LTL2V3YUJS Gelbe LED Datenblatt - Durchsteckmontage-Lampe - 5mm Durchmesser - 2,1V typ. - 20mA - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument erläutert die Spezifikationen einer hocheffizienten, gelben Durchsteck-LED-Lampe. Das Bauteil ist für allgemeine Anzeige- und Beleuchtungsanwendungen konzipiert, bei denen zuverlässige Leistung und gute Sichtbarkeit erforderlich sind. Seine Kernvorteile umfassen eine hohe Lichtstärke, geringen Stromverbrauch und eine gleichmäßige Lichtverteilung, was es für eine breite Palette elektronischer Geräte geeignet macht.

1.1 Kernmerkmale und Zielmarkt

Die LED zeichnet sich durch ihre bleifreie, RoHS-konforme Bauweise aus. Sie bietet eine hohe Lichtausbeute, was zu einer hellen Leuchtkraft bei relativ geringem Strombedarf führt. Der typische Betrachtungswinkel von 36 Grad sorgt für eine konsistente und breite Lichtverteilung. Das Bauteil ist IC-kompatibel, d.h., es kann direkt von vielen Logikschaltungen angesteuert werden, ohne komplexe Treiberstufen zu benötigen. Die primären Zielmärkte sind Konsumelektronik, Industrie-Bedienfelder, Kfz-Innenraumbeleuchtung und verschiedene Geräteanzeigen, bei denen die Durchsteckmontage aufgrund ihrer Robustheit oder für Prototypen bevorzugt wird.

2. Analyse der technischen Parameter

Die folgenden Abschnitte bieten eine detaillierte, objektive Interpretation der wesentlichen elektrischen, optischen und thermischen Parameter des Bauteils.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Sie sind nicht für den Normalbetrieb vorgesehen.

• Verlustleistung:Maximal 120 mW. Dies ist die Gesamtleistung (Vf * If), die das Gehäuse sicher aufnehmen kann.
• Durchlassstrom:50 mA Dauerbetrieb, 150 mA Spitzenwert (unter gepulsten Bedingungen: 1/10 Tastverhältnis, 1ms Pulsbreite). Das Überschreiten des Dauerstroms überhitzt den Halbleiterübergang.
• Sperrspannung:Maximal 5 V. LEDs haben eine niedrige Sperrspannungsfestigkeit; das Anlegen einer höheren Sperrspannung kann zu sofortigem Ausfall führen.
• Temperaturbereiche:Betrieb: -40°C bis +100°C; Lagerung: -55°C bis +100°C. Das Bauteil ist für raue Umgebungen geeignet.
• Derating:Der zulässige Dauer-Durchlassstrom muss linear um 0,67 mA pro Grad Celsius über einer Umgebungstemperatur (Ta) von 60°C reduziert werden.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Dies sind die typischen und garantierten Leistungsparameter, gemessen bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C.

• Lichtstärke (Iv):Typisch 2500-4200 mcd (Millicandela) bei einem Durchlassstrom (If) von 20 mA. Der tatsächliche Bin-Code (T, U, V, W) auf der Verpackungstüte gibt den garantierten Minimal- und Maximalbereich für eine bestimmte Charge an, wobei die Bin-Grenzen eine Toleranz von ±15% aufweisen.
• Betrachtungswinkel (2θ1/2):32-36 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres axialen Spitzenwerts abfällt.
• Wellenlänge:Die Lichtquelle basiert auf AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid). Die Spitzen-Emissionswellenlänge (λP) beträgt typisch 590 nm. Die dominante Wellenlänge (λd), die die wahrgenommene Farbe definiert, wird in die Bins A, B und C zwischen 584,5 nm und 592 nm eingeteilt. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt typisch 17 nm, was auf eine relativ reine gelbe Farbe hinweist.
• Durchlassspannung (Vf):1,8-2,5 V bei If=20mA, mit einem typischen Wert von 2,1V. Dieser Parameter ist ebenfalls gebinnt (Codes 1 bis 7), um eine konsistente Helligkeit in parallel geschalteten Strings zu unterstützen.
• Sperrstrom (Ir):Maximal 10 μA bei einer Sperrspannung (Vr) von 5V.
• Kapazität (C):Typisch 40 pF, gemessen bei Null-Vorspannung und 1 MHz. Dies ist für Hochgeschwindigkeits-Schaltanwendungen relevant.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Produkt wird basierend auf Schlüssel-Leistungsparametern in Bins eingeteilt, um Konsistenz innerhalb einer Produktionscharge und für spezifische Anwendungsanforderungen zu gewährleisten.

3.1 Lichtstärke-Binning

Die Bin-Codes T, U, V, W kategorisieren LEDs basierend auf ihrer minimalen Lichtstärke bei 20mA. Zum Beispiel garantiert Bin 'U' eine Lichtstärke zwischen 3200 und 4200 mcd (mit ±15% Toleranz auf diese Grenzen). Dies ermöglicht es Entwicklern, einen Helligkeitsgrad für ihre Anwendung auszuwählen.

3.2 Dominantes Wellenlängen-Binning

Die Bin-Codes A, B, C sortieren die LEDs nach ihrer dominanten Wellenlänge (Farbe). Bin 'A' umfasst 584,5-587 nm (ein grünlicher Gelbton), 'B' umfasst 587-589,5 nm und 'C' umfasst 589,5-592 nm (ein orangefarbener Gelbton). Die Toleranz für jede Bin-Grenze beträgt ±1 nm.

3.3 Durchlassspannungs-Binning

Die Bin-Codes 1 bis 7 gruppieren LEDs nach ihrem Durchlassspannungsabfall bei 20mA in 0,1V-Schritten von 1,8V bis 2,5V. Die Verwendung von LEDs aus demselben Vf-Bin in einer Parallelschaltung hilft, ungleiche Stromverteilung ("Current Hogging") zu verhindern, bei der LEDs mit niedrigerem Vf mehr Strom ziehen, heller erscheinen oder vorzeitig ausfallen.

4. Mechanische & Verpackungsinformationen

4.1 Gehäuseabmessungen und Polarität

Das Bauteil ist ein standardmäßiges 5mm (T-1 3/4) rundes Durchsteck-LED-Gehäuse mit einer wasserklaren Linse. Die Kathoden-Anschlussleitung ist typischerweise als die kürzere Leitung oder die Leitung neben einer Abflachung am Linsenrand gekennzeichnet. Die Anschlüsse treten mit einem spezifizierten Abstand aus dem Gehäuse aus, und alle Maßtoleranzen betragen ±0,25mm, sofern nicht anders angegeben. Das Biegen der Anschlüsse muss mindestens 3mm von der Linsenbasis entfernt erfolgen, um die internen Bonddrähte nicht zu beschädigen.

4.2 Verpackungsspezifikationen

Die LEDs sind in antistatischen Beuteln verpackt. Standardverpackungsmengen sind 1000, 500 oder 250 Stück pro Beutel. Acht Beutel werden in einen Innenkarton gelegt (insgesamt 8000 Stück), und acht Innenkartons werden in einen äußeren Versandkarton gepackt (insgesamt 64.000 Stück). Bei Versandchargen darf nur die letzte Packung eine nicht vollständige Menge enthalten.

5. Montage-, Löt- & Handhabungsrichtlinien

5.1 Lagerung und Reinigung

Für die Langzeitlagerung außerhalb der Originalverpackung sollten LEDs in einer Umgebung von maximal 30°C und 70% relativer Luftfeuchtigkeit gelagert werden. Es wird empfohlen, sie innerhalb von drei Monaten zu verwenden oder in einem verschlossenen Behälter mit Trockenmittel aufzubewahren. Reinigungen sollten, falls nötig, mit alkoholbasierten Lösungsmitteln wie Isopropanol erfolgen.

5.2 Lötprozess

Wichtig:Dies ist ein Durchsteckbauteil und NICHT für Infrarot (IR)-Reflow-Lötprozesse geeignet. Es sollten nur Wellenlöten oder Handlöten verwendet werden.

• Handlöten:Die Lötkolbentemperatur sollte 300°C nicht überschreiten, und die Lötzeit pro Anschluss sollte maximal 3 Sekunden betragen. Zwischen dem Lötpunkt und der Basis der LED-Linse muss ein Mindestabstand von 2mm eingehalten werden.
• Wellenlöten:Die Vorwärmtemperatur sollte 100°C für bis zu 60 Sekunden nicht überschreiten. Die Temperatur der Lötwellen sollte maximal 260°C betragen, wobei die Anschlüsse nicht länger als 5 Sekunden exponiert sein dürfen.

Übermäßige Temperatur oder Zeit kann die Linse schmelzen oder zu einem katastrophalen Ausfall des LED-Chips führen.

5.3 Schutz vor elektrostatischer Entladung (ESD)

Obwohl nicht so empfindlich wie einige ICs, können LEDs durch elektrostatische Entladung beschädigt werden. Empfohlene Vorsichtsmaßnahmen umfassen die Verwendung geerdeter Handgelenkbänder und Arbeitsplätze, antistatischer Handschuhe und Ionisatoren, um statische Aufladungen auf der LED-Oberfläche während der Handhabung zu neutralisieren.

6. Anwendungsdesign-Empfehlungen

6.1 Treiberschaltungs-Design

LEDs sind strombetriebene Bauteile. Um gleichmäßige Helligkeit und Langlebigkeit zu gewährleisten, müssen sie mit einer strombegrenzenden Schaltung betrieben werden. Die einfachste und empfohlene Methode ist die Verwendung eines Vorwiderstands für jede LED, wie in Schaltungsmodell A im Quelldokument dargestellt. Dies kompensiert Schwankungen in der Durchlassspannung (Vf) zwischen einzelnen LEDs. Das direkte Parallelschalten mehrerer LEDs (Schaltungsmodell B) ohne individuelle Widerstände wird nicht empfohlen, da Unterschiede in Vf zu ungleichmäßiger Stromverteilung und Helligkeit führen.

Der Vorwiderstandswert (R) kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (Vversorgung - Vf_LED) / If, wobei Vf_LED die Durchlassspannung der LED beim gewünschten Strom (If) ist. Verwenden Sie für ein konservatives Design, das sicherstellt, dass der Strom auch bei einer LED mit niedrigem Vf nicht überschritten wird, stets den maximalen Vf-Wert aus dem Datenblatt.

6.2 Überlegungen zum Wärmemanagement

Obwohl das Durchsteckgehäuse Wärme über seine Anschlüsse abführt, muss auf die Verlustleistung und die Derating-Kurve geachtet werden. Der Betrieb bei hohen Umgebungstemperaturen (über 60°C) erfordert eine Reduzierung des maximalen Dauer-Durchlassstroms gemäß Spezifikation. Ausreichender Abstand auf der Leiterplatte und das Vermeiden eines Einschlusses der LED in einem geschlossenen, unbelüfteten Raum helfen, die Sperrschichttemperatur innerhalb sicherer Grenzen zu halten.

6.3 Typische Anwendungsszenarien

• Statusanzeigen:Einschalt-, Standby- oder Fehleranzeigen in Haushaltsgeräten, Netzwerkgeräten und Industrie-Steuerungen.
• Panelbeleuchtung:Hintergrundbeleuchtung für Schalter, Skalen oder Beschriftungen auf Instrumententafeln.
• Kfz-Innenraumbeleuchtung:Leselampen, Instrumententafel-Hintergrundbeleuchtung (vorbehaltlich spezifischer Automotive-Qualifikationen).
• Beschilderung & Displays:Als einzelne Pixel oder Segmente in niedrigauflösenden Informationsanzeigen.

7. Leistungskurven und -eigenschaften

Das Datenblatt verweist auf typische Leistungskurven, die entscheidend für das Verständnis des Bauteilverhaltens unter nicht standardmäßigen Bedingungen sind. Während die spezifischen Grafiken hier nicht reproduziert werden, werden ihre Implikationen unten analysiert.

7.1 Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I-V-Kurve)

Die Lichtausgabe (Lichtstärke) ist in einem bestimmten Bereich annähernd proportional zum Durchlassstrom. Die Effizienz kann jedoch bei sehr hohen Strömen aufgrund erhöhter Wärmeentwicklung sinken. Die Kurve hilft Entwicklern, einen Arbeitspunkt zu wählen, der Helligkeit mit Effizienz und Bauteillebensdauer in Einklang bringt.

7.2 Durchlassspannung vs. Temperatur

Die Durchlassspannung einer LED hat einen negativen Temperaturkoeffizienten; sie nimmt mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Dies ist eine wichtige Überlegung bei Konstantspannungs-Ansteuerungen, da eine wärmere LED mehr Strom zieht, was potenziell zu thermischem Durchgehen führen kann, wenn sie nicht ordnungsgemäß strombegrenzt ist.

7.3 Spektrale Verteilung

Die spektrale Ausgangskurve zeigt die Intensität des emittierten Lichts bei jeder Wellenlänge. Sie bestätigt die Spitzenwellenlänge und die spektrale Halbwertsbreite, welche die Farbreinheit definieren. Verschiebungen dieser Kurve mit Temperatur oder Treiberstrom sind für AlInGaP-LEDs im Vergleich zu einigen anderen Typen typischerweise minimal.

8. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

8.1 Kann ich diese LED direkt von einem 5V-Logikausgang oder einem Mikrocontroller-Pin ansteuern?

Nein, nicht direkt. Ein typischer Mikrocontroller-Pin kann nur 20-40mA liefern oder aufnehmen, was im Bereich der LED liegt, aber die Ausgangsspannung des Pins beträgt 5V (oder 3,3V). Die Durchlassspannung der LED beträgt nur etwa 2,1V. Ein direkter Anschluss würde versuchen, einen sehr hohen, unkontrollierten Strom zu leiten, was sowohl die LED als auch möglicherweise den Mikrocontroller-Pin beschädigen würde. Sie müssen stets einen Vorwiderstand zur Strombegrenzung verwenden.

8.2 Warum gibt es eine ±15% Toleranz auf die Lichtstärke-Bin-Grenzen?

Diese Toleranz berücksichtigt Messsystemvariationen und geringfügige Produktionsschwankungen. Das bedeutet, eine LED aus Bin U (3200-4200 mcd) könnte bei Messung auf einem anderen kalibrierten System realistisch nur ~2720 mcd (3200 * 0,85) oder bis zu ~4830 mcd (4200 * 1,15) messen. Entwickler sollten diesen Bereich in ihren optischen Anforderungen berücksichtigen.

8.3 Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

Spitzenwellenlänge (λP)ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilungskurve ihre maximale Intensität erreicht.Dominante Wellenlänge (λD)ist ein berechneter Wert, der aus dem CIE-Farbraumdiagramm abgeleitet wird; sie repräsentiert die einzelne Wellenlänge eines reinen monochromatischen Lichts, das für einen standardisierten menschlichen Beobachter die gleiche Farbe wie die LED hätte. λD ist für die Farbangabe in Anwendungen relevanter.

9. Technologieübersicht und Trends

9.1 AlInGaP-Technologieprinzip

Diese LED nutzt einen Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP)-Halbleiterwerkstoff für ihren aktiven Bereich. Durch präzise Kontrolle der Verhältnisse dieser Elemente während des Kristallwachstums kann die Bandlücke des Materials so eingestellt werden, dass Licht im gelben, orangen und roten Teil des sichtbaren Spektrums emittiert wird. AlInGaP ist bekannt für seine hohe interne Quanteneffizienz und gute Leistung bei erhöhten Temperaturen im Vergleich zu älteren Technologien wie Galliumphosphid (GaP).

9.2 Branchenkontext und Entwicklung

Durchsteck-LEDs wie diese repräsentieren eine ausgereifte und hochzuverlässige Gehäusetechnologie. Während oberflächenmontierbare (SMD) LEDs aufgrund ihrer kleineren Größe und Eignung für die automatisierte Montage neue Designs dominieren, bleiben Durchsteck-LEDs für Anwendungen entscheidend, die höhere mechanische Robustheit, einfachere manuelle Prototypenerstellung, Reparatur oder Situationen erfordern, bei denen die Wärmeableitung über die Anschlüsse vorteilhaft ist. Die laufende Entwicklung konzentriert sich auf die Steigerung der Lichtausbeute (mehr Licht pro Watt) und die Verbesserung der Farbkonsistenz innerhalb der Produktions-Bins, selbst für diese etablierten Gehäusetypen.