LTL403FDBK Orange LED Datenblatt - Durchsteckmontage-Lampe - 5mm Rund - 2,4V - 20mA - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTL403FDBK ist eine für Durchsteckmontage konzipierte LED-Lampe für allgemeine Anzeigeanwendungen. Sie nutzt einen AlInGaP-Halbleiter (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) zur Erzeugung einer orangefarbenen Lichtemission. Dieses Bauteil zeichnet sich durch seine Halbleiterzuverlässigkeit, lange Lebensdauer und Kompatibilität mit integrierten Schaltungstreiberpegeln aus, was es für den Einsatz als Pegelanzeige oder Statuslicht in verschiedenen elektronischen Geräten geeignet macht.

Das Produkt wird als bleifreie Komponente hergestellt und entspricht der RoHS-Richtlinie. Sein Hauptgehäuse ist ein standardmäßiges 5mm-Rundgehäuse mit wasserklarer Linse, die einen weiten Betrachtungswinkel für die Sichtbarkeit aus mehreren Richtungen bietet.

1.1 Kernvorteile

• Umweltkonformität:Bleifreie und RoHS-konforme Bauweise.
• Hohe Zuverlässigkeit:Halbleiterdesign gewährleistet lange Lebensdauer und Robustheit.
• Einfache Integration:Kompatibel mit Standard-IC-Logikpegeln, vereinfacht Schaltungsdesign.
• Optische Leistung:Wasserklare Linse bietet gute Lichtausbeute und definierten Abstrahlwinkel.

2. Vertiefung der technischen Parameter

2.1 Absolute Grenzwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Ein Betrieb unter diesen Bedingungen ist nicht garantiert.

• Verlustleistung (P_D):Maximal 72 mW. Dies ist die Gesamtleistung, die das Bauteil sicher als Wärme abführen kann.
• Spitzenstrom in Durchlassrichtung (I_FP):Maximal 60 mA unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite).
• Gleichstrom in Durchlassrichtung (I_F):Maximal 20 mA Dauerstrom.
• Betriebstemperaturbereich (T_A):-40°C bis +85°C. Das Bauteil ist für industrielle Temperaturumgebungen ausgelegt.
• Lagertemperaturbereich (T_stg):-40°C bis +100°C.
• Lötemperatur der Anschlüsse:260°C für 5 Sekunden, gemessen 2,0 mm vom LED-Gehäuse entfernt.

2.2 Elektrische & Optische Kennwerte

Diese Parameter sind bei einer Umgebungstemperatur (T_A) von 25°C und einem Durchlassstrom (I_F) von 10 mA spezifiziert, sofern nicht anders angegeben.

• Lichtstärke (I_v):50 mcd (Min), 140 mcd (Typ), 240 mcd (Max). Dies ist die wahrgenommene Helligkeit der LED. Die Garantie beinhaltet eine Toleranz von ±15%.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):40 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):611 nm (typisch). Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Ausgangsleistung am stärksten ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):598,0 nm (Min), 605,0 nm (Typ), 613,5 nm (Max). Dies ist die einzelne Wellenlänge, die die wahrgenommene Farbe der LED definiert, abgeleitet vom CIE-Farbtafeldiagramm.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):17 nm (typisch). Dies gibt die spektrale Reinheit oder Bandbreite des emittierten Lichts an.
• Durchlassspannung (V_F):1,9 V (Min), 2,4 V (Typ). Der Spannungsabfall über der LED beim angegebenen Durchlassstrom.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 100 μA bei einer Sperrspannung (V_R) von 5V. Das Bauteil ist nicht für den Sperrbetrieb ausgelegt; dieser Parameter dient nur Testzwecken.

3. Erklärung des Binning-Systems

Die LEDs werden basierend auf wichtigen optischen Parametern in Bins sortiert, um Konsistenz innerhalb einer Anwendung sicherzustellen. Die Binning-Toleranz wird auf die Grenzen jedes Bins angewendet.

3.1 Lichtstärke-Binning

Einheiten: mcd @ 10mA. Toleranz pro Bin-Grenze: ±15%.

• Bin CD:Minimum 50 mcd, Maximum 85 mcd.
• Bin EF:Minimum 85 mcd, Maximum 140 mcd.
• Bin GH:Minimum 140 mcd, Maximum 240 mcd.

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge

Einheiten: nm @ 10mA. Toleranz pro Bin-Grenze: ±1 nm.

• Bin H22:598,0 nm bis 600,0 nm.
• Bin H23:600,0 nm bis 603,0 nm.
• Bin H24:603,0 nm bis 606,5 nm.
• Bin H25:606,5 nm bis 610,0 nm.
• Bin H26:610,0 nm bis 613,5 nm.

Dieses Binning ermöglicht es Entwicklern, LEDs mit sehr spezifischen Farbpunkten auszuwählen, was für Anwendungen mit Farbabgleich oder spezifischen ästhetischen Anforderungen entscheidend ist.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auf typische Leistungskurven, die für das Verständnis des Bauteilverhaltens unter verschiedenen Bedingungen wesentlich sind. Während die spezifischen Grafiken nicht im Text wiedergegeben sind, werden ihre Implikationen unten analysiert.

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

Die I-V-Kennlinie ist nichtlinear, typisch für eine Diode. Die spezifizierte Durchlassspannung (V_F) von 2,4V bei 10mA ist ein zentraler Designparameter. Mit steigendem Strom nimmt V_Fleicht zu, bedingt durch den Serienwiderstand des Halbleiters und der Anschlüsse. Diese Kurve ist entscheidend für die Auslegung des strombegrenzenden Widerstands in der Treiberschaltung.

4.2 Lichtstärke vs. Durchlassstrom

4.3 Spektrale Verteilung

Die spektrale Ausgangskurve zeigt ein Maximum bei etwa 611 nm (orange) mit einer typischen Halbwertsbreite von 17 nm. Die dominante Wellenlänge, die für das Binning verwendet wird, wird aus diesem Spektrum berechnet, um den Farbpunkt zu definieren. Die schmale Bandbreite ist charakteristisch für die AlInGaP-Technologie und bietet eine gute Farbsättigung.

4.4 Temperaturabhängigkeit

Die LED-Leistung ist temperaturabhängig. Typischerweise hat die Durchlassspannung (V

) einen negativen Temperaturkoeffizienten (nimmt mit steigender Temperatur ab), während die Lichtstärke mit steigender Sperrschichttemperatur abnimmt. Der Betrieb innerhalb des spezifizierten Temperaturbereichs ist entscheidend für die Aufrechterhaltung von Leistung und Zuverlässigkeit._F5. Mechanische & Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das Bauteil ist eine standardmäßige 5mm-Rund-Durchsteck-LED. Wichtige dimensionale Hinweise umfassen:

Alle Abmessungen sind in Millimetern (Zoll als Referenz angegeben).

• Standardtoleranz ist ±0,25mm (±0,010"), sofern nicht anders angegeben.
• Maximaler Harzüberstand unter dem Flansch beträgt 1,0mm (0,04").
• Der Anschlussabstand wird an der Stelle gemessen, an der die Anschlüsse aus dem Gehäuse austreten.
• 5.2 Polaritätskennzeichnung

Bei Durchsteck-LEDs wird die Kathode typischerweise durch eine abgeflachte Stelle am Linsenrand oder durch den kürzeren Anschluss identifiziert. Für die spezifische Polaritätskennzeichnung dieser Artikelnummer sollte das Datenblatt konsultiert werden. Die korrekte Polarität ist für den Betrieb unerlässlich.

6. Löt- & Montagerichtlinien

6.1 Anschlussformung

Das Biegen muss an einem Punkt mindestens 3mm von der Basis der LED-Linse entfernt durchgeführt werden.

• Die Basis des Anschlussrahmens darf während des Biegens nicht als Drehpunkt verwendet werden.
• Die Anschlussformung muss bei normaler Raumtemperatur und
• vordem Lötprozess erfolgen.Während der PCB-Montage ist die minimal notwendige Verklammerungskraft zu verwenden, um übermäßige mechanische Belastung des LED-Gehäuses zu vermeiden.
• 6.2 Lötprozess

Ein Mindestabstand von 2mm muss zwischen der Basis der Linse und dem Lötpunkt eingehalten werden.

• Das Eintauchen der Linse in Lot muss vermieden werden.
• Während die LED durch das Löten erhöhter Temperatur ausgesetzt ist, sollte keine externe Belastung auf die Anschlüsse ausgeübt werden.
• Empfohlene Lötbedingungen:

Lötkolben:

• Maximale Temperatur 350°C, maximale Zeit 3 Sekunden (nur einmal).Wellenlöten:
• Vorwärmen: Maximal 100°C für bis zu 60 Sekunden.
  • Lötwellen: Maximal 260°C für bis zu 5 Sekunden.
  • Wichtiger Hinweis:

Infrarot (IR)-Rekonfigurationslöten ist kein geeigneter Prozess für diese Durchsteck-LED-Lampe. Übermäßige Temperatur oder Zeit kann Linsendeformation oder Bauteilausfall verursachen.7. Verpackungs- & Bestellinformationen

7.1 Verpackungsspezifikation

Die LEDs sind für die Massenhandhabung in mehreren Lagen verpackt:

Primärpackung:

• 1000, 500, 200 oder 100 Stück pro Verpackungsbeutel.Innenkarton:
• 10 Verpackungsbeutel pro Innenkarton, insgesamt 10.000 Stück.Außenkarton:
• 8 Innenkartons pro Außenkarton, insgesamt 80.000 Stück.8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Bestimmungsgemäße Verwendung & Einschränkungen

Diese LED ist für gewöhnliche elektronische Geräte bestimmt, einschließlich Bürogeräten, Kommunikationsgeräten und Haushaltsanwendungen. Sie ist nicht für Anwendungen ausgelegt, die außergewöhnliche Zuverlässigkeit erfordern, insbesondere dort, wo ein Ausfall Leben oder Gesundheit gefährden könnte (z.B. Luftfahrt, Medizinsysteme, kritische Sicherheitseinrichtungen). Für solche Hochzuverlässigkeitsanwendungen ist eine Konsultation mit dem Lieferanten erforderlich.

8.2 Treiberschaltungsdesign

LEDs sind strombetriebene Bauteile. Um gleichmäßige Helligkeit bei paralleler Verschaltung mehrerer LEDs sicherzustellen, wird

dringend empfohleneinen individuellen strombegrenzenden Widerstand in Reihe mit jeder LED zu verwenden (Schaltungsmodell A).Vermeiden Sie den direkten Parallelanschluss von LEDs ohne individuelle Widerstände (Schaltungsmodell B). Kleine Unterschiede in der Durchlassspannung (V

) zwischen einzelnen LEDs können zu erheblichen Stromungleichgewichten führen, was zu ungleichmäßiger Helligkeit und potenziellem Überstrom in einigen Bauteilen führt._FDer Wert des Reihenwiderstands (R

) kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R_s= (V_sversorgung_{- V}) / I_F, wobei V_Fdie LED-Durchlassspannung ist (für Designreserve typischen oder Maximalwert verwenden) und I_Fder gewünschte Durchlassstrom ist (z.B. 10mA)._F8.3 Schutz vor elektrostatischer Entladung (ESD)

LEDs sind anfällig für Schäden durch elektrostatische Entladung. Empfohlene Vorsichtsmaßnahmen umfassen:

Verwendung von leitfähigen Handgelenkbändern oder antistatischen Handschuhen bei der Handhabung.

• Sicherstellen, dass alle Geräte, Arbeitsplätze und Lagerregale ordnungsgemäß geerdet sind.
• Verwendung von Ionisatoren, um statische Aufladungen zu neutralisieren, die sich auf der Kunststofflinse aufbauen können.
• 9. Lagerung & Handhabung

Lagerumgebung:

• Sollte 30°C und 70% relative Luftfeuchtigkeit nicht überschreiten.Haltbarkeit:
• LEDs, die aus ihrer Originalverpackung entnommen wurden, sollten innerhalb von drei Monaten verwendet werden.Langzeitlagerung:
• Für längere Lagerung außerhalb der Originalverpackung, in einem verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder in einem stickstoffgespülten Exsikkator lagern.Reinigung:
• Bei Bedarf nur mit alkoholbasierten Lösungsmitteln wie Isopropylalkohol reinigen.10. Technischer Vergleich & Überlegungen

10.1 Materialtechnologie: AlInGaP

Die Verwendung von Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP) als aktives Halbleitermaterial bietet Vorteile für orange, rote und gelbe LEDs. Im Vergleich zu älteren Technologien bietet AlInGaP typischerweise höhere Lichtausbeute, bessere Temperaturstabilität und längere Lebensdauer. Die Spitzenwellenlänge von 611 nm und die schmale spektrale Breite sind direkte Ergebnisse dieses Materialsystems.

10.2 Durchsteck- vs. Oberflächenmontage

Dies ist ein Durchsteckbauteil, d.h. es ist für das Einsetzen in plattierte Durchkontaktierungen auf einer Leiterplatte und das Löten auf der gegenüberliegenden Seite konzipiert. Diese Technologie bietet hohe mechanische Festigkeit und wird oft für Prototypen, Bildungskits oder Anwendungen bevorzugt, bei denen manuelle Montage oder Reparatur erwartet wird. Sie wird in der Hochvolumen-Fertigung zunehmend durch Oberflächenmontage (SMD)-Gehäuse ersetzt, aufgrund deren kleinerer Größe und niedrigerer Bauhöhe.

11. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F1: Kann ich diese LED dauerhaft mit 20mA betreiben?

A1: Ja, 20mA ist der absolute maximale Gleichstrom in Durchlassrichtung. Für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb ist es üblich, diesen Wert zu unterdimensionieren. Ein Betrieb unter den typischen Testbedingungen von 10mA oder leicht darüber (z.B. 15-18mA) verlängert die Lebensdauer und verbessert die Stabilität.
F2: Warum gibt es eine ±15% Toleranz auf die Lichtstärke-Bin-Grenzen?

A2: Dies berücksichtigt Messsystemvariationen und stellt sicher, dass der Binning-Prozess praktisch realisierbar ist. Es bedeutet, dass eine als "EF"-Bin (85-140 mcd) gekennzeichnete LED an den Toleranzgrenzen tatsächlich nur 72,25 mcd oder bis zu 161 mcd messen könnte. Entwickler müssen diese Streuung in ihren optischen Designs berücksichtigen.
F3: Was passiert, wenn ich zu nah am LED-Gehäuse löte?

A3: Übermäßige Wärme, die über die Anschlüsse geleitet wird, kann die internen Bonddrähte beschädigen, den Halbleiterchip degradieren oder die Kunststofflinse schmelzen/verformen. Dies kann zu sofortigem Ausfall oder erheblich reduzierter LED-Lebensdauer führen. Halten Sie stets den Mindestabstand von 2mm ein.
F4: Kann ich diese für batteriebetriebene Geräte verwenden?

A4: Ja, ihre typische Durchlassspannung von 2,4V bei 10mA macht sie für den Betrieb mit einer 3V-Knopfzelle (wie CR2032) oder zwei in Reihe geschalteten AA/AAA-Batterien (3V) geeignet. Ein Reihenwiderstand ist zwingend erforderlich, um den Strom von der höheren Batteriespannung zu begrenzen.
12. Design-in Fallstudie

Szenario:

Entwurf eines Bedienfelds mit vier orangefarbenen Statusanzeigen für ein von einer 5V DC-Versorgungsschiene gespeistes Konsumelektronikprodukt.Designschritte:

Stromauswahl:

1. Wählen Sie einen Durchlassstrom (I) von 15mA für eine gute Balance zwischen Helligkeit und Langlebigkeit, deutlich unter dem Maximum von 20mA._FSpannungsreferenz:
2. Verwenden Sie für ein konservatives Design die maximale Durchlassspannung (V) aus dem Datenblatt. Während typisch 2,4V sind, bietet ein Wert wie 2,6V Reserve._FWiderstandsberechnung:
3. = (V R_sversorgung_{- V}) / I_F= (5V - 2,6V) / 0,015A = 160 Ohm. Der nächstgelegene Standard-E24-Wert ist 160Ω oder 150Ω._FBelastbarkeit des Widerstands:
4. = I P_R* R_F²= (0,015)_s* 160 = 0,036W. Ein Standard-1/8W (0,125W) oder 1/10W Widerstand ist mehr als ausreichend.²Schaltungslayout:
5. Verwenden Sie vier unabhängige Schaltungen (LED + 160Ω Widerstand), parallel zur 5V-Schiene geschaltet. Schließen Sie die vier LEDs nicht an einen einzelnen gemeinsamen Widerstand an.PCB-Layout:
6. Stellen Sie sicher, dass die LED-Montagelöcher den 3mm-Biegeabstand der Anschlüsse einhalten und dass die Lötpads auf der Leiterplatte >2mm von der LED-Gehäusekontur entfernt platziert sind.13. Funktionsprinzip

Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiter-p-n-Übergangsbauteile. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die das eingebaute Potenzial des Übergangs übersteigt, werden Elektronen aus dem n-Typ-Gebiet und Löcher aus dem p-Typ-Gebiet in das aktive Gebiet injiziert, wo sie rekombinieren. In dieser spezifischen AlInGaP-LED wird die bei dieser Elektron-Loch-Rekombination freigesetzte Energie hauptsächlich in Form von Photonen (Licht) mit einer Energie entsprechend dem orangefarbenen Teil des sichtbaren Spektrums (~611 nm Wellenlänge) abgegeben. Die wasserklare Epoxidharzlinse dient zum Schutz des Halbleiterchips, zur Formung des Lichtstrahls und zur Verbesserung der Lichtextraktion aus dem Material.

14. Technologietrends

Der allgemeine Trend bei LED-Gehäusen geht hin zu kleineren Bauformen und Oberflächenmontagetechnologie (SMD) für automatisierte Montage. Dennoch bleiben Durchsteck-LEDs wie das 5mm-Rundgehäuse für Hobbymärkte, Bildungszwecke, die Unterstützung von Altprodukten und Anwendungen, die sehr hohe mechanische Verbindungsfestigkeit erfordern, relevant. Fortschritte bei AlInGaP und verwandten III-V-Halbleitermaterialien treiben weiterhin die Grenzen von Effizienz (Lumen pro Watt) und Zuverlässigkeit voran. Darüber hinaus gibt es laufende Entwicklungen bei phosphorkonvertierten Technologien, um ein breiteres Farbspektrum aus einem einzigen Halbleitermaterial zu erreichen, obwohl für monochromatische orangefarbene LEDs direkt emittierendes AlInGaP die dominante und effizienteste Technologie bleibt.

The general trend in LED packaging is towards smaller form factors and surface-mount technology (SMD) for automated assembly. However, through-hole LEDs like the 5mm round package remain relevant for hobbyist markets, educational purposes, legacy product support, and applications requiring very high mechanical bond strength. Advancements in AlInGaP and related III-V semiconductor materials continue to push the limits of efficiency (lumens per watt) and reliability. Furthermore, there is ongoing development in phosphor-converted technologies to achieve a wider gamut of colors from a single semiconductor material, though for monochromatic orange LEDs, direct-emitting AlInGaP remains the dominant and most efficient technology.