Technisches Datenblatt für Orange SMD LED - 2.0x1.25x1.1mm - 2,5V - 75mW - AlInGaP-Technologie

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für eine hochhelle orange Oberflächenmontage-LED (SMD). Das Bauteil ist für moderne Elektronikmontageprozesse konzipiert und verfügt über ein kompaktes, EIA-standardkonformes Gehäuse, das für automatisierte Bestückungsgeräte geeignet ist. Es nutzt AlInGaP-Halbleitertechnologie (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid), um eine lebhafte orange Lichtquelle mit hoher Lichtausbeute zu erzeugen. Das Produkt entspricht grünen Fertigungsstandards und ist gemäß RoHS-Richtlinien bleifrei.

1.1 Kernvorteile

• Automatisierungskompatibel:Geliefert auf 8-mm-Band auf 7-Zoll-Rollen, optimiert für Hochgeschwindigkeits-Bestückungsautomaten.
• Reflow-lötfähig:Kompatibel mit Infrarot- (IR) und Dampfphasen-Reflow-Lötprozessen, gewährleistet zuverlässige Lötstellen in der Serienfertigung.
• Hohe Helligkeit:Liefert eine typische Lichtstärke von bis zu 900 mcd bei einem Standard-Durchlassstrom von 20 mA.
• Großer Abstrahlwinkel:Bietet einen Abstrahlwinkel von 110 Grad (2θ1/2) für eine gute Lichtstreuung.
• Robuste Bauweise:Konzipiert, um standardmäßigen SMD-Montage- und Reinigungsprozessen standzuhalten.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

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

• Verlustleistung (Pd):75 mW bei Ta=25°C. Dies ist die maximale Leistung, die das LED-Gehäuse sicher als Wärme abführen kann.
• DC-Durchlassstrom (IF):30 mA Dauerbetrieb. Der maximal anwendbare stationäre Strom.
• Spitzen-Durchlassstrom:80 mA, nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite).
• Sperrspannung (VR):5 V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann zum Sperrschichtdurchbruch führen.
• Betriebstemperaturbereich:-40°C bis +85°C. Der Umgebungstemperaturbereich für zuverlässigen Betrieb.
• Lagertemperaturbereich:-40°C bis +100°C.
• Entlastungskurve:Der DC-Durchlassstrom muss oberhalb von 35°C Umgebungstemperatur linear um 0,46 mA pro Grad Celsius reduziert werden, um Überhitzung zu vermeiden.

2.2 Elektro-optische Kenngrößen

Gemessen bei Ta=25°C unter spezifizierten Testbedingungen definieren diese Parameter die typische Leistung.

• Lichtstärke (Iv):Liegt im Bereich von 450 mcd (min) bis 1120 mcd (max), mit einem typischen Wert von 900 mcd bei IF=20mA. Gemessen mit einem Sensor, der auf die CIE-Photopische-Augenempfindlichkeitskurve gefiltert ist.
• Flussspannung (VF):Typischerweise 2,5 V, mit einem Bereich von 1,7 V bis 2,5 V bei IF=20mA. Innerhalb spezifischer Spannungs-Bins gilt eine Toleranz von ±0,1 V.
• Spitzenwellenlänge (λP):611 nm. Die Wellenlänge, bei der die spektrale Emission am stärksten ist.
• Dominante Wellenlänge (λd):605 nm. Die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge, abgeleitet aus dem CIE-Farbtafeldiagramm.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):15 nm. Die Breite des Emissionsspektrums bei halber Spitzenintensität, ein Indikator für die Farbreinheit.
• Sperrstrom (IR):Maximal 100 μA bei VR=5 V.
• Kapazität (C):Typisch 40 pF gemessen bei VF=0 V, f=1 MHz.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Konsistenz in Anwendungen zu gewährleisten, werden LEDs nach Leistungsklassen sortiert. Zwei Schlüsselparameter werden gebinnt: Lichtstärke und Flussspannung.

3.1 Binning der Lichtstärke

Einheiten: mcd @ IF=20mA. Jeder Bin hat eine Toleranz von ±15%.

• U1:450,0 – 560,0 mcd
• U2:560,0 – 710,0 mcd
• V1:710,0 – 900,0 mcd
• V2:900,0 – 1120,0 mcd

3.2 Binning der Flussspannung

Einheiten: V @ IF=20mA. Jeder Bin hat eine Toleranz von ±0,10 V.

• 0:1,7 – 1,8 V
• 1:1,8 – 1,9 V
• 2:1,9 – 2,0 V
• 3:2,0 – 2,1 V
• 4:2,1 – 2,2 V
• 5:2,2 – 2,3 V
• 6:2,3 – 2,4 V
• 7:2,4 – 2,5 V

Entwickler sollten die entsprechenden Bin-Codes auswählen, um den Helligkeits- und Spannungskonsistenzanforderungen ihrer Anwendung gerecht zu werden, insbesondere wenn mehrere LEDs parallel verwendet werden.

4. Analyse der Kennlinien

Während spezifische grafische Kurven im Datenblatt referenziert werden (Abb.1, Abb.6), sind ihre Implikationen für das Design entscheidend.

4.1 Lichtstärke in Abhängigkeit vom Durchlassstrom

Die Lichtleistung (Iv) ist innerhalb des empfohlenen Betriebsbereichs annähernd proportional zum Durchlassstrom (IF). Ein Betrieb der LED über 20 mA erhöht die Helligkeit, erzeugt aber auch mehr Wärme, was ein sorgfältiges Thermomanagement und die Einhaltung der absoluten Maximalwerte erfordert.

4.2 Flussspannung in Abhängigkeit vom Durchlassstrom

Die V-I-Kennlinie ist nichtlinear. Die Flussspannung hat einen positiven Temperaturkoeffizienten, was bedeutet, dass sie bei einem gegebenen Strom mit steigender Sperrschichttemperatur leicht abnimmt.

4.3 Spektrale Verteilung

Das Emissionsspektrum ist um 611 nm (Spitze) zentriert mit einer relativ schmalen Halbwertsbreite von 15 nm, charakteristisch für AlInGaP-Technologie, und liefert eine gesättigte orange Farbe.

4.4 Thermische Aspekte

Der Entlastungsfaktor von 0,46 mA/°C oberhalb von 35°C ist entscheidend für die Zuverlässigkeit. In Umgebungen mit hoher Umgebungstemperatur oder bei schlecht gestalteten Leiterplatten muss der maximal zulässige Dauerstrom reduziert werden, um ein Überschreiten der Sperrschichttemperaturgrenze und eine beschleunigte Lichtstromdegradation zu verhindern.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED entspricht einem industrieüblichen SMD-Gehäuseumriss. Schlüsselabmessungen (in Millimetern) definieren ihren Platzbedarf: etwa 2,0 mm Länge, 1,25 mm Breite und 1,1 mm Höhe. Detaillierte Zeichnungen spezifizieren Pad-Abstände, Bauteilhöhe und Linsengeometrie.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Die Kathode ist deutlich gekennzeichnet. Die korrekte Ausrichtung während der Montage ist entscheidend. Das empfohlene Leiterplatten-Pad-Layout wird bereitgestellt, um eine ordnungsgemäße Lötung und mechanische Stabilität während des Reflow-Prozesses zu gewährleisten.

5.3 Verpackung auf Band und Rolle

• Band:Bauteile sind in 8 mm breitem, geprägtem Trägerband untergebracht.
• Rolle:Das Band ist auf einer Standardrolle mit 7 Zoll (178 mm) Durchmesser aufgewickelt.
• Stückzahl:4000 Stück pro voller Rolle.
• Verpackung:Entspricht den EIA-481-1-B-Spezifikationen. Maximal zwei aufeinanderfolgende fehlende Bauteile (leere Taschen) sind zulässig.

6. Richtlinien für Lötung und Montage

6.1 Reflow-Lötprofil

Ein bleifreies Reflow-Profil gemäß J-STD-020B wird empfohlen.

• Vorwärmen:120–150°C für maximal 120 Sekunden.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C.
• Zeit oberhalb Liquidus:Maximal 30 Sekunden innerhalb der Spitzentemperaturzone.
• Kontrollierte Aufheiz- und Abkühlraten sind notwendig, um thermischen Schock zu verhindern.

6.2 Handlötung

Falls manuelle Lötung erforderlich ist:

• Lötkolbentemperatur:Maximal 300°C.
• Lötzeit:Maximal 3 Sekunden pro Anschluss.
• Dies sollte nur einmal durchgeführt werden, um eine Beschädigung des Kunststoffgehäuses zu vermeiden.

6.3 Reinigung

Es sollten nur spezifizierte Reinigungsmittel verwendet werden. Das Eintauchen der LED in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute ist akzeptabel. Nicht spezifizierte Chemikalien können die Epoxidlinse oder das Gehäuse beschädigen.

6.4 Feuchtigkeitsempfindlichkeit & Lagerung

Dieses Produkt ist gemäß JEDEC J-STD-020 als Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL) 3 klassifiziert.

• Versiegelter Beutel:Lagern bei ≤30°C und ≤90% r.F. Innerhalb eines Jahres nach dem Versiegelungsdatum verwenden.
• Geöffneter Beutel:Lagern bei ≤30°C und ≤60% r.F. Muss innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) nach dem Aussetzen an die Umgebungsbedingungen der Fertigung gelötet werden.
• Trocknen (Baking):Wenn die Feuchtigkeitsindikatorkarte rosa wird (≥10% r.F.) oder die maximale Verarbeitungszeit von 168 Stunden überschritten wird, vor der Verwendung mindestens 48 Stunden bei 60°C trocknen. Nicht verwendete Teile mit frischem Trockenmittel wieder versiegeln.

7. Empfehlungen für das Anwendungsdesign

7.1 Treiberschaltungs-Design

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Für konsistente Leistung:

• Strombegrenzungswiderstand:Verwenden Sie stets einen Vorwiderstand in Reihe mit jeder LED, um den Betriebsstrom einzustellen, auch bei Ansteuerung durch eine Konstantstromquelle. Dies hilft, geringfügige Schwankungen der Flussspannung einzelner LEDs (Vf-Bin-Streuung) auszugleichen.
• Vermeiden Sie direkte Parallelschaltung:Das direkte Parallelschalten mehrerer LEDs ohne individuelle Strombegrenzung (Schaltungsmodell B im Datenblatt) wird nicht empfohlen. Kleine Unterschiede in den Flussspannungseigenschaften können zu erheblichen Stromungleichgewichten führen, was zu ungleichmäßiger Helligkeit und potenzieller Überlastung der LED mit der niedrigsten Vf führt.
• Empfohlene Schaltung (Modell A):Verwenden Sie eine Spannungsquelle (Vcc), einen strombegrenzenden Widerstand (R = (Vcc - Vf_LED) / I_LED) und die LED in Reihe. Wiederholen Sie diese Schaltung für jeden parallelen LED-Zweig.

7.2 Schutz vor elektrostatischer Entladung (ESD)

Die LED ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung. Während der Handhabung und Montage müssen Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden:

• Bedienpersonal muss geerdete Handgelenkbänder oder antistatische Handschuhe tragen.
• Alle Arbeitsplätze, Geräte und Lager müssen ordnungsgemäß geerdet sein.
• Verwenden Sie Ionisatoren, um statische Aufladungen zu neutralisieren, die sich auf der Kunststofflinse ansammeln können.
• Befolgen Sie die Standard-ESD-Kontrollverfahren gemäß ANSI/ESD S20.20.

7.3 Thermomanagement

Obwohl die Verlustleistung gering ist, verbessert ein ordnungsgemäßes Leiterplattendesign die Lebensdauer:

• Verwenden Sie eine ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte, die mit den thermischen Pads der LED (Kathode und Anode) verbunden ist, um als Kühlkörper zu wirken.
• Stellen Sie sicher, dass die LED nicht in der Nähe anderer bedeutender Wärmequellen platziert wird.
• Halten Sie sich in Hochtemperaturanwendungen strikt an die Strom-Entlastungskurve.

8. Typische Anwendungsszenarien

Diese orange LED eignet sich für eine Vielzahl von Anwendungen, die eine kompakte, helle und zuverlässige Anzeige- oder Lichtquelle erfordern, einschließlich, aber nicht beschränkt auf:

• Statusanzeigen:Einschalt-, Standby-, Lade- und Fehleranzeigen in Unterhaltungselektronik, Haushaltsgeräten und Industrie-Steuerpaneelen.
• Hintergrundbeleuchtung:Randbeleuchtung für kleine LCD-Displays, Tastaturbeleuchtung und dekorative Beleuchtung in kompakten Geräten.
• Automobil-Innenraumbeleuchtung:Armaturenbrettanzeigen, Schalterbeleuchtung und Ambientebeleuchtung (vorbehaltlich der Qualifikation für spezifische Automobilstandards).
• Beschilderung & Dekoration:Punktlichtquellen in dekorativen Arrays und einfachen Beschilderungen.
• Sensorsysteme:Als Lichtquelle in Optosensoren und Unterbrechungsdetektoren.

9. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

9.1 Kann ich diese LED direkt von einem 3,3V- oder 5V-Logikausgang ansteuern?

Nein, nicht direkt. Sie müssen stets einen Vorwiderstand in Reihe verwenden. Beispiel: Für einen Betrieb bei 20 mA aus einer 5-V-Versorgung mit einer typischen Vf von 2,5 V: R = (5 V - 2,5 V) / 0,020 A = 125 Ohm. Ein 120-Ohm- oder 130-Ohm-Widerstand wäre geeignet. Ohne den Widerstand fließt ein übermäßiger Strom, der die LED möglicherweise zerstört.

9.2 Warum gibt es ein Binning-System für Spannung und Lichtstärke?

Fertigungsprozesse verursachen natürliche Schwankungen in den Halbleitereigenschaften. Binning sortiert LEDs in Gruppen mit eng übereinstimmender Leistung. Für Anwendungen, bei denen mehrere LEDs gleich hell erscheinen müssen (z. B. ein Array), ist die Angabe desselben Helligkeits-Bins (z. B. V1) entscheidend. Ebenso kann die Verwendung von LEDs aus demselben Spannungs-Bin die Berechnung der strombegrenzenden Widerstände in Parallelschaltungen vereinfachen.

9.3 Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

Spitzenwellenlänge (λP)ist die physikalische Wellenlänge, bei der die LED die meiste optische Leistung emittiert.Dominante Wellenlänge (λd)ist ein berechneter Wert basierend auf der menschlichen Farbwahrnehmung (CIE-Diagramm); es ist die Einzelwellenlänge, die der Farbe, die wir tatsächlich sehen, am besten entspricht. Für monochromatische LEDs wie diese orange sind sie oft nahe, aber nicht identisch.

9.4 Wie kritisch ist die maximale Verarbeitungszeit von 168 Stunden nach dem Öffnen der Feuchtigkeitsschutzverpackung?

Sehr kritisch für MSL-3-Bauteile. Eine Exposition über diese Zeit hinaus ermöglicht es Feuchtigkeit, in das Kunststoffgehäuse einzudringen. Während des Reflow-Lötens kann diese Feuchtigkeit sich rasch zu Dampf ausdehnen und interne Delamination, Rissbildung ("Popcorning") oder Drahtbond-Ausfall verursachen. Wenn die Zeit überschritten wird, ist ein Trocknen (Baking) zwingend erforderlich, um die Feuchtigkeit auszutreiben.

10. Technologieeinführung und Trends

10.1 AlInGaP-Technologie

Diese LED basiert auf Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP)-Halbleitermaterial, das auf einem transparenten Substrat gewachsen wird. Diese Technologie ist besonders effizient im roten, orangen, bernsteinfarbenen und gelben Wellenlängenbereich und bietet im Vergleich zu älteren Technologien wie Galliumarsenidphosphid (GaAsP) höhere Helligkeit und bessere Temperaturstabilität. Die Verwendung eines transparenten Substrats ermöglicht es mehr Licht, den Chip zu verlassen, was die externe Quanteneffizienz erhöht.

10.2 Branchentrends

Der allgemeine Trend bei SMD-LEDs geht in Richtung:

• Erhöhte Effizienz:Mehr Lumen oder Millicandela pro Watt, wodurch der Stromverbrauch und die thermische Belastung reduziert werden.
• Miniaturisierung:Kleinere Gehäusegrößen (z. B. 0402, 0201) für hochdichte Leiterplattendesigns bei gleichbleibender oder verbesserter Lichtleistung.
• Höhere Zuverlässigkeit:Verbesserte Materialien und Verpackungstechniken zur Verlängerung der Betriebslebensdauer, insbesondere unter Hochtemperatur- und Hochfeuchtigkeitsbedingungen.
• Engeres Binning:Präzisere Sortierung, um Entwicklern Bauteile mit extrem konsistenter Farbe und Helligkeit bereitzustellen, was für Anwendungen wie Vollfarbdisplays und Automobilbeleuchtung wesentlich ist.
• Integration:Wachstum von LED-Modulen, die Treiber-ICs, Schutzbauteile und Optik in einem einzigen Gehäuse vereinen, was das Endproduktdesign vereinfacht.