Durchsteck-LED-Lampe LTLR42FGAJH79Y Spezifikation - Gelbgrün 570nm - 20mA - 52mW - Technisches Datenblatt

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt die Spezifikationen einer für die Durchsteckmontage konzipierten LED-Lampe, die als Leuchtanzeige (Circuit Board Indicator, CBI) dient. Das Bauteil verwendet einen schwarzen Kunststoff-Winkelhalter (Gehäuse), der mit dem LED-Chip verbunden ist. Dieses Design erleichtert die einfache Montage auf Leiterplatten (Printed Circuit Boards, PCBs). Die primäre Lichtquelle ist eine Halbleiter-LED, die Vorteile in Effizienz und Langlebigkeit bietet.

1.1 Kernvorteile

• Einfache Montage:Das Design ist für eine unkomplizierte und effiziente Bestückung auf Leiterplatten optimiert.
• Verbesserter Kontrast:Das schwarze Gehäusematerial verbessert den visuellen Kontrast der beleuchteten Anzeige.
• Halbleiter-Zuverlässigkeit:Nutzt LED-Technologie für eine robuste, langlebige Lichtquelle ohne zerbrechliche Glühfäden.
• Energieeffizienz:Gekennzeichnet durch niedrigen Stromverbrauch und hohe Lichtausbeute.
• Umweltkonformität:Dies ist ein bleifreies Produkt, das der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe) entspricht.
• Spezifische Emission:Die LEDs 1 und 4 emittieren Licht im gelbgrünen Spektrum mit einer Spitzenwellenlänge von etwa 570nm, basierend auf AllnGaP-Technologie (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid).
• Feuchtigkeitsempfindlichkeit:Eingestuft als MSL3 (Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe 3).

1.2 Zielanwendungen

Diese LED-Lampe eignet sich für verschiedene elektronische Geräte, die Status- oder Anzeigebeleuchtung benötigen. Typische Anwendungsbereiche sind:

• Kommunikationsgeräte
• Computersysteme und Peripheriegeräte
• Unterhaltungselektronik
• Haushaltsgeräte

2. Vertiefung der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Die folgenden Werte dürfen unter keinen Umständen überschritten werden, da dies zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Alle Werte gelten bei einer Umgebungstemperatur (TA) von 25°C.

• Verlustleistung (PD):52 mW - Die maximale Gesamtleistung, die das Bauteil sicher abführen kann.
• Spitzen-Durchlassstrom (IFP):60 mA - Dies ist der maximale momentane Durchlassstrom, der nur unter gepulsten Bedingungen zulässig ist (Tastverhältnis ≤ 1/10, Pulsbreite ≤ 0,1ms).
• DC-Durchlassstrom (IF):20 mA - Der für den Normalbetrieb empfohlene maximale kontinuierliche Durchlassstrom.
• Betriebstemperaturbereich (Topr):-40°C bis +85°C - Der Umgebungstemperaturbereich, für den das Bauteil ausgelegt ist.
• Lagertemperaturbereich (Tstg):-40°C bis +100°C - Der Temperaturbereich für die Lagerung im nicht betriebsbereiten Zustand.
• Lötemperatur der Anschlüsse:260°C für maximal 5 Sekunden, gemessen 2,0mm (0,079 Zoll) vom Bauteilkörper entfernt.

2.2 Elektrische & Optische Kennwerte

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen bei TA=25°C. Die Werte für die LEDs 1 und 4 (gelbgrün) sind angegeben.

• Lichtstärke (Iv):Liegt zwischen einem Minimum von 23 mcd und einem Maximum von 140 mcd, mit einem typischen Wert von 80 mcd, gemessen bei IF=20mA. Dieser Parameter wird gebinnt (siehe Abschnitt 3).
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):Etwa 100 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres axialen (zentralen) Wertes abfällt.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λP):Typisch 571 nm. Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung ihr Maximum erreicht.
• Dominante Wellenlänge (λd):Liegt zwischen 565 nm und 571 nm, mit einem typischen Wert von 569 nm bei IF=20mA. Dies ist die einzelne Wellenlänge, die das menschliche Auge wahrnimmt, abgeleitet aus dem CIE-Farbdiagramm.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Typisch 15 nm. Dies gibt die spektrale Reinheit an; ein kleinerer Wert bedeutet monochromatischeres Licht.
• Durchlassspannung (VF):Liegt zwischen 1,6V und 2,6V, mit einem typischen Wert von 2,1V bei IF=20mA.
• Sperrstrom (IR):Maximal 10 μA bei einer angelegten Sperrspannung (VR) von 5V.Wichtiger Hinweis:Das Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt; diese Testbedingung dient nur der Charakterisierung.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um die Konsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs basierend auf wichtigen optischen Parametern sortiert (gebinnt). Dies ermöglicht es Entwicklern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Helligkeits- und Farbanforderungen erfüllen.

3.1 Binning der Lichtstärke

LEDs werden in drei Lichtstärke-Bins eingeteilt, gemessen in Millicandela (mcd) bei einem Durchlassstrom von 20mA. Die Toleranz für jede Binnengrenze beträgt ±15%.

• Bin AB:Minimum 23 mcd, Maximum 50 mcd.
• Bin CD:Minimum 50 mcd, Maximum 85 mcd.
• Bin EF:Minimum 85 mcd, Maximum 140 mcd.

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge

LEDs werden auch nach ihrer dominanten Wellenlänge gebinnt, um die Farbkonstanz zu kontrollieren. Die Toleranz für jede Binnengrenze beträgt ±1 nm.

• Bin 1:Minimum 565,0 nm, Maximum 568,0 nm.
• Bin 2:Minimum 568,0 nm, Maximum 571,0 nm.

Der Bin-Code für sowohl Intensität als auch Wellenlänge ist auf der Produktverpackung markiert, was eine präzise Auswahl entsprechend den Anwendungsanforderungen ermöglicht.

4. Analyse der Kennlinien

Während im Datenblatt auf spezifische grafische Kurven verwiesen wird, basiert die folgende Analyse auf den bereitgestellten Tabellendaten und dem Standardverhalten von LEDs.

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

Die typische Durchlassspannung (VF) von 2,1V bei 20mA zeigt, dass es sich um eine Niederspannungs-LED handelt, typisch für AllnGaP-Technologie. Die VF hat einen negativen Temperaturkoeffizienten, d.h. sie nimmt leicht ab, wenn die Sperrschichttemperatur steigt. Der angegebene Bereich (1,6V bis 2,6V) berücksichtigt normale Produktionsschwankungen.

4.2 Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Die Lichtstärke ist innerhalb des empfohlenen Betriebsbereichs (bis zu 20mA) annähernd proportional zum Durchlassstrom. Das Überschreiten des DC-Stromrichtwerts erhöht die Lichtausbeute nichtlinear und erzeugt übermäßige Wärme, was die Lebensdauer der LED beeinträchtigen und ihre Farbe verschieben kann.

4.3 Temperatureigenschaften

Die Lichtstärke von LEDs nimmt im Allgemeinen ab, wenn die Sperrschichttemperatur steigt. Obwohl hier nicht grafisch dargestellt, impliziert der weite Betriebstemperaturbereich (-40°C bis +85°C), dass das Bauteil für den Betrieb unter rauen Umgebungsbedingungen ausgelegt ist, wenn auch mit möglicherweise reduzierter Ausgangsleistung an der oberen Grenze. Eine ordnungsgemäße Wärmeableitung über die Leiterplatte ist entscheidend für die Aufrechterhaltung von Leistung und Langlebigkeit.

5. Mechanische & Gehäuseinformationen

5.1 Umriss und Abmessungen

Das Bauteil verwendet ein Durchsteckgehäuse in Winkelausführung. Wichtige mechanische Hinweise sind:

• Alle Abmessungen sind in Millimetern angegeben, mit Toleranzen von ±0,25mm, sofern nicht anders angegeben.
• Der Halter (Gehäuse) besteht aus schwarzem Kunststoff mit der Klassifizierung UL94V-0, was flammhemmende Eigenschaften anzeigt.
• Die LEDs 1 und 4 verfügen über eine weiße Streulinse, die dazu beiträgt, den Abstrahlwinkel zu vergrößern und das Licht weicher erscheinen zu lassen.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Bei Durchsteck-LEDs wird die Polarität typischerweise durch die Anschlusslänge (der längere Anschluss ist die Anode oder Plus-Seite) und/oder eine flache Stelle oder Kerbe an der Linse oder am Gehäuse angezeigt. Für die spezifische Kennzeichnung dieses Bauteils sollte das Datenblatt konsultiert werden. Das Anlegen einer Sperrspannung kann die LED beschädigen.

6. Löt- & Montagerichtlinien

6.1 Lagerbedingungen

Aufgrund der MSL3-Einstufung ist ein sachgemäßer Umgang entscheidend, um feuchtigkeitsbedingte Schäden während des Reflow-Lötens zu verhindern.

• Versiegelte Verpackung:Lagern bei ≤30°C und ≤70% relativer Luftfeuchtigkeit (RH). Innerhalb eines Jahres nach dem Verpackungsdatum verwenden.
• Geöffnete Verpackung:Für Bauteile, die aus ihrer Feuchtigkeitsschutzfolie (MBB) entnommen wurden, sollte die Umgebung ≤30°C und ≤60% RH betragen.
• Bodenlebensdauer:Bauteile, die der Umgebungsluft ausgesetzt waren, sollten innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) im IR-Reflow-Verfahren gelötet werden.
• Verlängerte Lagerung/Ausheizen:Wenn die MBB länger als 168 Stunden geöffnet war, wird dringend empfohlen, vor dem SMT-Montageprozess mindestens 48 Stunden bei 60°C auszuheizen, um aufgenommene Feuchtigkeit auszutreiben.

6.2 Anschlussformen

• Das Biegen mussvordem Löten und bei Raumtemperatur durchgeführt werden.
• Der Biegepunkt muss mindestens 3mm von der Basis der LED-Linse entfernt sein.
• Verwenden Sie nicht die Basis des Anschlussrahmens als Drehpunkt, um Belastungen der internen Chipverbindung zu vermeiden.
• Verwenden Sie beim Einführen in die Leiterplatte die minimal notwendige Andrückkraft.

6.3 Lötprozess

• Halten Sie einen Mindestabstand von 2mm zwischen der Basis der Linse/des Halters und dem Lötpunkt ein.
• Vermeiden Sie das Eintauchen der Linse oder des Halters in das Lot.
• Üben Sie keine äußere Belastung auf die Anschlüsse aus, während die LED durch das Löten heiß ist.
• Empfohlenes Handlöten:Lötkolbentemperatur ≤ 350°C, Lötzeit ≤ 3 Sekunden pro Anschluss, angewendet nicht näher als 2mm von der Epoxidharz-Lampenbasis. Dies sollte nur einmal durchgeführt werden.
• Warnung:Übermäßige Temperatur oder Zeit kann die Linse verformen oder zu einem katastrophalen Ausfall führen. Die maximale Wellenlöttemperatur entspricht nicht der Wärmeformbeständigkeitstemperatur (HDT) des Halters.

6.4 Reinigung

Wenn nach dem Löten eine Reinigung erforderlich ist, verwenden Sie alkoholbasierte Lösungsmittel wie Isopropylalkohol (IPA). Vermeiden Sie aggressive Chemikalien, die das Kunststoffgehäuse oder die Linse beschädigen könnten.

7. Anwendungshinweise & Designüberlegungen

7.1 Typische Anwendungsschaltungen

Diese LED wird typischerweise von einer Konstantstromquelle oder, häufiger, einem strombegrenzenden Widerstand in Reihe mit einer Spannungsversorgung betrieben. Der Widerstandswert (R) kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (V_Versorgung - VF) / IF. Unter Verwendung des typischen VF von 2,1V und IF von 20mA mit einer 5V-Versorgung: R = (5V - 2,1V) / 0,02A = 145 Ohm. Ein Standard-150-Ohm-Widerstand wäre geeignet und verliert P = I^2 * R = (0,02)^2 * 150 = 0,06W.

7.2 Designüberlegungen

• Stromregelung:Verwenden Sie immer eine strombegrenzende Einrichtung. Der direkte Anschluss an eine Spannungsquelle führt zu übermäßigem Stromfluss und sofortigem Ausfall.
• Thermisches Management:Obwohl die Verlustleistung gering ist (max. 52mW), hilft eine ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte um die Anschlüsse herum bei der Wärmeableitung, insbesondere bei Anwendungen mit hoher Umgebungstemperatur oder beim Betrieb nahe dem Maximalstrom.
• Visuelles Design:Das schwarze Gehäuse und die Streulinse sind für guten Kontrast und weiten Abstrahlwinkel ausgelegt. Berücksichtigen Sie den beabsichtigten Betrachtungswinkel bei der Positionierung der LED auf der Leiterplatte.
• Bin-Auswahl:Für Anwendungen, die gleichmäßige Helligkeit oder präzise Farbe erfordern, geben Sie bei der Beschaffung die erforderlichen Intensitäts- (z.B. Bin EF) und Wellenlängen-Bins (z.B. Bin 2) an.

8. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

8.1 Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

Spitzenwellenlänge (λP)ist der tatsächliche höchste Punkt auf der spektralen Ausgangskurve.Dominante Wellenlänge (λd)ist die einzelne Wellenlänge, die das menschliche Auge als Farbe wahrnimmt, berechnet aus den CIE-Farbkoordinaten. Für eine monochromatische Quelle wie diese LED liegen sie oft sehr nahe beieinander (typisch 571nm vs. 569nm). Die dominante Wellenlänge ist für die Farbspezifikation relevanter.

8.2 Kann ich diese LED mit einer 3,3V-Versorgung betreiben?

Ja. Unter Verwendung des typischen VF von 2,1V bei 20mA wäre ein Vorwiderstand: R = (3,3V - 2,1V) / 0,02A = 60 Ohm. Stellen Sie sicher, dass die Leistungsbelastbarkeit des Widerstands ausreicht (0,02^2 * 60 = 0,024W).

8.3 Warum gibt es einen Spitzen-Durchlassstromwert, der viel höher ist als der DC-Wert?

Der Spitzenwert von 60mA (unter kurzen Pulsen) ermöglicht kurze Phasen der Übersteuerung, um sehr hohe Helligkeit für Stroboskop- oder Multiplexanwendungen zu erreichen. Das niedrige Tastverhältnis (≤10%) stellt sicher, dass die Durchschnittsleistung und die Sperrschichttemperatur die sicheren Grenzen nicht überschreiten. Für Dauerbeleuchtung darf der DC-Richtwert von 20mA niemals überschritten werden.

8.4 Was bedeutet MSL3 für meinen Montageprozess?

MSL3 zeigt an, dass das Bauteil nach dem Öffnen der versiegelten Verpackung schädliche Mengen an Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen kann. Um "Popcorning" (interne Delaminierung) während des Hochtemperatur-Reflow-Lötprozesses zu verhindern, müssen Sie es entweder innerhalb von 168 Stunden nach dem Öffnen der Verpackung löten oder es vorher wie in Abschnitt 6.1 beschrieben ausheizen.

9. Technologiehintergrund & Trends

9.1 AllnGaP-Technologie

Diese LED verwendet Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AllnGaP) als Halbleitermaterial. Diese Technologie ist hocheffizient für die Lichterzeugung im bernsteinfarbenen, gelben und gelbgrünen Spektrum (etwa 570nm bis 620nm). Sie bietet eine gute Lichtausbeute und Stabilität im Vergleich zu älteren Technologien wie gefiltertem GaP.

9.2 Durchsteck- vs. Oberflächenmontage-Trends

Während oberflächenmontierbare (SMD) LEDs aufgrund ihrer Größe und Montagegeschwindigkeit die moderne Massenelektronik dominieren, bleiben Durchsteck-LEDs wie diese relevant. Ihre Hauptvorteile sind überlegene mechanische Festigkeit (beständig gegen Leiterplattenverbiegung), einfachere manuelle Prototypenfertigung und Reparatur sowie oft höhere zulässige Verlustleistung pro Gehäuse aufgrund längerer Anschlüsse, die als Kühlkörper wirken. Sie sind häufig in Industrie-Steuerungen, Netzteilen, Automobil-Nachrüstprodukten und Geräten zu finden, bei denen Zuverlässigkeit unter Vibration entscheidend ist.

9.3 Entwicklung von Anzeige-LEDs

Der Trend bei Anzeige-LEDs geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz (mehr Licht pro mA), was niedrigere Betriebsströme und reduzierten Systemleistungsverbrauch ermöglicht. Es gibt auch einen Fokus auf die Verbesserung der Farbkonstanz über Produktionschargen hinweg durch fortschrittliches Binning und strengere Prozesskontrollen, wie die detaillierten Binning-Tabellen in diesem Datenblatt zeigen. Die Verwendung von Streulinsen und kontrastverstärkenden Gehäusen, wie hier zu sehen, verbessert die Lesbarkeit – ein konstantes Designziel.