Datenblatt für 5mm ovale weiße Durchsteck-LED - Abmessungen 5mm oval - Spannung 2,9V - Leistung 0,096W - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt detailliert die Spezifikationen einer hochhellen, 5mm ovalen weißen Durchsteck-LED. Diese Komponente wurde primär für Außenanwendungen entwickelt und bietet eine robuste Lösung für Beschilderungen und Signalisierungen, bei denen Sichtbarkeit und Zuverlässigkeit von größter Bedeutung sind. Die LED nutzt InGaN-Technologie, die in einem fortschrittlichen Epoxidharz eingekapselt ist, was einen verbesserten Feuchtigkeitsschutz und UV-Schutz bietet, um eine langfristige Leistung unter anspruchsvollen Umweltbedingungen sicherzustellen.

Die Kernvorteile dieser LED umfassen ihre Konformität mit der RoHS-Richtlinie, den niedrigen Stromverbrauch, die hohe Lichtausbeute und die Kompatibilität mit Standard-Leiterplattenbestückungstechniken. Ihr Design ist auf Anwendungen zugeschnitten, die eine gleichmäßige, helle weiße Beleuchtung mit einem spezifischen Abstrahlverhalten erfordern.

2. Technische Parameter im Detail

2.1 Absolute Maximalwerte

Das Bauteil ist durch spezifische maximale Betriebsgrenzen charakterisiert, um die Zuverlässigkeit sicherzustellen. Bei einer Umgebungstemperatur (TA) von 25°C gelten folgende absolute Maximalwerte:

• Verlustleistung (Pd):96 mW. Dies ist die maximale Leistung, die die LED sicher als Wärme abführen kann.
• Spitzen-Durchlassstrom (IFP):100 mA. Dieser Strom ist nur unter gepulsten Bedingungen mit einem Tastverhältnis ≤ 1/10 und einer Pulsbreite ≤ 10ms zulässig.
• Dauer-Durchlassstrom (IF):30 mA. Dies ist der maximal empfohlene Gleichstrom für Dauerbetrieb.
• Derating-Faktor:Der DC-Durchlassstrom muss oberhalb einer Umgebungstemperatur von 47°C linear um 0,56 mA pro Grad Celsius reduziert werden.
• Betriebstemperaturbereich (Topr):-40°C bis +85°C.
• Lagertemperaturbereich (Tstg):-40°C bis +100°C.
• Löttemperatur der Anschlüsse:Maximal 260°C für 5 Sekunden, gemessen an einem Punkt 2,0mm (0,079 Zoll) vom LED-Gehäuse entfernt.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Die wichtigsten Leistungsparameter werden bei TA=25°C und einem Standard-Prüfstrom (IF) von 20mA gemessen.

• Lichtstärke (Iv):Reicht von mindestens 4200 mcd bis maximal 9300 mcd, mit einem typischen Wert von 6000 mcd. Der Iv-Wert ist in Bins klassifiziert (siehe Abschnitt 4). Die Messung beinhaltet eine Prüftoleranz von ±15%.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):70 Grad (Hauptachse) / 35 Grad (Nebenachse). Dieses ovale Abstrahlverhalten ist für Anwendungen geeignet, die gerichtetes Licht erfordern.
• Durchlassspannung (VF):Typischerweise 2,9V, mit einem Bereich von 2,5V (Min) bis 3,2V (Max) bei IF=20mA.
• Sperrstrom (IR):Maximal 10 μA bei einer angelegten Sperrspannung (VR) von 5V. Das Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt.
• Farbwertkoordinaten (x, y):Definiert im CIE 1931-Farbtafeld. Typische Werte sind x=0,31 und y=0,32. Spezifische Farbton-Ränge sind in der Bintabelle definiert.

3. Spezifikation des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonstanz in der Produktion sicherzustellen, werden die LEDs anhand ihrer Lichtstärke und Farbwertkoordinaten in Bins sortiert.

3.1 Binning der Lichtstärke

LEDs werden bei IF=20mA in drei Lichtstärke-Bins (V, W, X) klassifiziert. Die Bin-Grenzen haben eine Toleranz von ±15%.

• Bin V:4200 mcd (Min) bis 5500 mcd (Max)
• Bin W:5500 mcd (Min) bis 7200 mcd (Max)
• Bin X:7200 mcd (Min) bis 9300 mcd (Max)

Der spezifische Bin-Code ist auf jedem Verpackungsbeutel zur Rückverfolgbarkeit aufgedruckt.

3.2 Farbton (Chromaticity) Binning

LEDs werden auch nach ihren Farbwertkoordinaten (x, y) im CIE-Diagramm sortiert. Das Datenblatt gibt spezifische Koordinatengrenzen für die Farbton-Ränge A0, B1 und B2 an. Auf diese Koordinaten wird eine Messabweichung von ±0,01 angewendet. Eine visuelle Referenz bietet das im Dokument enthaltene CIE 1931-Farbtafeld, das den typischen Weißbereich und die definierten Bins zeigt.

4. Mechanische & Verpackungsinformationen

4.1 Abmessungen

Die LED verfügt über ein standardmäßiges 5mm ovales Linsengehäuse für Durchsteckmontage. Wichtige dimensionale Hinweise umfassen:

• Alle Maße sind in Millimetern (Zoll).
• Die Standardtoleranz beträgt ±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 Gehäuse austreten.

4.2 Verpackungsspezifikation

Die LEDs werden in einem gestaffelten Verpackungssystem geliefert:

• Grundverpackung:500, 200 oder 100 Stück pro antistatischem Verpackungsbeutel.
• Innenkarton:Enthält 10 Verpackungsbeutel, insgesamt 5.000 Stück.
• Außenkarton (Versandkarton):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. Löt- & Montagerichtlinien

Eine sachgemäße Handhabung ist entscheidend, um Schäden zu vermeiden und die langfristige Zuverlässigkeit sicherzustellen.

5.1 Anschlussbeinformung

Falls die Anschlüsse gebogen werden müssen, muss diesvordem Löten und bei Raumtemperatur erfolgen. Die Biegung sollte an einem Punkt mindestens 3mm von der Basis der LED-Linse entfernt vorgenommen werden. Die Basis des Anschlussrahmens darf während des Biegens nicht als Drehpunkt verwendet werden.

5.2 Lötprozess

Zwischen der Basis der Linse und dem Lötpunkt muss ein Mindestabstand von 2mm eingehalten werden. Die Linse darf niemals in das Lot getaucht werden.

• Lötkolben:Maximale Temperatur 350°C. Maximale Lötzeit 3 Sekunden pro Anschluss. Dies sollte nur einmal durchgeführt werden.
• Wellenlöten:Vorwärmen auf maximal 100°C für bis zu 60 Sekunden. Wellenlöttemperatur maximal 260°C. Lötzeit maximal 5 Sekunden. Die Eintauchposition darf nicht niedriger als 2mm von der Basis der Epoxidlinse entfernt sein.
• Wichtig:Infrarot (IR) Reflow-Löten istnichtfür dieses Durchsteck-LED-Produkt geeignet. Übermäßige Temperatur oder Zeit kann zu Linsenverformung oder katastrophalem Ausfall führen.

5.3 Reinigung

Falls eine Reinigung notwendig ist, sollten nur alkoholbasierte Lösungsmittel wie Isopropylalkohol verwendet werden.

6. 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. Für eine längere Lagerung außerhalb der Originalverpackung sollten sie in einem verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder in einem stickstoffgespülten Exsikkator aufbewahrt werden.
• ESD-Schutz:LEDs sind empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD). Handhabungsvorkehrungen umfassen die Verwendung geerdeter Handgelenkbänder, antistatischer Handschuhe, die Sicherstellung, dass alle Geräte und Arbeitsflächen ordnungsgemäß geerdet sind, und den Einsatz von Ionisatoren, um statische Aufladung auf der Linse zu neutralisieren.

7. Treiberschaltungsentwurf & Anwendungshinweise

7.1 Ansteuerungsmethode

Eine LED ist ein stromgesteuertes Bauteil. Um eine gleichmäßige Helligkeit bei der Verwendung mehrerer LEDs, insbesondere in Parallelschaltungen, sicherzustellen, wirddringend empfohleneinen strombegrenzenden Widerstand in Reihe mit jeder einzelnen LED zu verwenden (Schaltung A).

Eine einfache Parallelschaltung ohne individuelle Widerstände (Schaltung B) wird nicht empfohlen, da geringfügige Unterschiede in den Durchlassspannungs- (VF) Eigenschaften zwischen den LEDs zu erheblichen Unterschieden in der Stromaufteilung und folglich in der wahrgenommenen Helligkeit führen.

7.2 Anwendungsszenarien

Diese LED eignet sich aufgrund ihrer hohen Helligkeit, ihres spezifischen Abstrahlwinkels und ihrer Umweltbeständigkeit gut für eine Vielzahl von Außen- und Innenbeschilderungsanwendungen. Hauptanwendungen umfassen:

• Nachrichtentafeln:Zur Anzeige dynamischer oder statischer Informationen.
• Busbeschilderung:Für Ziel- oder Routennummernanzeigen.
• Verkehrszeichen:Für informative oder regelnde Beschilderung.
• Verkehrssignale:Als Indikatorlichtquelle, vorbehaltlich eines geeigneten optischen Designs und behördlicher Zulassung.

8. Leistungsanalyse & Designüberlegungen

8.1 Thermomanagement

Mit einer maximalen Verlustleistung von 96 mW und einem Derating-Faktor von 0,56 mA/°C oberhalb von 47°C ist ein effektives Thermomanagement entscheidend für die Aufrechterhaltung der LED-Lebensdauer und Lichtleistung. Entwickler müssen die Betriebsumgebungstemperatur berücksichtigen und sicherstellen, dass der Durchlassstrom entsprechend reduziert wird. Ausreichender Abstand auf der Leiterplatte und das Vermeiden von geschlossenen Räumen kann bei der Wärmeableitung helfen.

8.2 Optische Leistung

Der 70°/35° ovale Abstrahlwinkel erzeugt ein spezifisches Abstrahlverhalten. Dies ist vorteilhaft für Anwendungen, bei denen Licht in einem horizontalen Band (breitere 70°-Achse) auf einen Betrachter gerichtet werden muss, während die vertikale Ausbreitung (schmalere 35°-Achse) kontrolliert wird, was die Effizienz für tafelförmige Schilder verbessert. Die hohe Lichtstärke (bis zu 9300 mcd) gewährleistet eine gute Sichtbarkeit auch bei hellen Außenlichtverhältnissen.

8.3 Zuverlässigkeit & Lebensdauerfaktoren

Die Verwendung von fortschrittlichem Epoxidharz mit UV-Schutz und Feuchtigkeitsbeständigkeit ist ein Schlüsselfaktor für die Zuverlässigkeit im Außenbereich. Die Einhaltung der spezifizierten Lötbedingungen und Lagerrichtlinien ist wesentlich, um vorzeitige Ausfallmechanismen wie Delamination, Vergilbung der Linse oder Lötstellenermüdung zu verhindern.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich diese LED dauerhaft mit 30mA betreiben?

A: Ja, 30mA ist der maximal spezifizierte Dauer-DC-Durchlassstrom. Für eine optimale Lebensdauer und Zuverlässigkeit, insbesondere bei höheren Umgebungstemperaturen, ist jedoch ein Betrieb bei oder unterhalb des typischen Prüfstroms von 20mA ratsam, und der Strom muss oberhalb von 47°C Umgebungstemperatur reduziert werden.

F: Warum ist ein Reihenwiderstand für jede parallel geschaltete LED notwendig?

A: Die Durchlassspannung (VF) von LEDs unterliegt einer Fertigungstoleranz (2,5V bis 3,2V). Bei einer direkten Parallelschaltung wird die LED mit der niedrigsten VF unverhältnismäßig mehr Strom ziehen, was zu ungleichmäßiger Helligkeit und möglicher Überlastung dieser LED führt. Ein Reihenwiderstand für jede LED hilft, den Strom zu stabilisieren, sorgt für eine gleichmäßigere Helligkeit und schützt die Bauteile.

F: Was bedeutet der Bin-Code auf dem Beutel?

A: Der Bin-Code gibt den Lichtstärkebereich (V, W oder X) der LEDs in diesem Beutel an. Für eine gleichmäßige Helligkeit in einer Baugruppe ist es wichtig, LEDs aus demselben oder benachbarten Lichtstärke-Bins zu verwenden.

F: Ist diese LED für Automobilanwendungen geeignet?

A: Obwohl sie einige Eigenschaften teilt (Helligkeit, Gehäuse), spezifiziert dieses Datenblatt Anwendungen für Beschilderungen und Signale. Automobilanwendungen erfordern typischerweise die Einhaltung zusätzlicher Standards (z.B. AEC-Q102 für Zuverlässigkeit) und spezifischer Temperaturbereiche, die hier nicht explizit angegeben sind. Ohne weitere Qualifizierung sollte nicht davon ausgegangen werden, dass sie für den Automobileinsatz geeignet ist.

10. Design-in Fallstudienbeispiel

Szenario:Entwurf einer energiesparenden, einzeiligen Textanzeige für ein Buszielschild.

Design-Entscheidungen:

1. LED-Auswahl:Diese 5mm ovale LED wurde aufgrund ihrer hohen Helligkeit (Sicherstellung der Tagessichtbarkeit) und ihres ovalen Lichtkegels (gut für die horizontale Zeichenbildung) gewählt. LEDs aus Bin W wurden für eine gleichmäßige mittlere bis hohe Helligkeit ausgewählt.

2. Schaltungsentwurf:Der Schildcontroller stellt eine stabile Spannungsversorgung (z.B. 12V) bereit. Jede LED in der Matrix wird mit ihrem eigenen strombegrenzenden Widerstand angesteuert, berechnet als R = (V_Versorgung - VF_LED) / I_gewünscht. Unter Verwendung eines typischen VF von 2,9V und eines gewünschten Stroms von 18mA (konservativ für längere Lebensdauer) ergibt sich R = (12V - 2,9V) / 0,018A ≈ 506 Ohm. Ein Standard-510-Ohm-Widerstand wird verwendet.

3. Layout & Montage:Die LEDs werden auf einer Leiterplatte platziert, deren Löcher gemäß dem Anschlussabstand im Datenblatt beabstandet sind. Während der Montage wird eine spezielle Biegevorrichtung verwendet, um sicherzustellen, dass alle Anschlüsse einheitlich am empfohlenen Punkt >3mm vor dem Einstecken gebogen werden. Das Wellenlöten wird unter Verwendung des spezifizierten Profils (260°C, max. 5s) durchgeführt.

4. Ergebnis:Das fertige Schild zeigt eine gleichmäßige, helle Beleuchtung mit zuverlässiger Leistung über den gesamten Betriebstemperaturbereich des Fahrzeugs und erfüllt die Designanforderungen an Klarheit und Haltbarkeit.