T-1 3/4 Weiße LED-Lampe Datenblatt - 5mm Durchmesser - 3,6V Durchlassspannung - 120mW Verlustleistung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt detailliert die Spezifikationen einer hochhellen, weißen Leuchtdiode (LED), die für die Durchsteckmontage auf Leiterplatten (PCBs) oder Panels konzipiert ist. Das Bauteil nutzt InGaN-Technologie (Indiumgalliumnitrid) zur Erzeugung von weißem Licht und ist in einem gängigen T-1 3/4 (5mm) Durchmesser-Gehäuse mit wasserklarer Linse eingekapselt. Es ist für geringen Stromverbrauch und hohe Effizienz ausgelegt und eignet sich daher für eine Vielzahl von Anzeige- und Beleuchtungsanwendungen, bei denen zuverlässige Leistung erforderlich ist.

Die Kernvorteile dieser LED umfassen ihre Konformität mit der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe), was bedeutet, dass sie bleifrei ist. Ihr Design ist aufgrund der geringen Stromanforderungen kompatibel mit integrierten Schaltkreisen. Die vielseitige Montagemöglichkeit ermöglicht eine flexible Integration in verschiedene elektronische Baugruppen.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Das Bauteil darf nicht über diese Grenzwerte hinaus betrieben werden, da dies zu dauerhaften Schäden führen kann.

• Verlustleistung (Pd):120 mW. Dies ist die maximale Gesamtleistung, die die LED als Wärme abführen kann.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP):100 mA. Dies ist der maximal zulässige gepulste Strom, spezifiziert bei einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 0,1ms. Er liegt deutlich über dem DC-Nennwert, um kurze, hochintensive Pulse zu ermöglichen.
• DC-Durchlassstrom (I_F):30 mA. Dies ist der maximale empfohlene kontinuierliche Durchlassstrom für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb.
• Betriebstemperaturbereich (T_opr):-25°C bis +80°C. Die LED ist für den Betrieb innerhalb dieses Umgebungstemperaturbereichs ausgelegt.
• Lagertemperaturbereich (T_stg):-30°C bis +100°C.
• Löttemperatur der Anschlüsse:260°C für 5 Sekunden, gemessen 1,6mm (0,063") vom LED-Körper entfernt. Dies definiert das Temperaturprofil, das die Anschlüsse beim Hand- oder Wellenlöten aushalten können.

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Diese Parameter werden bei einer Umgebungstemperatur (T_a) von 25°C gemessen und definieren die typische Leistung des Bauteils.

• Lichtstärke (I_v):10000 - 16000 mcd (Millicandela) bei einem Durchlassstrom (I_F) von 20mA. Dies ist ein Maß für die wahrgenommene Lichtleistung in einer bestimmten Richtung. Der tatsächliche Wert unterliegt einer Toleranz von ±15% und wird in Bins eingeteilt (siehe Abschnitt 3). Die Messung folgt der CIE-Augempfindlichkeitskurve.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):15 Grad (typisch). Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres maximalen axialen Wertes abfällt. Ein solch enger Abstrahlwinkel deutet auf einen fokussierteren, spotlichtartigen Strahl hin.
• Farbwertkoordinaten (x, y):Ungefähr 0,30, 0,30 bei I_F= 20mA. Diese Koordinaten definieren den Farbort des weißen Lichts im CIE-1931-Farbtafeld. Spezifische Bins sind für eine engere Farbkontrolle definiert (siehe Abschnitt 3).
• Durchlassspannung (V_F):3,3V (min) / 3,6V (max) bei I_F= 20mA. Dies ist der Spannungsabfall über der LED im Betrieb. Auch dieser Wert wird zur Konsistenz gebinnt.
• Sperrstrom (I_R):100 µA (max) bei einer Sperrspannung (V_R) von 5V.Kritischer Hinweis:Dieser Parameter dient nur Testzwecken. Die LED ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt, und das Anlegen einer Sperrspannung in einer tatsächlichen Schaltung kann das Bauteil beschädigen.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um Konsistenz in der Massenproduktion sicherzustellen, werden LEDs nach Leistungsklassen (Bins) sortiert. Dies ermöglicht es Konstrukteuren, Bauteile auszuwählen, die spezifische Anforderungen an Helligkeit, Spannung und Farbe erfüllen.

3.1 Lichtstärke (I_v)-Bins

Basierend auf minimalen und maximalen Lichtstärkewerten bei I_F=20mA:

• Y1:10000 - 13000 mcd
• Z1:13000 - 17000 mcd
• Z2:17000 - 22000 mcd

Es gilt eine Messabweichung von 15%.

3.2 Durchlassspannung (V_F)-Bins

Basierend auf der Durchlassspannung bei I_F=20mA:

• 3H:2,75V - 3,00V
• 4H:3,00V - 3,25V
• 5H:3,25V - 3,50V
• 6H:3,50V - 3,60V

Es gilt eine Messabweichung von 15%.

3.3 Farbton (Chromaticity)-Bins

Definiert durch Vierecke von (x,y)-Koordinaten im CIE-1931-Diagramm, wie z.B.:

• Bin 40:Koordinaten, die ein Viereck um einen spezifischen Weißpunkt bilden.
• Bin 50, 60, 70:Nachfolgende Bins mit fortschreitend unterschiedlichen Farbkoordinaten, die eine Auswahl von kühleren zu potenziell wärmeren Weißtönen ermöglichen (spezifische Interpretation erfordert das Diagramm).

Es gilt eine Farbkoordinaten-Messabweichung von ±0,01.

4. Analyse der Kennlinien

Während im Datenblatt auf spezifische Graphen verwiesen wird, würden typische Kennlinien für solche LEDs Folgendes umfassen:

• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I_vvs. I_F):Zeigt, wie die Lichtleistung mit dem Strom zunimmt, typischerweise in einer sublinearen Weise, und betont die Bedeutung der Stromregelung gegenüber der Spannungsregelung.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom (V_Fvs. I_F):Zeigt die exponentielle I-V-Kennlinie einer Diode. Die Spannung steigt stark an, sobald die Einschaltspannung überschritten ist.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur (I_vvs. T_a):Veranschaulicht die Abnahme der Lichtleistung mit steigender Sperrschichttemperatur, eine wichtige Überlegung für das Wärmemanagement in Hochleistungs- oder Hochtemperaturanwendungen.

Diese Kurven sind wesentlich, um das Verhalten des Bauteils unter nicht standardmäßigen Bedingungen (unterschiedliche Ströme oder Temperaturen) zu verstehen und für einen genauen Schaltungsentwurf.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED verwendet ein Standard-T-1 3/4 (5mm) rundes Durchsteckgehäuse. Wichtige dimensionale Hinweise umfassen:

• Alle Abmessungen sind in Millimetern (Zoll in Klammern).
• Es gilt eine allgemeine Toleranz von ±0,25mm (±0,010"), sofern nicht anders angegeben.
• Der maximale Harzüberstand unter dem Flansch beträgt 1,0mm (0,04").
• Der Anschlussabstand wird an der Stelle gemessen, an der die Anschlüsse aus dem Gehäusekörper austreten.

5.2 Polaritätskennzeichnung und Anschlussbeinformung

Typischerweise kennzeichnet der längere Anschluss die Anode (Plus), und der kürzere Anschluss oder eine abgeflachte Stelle am Gehäuserand die Kathode (Minus). Das Datenblatt betont kritische Handhabungsregeln:

• Die Anschlussbeinformung mussvordem Löten und bei normaler Raumtemperatur erfolgen.
• Biegungen sollten mindestens 3mm von der Basis der LED-Linse entfernt vorgenommen werden. Die Verwendung des Gehäusekörpers als Drehpunkt ist verboten.
• Anschlüsse sollten bei normaler Temperatur geschnitten werden.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Lötparameter

Handlöten (Lötkolben):

• Temperatur: maximal 300°C.
• Zeit: maximal 3 Sekunden pro Anschluss (nur einmal).

Wellenlöten:

• Vorwärmtemperatur: maximal 100°C.
• Vorwärmzeit: maximal 60 Sekunden.
• Lötwellentemperatur: maximal 260°C.
• Kontaktzeit: maximal 5 Sekunden.

Kritische Regel:Halten Sie einen Mindestabstand von 2mm zwischen der Basis der LED-Linse und dem Lötpunkt ein. Die Linse darf niemals in das Lot getaucht werden.

6.2 Lagerung und Reinigung

• Lagerung:Empfohlene Lagerbedingungen sind ≤30°C und ≤70% relative Luftfeuchtigkeit. LEDs, die aus ihren ursprünglichen Feuchtigkeitssperrbeuteln entnommen wurden, sollten innerhalb von drei Monaten verwendet werden. Für längere Lagerung verwenden Sie einen versiegelten Behälter mit Trockenmittel oder eine Stickstoffatmosphäre.
• Reinigung:Verwenden Sie bei Bedarf alkoholbasierte Lösungsmittel wie Isopropylalkohol.

6.3 Vorsichtsmaßnahmen gegen elektrostatische Entladung (ESD)

LEDs sind empfindlich gegenüber statischer Elektrizität. Handhabungsvorsichtsmaßnahmen umfassen die Verwendung von Erdungsarmbändern, antistatischen Handschuhen und die Sicherstellung, dass alle Geräte ordnungsgemäß geerdet sind.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Der Standardverpackungsablauf ist wie folgt:

• Basiseinheit:500 oder 250 Stück pro antistatischem Feuchtigkeitssperrbeutel.
• Innenschachtel:Enthält 10 Beutel, insgesamt 5.000 Stück.
• Außenschachtel:Enthält 8 Innenschachteln, insgesamt 40.000 Stück.

Die spezifische Teilenummer (z.B. LTW-2S3D7) identifiziert das Produkt. Der Lichtstärke-Bin-Code ist auf jedem Packbeutel aufgedruckt.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese LED eignet sich für allgemeine Anzeigelampen, Statusanzeigen, Hintergrundbeleuchtung für kleine Panels und dekorative Beleuchtung in Unterhaltungselektronik, Haushaltsgeräten, industriellen Steuerpaneelen und Automobil-Innenraumanwendungen (sofern Umgebungsspezifikationen erfüllt sind). Sie ist für gewöhnliche elektronische Geräte vorgesehen.

8.2 Schaltungsentwurfsüberlegungen

Ansteuerungsmethode:LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Um eine gleichmäßige Helligkeit sicherzustellen, insbesondere beim Parallelschalten mehrerer LEDs, wirddringend empfohlen, für jede LED einen seriellen strombegrenzenden Widerstand zu verwenden (Schaltungsmodell A). Das direkte Parallelschalten mehrerer LEDs an eine Spannungsquelle (Schaltungsmodell B) wird aufgrund von Schwankungen der Durchlassspannung (V_F) zwischen einzelnen LEDs nicht empfohlen, da dies zu erheblichen Unterschieden im Strom und folglich in der Helligkeit führen kann.

Der Wert des Serienwiderstands kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (V_versorgung- V_F) / I_F, wobei V_Fund I_Fdie gewünschten Betriebspunkte für die LED sind.

8.3 Wärmemanagement

Obwohl es sich um ein Niedrigleistungsbauteil handelt, ist die Einhaltung der maximalen Verlustleistung und Betriebstemperaturgrenzwerte entscheidend für die Lebensdauer. In Anwendungen mit hohen Umgebungstemperaturen oder in geschlossenen Räumen sollte für ausreichende Luftzirkulation gesorgt oder eine Reduzierung des Betriebsstroms in Betracht gezogen werden.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu älteren Technologien wie Glühlampen bietet diese LED eine weit überlegene Effizienz, längere Lebensdauer und geringere Wärmeentwicklung. Innerhalb des LED-Marktes sind ihre wichtigsten Unterscheidungsmerkmale die spezifische Kombination aus hoher Lichtstärke (10.000+ mcd) aus einem Standard-5mm-Gehäuse, einem engen 15-Grad-Abstrahlwinkel für gerichtetes Licht und einer klar definierten Binning-Struktur für Helligkeits- und Farbkonsistenz. Die RoHS-Konformität ist eine Standardanforderung, bleibt aber ein kritisches Merkmal für die moderne Elektronikfertigung.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQs)

F: Kann ich diese LED direkt von einer 5V-Versorgung ohne Widerstand betreiben?
A:No.Dies würde die LED wahrscheinlich zerstören. Die Durchlassspannung liegt bei etwa 3,6V. Das Anlegen von 5V würde einen übermäßigen Stromfluss verursachen, der den maximalen DC-Nennwert überschreitet. Verwenden Sie immer einen seriellen strombegrenzenden Widerstand.

F: Was ist der Unterschied zwischen dem Spitzen-Durchlassstrom (100mA) und dem DC-Durchlassstrom (30mA)?
A: Die LED kann kurze Pulse mit höherem Strom (100mA) verkraften, jedoch nur bei einem niedrigen Tastverhältnis. Für den Dauerbetrieb darf der Strom 30mA nicht überschreiten. Das Überschreiten des DC-Nennwerts verursacht übermäßige Hitze und schnellen Leistungsabfall.

F: Warum ist der Abstrahlwinkel so eng (15°)?
A: Die wasserklare Linse und der interne Chipreflektor sind darauf ausgelegt, das Licht zu einem fokussierten Strahl zu kollimieren. Dies ist ideal für Anwendungen, bei denen das Licht aus einer bestimmten Richtung gesehen werden muss, wie z.B. eine Frontpanel-Anzeige.

F: Wie interpretiere ich die Farbton-Bins (40, 50 usw.)?
A: Diese Bins repräsentieren verschiedene Regionen im CIE-Farbtafeld. Niedrigere Zahlen (z.B. Bin 40) entsprechen typischerweise weißem Licht mit unterschiedlichen korrelierten Farbtemperaturen (CCT). Für eine genaue Farbabstimmung konsultieren Sie das spezifische Farbtafeld und die Koordinatenbereiche im vollständigen Datenblatt.

11. Praktische Entwurfsfallstudie

Szenario:Entwurf eines Statusanzeigepanels mit 10 identischen weißen LEDs. Die verfügbare Stromversorgung ist 12V DC. Das Ziel ist eine helle, gleichmäßige Ausleuchtung.

Entwurfsschritte:

1. Schaltungstopologie:Um Gleichmäßigkeit sicherzustellen, schalten Sie die 10 LEDs in Reihe, jede mit ihrem eigenen Widerstand (oder verwenden Sie einen einzelnen Widerstand mit höherer Leistung für die gesamte Kette, wenn die V_F-Bins eng sind). Eine Parallelschaltung ist aufgrund von V_F variation.
2. Arbeitspunkt:Wählen Sie einen Durchlassstrom (I_F). Ein sicherer und heller Punkt ist 20mA, was der Testbedingung entspricht und unterhalb des 30mA-Maximums liegt.
3. Spannungsberechnung:Nehmen Sie einen Worst-Case-V_F-Wert aus Bin 6H an: 3,6V. Für 10 in Reihe geschaltete LEDs beträgt die Gesamt-V_F= 36V. Dies übersteigt die 12V-Versorgung, daher ist eine Reihenschaltung aller 10 unmöglich. Verwenden Sie stattdessen zwei parallele Zweige mit jeweils 5 in Reihe geschalteten LEDs.
4. Widerstandsberechnung für einen Zweig (5 LEDs):
   Gesamt-V_F(5 LEDs) = 5 * 3,6V = 18V. Dies liegt bereits über 12V, daher scheitert auch dieser Ansatz. Neu bewerten: Mit einer 12V-Versorgung können Sie nur wenige LEDs in Reihe schalten. Für 3 LEDs in Reihe: V_F= 10,8V. Widerstand R = (12V - 10,8V) / 0,020A = 60 Ohm. Leistung im Widerstand P = I²R = (0,02^2)*60 = 0,024W, also ist ein Standard-1/4W-Widerstand ausreichend. Sie benötigen 4 solcher Ketten (3+3+3+1) für 10 LEDs, mit entsprechenden Widerständen für jede Kette.
5. Umsetzung:Dieser Entwurf bietet eine gleichmäßige Helligkeit pro Kette und schützt jede LED mit ihrer eigenen Strombegrenzung.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Diese weiße LED basiert auf InGaN-Halbleitertechnologie. Im Gegensatz zu traditionellen weißen LEDs, die einen blauen Chip mit gelbem Leuchtstoff verwenden, spezifiziert das Datenblatt "InGaN White", was typischerweise auf ein ähnliches Prinzip hinweist: Ein Halbleiterchip emittiert blaues Licht. Dieses blaue Licht regt dann eine Schicht aus gelbem (oder gelbem und rotem) Leuchtstoff an, die sich im Gehäuse befindet. Die Kombination des blauen Lichts vom Chip und des gelben/roten Lichts vom Leuchtstoff vermischt sich zu Licht, das für das menschliche Auge weiß erscheint. Die spezifische Mischung der Leuchtstoffe bestimmt die korrelierte Farbtemperatur (CCT) und den Farbwiedergabeindex (CRI) des weißen Lichts. Die wasserklare Linse lässt das vollständig gemischte Licht mit minimaler Diffusion durch, was zum engen Abstrahlwinkel beiträgt.

13. Technologietrends

Die Entwicklung der weißen LED-Technologie wird vorangetrieben durch kontinuierliche Verbesserungen der Effizienz (Lumen pro Watt), der Farbqualität (CRI und CCT-Konsistenz) und der Kostenreduzierung. Während oberflächenmontierbare (SMD) LEDs aufgrund ihrer geringeren Größe und besserer Eignung für die automatisierte Montage neue Designs dominieren, bleiben Durchsteck-LEDs wie dieses T-1 3/4-Gehäuse relevant für Prototyping, Hobbyprojekte, Reparaturarbeiten und Anwendungen, die eine robuste mechanische Befestigung oder höhere Einzelpunkt-Helligkeit aus einem diskreten Gehäuse erfordern. Trends in der Materialwissenschaft konzentrieren sich auf die Entwicklung effizienterer und stabilerer Leuchtstoffe sowie auf die Erforschung neuer Halbleiterstrukturen zur Verbesserung der Lichtauskopplung und thermischen Leistung. Das übergeordnete Ziel sind nachhaltigere und energieeffizientere Beleuchtungslösungen in allen Bereichen.