Technisches Datenblatt für Orange SMD LED LTSA-G6SVUAETU - Automotive-Qualität - 140mA - 3,2V typ.

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für eine hochhelle, oberflächenmontierbare LED, die für automatisierte Bestückungsprozesse und platzbeschränkte Anwendungen konzipiert ist. Der primäre Zielmarkt für dieses Bauteil ist die Automobilindustrie, insbesondere für Zubehranwendungen, bei denen Zuverlässigkeit und Leistung unter variierenden Umgebungsbedingungen von größter Bedeutung sind.

Das Bauteil ist unter Verwendung von InGaN-Technologie (Indiumgalliumnitrid) aufgebaut, um eine gelbe Lichtquelle zu erzeugen, deren Licht anschließend durch eine orangefarbene Linse gefiltert wird, um die endgültige Ausgangsfarbe zu erreichen. Diese Kombination ermöglicht eine effiziente Lichterzeugung und präzise Farbkontrolle. Das Gehäuse ist für die Kompatibilität mit Standard-Infrarot-Reflow-Lötprozessen ausgelegt und eignet sich somit für die Hochvolumenfertigung auf Leiterplatten (PCBs).

1.1 Kernmerkmale und Vorteile

• Automotive-Qualifikation:Das Bauteil ist gemäß dem AEC-Q101D-Standard qualifiziert, der die Stresstestqualifikation für diskrete Halbleiter in Automotive-Anwendungen definiert. Dies gewährleistet die Zuverlässigkeit unter den typischerweise harschen Bedingungen in Fahrzeugen.
• RoHS-Konformität:Die Materialien und der Fertigungsprozess entsprechen der Richtlinie zur Beschränkung gefährlicher Stoffe, wodurch es für globale Märkte mit strengen Umweltvorschriften geeignet ist.
• Fertigungsbereitschaft:Das Bauteil wird in einem standardmäßigen EIA-Gehäuseformat auf 12 mm breitem Trägerband geliefert, das auf 7-Zoll-Durchmesser-Spulen aufgewickelt ist. Diese Verpackung ist mit automatischen Pick-and-Place-Geräten kompatibel und optimiert die Fertigungslinie.
• Thermisches Management:Der Kathodenanschlussrahmen ist so gestaltet, dass er auch als Kühlkörper fungiert und so die Wärmeableitung vom Halbleiterübergang unterstützt, was für die Aufrechterhaltung von Leistung und Lebensdauer entscheidend ist.
• IC-Kompatibilität:Die elektrischen Eigenschaften sind für die Kompatibilität mit Standard-IC-Ansteuerspannungen und -strömen ausgelegt.

2. Technische Parameter und Eigenschaften

2.1 Absolute Maximalwerte

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

• Verlustleistung (Pd):900 mW
• DC-Durchlassstrom (IF):250 mA
• Spitzendurchlassstrom:500 mA (unter gepulsten Bedingungen: 1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite)
• Sperrspannung (VR):Das Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt. Das Anlegen einer Sperrvorspannung kann zu sofortigem Ausfall führen.
• Betriebstemperaturbereich (Topr):-40°C bis +110°C
• Lagertemperaturbereich (Tstg):-40°C bis +110°C

2.2 Thermische Eigenschaften

Der thermische Widerstand ist ein Schlüsselparameter, der angibt, wie effektiv Wärme vom Halbleiterübergang an die Umgebung abgeführt wird. Niedrigere Werte sind für das thermische Management besser.

• Thermischer Widerstand Übergang-Umgebung (RθJA):45 °C/W (typisch). Gemessen auf einem FR4-Substrat (1,6 mm dick) mit einer 16 mm² großen Kupferfläche.
• Thermischer Widerstand Übergang-Lötstelle (RθJS):25 °C/W (typisch). Dieser niedrigere Wert zeigt einen direkteren Wärmeleitweg vom Chip über die Anschlüsse zur Leiterplatte an.
• Maximale Sperrschichttemperatur (Tj):150 °C. Die Innentemperatur des Halbleiters darf diesen Grenzwert nicht überschreiten.

2.3 Elektro-optische Eigenschaften bei 25°C

Diese Parameter werden unter Standardtestbedingungen (Ta=25°C, IF=140mA) gemessen und definieren die Kernleistung der LED.

• Lichtstärke (Iv):Liegt im Bereich von 4,5 cd (Minimum) bis 11,2 cd (Maximum), mit einem typischen Wert innerhalb dieses Bereichs. Die Intensität wird mit einem Sensor gemessen, der gefiltert ist, um der CIE-Photopischen Augenempfindlichkeitskurve zu entsprechen.
• Abstrahlwinkel (2θ½):120 Grad (typisch). Dieser breite Abstrahlwinkel deutet auf ein lambertisches oder nahezu lambertisches Abstrahlverhalten hin, das für Anwendungen geeignet ist, die eine breite Ausleuchtung anstelle eines fokussierten Strahls erfordern.
• Farbwertkoordinaten (Cx, Cy):Typische Werte sind x=0,56, y=0,42. Diese Koordinaten im CIE-1931-Farbraumdiagramm definieren den orangefarbenen Farbpunkt.
• Durchlassspannung (VF):Liegt bei 140mA im Bereich von 2,8V bis 3,6V, mit einem typischen Wert von etwa 3,2V. Die Toleranz innerhalb seines spezifischen Bins beträgt ±0,1V.
• Sperrstrom (IR):10 µA (maximal) bei einer angelegten Sperrspannung von 5V. Dieser Test dient nur der Charakterisierung, da das Bauteil nicht für den Betrieb in Sperrrichtung vorgesehen ist.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs basierend auf Schlüsselparametern in Bins sortiert. Das Chargenkodierungsformat lautet Vf/Iv/Farbton (z.B. 24/EA/A20).

3.1 Durchlassspannungs-Binning (Vf)

LEDs werden nach ihrem Durchlassspannungsabfall beim Prüfstrom von 140mA gruppiert.

• Bin 24:2,8V ≤ Vf< 3.0V
• Bin 64:3,0V ≤ Vf< 3.2V
• Bin A4:3,2V ≤ Vf< 3.4V
• Bin E4:3,4V ≤ Vf ≤ 3,6V

Die Toleranz innerhalb jedes Bins beträgt ±0,1V.

3.2 Lichtstärke-Binning (Iv)

LEDs werden basierend auf ihrer gemessenen Lichtleistung sortiert.

• Bin DA:4,5 cd ≤ Iv<5,6 cd (13,1 lm bis 16,0 lm)
• Bin DB:5,6 cd ≤ Iv<7,1 cd (16,0 lm bis 20,6 lm)
• Bin EA:7,1 cd ≤ Iv<9,0 cd (20,6 lm bis 26,1 lm)
• Bin EB:9,0 cd ≤ Iv ≤ 11,2 cd (26,1 lm bis 32,5 lm)

Die Toleranz für jeden Helligkeits-Bin beträgt ±11%.

3.3 Farbton-Binning

LEDs werden in spezifische Vierecke im CIE-Farbraumdiagramm klassifiziert, um eine präzise Farbkonsistenz zu gewährleisten. Die Bins (A10, A20, B10, B20) definieren kleine, benachbarte Regionen um den Ziel-Farbpunkt Orange (typisch x=0,56, y=0,42). Die Toleranz für die (x, y)-Koordinaten innerhalb jedes Farbton-Bins beträgt ±0,01, was eine sehr enge Farbübereinstimmung für Anwendungen gewährleistet, bei denen ein einheitliches Erscheinungsbild kritisch ist.

4. Mechanische und Gehäuseinformationen

4.1 Gehäuseabmessungen und Polarität

Das Bauteil verwendet ein Standard-Oberflächenmontagegehäuse. Alle Abmessungen sind in Millimetern angegeben, mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,2 mm, sofern nicht anders angegeben. Ein wichtiger Konstruktionshinweis ist, dass der Kathodenanschlussrahmen intern mit dem primären Kühlkörper des LED-Chips verbunden ist. Die korrekte Identifizierung der Kathode (typischerweise auf dem Gehäuse markiert oder im Footprint angegeben) ist daher nicht nur für den korrekten elektrischen Anschluss, sondern auch für ein optimales thermisches Management entscheidend. Es wird empfohlen, das Bauteil mit einer ausreichend großen thermischen Fläche zu montieren, die mit der Kathode verbunden ist, um die Wärmeableitung zu maximieren.

4.2 Empfohlene Leiterplatten-Lötflächengeometrie

Ein vorgeschlagenes Lötflächenlayout (Footprint) für die Infrarot-Reflow-Lötung wird bereitgestellt, um eine zuverlässige Lötstellenbildung, eine korrekte Selbstausrichtung während des Reflow-Prozesses und einen effektiven Wärmetransfer von der thermischen Kathodenfläche zum Leiterplattenkupfer zu gewährleisten.

5. Montage- und Handhabungsrichtlinien

5.1 Lötprozess: IR-Reflow-Profil

Das Bauteil ist für bleifreie Lötprozesse qualifiziert. Das empfohlene Reflow-Profil entspricht dem J-STD-020-Standard. Zu den typischen Schlüsselparametern gehören:

• Vorwärmphase/Aufheizphase:Ein kontrollierter Anstieg, um das Flussmittel zu aktivieren und thermischen Schock zu minimieren.
• Haltezone:Ein Zeitraum bei erhöhter Temperatur, um eine gleichmäßige Erwärmung von Bauteil und Platine sicherzustellen.
• Reflow-Zone:Die Spitzentemperatur muss hoch genug sein, um zuverlässige Lötstellen zu bilden, darf aber die maximale Temperaturtoleranz des LED-Gehäuses (wie in den absoluten Maximalwerten und der Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe definiert) nicht überschreiten.
• Abkühlrate:Ein kontrolliertes Abkühlen, um die Lötstellen zu verfestigen und Spannungen zu minimieren.

Die Einhaltung dieses Profils ist entscheidend, um Schäden durch thermische Spannungen oder übermäßige Temperatur zu vermeiden.

5.2 Reinigung

Wenn eine Reinigung nach der Montage erforderlich ist, sollten nur spezifizierte Lösungsmittel verwendet werden. Das Eintauchen der LED in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute ist zulässig. Die Verwendung nicht spezifizierter oder aggressiver chemischer Reinigungsmittel kann die Epoxidlinse oder das Gehäusematerial beschädigen, was zu reduzierter Lichtleistung oder vorzeitigem Ausfall führt.

5.3 Feuchtigkeitssensitivität und Lagerung

Dieses Produkt ist gemäß JEDEC-Standard J-STD-020 als Feuchtigkeitssensitivitätsstufe (MSL) 2 klassifiziert.

• Verschweißte Verpackung:Bei Lagerung in der original feuchtigkeitsgeschützten Beutel mit Trockenmittel beträgt die Haltbarkeit ein Jahr bei ≤30°C und ≤70% relativer Luftfeuchtigkeit.
• Nach dem Öffnen:Sobald der Schutzbeutel geöffnet wurde, sollten die Bauteile bei ≤30°C und ≤60% relativer Luftfeuchtigkeit gelagert werden. Es wird empfohlen, den IR-Reflow-Prozess innerhalb eines Jahres nach dem Öffnen abzuschließen.
• Verlängerte Lagerung/Ausheizen:Für Bauteile, die länger als ein Jahr außerhalb ihrer Originalverpackung gelagert wurden, wird vor dem Löten ein Ausheizen bei etwa 60°C für mindestens 48 Stunden empfohlen, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und ein \"Popcorning\" (Gehäuserissbildung) während des Reflow-Prozesses zu verhindern.

6. Verpackung und Bestellung

Die Standardverpackungskonfiguration ist 1000 Stück pro 7-Zoll-Spule. Die Bauteile werden auf 12 mm breitem, geprägtem Trägerband geliefert, das mit einem Deckband versiegelt ist. Die Band- und Spulenabmessungen entsprechen den ANSI/EIA-481-Spezifikationen. Für Mengen unter einer vollen Spule gilt eine Mindestpackmenge von 500 Stück für Restbestände. Die Verpackung gewährleistet die Kompatibilität mit Zuführern automatisierter Bestückungsgeräte.

7. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

7.1 Zielanwendungen

Diese LED ist für Automotive-Zubehranwendungen spezifiziert. Dies kann Innenraum-Ambientebeleuchtung, Armaturenbrett-Anzeigelampen, Schalter-Hintergrundbeleuchtung oder externe Akzentbeleuchtung umfassen, bei denen die robuste Qualifikation (AEC-Q101) eine Anforderung ist. Sie ist nicht für sicherheitskritische Anwendungen wie Scheinwerfer, Bremslichter oder Blinker vorgesehen, ohne vorherige Konsultation und zusätzliche Qualifikation.

7.2 Schaltungsdesign-Überlegungen

• Stromansteuerung:Eine LED ist ein stromgesteuertes Bauteil. Zum Einstellen des Durchlassstroms (IF) muss eine Konstantstromquelle oder ein strombegrenzender Widerstand in Reihe mit einer Spannungsquelle verwendet werden. Der typische Betriebszustand ist 140mA, aber es kann mit entsprechendem thermischem Design bis zum maximalen DC-Nennwert von 250mA betrieben werden.
• Thermisches Design:Die in der LED umgesetzte Verlustleistung (Pd ≈ VF * IF) erzeugt Wärme. Unter Verwendung der thermischen Widerstandswerte (RθJA, RθJS) kann der Konstrukteur den erwarteten Temperaturanstieg der Sperrschicht über der Umgebungstemperatur berechnen (ΔTj = Pd * Rθ). Die Sperrschichttemperatur (Tj = Ta + ΔTj) muss unter 150°C gehalten werden. Die Maximierung der mit der Kathodenfläche auf der Leiterplatte verbundenen Kupferfläche ist der effektivste Weg, um RθJS zu reduzieren und die Temperatur zu managen.
• ESD-Schutz:Obwohl im vorliegenden Datenblattauszug nicht explizit angegeben, können InGaN-LEDs empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD) sein. Während der Montage sollten Standard-ESD-Handhabungsvorkehrungen beachtet werden.

7.3 Zuverlässigkeit und Lebensdauer

Die Qualifikation nach AEC-Q101D umfasst eine Reihe von beschleunigten Stresstests, die Automotive-Lebenszyklen simulieren, einschließlich Hochtemperatur-Betriebslebensdauer (HTOL), Temperaturwechsel und Feuchtigkeitsbeständigkeit. Dies gibt Vertrauen in die Zuverlässigkeit des Bauteils für den Einsatz in der anspruchsvollen Automotive-Umgebung, in der Temperatur-Extreme, Vibration und Feuchtigkeit häufig vorkommen. Die Lichtstärke- und Durchlassspannungseigenschaften werden sich über Zehntausende von Betriebsstunden allmählich verschieben; die Geschwindigkeit dieser Verschiebung hängt stark davon ab, die Sperrschichttemperatur während des Betriebs so niedrig wie möglich zu halten.