Kathode der LED. Stelle sicher, dass die LED korrekt ausgerichtet ist (typischerweise ist der längere Anschluss die Anode). Halte den 2mm Abstand von der Linsenbasis zur Lötstelle im Leiterplattenlayout ein.

11. Funktionsprinzip

Die LTL-R42NEWADH184 basiert auf einem Halbleiter-AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) LED-Chip. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Bandlückenspannung des Chips übersteigt, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich des Halbleiters und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt der Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts entspricht – in diesem Fall rot (~625nm). Die integrierte rote Diffuslinse dient dazu, das Licht aus dem Halbleiterchip zu extrahieren, den Strahl in einen breiten Betrachtungswinkel (100°) zu formen und die Lichtquelle zu streuen, um sie weicher und gleichmäßiger erscheinen zu lassen.

12. Technologietrends

Während Durchsteck-LEDs wie die LTL-R42NEWADH184 für Anwendungen, die robuste mechanische Montage oder manuelle Bestückung erfordern, nach wie vor wichtig sind, tendiert die breitere LED-Industrie zu Oberflächenmontage-Bauteilen (SMD). SMD-LEDs bieten erhebliche Vorteile in Bezug auf automatisierte Bestückungsgeschwindigkeit, Platzeinsparung auf der Leiterplatte und geringere Bauhöhe. Durchsteckbauteile werden jedoch weiterhin in Szenarien bevorzugt, die eine sehr hohe mechanische Verbindungsfestigkeit erfordern (z.B. Steckverbinder, die häufig gesteckt werden), in Umgebungen mit hoher Vibration oder für Prototyping und Reparatur, wo manuelles Löten üblich ist. Das integrierte Halterdesign dieses Produkts stellt eine Weiterentwicklung im Bereich der Durchsteckmontage dar und schafft Mehrwert durch einfache Handhabung und verbesserte Ästhetik.