Orange SMD LED LTST-C170KFKT Datenblatt - Gehäuseabmessungen - Durchlassspannung 2,4V - Lichtstärke 90mcd - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für eine leistungsstarke, oberflächenmontierbare Orange-LED. Das Bauteil nutzt einen Ultra-Hell-AlInGaP-Chip (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid), der für seine hohe Lichtausbeute und exzellente Farbreinheit im orange-roten Spektrum bekannt ist. Es ist als RoHS-konformes grünes Produkt ausgelegt, was die Umweltverträglichkeit sicherstellt. Die LED wird auf industrieüblichen 8-mm-Trägerbändern auf 7-Zoll-Spulen geliefert und ist damit voll kompatibel mit automatischen Bestückungsanlagen in der Serienfertigung von Elektronik. Ihr Design ist sowohl mit Infrarot- (IR) als auch mit Dampfphasen-Reflow-Lötprozessen kompatibel, die Standard in modernen Leiterplattenbestückungslinien sind.

2. Vertiefung der technischen Parameter

2.1 Absolute Grenzwerte

Die Betriebsgrenzen des Bauteils sind bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C definiert. Eine Überschreitung dieser Werte kann zu dauerhaften Schäden führen. Der maximale Dauer-DC-Durchlassstrom beträgt 30 mA. Für den Pulsbetrieb ist ein Spitzendurchlassstrom von 80 mA bei einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 0,1 ms zulässig. Die maximale Verlustleistung liegt bei 75 mW. Das Bauteil hält eine Sperrspannung von bis zu 5 V aus. Der Betriebs- und Lagertemperaturbereich ist mit -55°C bis +85°C angegeben, was die Eignung für ein breites Spektrum an Umgebungsbedingungen zeigt. Kritische Lötbedingungen sind ebenfalls definiert: Wellen- und Infrarotlöten bei 260°C für 5 Sekunden sowie Dampfphasenlöten bei 215°C für 3 Minuten.

2.2 Elektrische & Optische Eigenschaften

Die wichtigsten Leistungsparameter werden bei Ta=25°C und einem Durchlassstrom (IF) von 20 mA gemessen. Die Lichtstärke (Iv) hat einen typischen Wert von 90,0 Millicandela (mcd) mit einem Minimum von 45,0 mcd. Der Abstrahlwinkel (2θ1/2), definiert als der volle Winkel, bei dem die Intensität auf die Hälfte ihres axialen Wertes abfällt, beträgt 130 Grad und bietet ein breites Abstrahlmuster. Die Peak-Emissionswellenlänge (λP) beträgt typischerweise 611 nm, und die dominante Wellenlänge (λd) liegt bei 605 nm, was die Ausgabe klar im orangen Farbbereich verortet. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt 17 nm, was auf eine relativ schmale spektrale Bandbreite hindeutet. Die Durchlassspannung (VF) liegt bei 20 mA zwischen 2,0 V und 2,4 V. Der Sperrstrom (IR) beträgt maximal 100 µA bei VR=5V, und die Sperrschichtkapazität (C) beträgt typischerweise 40 pF, gemessen bei 0V und 1 MHz.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Produkt verwendet ein Binning-System, um Einheiten basierend auf ihrer Lichtstärke zu kategorisieren. Dies gewährleistet eine gleichmäßige Helligkeit für Anwendungen, die eine homogene Ausleuchtung erfordern. Die Bin-Codes und ihre entsprechenden Intensitätsbereiche bei IF=20mA sind: Bin P (45,0 - 71,0 mcd), Bin Q (71,0 - 112,0 mcd), Bin R (112,0 - 180,0 mcd) und Bin S (180,0 - 280,0 mcd). Auf jede Intensitätsklasse wird eine Toleranz von +/-15% angewendet. Entwickler müssen bei der Bestellung den gewünschten Bin-Code angeben, um die erforderliche Helligkeitsstufe für ihre Anwendung zu garantieren.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt verweist auf typische Kennlinien, die für das Verständnis des Bauteilverhaltens unter verschiedenen Bedingungen wesentlich sind. Diese Kurven zeigen typischerweise den Zusammenhang zwischen Durchlassstrom (IF) und Durchlassspannung (VF), der die exponentielle Durchlasskennlinie der Diode darstellt. Der Zusammenhang zwischen Lichtstärke und Durchlassstrom ist entscheidend für die Auswahl des Treiberstroms. Kurven, die die Abhängigkeit der Lichtstärke und der dominanten Wellenlänge von der Umgebungstemperatur zeigen, sind für das Wärmemanagement und die Farbstabilitätsanalyse in Designs wichtig, die Temperaturschwankungen ausgesetzt sind. Das Abstrahlwinkelspektrum wird durch die Abstrahlwinkel-Spezifikation impliziert und zeigt, wie das Licht über den 130-Grad-Kegel abgestrahlt wird.

5. Mechanische & Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED entspricht einem EIA-Standardgehäuse für die Oberflächenmontage. Alle kritischen Abmessungen für das Leiterplatten-Layout sind in Millimetern angegeben, mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,10 mm, sofern nicht anders angegeben. Die Linse wird als "Wasserklar" beschrieben, was typisch für nicht-diffundierende, hochintensive LEDs ist. Detaillierte mechanische Zeichnungen zeigen die Gehäuselänge, -breite, -höhe, den Anschlussabstand und die Linsengeometrie.

5.2 Lötpad-Layout & Polarität

Ein empfohlenes Lötpad-Layout wird bereitgestellt, um zuverlässige Lötstellen und eine korrekte Ausrichtung während des Reflow-Lötens zu gewährleisten. Das Pad-Design berücksichtigt Wärmeableitung und die Bildung von Lötfilets. Die Polarität der LED (Anode und Kathode) ist in der Gehäusezeichnung klar gekennzeichnet, typischerweise durch eine Markierung auf dem Gehäuse oder ein asymmetrisches Pad-Design, was für die korrekte Leiterplattenbestückung entscheidend ist.

5.3 Band- und Spulenspezifikationen

Das Bauteil ist in 8 mm breiten, geprägten Trägerbändern verpackt, die auf Spulen mit 7 Zoll (178 mm) Durchmesser aufgewickelt sind. Die Standardmenge pro Spule beträgt 3000 Stück. Die Verpackung folgt den ANSI/EIA 481-1-A-1994-Spezifikationen. Wichtige Bandabmessungen umfassen Taschenteilung, Taschengröße und Deckbandspezifikationen. Hinweise geben an, dass leere Taschen versiegelt sind, eine Mindestpackmenge für Restposten 500 Stück beträgt und die maximale Anzahl aufeinanderfolgender fehlender Bauteile zwei beträgt.

6. Löt- & Bestückungsrichtlinien

6.1 Empfohlene Reflow-Profile

Es werden zwei empfohlene Infrarot- (IR) Reflow-Lötprofile bereitgestellt: eines für den Standard-Zinn-Blei- (SnPb) Lötprozess und eines für den bleifreien (Pb-free) Lötprozess, typischerweise mit SAC-Legierung (Sn-Ag-Cu). Das bleifreie Profil erfordert eine höhere Spitzentemperatur von etwa 260°C, wie durch die absoluten Grenzwerte angegeben. Die Profile definieren kritische Parameter: Vorwärmtemperatur und -zeit, Temperaturanstiegsrate, Zeit oberhalb der Liquidustemperatur (TAL), Spitzentemperatur und Abkühlrate. Die Einhaltung dieser Profile ist notwendig, um thermische Schäden am Kunststoffgehäuse der LED und den internen Bonddrähten zu verhindern.

6.2 Lagerbedingungen

LEDs sollten in einer Umgebung gelagert werden, die 30°C und 70% relative Luftfeuchtigkeit nicht überschreitet. Nachdem sie aus ihrer ursprünglichen feuchtigkeitsdichten Verpackung entnommen wurden, wird empfohlen, den IR-Reflow-Lötprozess innerhalb von 672 Stunden (28 Tagen) abzuschließen. Für eine längere Lagerung außerhalb des Originalbeutels sollten LEDs in einem verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder in einem stickstoffgespülten Exsikkator aufbewahrt werden. Bauteile, die länger als 672 Stunden gelagert wurden, sollten vor dem Löten etwa 24 Stunden bei 60°C getrocknet (gebakt) werden, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" während des Reflow-Lötens zu verhindern.

6.3 Reinigung

Wenn eine Reinigung nach dem Löten erforderlich ist, sollten nur spezifizierte Lösungsmittel verwendet werden. Nicht spezifizierte Chemikalien können die Epoxidlinse oder das Gehäuse der LED beschädigen. Die empfohlene Methode ist das Eintauchen der LED in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei normaler Raumtemperatur für weniger als eine Minute. Aggressive oder Ultraschallreinigung wird nicht empfohlen.

7. Anwendungsempfehlungen

7.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese hochhelle orange SMD-LED eignet sich für eine Vielzahl von Anwendungen, die klare, sichtbare Anzeigelichter erfordern. Typische Einsatzgebiete sind Statusanzeigen an Konsumelektronik (Router, Drucker, Ladegeräte), Hintergrundbeleuchtung für kleine Displays oder Symbole, Automobil-Innenraumbeleuchtung, Beschilderung und allgemeine Frontplattenanzeigen. Ihre Kompatibilität mit der automatischen Bestückung macht sie ideal für kostengünstige Serienfertigung.

7.2 Treiberschaltungs-Design

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Um eine gleichmäßige Helligkeit beim parallelen Betrieb mehrerer LEDs zu gewährleisten, wird dringend empfohlen, einen strombegrenzenden Widerstand in Reihe mit jeder einzelnen LED zu verwenden (Schaltungsmodell A). Der direkte parallele Betrieb mehrerer LEDs von einer einzigen Stromquelle (Schaltungsmodell B) wird nicht empfohlen, da kleine Unterschiede in der Durchlassspannung (Vf) jeder LED zu erheblichen Unterschieden in der Stromaufteilung und folglich in der wahrgenommenen Helligkeit führen können. Der Reihenwiderstand stabilisiert den Strom durch jede LED.

7.3 Schutz vor elektrostatischer Entladung (ESD)

Die LED ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung. ESD-Schäden können sich als hoher Sperrstrom, niedrige Durchlassspannung oder Ausfall bei niedrigen Strömen äußern. Vorbeugende Maßnahmen müssen während der Handhabung und Bestückung umgesetzt werden: Personal sollte geerdete Handgelenkbänder oder antistatische Handschuhe tragen; alle Geräte, Arbeitsplätze und Lagerregale müssen ordnungsgemäß geerdet sein; und ein Ionisator sollte verwendet werden, um statische Aufladungen zu neutralisieren, die sich durch Handhabungsreibung auf der Kunststofflinse ansammeln können. Das Überprüfen des "Aufleuchtens" und von Vf bei niedrigem Strom kann helfen, ESD-geschädigte Einheiten zu identifizieren.

8. Technischer Vergleich & Differenzierung

Das Hauptunterscheidungsmerkmal dieser LED ist die Verwendung eines AlInGaP-Halbleitermaterials, das im Vergleich zu älteren Technologien wie Standard-GaP für orange/rote Farben eine überlegene Effizienz und Farbstabilität bietet. Der breite Abstrahlwinkel von 130 Grad macht sie für Anwendungen geeignet, die eine weite Sichtbarkeit erfordern, im Gegensatz zu LEDs mit schmalem Strahl. Ihre Kompatibilität mit anspruchsvollen Reflow-Lötprofilen (sowohl IR als auch Dampfphase) deutet auf eine robuste Gehäusekonstruktion hin, die der thermischen Belastung standardmäßiger SMT-Bestückung standhalten kann. Das detaillierte Binning-System gibt Entwicklern eine präzise Kontrolle über die Helligkeitsgleichmäßigkeit in ihren Produkten.

9. Häufig gestellte Fragen (FAQs)

F: Was ist der Unterschied zwischen Peak-Wellenlänge und dominanter Wellenlänge?

A: Die Peak-Wellenlänge (λP) ist die einzelne Wellenlänge, bei der die abgestrahlte optische Leistung maximal ist. Die dominante Wellenlänge (λd) wird aus dem CIE-Farbdiagramm abgeleitet und repräsentiert die einzelne Wellenlänge, die der wahrgenommenen Farbe des Lichts am besten entspricht. Für eine monochromatische Quelle wie diese LED liegen sie nahe beieinander, aber λd ist für die Farbangabe relevanter.

F: Kann ich diese LED mit ihrem maximalen Dauerstrom von 30mA kontinuierlich betreiben?

A: Obwohl möglich, wird es für optimale Lebensdauer und Zuverlässigkeit nicht empfohlen. Der Betrieb an oder nahe den absoluten Grenzwerten erhöht die Sperrschichttemperatur und beschleunigt den Alterungsprozess. Entwickler sollten den typischen Betriebszustand von 20mA oder niedriger für eine bessere Balance zwischen Helligkeit und Langlebigkeit verwenden.

F: Warum ist ein Trocknungsprozess vor dem Löten erforderlich, wenn die Teile zu lange gelagert wurden?

A: Kunststoff-SMD-Gehäuse können Feuchtigkeit aus der Atmosphäre aufnehmen. Während des Hochtemperatur-Reflow-Lötprozesses kann diese eingeschlossene Feuchtigkeit schnell verdampfen und einen Innendruck erzeugen, der das Gehäuse zum Reißen bringen oder interne Grenzflächen delaminieren kann ("Popcorning"). Das Trocknen (Baking) treibt diese aufgenommene Feuchtigkeit aus.

F: Wie wähle ich den richtigen Wert für den strombegrenzenden Widerstand?

A: Verwenden Sie das Ohmsche Gesetz: R = (Vversorgung - Vf_LED) / I_LED. Für eine 5V-Versorgung, einen typischen Vf von 2,4V und einen gewünschten Strom von 20mA: R = (5 - 2,4) / 0,02 = 130 Ohm. Verwenden Sie für diese Berechnung stets den maximalen Vf aus dem Datenblatt (2,4V), um sicherzustellen, dass der Strom unter allen Bedingungen den gewünschten Wert nicht überschreitet.

10. Design-Fallstudie

Betrachten Sie das Design einer Statusanzeigetafel für einen Netzwerkswitch mit zehn identischen orangen LED-Anzeigen. Um eine gleichmäßige Helligkeit zu gewährleisten, spezifiziert der Entwickler beim Lieferanten Bin Q (71-112 mcd). Eine Treiberschaltung wird mit einer 5V-Schiene entworfen. Die Berechnung des Reihenwiderstands mit der maximalen Vf von 2,4V und einem Zielstrom von 18mA (leicht unter dem typischen Wert für Reserve) ergibt R = (5V - 2,4V) / 0,018A ≈ 144 Ohm. Ein Standard-150-Ohm-Widerstand mit 1% Toleranz wird ausgewählt. Zehn identische Schaltungen werden auf der Leiterplatte platziert, jede mit ihrem eigenen Widerstand. Das Leiterplatten-Layout folgt den empfohlenen Pad-Abmessungen. Das Bestückungsunternehmen verwendet das bereitgestellte bleifreie Reflow-Profil. Nach der Bestückung zeigen alle zehn LEDs eine konsistente Helligkeit innerhalb des erwarteten Bin-Q-Bereichs, was den Designansatz der Verwendung individueller strombegrenzender Widerstände und sorgfältiger Bin-Auswahl bestätigt.

11. Funktionsprinzip

Diese LED arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang. Das aktive Gebiet besteht aus AlInGaP. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Durchlassspannung der Diode (etwa 2,0V) überschreitet, werden Elektronen aus dem n-dotierten Gebiet und Löcher aus dem p-dotierten Gebiet in das aktive Gebiet injiziert. Wenn diese Ladungsträger rekombinieren, setzen sie Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts vorgibt – in diesem Fall Orange bei etwa 605-611 nm. Die "wasserkla re" Linse ermöglicht es dem Licht, das Gehäuse mit minimaler Streuung zu verlassen, was zu einer hohen axialen Intensität führt.

12. Technologietrends

Die Verwendung von AlInGaP-Materialien stellt eine etablierte, hocheffiziente Technologie für bernsteinfarbene, orange und rote LEDs dar. Laufende Trends in der Branche umfassen das weitere Streben nach höherer Lichtausbeute (mehr Lichtleistung pro elektrischem Watt), was die Energieeffizienz verbessert. Ein weiterer Fokus liegt auf der Verbesserung der Farbstabilität über Temperatur und Betriebsdauer hinweg. Verpackungstrends zielen auf kleinere Bauformen bei gleichbleibender oder verbesserter thermischer Leistung ab, um höhere Treiberströme zu bewältigen. Darüber hinaus bleiben die Integration mit intelligenten Treibern und die Entwicklung von LEDs, die mit noch höher temperierten, bleifreien Lötprozessen kompatibel sind, aktive Entwicklungsbereiche, um sich entwickelnden Umweltvorschriften und Fertigungsanforderungen gerecht zu werden.