Orange SMD LED RF-OUL150TS-CA-E1 - 3,2x1,6x1,88mm - Spannung 1,8-2,3V - Leistung 69mW - Technisches Datenblatt

1. Produktübersicht

1.1 Allgemeine Beschreibung

Die RF-OUL150TS-CA-E1 ist eine oberflächenmontierbare orangefarbene Leuchtdiode, die mit einem orangefarbenen Chip hergestellt wird. Ihre kompakten Gehäuseabmessungen betragen 3,2 mm × 1,6 mm × 1,88 mm, was sie ideal für Anwendungen mit begrenztem Platzangebot macht. Diese LED ist für alle SMT-Bestückungs- und Lötprozesse ausgelegt und bietet eine hervorragende Zuverlässigkeit und konstante Leistung.

1.2 Hauptmerkmale

• Schmaler Abstrahlwinkel:Das Bauteil weist einen 50%-Iv-Abstrahlwinkel von nur 30° auf, was eine fokussierte Lichtabgabe ermöglicht.
• SMT-kompatibel:Geeignet für alle standardmäßigen SMT-Bestückungs- und Reflow-Lötprozesse.
• Feuchtigkeitsempfindlichkeit:Bewertet als Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe 3 (MSL 3), was eine sorgfältige Handhabung und Lagerung erfordert.
• RoHS-konform:Vollständig konform mit den RoHS-Umweltrichtlinien.

1.3 Anwendungen

• Optische Anzeigen und Signalleuchten
• Schalter, Symbole und Display-Hintergrundbeleuchtung
• Allgemeine visuelle Anzeige in Unterhaltungselektronik und Industrieanlagen

2. Technische Spezifikationen

2.1 Gehäuseabmessungen

Die LED ist in einem oberflächenmontierbaren Gehäuse mit den Abmessungen 3,2 mm × 1,6 mm × 1,88 mm (Länge × Breite × Höhe) untergebracht. Die Unterseite zeigt zwei Anschlüsse (Pad 1 und Pad 2) mit einer Polmarkierung für die korrekte Ausrichtung. Empfohlene Lötmuster sind im Datenblatt angegeben, um eine optimale thermische und elektrische Leistung zu gewährleisten. Alle Abmessungen sind in Millimetern mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,2 mm angegeben, sofern nicht anders vermerkt.

2.2 Elektrische und optische Kennwerte (Ts = 25°C)

Die folgende Tabelle fasst die wichtigsten elektrischen und optischen Parameter bei einer Umgebungstemperatur von 25°C und einem Durchlassstrom von 20 mA zusammen.

2.3 Absolute Grenzwerte (Ts = 25°C)

Es ist darauf zu achten, dass die absoluten Grenzwerte nicht überschritten werden. Die Sperrschichttemperatur sollte unter allen Betriebsbedingungen unter 95°C gehalten werden. Der tatsächliche maximale Durchlassstrom ist durch Messung der Gehäusetemperatur zu bestimmen, um sicherzustellen, dass der Grenzwert der Sperrschichttemperatur nicht überschritten wird.

3. Binning-System und Auswahl

3.1 Wellenlängen-/Farbort-Bins

Die dominante Wellenlänge ist in zwei Gruppen eingeteilt: E00 (620–625 nm) und F00 (625–630 nm). Dies ermöglicht es Entwicklern, den genauen Orangeton für ihre Anwendung auszuwählen.

3.2 Lichtstärke-Bins

Es stehen drei Intensitäts-Bins zur Verfügung: M00 (1200–1800 mcd), N00 (1800–2800 mcd) und O00 (2800–4300 mcd). Die Wahl hängt von der gewünschten Helligkeit und der optischen Effizienz des Systems ab.

3.3 Durchlassspannungs-Bins

Die Durchlassspannung ist in fünf Bins (B1, B2, C1, C2, D1) mit einem Bereich von 1,8 V bis 2,3 V eingeteilt. Dieses Binning gewährleistet eine gleichmäßige Stromaufteilung, wenn LEDs in parallelen Strängen verwendet werden.

4. Leistungskurven und Analyse

4.1 Durchlassspannung in Abhängigkeit vom Durchlassstrom

Die Vf-I-Kurve zeigt den typischen exponentiellen Zusammenhang. Bei 20 mA liegt die Durchlassspannung innerhalb der angegebenen Bin-Bereiche. Die Kurve hilft bei der Auslegung von Strombegrenzungswiderständen oder Konstantstromtreibern.

4.2 Relative Intensität in Abhängigkeit vom Durchlassstrom

Die relative Lichtstärke steigt bis zu einem Strom von 30 mA annähernd linear an. Bei höheren Strömen verringern Sättigungseffekte die Effizienz. Die typische Kurve zeigt eine relative Intensität von 100% bei 20 mA.

4.3 Temperatureffekte

Die Kurve der Löttemperatur in Abhängigkeit von der relativen Intensität zeigt einen leichten Abfall der Intensität mit steigender Temperatur. Ebenso muss der Durchlassstrom bei erhöhten Temperaturen reduziert werden, um eine Überschreitung der maximalen Sperrschichttemperatur zu vermeiden. Der Wärmewiderstand von 450 °C/W unterstreicht die Notwendigkeit eines guten Wärmemanagements, insbesondere bei hohen Strömen.

4.4 Spektrale Verteilung

Die Kurve der relativen Intensität in Abhängigkeit von der Wellenlänge bestätigt eine schmale spektrale Halbwertsbreite von typisch 15 nm. Die Spitzenwellenlänge liegt etwa im Zentrum des Bereichs 620–630 nm, was eine reine orangefarbene Emission ergibt.

4.5 Abstrahlcharakteristik

Das Diagramm der Abstrahlcharakteristik zeigt ein schmales Strahlmuster mit einem Abstrahlwinkel von 30° (50% Iv). Dies macht die LED für Anwendungen geeignet, die gerichtetes Licht erfordern, wie z.B. Punktanzeigen oder Hintergrundbeleuchtung kleiner Symbole.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Abmessungen von Gurtband und Rolle

Die LEDs werden in einem 8 mm breiten Gurtband auf einer Rolle mit 178 mm Durchmesser verpackt. Jede Rolle enthält 2000 Stück. Der Abstand der Taschen im Gurtband ist für standardmäßige SMT-Bestückungsautomaten ausgelegt. Die Rolle trägt ein Etikett mit Teilenummer, Chargennummer, Bin-Codes, Menge und Datumscode.

5.2 Feuchtigkeitsschutzbeutel und Lagerung

Zum Schutz vor Feuchtigkeitsaufnahme werden die Rollen in einem Feuchtigkeitsschutzbeutel mit Trockenmittel und einer Feuchtigkeitsindikatorkarte versiegelt. Der Beutel muss bis zur Verwendung verschlossen bleiben. Lagerbedingungen: vor dem Öffnen des Beutels – Temperatur ≤ 30°C, Luftfeuchtigkeit ≤ 75% für bis zu einem Jahr; nach dem Öffnen – Temperatur ≤ 30°C, Luftfeuchtigkeit ≤ 60% für 168 Stunden (7 Tage). Überschreitet die Lagerzeit diese Grenzen, ist vor dem Löten ein Backprozess bei 60±5°C für mindestens 24 Stunden erforderlich.

5.3 Karton

Mehrere Rollen werden für den Versand in einen Standardkarton verpackt. Der Karton ist mit Produktinformationen und Handhabungshinweisen gekennzeichnet.

6. Richtlinien für Löten und Bestückung

6.1 Reflow-Lötprofil

Die LED ist für bleifreies Reflow-Löten geeignet. Das empfohlene Profil basiert auf JEDEC-Standards:

• Durchschnittliche Aufheizrate (Tsmax bis Tp): Max 3°C/s
• Vorwärmen: 150°C bis 200°C für 60–120 s
• Zeit über 217°C (TL): 60–150 s
• Spitzentemperatur (Tp): 260°C, max 10 s
• Haltezeit innerhalb von 5°C von Tp: max 30 s
• Abkühlrate: Max 6°C/s
• Gesamtzeit von 25°C bis zur Spitze: max 8 Minuten

Ein Reflow-Lötvorgang sollte nicht mehr als zweimal durchgeführt werden. Wenn der Abstand zwischen zwei Lötvorgängen 24 Stunden überschreitet, können die LEDs Feuchtigkeit aufnehmen und beschädigt werden.

6.2 Handlöten

Falls Handlöten erforderlich ist, verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Temperatur unter 300°C für weniger als 3 Sekunden pro Pad. Pro LED ist nur ein Handlötvorgang zulässig.

6.3 Vorsichtsmaßnahmen

• Montieren Sie LEDs nicht auf verzogenen oder nicht koplanaren Leiterplatten.
• Vermeiden Sie mechanische Beanspruchung oder übermäßige Vibrationen während des Abkühlens nach dem Löten.
• Kühlen Sie das Bauteil nach dem Reflow nicht schnell ab.
• Falls eine Reparatur erforderlich ist, verwenden Sie einen Doppelspitzen-Lötkolben und überprüfen Sie, dass die LED-Kennwerte nicht beschädigt werden.

7. Zuverlässigkeitsprüfung und Kriterien

7.1 Prüfbedingungen

Die LED wurde durch die folgenden Zuverlässigkeitstests qualifiziert (22 Stück pro Test, Akzeptanzkriterium 0/1):

• Reflow (JESD22-B106): 260°C max, 10 s, 2 Mal
• Temperaturwechsel (JESD22-A104): -40°C bis 100°C, 100 Zyklen
• Thermoschock (JESD22-A106): -40°C bis 100°C, 300 Zyklen
• Hochtemperaturlagerung (JESD22-A103): 100°C für 1000 h
• Niedrigtemperaturlagerung (JESD22-A119): -40°C für 1000 h
• Lebensdauertest (JESD22-A108): 25°C, IF=20 mA für 1000 h

7.2 Ausfallkriterien

Ein Ausfall liegt vor, wenn ein Parameter die folgenden Grenzwerte überschreitet:

• Durchlassspannung: > 1,1 × obere Standardgrenze (U.S.L.)
• Sperrstrom: > 2,0 × U.S.L. (max 10 μA)
• Lichtstrom:<0,7 × untere Standardgrenze (L.S.L.)

Diese Tests bestätigen die Robustheit der LED unter typischen Anwendungsbedingungen.

8. Designüberlegungen und Anwendungshinweise

8.1 Wärmemanagement

Angesichts des Wärmewiderstands von 450°C/W ist eine angemessene Wärmeableitung unerlässlich, wenn die LED nahe dem maximalen Strom betrieben wird. Die Sperrschichttemperatur muss unter 95°C bleiben. Entwickler sollten ausreichende Kupferflächen auf der Leiterplatte vorsehen und gegebenenfalls aktive Kühlung in Betracht ziehen.

8.2 Schwefel- und Halogenempfindlichkeit

Das LED-Vergussmaterial kann durch Schwefelverbindungen beeinträchtigt werden. Der Schwefelgehalt in der Umgebung und in Kontaktmaterialien sollte unter 100 ppm gehalten werden. Ebenso sollten Brom- und Chlorverbindungen jeweils unter 900 ppm und insgesamt unter 1500 ppm liegen, um chemische Angriffe auf die interne Struktur zu verhindern.

8.3 Schutz vor elektrostatischer Entladung (ESD)

Wie alle Halbleiterbauteile ist diese LED empfindlich gegenüber ESD. Die HBM-Bewertung beträgt 2000 V. Während der Handhabung und Bestückung sollten standardmäßige ESD-Vorsichtsmaßnahmen (geerdete Arbeitsplätze, ableitfähige Handgelenkbänder, leitfähige Verpackungen) verwendet werden.

8.4 Schaltungsdesign

Für jede LED oder jeden Strang ist ein Strombegrenzungswiderstand zwingend erforderlich, um ein Stromdurchgehen aufgrund von Durchlassspannungsschwankungen zu verhindern. Die Ansteuerschaltung muss sicherstellen, dass niemals eine Sperrspannung an der LED anliegt, da dies zu Migration und Ausfall führen kann.

9. Vergleich mit alternativen Technologien

9.1 vs. Standard-Orangefarbene LEDs mit breitem Abstrahlwinkel

Der schmale Abstrahlwinkel von 30° der RF-OUL150TS-CA-E1 macht sie überlegen für Anwendungen, die konzentrierte Lichtabgabe mit hoher axialer Intensität erfordern. LEDs mit breitem Abstrahlwinkel (z.B. 120°) würden zusätzliche Optiken benötigen, um die gleiche Richtwirkung zu erreichen, was Kosten und Komplexität erhöht.

9.2 vs. Rote LEDs in ähnlichen Gehäusen

Orangefarbene LEDs (620–630 nm) bieten eine bessere Sichtbarkeit bei Umgebungslicht im Vergleich zu tiefroten LEDs (660 nm) für die menschliche Wahrnehmung. Sie bieten auch eine eigene Farbe für Statusanzeigen und unterscheiden sich so von standardmäßigen roten oder grünen Anzeigen.

10. Häufig gestellte Fragen

10.1 Was ist der maximale Durchlassstrom für den Dauerbetrieb?

Der absolute Grenzwert beträgt 30 mA, aber die tatsächliche Grenze hängt von den thermischen Bedingungen ab. Bei 25°C Umgebungstemperatur und guter Wärmeableitung sind 30 mA akzeptabel. Bei höheren Temperaturen ist eine Derating erforderlich.

10.2 Wie wähle ich das richtige Bin für meine Anwendung?

Wählen Sie das Wellenlängen-Bin (E00 oder F00) basierend auf dem gewünschten Farbton. Wählen Sie das Intensitäts-Bin (M00, N00, O00) basierend auf der erforderlichen Helligkeit. Wählen Sie für die Spannung das Bin, das dem Ausgangsspannungsbereich Ihres Treibers entspricht, um die Verlustleistung im Strombegrenzungswiderstand zu minimieren.

10.3 Kann diese LED im Außenbereich verwendet werden?

Der Betriebstemperaturbereich (-40°C bis +85°C) ist für viele Außenumgebungen geeignet. Die LED ist jedoch nicht speziell für Feuchtigkeitseintritt oder UV-Bestrahlung ausgelegt. Für raue Außenbedingungen kann eine zusätzliche Schutzlackbeschichtung oder Verguss erforderlich sein.

11. Fallstudie: Entwicklung einer gerichteten Statusanzeige

In einem Bedienfeld, das helle, fokussierte orangefarbene Anzeigen erfordert, die aus 3 Metern Entfernung sichtbar sind, wählten Ingenieure die RF-OUL150TS-CA-E1 mit dem Bin O00 (2800–4300 mcd) und F00 (625–630 nm). Ein Konstantstromtreiber mit 20 mA versorgt jede LED. Das Leiterplatten-Pad-Design folgte dem empfohlenen Lötmuster mit ausreichend Kupfer für die Wärmeableitung. Der schmale Abstrahlwinkel machte sekundäre Optiken überflüssig. Die resultierende Baugruppe bestand alle Zuverlässigkeitstests und erzielte eine gleichmäßige Lichtabgabe mit minimalem Übersprechen zwischen benachbarten Anzeigen.

12. Grundlagen und zukünftige Trends

12.1 Lichtemissionsprinzip

Diese LED verwendet einen orangefarbenen Chip auf Basis des AlInGaP-Materialsystems (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid), das Licht emittiert, wenn Elektronen im direkten Halbleiter-Bandabstand mit Löchern rekombinieren. Die schmale spektrale Breite weist auf eine hohe Farbreinheit hin.

12.2 Branchentrends

Fortlaufende Entwicklungen in der Chiptechnologie zielen auf eine höhere Lichtausbeute und kleinere Gehäusegrößen ab. Der Trend zur Miniaturisierung und höheren Helligkeit setzt sich fort und ermöglicht kompaktere und energieeffizientere Designs. Darüber hinaus verbessert die Einführung von automatischer optischer Inspektion und engerem Binning die Konsistenz für Display- und Beschilderungsanwendungen.