Technisches Datenblatt für Reverse-Mount-Chip-LED LTST-C230KSKT - Gelb - 20mA - 2,4V

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt im Detail die Spezifikationen einer hochhellen Reverse-Mount-Chip-LED, die auf AlInGaP-Technologie (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) basiert. Das Bauteil ist für Oberflächenmontage (SMD) konzipiert und verfügt über eine wasserklare Linse, die gelbes Licht emittiert. Es wird auf 8-mm-Trägerband verpackt, das auf 7-Zoll-(178-mm)-Spulen aufgewickelt ist, wodurch es voll kompatibel mit automatischen Bestückungssystemen und Standard-Infrarot-(IR)-Reflow-Lötprozessen ist. Das Produkt entspricht der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe) und wird somit als umweltfreundliches Produkt eingestuft.

1.1 Kernmerkmale und Zielmarkt

Die Hauptmerkmale dieser LED umfassen ihr Reverse-Mount-Design, das für spezifische optische oder mechanische Layouts vorteilhaft sein kann, sowie die Verwendung eines ultrahellen AlInGaP-Chips, der für seine hohe Effizienz und Stabilität bekannt ist. Das Gehäuse entspricht den EIA-Standards (Electronic Industries Alliance) und gewährleistet somit breite Kompatibilität. Ihre IC-kompatiblen Ansteuerungseigenschaften machen sie für die direkte Anbindung an Mikrocontroller-Ausgänge oder Treiberschaltungen geeignet. Diese LED zielt auf Anwendungen in der Unterhaltungselektronik, bei industriellen Anzeigen, in der Automobil-Innenraumbeleuchtung und bei allgemeiner Hintergrundbeleuchtung ab, wo eine zuverlässige, automatisierte Montage erforderlich ist.

2. Technische Parameter im Detail

2.1 Absolute Grenzwerte

Diese Grenzwerte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Sie sind bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C angegeben.

• Verlustleistung (Pd):75 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das LED-Gehäuse als Wärme abführen kann.
• Spitzen-Strom in Durchlassrichtung (I_F(PEAK)):80 mA. Dies ist nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite), um Überhitzung zu vermeiden.
• Gleichstrom in Durchlassrichtung (I_F):30 mA. Dies ist der maximal empfohlene Dauerstrom für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb.
• Sperrspannung (V_R):5 V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann zum Durchbruch des pn-Übergangs führen.
• Betriebs- & Lagertemperaturbereich:-55°C bis +85°C. Das Bauteil ist für den Betrieb und die Lagerung in diesem weiten industriellen Temperaturbereich ausgelegt.
• Infrarot-Lötbedingung:Hält einer Spitzentemperatur von 260°C für 10 Sekunden stand, konform mit bleifreien (Pb-free) Reflow-Lötprofilen.

2.2 Elektrische & Optische Kennwerte

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen bei Ta=25°C und I_F=20mA, sofern nicht anders angegeben.

• Lichtstärke (I_V):18,0 - 60,0 mcd (Millicandela). Die tatsächliche Stärke wird gebinnt (siehe Abschnitt 3). Die Messung folgt der CIE-Augempfindlichkeitskurve.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):130 Grad. Dieser weite Abstrahlwinkel zeigt ein diffuses, nicht fokussiertes Lichtabstrahlmuster an, das für die Flächenbeleuchtung geeignet ist.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_P):588 nm. Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsabgabe maximal ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):587 nm. Abgeleitet vom CIE-Farbtafeldiagramm, ist dies die einzelne Wellenlänge, die die wahrgenommene Farbe (Gelb) der LED am besten repräsentiert.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):15 nm. Diese schmale Bandbreite ist charakteristisch für AlInGaP-LEDs und sorgt für eine gesättigte Farbreinheit.
• Durchlassspannung (V_F):2,0V (Min), 2,4V (Typ) bei 20mA. Dieser Parameter ist entscheidend für das Design der strombegrenzenden Schaltung.
• Sperrstrom (I_R):10 μA (Max) bei V_R=5V.
• Kapazität (C):40 pF (Typ) bei V_F=0V, f=1MHz. Relevant für Hochgeschwindigkeits-Schaltanwendungen.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Die Lichtstärke der LEDs wird in Bins sortiert, um Konsistenz zu gewährleisten. Der Bin-Code definiert einen minimalen und maximalen Intensitätsbereich, gemessen bei 20mA. Die Toleranz innerhalb jedes Bins beträgt +/-15%.

• Bin M:18,0 - 28,0 mcd
• Bin N:28,0 - 45,0 mcd
• Bin P:45,0 - 71,0 mcd
• Bin Q:71,0 - 112,0 mcd
• Bin R:112,0 - 180,0 mcd

Dieses System ermöglicht es Entwicklern, LEDs mit der für ihre Anwendung erforderlichen Helligkeitsstufe auszuwählen und so visuelle Gleichmäßigkeit in Multi-LED-Arrays sicherzustellen.

4. Analyse der Leistungskurven

Während spezifische Diagramme im Datenblatt referenziert werden (z.B. Abb.1, Abb.5), würden typische Kurven für solche LEDs Folgendes umfassen:

• I-V-Kennlinie (Strom-Spannungs-Kurve):Zeigt den exponentiellen Zusammenhang zwischen Durchlassspannung und Strom. Die Kniespannung liegt bei etwa 2,0-2,4V.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Die Intensität steigt bis zum maximalen Nennstrom annähernd linear mit dem Strom an.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Die Intensität nimmt typischerweise mit steigender Umgebungstemperatur ab, bedingt durch verringerte Quanteneffizienz und erhöhte nichtstrahlende Rekombination.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der Lichtleistung gegenüber der Wellenlänge, mit einem Maximum bei 588nm und einer Halbwertsbreite von 15nm.
• Abstrahlcharakteristik:Ein Polardiagramm, das den 130-Grad-vollen Abstrahlwinkel illustriert, bei dem die Intensität auf die Hälfte ihres Wertes auf der Achse abfällt.

5. Mechanische & Verpackungsinformationen

Die LED ist in einem standardmäßigen SMD-Gehäuse erhältlich. Das Datenblatt enthält detaillierte Maßzeichnungen (in mm) für das Bauteil selbst. Wichtige mechanische Hinweise umfassen:

• Die Toleranz der meisten Maße beträgt ±0,10mm.
• Das Gehäuse ist für die Reverse-Montage ausgelegt.
• Vorgeschlagene Lötpad-Abmessungen werden bereitgestellt, um eine zuverlässige Lötstelle und korrekte Ausrichtung während des Reflow-Prozesses sicherzustellen.
• Die Polarität ist auf dem Bauteil gekennzeichnet, was für die korrekte Installation entscheidend ist.

5.1 Tape-and-Reel-Verpackung

Die LEDs werden auf 8-mm-Trägerband geliefert, das mit einem Deckband versiegelt und auf 7-Zoll-(178-mm)-Spulen aufgewickelt ist.

• Stückzahl pro Spule:3000 Stück.
• Mindestbestellmenge (MOQ):500 Stück für Restmengen.
• Verpackungsstandards:Entspricht den ANSI/EIA-481-Spezifikationen.
• Fehlende Bauteile:Gemäß Spulenstandard sind maximal zwei aufeinanderfolgende leere Taschen pro Spule zulässig.

6. Löt- & Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Ein empfohlenes IR-Reflow-Profil für bleifreie Prozesse wird bereitgestellt. Wichtige Parameter umfassen:

• Vorwärmen:150-200°C.
• Vorwärmzeit:Maximal 120 Sekunden.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C.
• Zeit oberhalb der Liquidus-Temperatur (am Peak):Maximal 10 Sekunden. Die LED sollte nicht mehr als zweimal dem Reflow-Prozess unterzogen werden.

Das Profil basiert auf JEDEC-Standards. Entwickler müssen ihren spezifischen Leiterplatten-Bestückungsprozess charakterisieren und dabei Platinendesign, Lotpaste und Ofeneigenschaften berücksichtigen.

6.2 Handlötung

Falls Handlötung notwendig ist:

• Lötkolbentemperatur:Maximal 300°C.
• Lötzeit:Maximal 3 Sekunden pro Anschluss.
• Auf einen Lötzyklus beschränken.

6.3 Reinigung

Falls eine Reinigung nach dem Löten erforderlich ist:

• Nur spezifizierte Lösungsmittel verwenden: Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur.
• Die Eintauchzeit sollte weniger als eine Minute betragen.
• Nicht spezifizierte Chemikalien können das LED-Gehäuse beschädigen.

6.4 Lagerbedingungen

• Verschweißte Verpackung (mit Trockenmittel):Lagern bei ≤30°C und ≤90% r.F. Innerhalb eines Jahres verwenden.
• Geöffnete Verpackung:Lagern bei ≤30°C und ≤60% r.F. Für Bauteile, die der feuchtigkeitsgeschützten Verpackung entnommen wurden, wird empfohlen, den IR-Reflow innerhalb von 672 Stunden (28 Tage, MSL 2a) abzuschließen.
• Langzeitlagerung (außerhalb der Tüte):In einem verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder in einem Stickstoff-Exsikkator lagern. Bei Lagerung >672 Stunden vor dem Löten mindestens 20 Stunden bei 60°C backen, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" während des Reflow zu verhindern.

7. Anwendungsvorschläge & Designüberlegungen

7.1 Typische Anwendungsszenarien

• Statusanzeigen:An Unterhaltungselektronik, Haushaltsgeräten und Netzwerkgeräten.
• Hintergrundbeleuchtung:Für Tasten auf Tastaturen, Folientastaturen oder kleine LCD-Panels.
• Automobil-Innenraumbeleuchtung:Für Armaturenbrettsymbole, Schalterbeleuchtung oder Ambientebeleuchtung.
• Industrielle Panelanzeigen:Bietet klare visuelle Statusinformationen in Steuerpaneelen.

7.2 Ansteuerungsmethode und Schaltungsdesign

LEDs sind strombetriebene Bauteile. Um eine stabile Lichtausgabe und lange Lebensdauer zu gewährleisten:

• Immer einen strombegrenzenden Widerstand oder eine Konstantstromquelle verwenden.Nicht direkt an eine Spannungsquelle anschließen.
• Den Vorwiderstand berechnen mit: R = (V_versorgung- V_F) / I_F. Für ein konservatives Design den maximalen V_F-Wert aus dem Datenblatt verwenden.
• Beispiel: Bei einer Versorgungsspannung von 5V und einem Zielstrom I_F=20mA: R = (5V - 2,4V) / 0,02A = 130 Ω. Ein Standardwiderstand von 130Ω oder 150Ω wäre geeignet.
• Für PWM-Dimmung (Pulsweitenmodulation) sicherstellen, dass die Frequenz hoch genug ist (>100Hz), um sichtbares Flackern zu vermeiden.

7.3 Vorsichtsmaßnahmen gegen elektrostatische Entladung (ESD)

LEDs sind empfindlich gegenüber ESD. Bei der Handhabung und Montage stets folgende Vorsichtsmaßnahmen beachten:

• Geerdetes Handgelenkband oder antistatische Handschuhe verwenden.
• Sicherstellen, dass alle Arbeitsplätze, Werkzeuge und Maschinen ordnungsgemäß geerdet sind.
• LEDs in ESD-sicherer Verpackung lagern und transportieren.

8. Technischer Vergleich & Differenzierung

Im Vergleich zu traditionellen bedrahteten LEDs oder anderen SMD-Typen bietet dieses Bauteil mehrere Vorteile:

• Reverse-Mount-Design:Bietet Flexibilität für optisches Design, bei dem die lichtemittierende Oberfläche näher an der Leiterplatte sein muss oder für spezifische Lichtaustrittswinkel.
• AlInGaP-Technologie:Bietet höhere Effizienz und bessere Temperaturstabilität im Vergleich zu älteren Technologien wie GaAsP, was zu hellerer und konsistenterer gelber Lichtausgabe führt.
• Volle SMD-Kompatibilität:Die Tape-and-Reel-Verpackung und Kompatibilität mit IR-Reflow ermöglichen eine schnelle, kostengünstige automatisierte Bestückung, reduziert Fertigungszeit und potenzielle manuelle Fehler.
• Weiter Abstrahlwinkel:Der 130-Grad-Winkel bietet breite, gleichmäßige Ausleuchtung anstelle eines schmalen Strahls, ideal für Anzeigeanwendungen.

9. Häufig gestellte Fragen (FAQs)

F1: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge (588nm) und dominanter Wellenlänge (587nm)?

A1: Die Spitzenwellenlänge ist der physikalische Punkt der maximalen spektralen Ausgangsleistung. Die dominante Wellenlänge ist ein berechneter Wert aus der Farbmessung, der der menschlichen Farbwahrnehmung am besten entspricht. Sie liegen bei monochromatischen LEDs wie dieser oft sehr nahe beieinander.

F2: Kann ich diese LED dauerhaft mit 30mA betreiben?

A2: Ja, 30mA ist der maximal zulässige Gleichstrom in Durchlassrichtung. Für optimale Lebensdauer und um erhöhte Umgebungstemperaturen zu berücksichtigen, wird jedoch ein Betrieb bei oder unter dem typischen Wert von 20mA empfohlen. Thermomanagement auf der Leiterplatte stets berücksichtigen.

F3: Was bedeutet "Reverse Mount"?

A3: Bei einer Standard-SMD-LED zeigt die Linse von der Leiterplatte weg. Bei einem Reverse-Mount-Design ist die LED dafür vorgesehen, mit der LinsezurLeiterplatte hin montiert zu werden. Dies erfordert oft ein Loch oder eine Öffnung in der Leiterplatte, damit das Licht austreten kann, was eine einzigartige optische Integration ermöglicht.

F4: Wie interpretiere ich den Bin-Code in der Teilenummer?

A4: Der Bin-Code (z.B. KSKT) wird im Auszug nicht vollständig detailliert, entspricht aber typischerweise spezifischen Bereichen der Lichtstärke und manchmal der Farbart. Die separate bereitgestellte Bin-Liste (M, N, P, Q, R) wird verwendet, um die bestellte Intensitätsklasse zu spezifizieren. Für die genaue Zuordnung des Teilenummer-Suffixes das vollständige Binning-Dokument des Herstellers konsultieren.

10. Praktische Design-Fallstudie

Szenario:Entwurf einer stromsparenden, gelben Statusanzeige für ein tragbares Gerät, das von einer 3,3V-Mikrocontroller-Schiene versorgt wird.

Designschritte:

1. Stromauswahl:Wählen Sie einen Treiberstrom von 10mA für niedrigen Stromverbrauch bei guter Sichtbarkeit. Gemäß typischer Kurven ist die Lichtstärke bei 10mA annähernd proportional zum Strom (etwa die Hälfte des 20mA-Werts).
2. Widerstandsberechnung:Verwendung von typischem V_F= 2,4V und Versorgung = 3,3V. R = (3,3V - 2,4V) / 0,01A = 90 Ω. Der nächstgelegene Standardwert ist 91 Ω.
3. Verlustleistungsprüfung:Leistung in der LED: P_LED= V_F* I_F= 2,4V * 0,01A = 24 mW, deutlich unter dem Maximum von 75 mW. Leistung im Widerstand: P_R= (0,01A)^2 * 91Ω = 9,1 mW.
4. Leiterplattenlayout:Den vorgeschlagenen Lötpad-Abmessungen aus dem Datenblatt folgen. Sicherstellen, dass die Polaritätsmarkierung auf dem Footprint mit der Kathodenmarkierung der LED übereinstimmt. Bei Nutzung der Reverse-Mount-Funktion eine geeignete Öffnung in der Leiterplatte unter der LED-Position vorsehen.
5. ESD & Montage:ESD-Vorsichtsmaßnahmen im Montageleitfaden spezifizieren. Die empfohlenen Reflow-Profilparameter als Ausgangspunkt für die Prozessqualifizierung verwenden.

11. Einführung in das Technologieprinzip

Die LED basiert auf AlInGaP-Halbleitermaterial, das auf einem Substrat gewachsen wird. Wird eine Durchlassspannung an den pn-Übergang angelegt, werden Elektronen und Löcher in die aktive Region injiziert, wo sie rekombinieren. In einem direkten Bandlückenmaterial wie AlInGaP setzt diese Rekombination Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Wellenlänge des gelben Lichts (~587-588 nm) wird durch die Bandlückenenergie der AlInGaP-Legierungszusammensetzung bestimmt. Die wasserklare Epoxidlinse verkapselt den Chip, bietet mechanischen Schutz, formt die Lichtausgabe (130-Grad-Abstrahlwinkel) und verbessert die Lichtextraktionseffizienz.

12. Branchentrends

Der Markt für SMD-LEDs entwickelt sich weiterhin in Richtung:

• Höhere Effizienz:Mehr Lumen pro Watt (lm/W), wodurch der Energieverbrauch bei gleicher Lichtleistung reduziert wird.
• Miniaturisierung:Kleinere Gehäusegrößen (z.B. 0402, 0201), die eine höhere Dichte auf Leiterplatten ermöglichen.
• Verbesserte Farbkonstanz:Engere Binning-Toleranzen für sowohl Intensität als auch Farbartkoordinaten, entscheidend für Anwendungen, die ein einheitliches Erscheinungsbild erfordern.
• Erhöhte Zuverlässigkeit:Bessere Leistung unter hoher Temperatur und Feuchtigkeit, Verlängerung der Betriebslebensdauer in anspruchsvollen Umgebungen wie der Automobilindustrie.
• Integrierte Lösungen:LEDs mit eingebauten strombegrenzenden Widerständen, Zenerdioden zum ESD-Schutz oder sogar Treiber-ICs, die das Schaltungsdesign vereinfachen.

Diese Reverse-Mount-AlInGaP-LED stellt eine ausgereifte und zuverlässige Lösung innerhalb dieses breiteren Trends dar und bietet für eine Vielzahl von Anzeigeanwendungen eine gute Balance aus Leistung, Kosten und Fertigungsfreundlichkeit.