LTW-2S3D8 Weiße LED Datenblatt - T-1 3/4 Gehäuse - 3,1V Max. - 93mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument erläutert die Spezifikationen einer Durchsteck-Weißlicht-LED mit der Artikelnummer LTW-2S3D8. Die Bauteile sind als Statusanzeige konzipiert und eignen sich für eine Vielzahl elektronischer Anwendungen. Sie verfügen über ein verbreitetes T-1 3/4 (ca. 5mm) Gehäuse mit wasserklarer Linse, hergestellt mit InGaN-Technologie zur Erzeugung von weißem Licht.

1.1 Kernvorteile und Merkmale

Die LED bietet Entwicklern mehrere wesentliche Vorteile:

• Umweltkonformität:Das Produkt ist bleifrei (Pb) und entspricht der RoHS-Richtlinie.
• Hohe Effizienz:Sie bietet hohe Lichtausbeute bei geringem Stromverbrauch und trägt so zu energieeffizienten Designs bei.
• Designflexibilität:Die Durchsteckbauform ermöglicht eine vielseitige Montage auf Leiterplatten (PCBs) oder Panels.
• Einfache Handhabung:Aufgrund ihres geringen Strombedarfs ist sie mit integrierten Schaltkreisen (ICs) kompatibel.
• Zuverlässigkeit:Das Bauteil ist für hohe Zuverlässigkeit unter verschiedenen Betriebsbedingungen ausgelegt.

1.2 Zielanwendungen und Märkte

Diese LED zielt auf verschiedene Branchen ab, die zuverlässige Statusanzeigen benötigen. Hauptanwendungsbereiche sind:

• Computer-Peripherie und interne Komponenten
• Kommunikationsgeräte
• Unterhaltungselektronik
• Haushaltsgeräte
• Industrielle Steuerungssysteme und Messtechnik

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Die folgenden Abschnitte bieten eine detaillierte Aufschlüsselung der Betriebsgrenzen und Leistungsmerkmale des Bauteils.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Alle Werte gelten bei einer Umgebungstemperatur (TA) von 25°C.

• Verlustleistung (Pd):Maximal 93 mW.
• Durchlassstrom:
  • Dauer-Durchlassstrom (IF): Maximal 30 mA.
  • Spitzen-Durchlassstrom: Maximal 100 mA, nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (Tastverhältnis ≤ 1/10, Pulsbreite ≤ 10ms).
• Thermisches Derating:Der maximale DC-Durchlassstrom muss oberhalb von 30°C Umgebungstemperatur linear um 0,45 mA pro Grad Celsius reduziert werden.
• Temperaturbereiche:
  • Betriebstemperatur: -40°C bis +85°C.
  • Lagertemperatur: -40°C bis +100°C.
• Löttemperatur:Die Anschlussdrähte halten 260°C für maximal 5 Sekunden stand, sofern der Lötpunkt mindestens 2,0mm (0,079") vom LED-Körper entfernt ist.

2.2 Elektrische und optische Kennwerte

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen bei TA=25°C unter Standard-Testbedingungen.

• Lichtstärke (Iv):Liegt bei einem Durchlassstrom (IF) von 20mA im Bereich von 13.000 bis 29.000 Millicandela (mcd). Der typische Wert beträgt 23.000 mcd. Auf die Binning-Grenzen wird eine Toleranz von ±15% angewendet.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):15 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres axialen (zentralen) Wertes abfällt, was auf einen relativ fokussierten Strahl hindeutet.
• Durchlassspannung (VF):Liegt bei IF=20mA im Bereich von 2,5V bis 3,1V, mit einem typischen Wert von 2,8V.
• Sperrstrom (IR):Maximal 10 μA bei einer angelegten Sperrspannung (VR) von 5V.Wichtiger Hinweis:Das Bauteil ist nicht für den Betrieb unter Sperrvorspannung ausgelegt; diese Testbedingung dient nur der Charakterisierung.
• Farbwertkoordinaten (x, y):Abgeleitet vom CIE 1931-Farbtafeld. Spezifische Koordinaten-Bins sind in einer separaten Tabelle definiert.

3. Binning-Spezifikationssystem

Die LEDs werden basierend auf wichtigen Leistungsparametern in Bins sortiert, um die Konsistenz innerhalb einer Produktionscharge sicherzustellen. Dies ermöglicht es Entwicklern, Bauteile auszuwählen, die bestimmten Anforderungen entsprechen.

3.1 Lichtstärke (Iv) Binning

LEDs werden in drei Lichtstärke-Bins (Z1, Z2, Z3) eingeteilt, gemessen bei IF=20mA. Auf jede Bin-Grenze wird eine Toleranz von ±15% angewendet.

• Bin Z1:13.000 mcd (Min) bis 17.000 mcd (Max)
• Bin Z2:17.000 mcd (Min) bis 22.000 mcd (Max)
• Bin Z3:22.000 mcd (Min) bis 29.000 mcd (Max)

Der Iv-Klassifizierungscode ist auf jedem Verpackungsbeutel zur Rückverfolgbarkeit aufgedruckt.

3.2 Durchlassspannung (VF) Binning

LEDs werden auch nach ihrem Durchlassspannungsabfall bei IF=20mA in sechs Bins (0F bis 5F) eingeteilt, die den Bereich von 2,5V bis 3,1V abdecken. Eine Messabweichung von ±0,1V ist zulässig.

• Bin 0F:2,50V bis 2,60V
• Bin 1F:2,60V bis 2,70V
• ... fortgesetzt bisBin 5F:3,00V bis 3,10V

3.3 Farbwert (Farbton) Binning

Die Weißlichtfarbe wird durch Farbwertkoordinaten (x, y) auf dem CIE 1931-Diagramm definiert. Das Datenblatt enthält eine Tabelle mit Farbton-Rängen (z.B. C0, B4, B6, B3, B5, A0) mit spezifischen Koordinaten-Vierecken. Auf die Koordinaten wird eine Messabweichung von ±0,01 angewendet. Eine visuelle Referenz wird über die Grafik des CIE 1931-Farbtafel-Diagramms bereitgestellt.

4. Mechanische und Verpackungsinformationen

4.1 Abmessungen und Toleranzen

Die LED verwendet ein Standard-T-1 3/4 Radialgehäuse. Wichtige dimensionale Hinweise sind:

• Alle Abmessungen sind in Millimetern (Zoll in Klammern).
• Die Standardtoleranz beträgt ±0,25mm (0,010"), sofern nicht anders angegeben.
• Der maximale Harzüberstand unter dem Flansch beträgt 1,0mm (0,04").
• Der Anschlussdrahtabstand wird an der Stelle gemessen, an der die Drähte aus dem Gehäuse austreten.

4.2 Verpackungsspezifikationen

Die LEDs werden in industrieüblicher Verpackung geliefert:

• Basiseinheit:500, 200 oder 100 Stück pro antistatischem Verpackungsbeutel.
• Innenkarton:Enthält 10 Verpackungsbeutel (z.B. 5.000 Stück bei 500er-Beuteln).
• Außenkarton (Standard):Enthält 8 Innenkartons, insgesamt 40.000 Stück. Es wird darauf hingewiesen, dass in jeder Versandcharge nur die letzte Packung eine nicht vollständige Packung sein darf.

5. Anwendungsrichtlinien und Hinweise

Sachgemäße Handhabung und Anwendung sind entscheidend für Zuverlässigkeit und Leistung.

5.1 Lagerung und Handhabung

• Lagerumgebung:Sollte 30°C oder 70% relative Luftfeuchtigkeit nicht überschreiten.
• Haltbarkeit:LEDs, die aus der Originalverpackung entnommen wurden, sollten innerhalb von drei Monaten verwendet werden. Für längere Lagerung sollten sie in einem verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder in Stickstoffatmosphäre aufbewahrt werden.
• Reinigung:Bei Bedarf alkoholbasierte Lösungsmittel wie Isopropylalkohol verwenden.

5.2 Montage und Löten

• Anschlussdraht-Formgebung:Muss vor dem Löten bei Raumtemperatur erfolgen. Biegen Sie die Drähte an einer Stelle, die mindestens 3mm von der Basis der LED-Linse entfernt ist. Verwenden Sie die Gehäusebasis nicht als Drehpunkt.
• Leiterplattenmontage:Wenden Sie minimale Verbiegekraft an, um mechanische Spannung zu vermeiden.
• Löten:
  • Halten Sie einen Mindestabstand von 2mm zwischen Linsenbasis und Lötpunkt ein. Tauchen Sie die Linse nicht in das Lötzinn.
  • Lötkolben:Max. 350°C für max. 3 Sekunden (nur einmal).
  • Wellenlöten:Vorwärmen auf max. 100°C für max. 60 Sekunden. Lötwellentemperatur max. 260°C für max. 5 Sekunden.
  • Kritische Warnung:Übermäßige Temperatur oder Zeit kann die Linse verformen oder zu einem Totalausfall führen. IR-Reflow-Löten ist für diese Durchsteck-LED NICHT geeignet.

5.3 Treiberschaltungs-Design

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Um gleichmäßige Helligkeit bei Verwendung mehrerer LEDs zu gewährleisten:

• Empfohlene Schaltung (Schaltung A):Integrieren Sie einen individuellen strombegrenzenden Widerstand in Reihe mit jeder LED, wenn Sie sie parallel schalten. Dies kompensiert natürliche Schwankungen in der Durchlassspannung (I-V-Kennlinie) einzelner LEDs.
• Nicht empfohlene Praxis (Schaltung B):Das direkte Parallelschalten mehrerer LEDs ohne individuelle Reihenwiderstände wird nicht empfohlen, da dies zu erheblichen Helligkeitsunterschieden und ungleichmäßiger Stromaufteilung führen kann.

5.4 Schutz vor elektrostatischer Entladung (ESD)

Die LED ist anfällig für Schäden durch statische Elektrizität oder Stromspitzen. Während der Montage und Handhabung müssen Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen beachtet werden.

6. Analyse der Kennlinien und Designüberlegungen

Während spezifische grafische Kennlinien im Datenblatt referenziert werden (Typische elektrische/optische Kennlinien), sind ihre Auswirkungen für das Design entscheidend.

6.1 Interpretation der typischen Kennlinien

Entwickler können Kennlinien erwarten, die darstellen:

• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Zeigt, wie die Lichtausbeute mit dem Strom typischerweise nichtlinear ansteigt. Der Betrieb oberhalb des absoluten maximalen Stromwerts ist verboten.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom:Veranschaulicht die Dioden-I-V-Kennlinie. Das Spannungs-Binning-System hilft, die Position dieser Kurve für eine gegebene Bauteilcharge vorherzusagen.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt die Abnahme der Lichtausbeute mit steigender Sperrschichttemperatur und unterstreicht die Bedeutung von Wärmemanagement und Strom-Derating.

6.2 Überlegungen zum Wärmemanagement

Mit einer maximalen Verlustleistung von 93mW und einem erforderlichen Derating von 0,45 mA/°C oberhalb von 30°C ist ein effektives thermisches Design entscheidend für die Aufrechterhaltung von Leistung und Lebensdauer, insbesondere in Umgebungen mit hoher Umgebungstemperatur oder wenn die LED nahe ihrem Maximalstrom betrieben wird.

7. Technischer Vergleich und Anwendungshinweise

7.1 Produktdifferenzierung

Die Hauptunterscheidungsmerkmale dieser LED im Markt für Durchsteck-Indikatoren sind die Kombination aus relativ hoher Lichtstärke (bis zu 29.000 mcd) mit einem engen Abstrahlwinkel von 15 Grad, was sie für Anwendungen geeignet macht, die einen hellen, gerichteten Strahl erfordern. Das umfassende Binning-System für Lichtstärke, Spannung und Farbwert bietet einen hohen Grad an Konsistenz für die Serienproduktion.

7.2 Typische Anwendungsschaltungen und Berechnungen

Für eine Standard-5V-Versorgung und einen typischen Durchlassstrom von 20mA mit einer typischen VF von 2,8V kann der Reihenwiderstandswert (R) mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (Vversorgung - VF) / IF = (5V - 2,8V) / 0,020A = 110 Ohm. Der nächstgelegene Standardwert (z.B. 100 oder 120 Ohm) sollte gewählt werden, und die Belastbarkeit des Widerstands muss überprüft werden: P = (Vversorgung - VF) * IF = 2,2V * 0,02A = 0,044W, daher ist ein Standard-1/8W (0,125W) Widerstand ausreichend.

7.3 Häufig gestellte Fragen (FAQs) basierend auf Parametern

• F: Kann ich diese LED dauerhaft mit 30mA betreiben?
  
  A: Ja, aber nur, wenn die Umgebungstemperatur bei oder unter 30°C liegt. Oberhalb von 30°C muss der Strom gemäß der Spezifikation reduziert werden (0,45 mA/°C). Bei 85°C wäre der maximal zulässige Dauerstrom deutlich niedriger.
• F: Warum ist ein Reihenwiderstand notwendig, selbst wenn meine Versorgungsspannung der VF der LED entspricht?
  
  A: Die VF ist ein Nennwert mit einer Bandbreite (2,5V-3,1V) und temperaturabhängig. Ein Widerstand ist erforderlich, um den Strom zu regeln und ein thermisches Durchgehen zu verhindern, das auftreten könnte, wenn ein leichter Temperaturanstieg die VF senkt und den Strom unkontrolliert ansteigen lässt.
• F: Was bedeutet die Beschreibung "Wasserklare" Linse?
  
  A: Sie zeigt an, dass die Linse nicht diffundierend ist, was zu einem fokussierteren Strahlprofil führt, wie durch den 15-Grad-Abstrahlwinkel definiert, im Vergleich zu einer diffundierenden Linse, die ein breiteres, weicheres Lichtmuster erzeugen würde.