Technisches Datenblatt für Reverse-Mount SMD LED LTST-C216TBKT - Blau - 2,8-3,8V - 76mW - Deutsche Fassung

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für eine leistungsstarke, reverse-montierbare Oberflächenmontage-LED (SMD) mit blauer Lichtemission. Die Komponente ist für automatisierte Bestückungsprozesse ausgelegt und entspricht den RoHS- und Green-Product-Standards. Ihr Haupteinsatzgebiet liegt in elektronischen Geräten, die zuverlässige, kompakte Lichtquellen erfordern.

1.1 Kernmerkmale und Vorteile

Die LED bietet mehrere entscheidende Vorteile für die moderne Elektronikfertigung:

• Umweltkonformität:Das Produkt erfüllt die RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe) und wird als "grünes Produkt" eingestuft.
• Reverse-Mount-Design:Dieser spezielle Gehäusetyp ist für Anwendungen optimiert, bei denen die LED mit der Linse von der Leiterplatte weg montiert wird, oft für Seiteneinstrahlung oder Kantenbeleuchtung.
• Fertigungsfreundlichkeit:Sie wird auf Standard-8-mm-Trägerbändern auf 7-Zoll-Spulen geliefert und ist damit voll kompatibel mit Hochgeschwindigkeits-Bestückungsautomaten für die Serienfertigung.
• Prozesskompatibilität:Das Bauteil ist für Standard-Infrarot (IR)-Reflow-, Dampfphasen-Reflow- und Wellenlötprozesse ausgelegt und bietet Flexibilität bei der Fertigungslinienkonfiguration.
• Standardisierung:Es entspricht den EIA-Standardgehäuseabmessungen (Electronic Industries Alliance), was Austauschbarkeit und einfache Konstruktion gewährleistet.
• Ansteuerung:Die LED ist IC-kompatibel (Integrated Circuit), d.h. sie kann problemlos von Standard-Logikpegel-Ausgängen mit entsprechender Strombegrenzung angesteuert werden.

2. Detaillierte Technische Spezifikationen

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der wichtigsten LED-Parameter, abgeleitet aus den Tabellen zu den absoluten Grenzwerten und den elektrischen/optischen Eigenschaften.

2.1 Absolute Grenzwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Ein Betrieb bei oder über diesen Grenzen ist nicht garantiert.

• Verlustleistung (Pd):76 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das LED-Gehäuse bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C als Wärme abführen kann. Eine Überschreitung führt zu einem übermäßigen Anstieg der Sperrschichttemperatur.
• DC-Durchlassstrom (IF):20 mA. Der maximal empfohlene kontinuierliche Durchlassstrom für einen zuverlässigen Betrieb.
• Spitzen-Durchlassstrom:100 mA. Dieser ist nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite), um eine höhere momentane Lichtausbeute ohne Überhitzung zu erreichen.
• Derating:Der DC-Durchlassstrom muss linear um 0,25 mA für jedes Grad Celsius reduziert werden, um das die Umgebungstemperatur 50°C übersteigt. Beispiel: Bei 70°C wäre der maximale Dauerstrom 20 mA - (0,25 mA/°C * 20°C) = 15 mA.
• Sperrspannung (VR):Maximal 5 V. Das Anlegen einer höheren Sperrspannung kann zu sofortigem und katastrophalem Ausfall führen. Das Datenblatt weist ausdrücklich darauf hin, dass Sperrspannung nicht für Dauerbetrieb verwendet werden kann.
• Temperaturbereiche:Das Bauteil kann innerhalb eines weiten Temperaturbereichs von -55°C bis +85°C betrieben und gelagert werden.
• Löttoleranz:Die LED hält Löttemperaturen von 260°C für bis zu 5 Sekunden (IR/Wellenlöten) oder 215°C für bis zu 3 Minuten (Dampfphase) stand, was das Prozessfenster für die Leiterplattenbestückung definiert.

2.2 Elektrische und Optische Eigenschaften

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

• Lichtstärke (Iv):Reicht von mindestens 28,0 mcd bis maximal 180,0 mcd. Der tatsächliche Wert für eine bestimmte Einheit hängt von ihrem Bin-Code ab (siehe Abschnitt 3). Die Intensität wird mit einem Sensor gemessen, der auf die photopische Hellempfindlichkeitskurve (CIE-Kurve) des menschlichen Auges gefiltert ist.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):130 Grad. Dieser große Abstrahlwinkel deutet auf ein lambertisches oder nahezu lambertisches Abstrahlverhalten hin, geeignet für Anwendungen, die breite, gleichmäßige Ausleuchtung anstelle eines fokussierten Strahls erfordern.
• Spitzenwellenlänge (λP):Typischerweise 468 nm. Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsabgabe am höchsten ist.
• Farbwert (λd):Liegt im Bereich von 465,0 nm bis 475,0 nm. Dies ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge, die die Farbe (Blau) definiert. Sie wird aus den CIE-Farbraumkoordinaten berechnet.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Etwa 25 nm. Dies gibt die Bandbreite des emittierten Lichts an, gemessen als volle Breite auf halber Höhe (FWHM) des spektralen Peaks.
• Durchlassspannung (VF):Liegt bei 20 mA im Bereich von 2,80 V bis 3,80 V. Der genaue Wert ist gebinnt (siehe Abschnitt 3). Dieser Parameter ist entscheidend für die Auslegung des strombegrenzenden Widerstands in der Ansteuerschaltung.
• Sperrstrom (IR):Maximal 10 μA bei angelegter 5V-Sperrvorspannung. Ein höherer als spezifizierter Leckstrom kann auf eine Beschädigung hindeuten.
• Kapazität (C):Typischerweise 40 pF, gemessen bei 0V Vorspannung und 1 MHz Frequenz. Dies ist für die meisten DC- und Niederfrequenzanwendungen generell vernachlässigbar, könnte aber in Hochgeschwindigkeits-Multiplexschaltungen relevant sein.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Konsistenz in der Massenproduktion zu gewährleisten, werden LEDs anhand wichtiger Parameter in Bins sortiert. Dies ermöglicht es Konstrukteuren, Bauteile auszuwählen, die spezifische Anforderungen an Farb- und Helligkeitsgleichmäßigkeit erfüllen.

3.1 Binning der Durchlassspannung

Einheiten werden nach ihrem Durchlassspannungsabfall bei 20 mA sortiert. Die Bins D7 bis D11 decken den Bereich von 2,80V bis 3,80V in 0,2V-Schritten ab, mit einer Toleranz von ±0,1V innerhalb jedes Bins. Die Auswahl von LEDs aus demselben Spannungs-Bin hilft, eine gleichmäßige Stromaufteilung zu gewährleisten, wenn mehrere Bauteile parallel geschaltet sind.

3.2 Binning der Lichtstärke

Dieses Binning kategorisiert LEDs nach ihrer Lichtausbeute. Die Bins N, P, Q und R decken Intensitätsbereiche von 28-45 mcd, 45-71 mcd, 71-112 mcd bzw. 112-180 mcd ab. Jeder Bin hat eine Toleranz von ±15%. Die Auswahl von Bauteilen aus einem einzigen Intensitäts-Bin ist entscheidend für Anwendungen, die eine gleichmäßige Helligkeit über mehrere Anzeigen hinweg erfordern.

3.3 Binning des Farbwerts

Dies definiert die wahrgenommene Farbe. Für diese blaue LED sind die Bins AC (465-470 nm) und AD (470-475 nm) verfügbar, mit einer engen Toleranz von ±1 nm pro Bin. Dies gewährleistet minimale Farbvariationen in Multi-LED-Arrays.

4. Analyse der Kennlinien

Während im Datenblatt auf spezifische grafische Kurven verwiesen wird (z.B. Abb.1, Abb.6), werden hier deren typische Implikationen analysiert.

4.1 Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I-V-Kennlinie)

Die Lichtausbeute (Lichtstärke) einer LED ist bis zu einem gewissen Punkt direkt proportional zum Durchlassstrom. Der Betrieb bei den empfohlenen 20 mA gewährleistet optimale Effizienz und Lebensdauer. Die 100-mA-Pulsbewertung ermöglicht kurze Phasen der Übersteuerung für Blitz- oder Hochhelligkeits-Signalanwendungen, aber Dauerbetrieb bei solchen Strömen würde die Verlustleistungsgrenze verletzen.

4.2 Temperaturabhängigkeit

Die LED-Leistung ist temperaturabhängig. Die Durchlassspannung nimmt typischerweise mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Noch wichtiger ist, dass die Lichtstärke mit steigender Temperatur abnimmt. Die Derating-Spezifikation für den Durchlassstrom (0,25 mA/°C über 50°C) ist eine direkte Folge dieser thermischen Anforderung und verhindert, dass die Sperrschichttemperatur sichere Grenzen überschreitet.

4.3 Spektrale Eigenschaften

Die spektrale Verteilungskurve (referenziert durch die Spitzenwellenlängenmessung) zeigt die Intensität des bei jeder Wellenlänge emittierten Lichts. Der Farbwert (λd) wird aus dieser Kurve und dem CIE-Farbraum abgeleitet. Die 25 nm spektrale Halbwertsbreite deutet auf eine relativ reine blaue Farbe hin. Die Spitzenwellenlänge kann sich mit Änderungen von Treiberstrom und Temperatur leicht verschieben.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen und Polarität

Die LED entspricht einem standardmäßigen EIA-SMD-Gehäuseumriss. Das Datenblatt enthält eine detaillierte Maßzeichnung (alle Maße in mm). Bei Reverse-Mount-Gehäusen ist die Identifizierung der Kathoden-/Anodenausrichtung von oben entscheidend. Typischerweise zeigt eine Markierung auf dem Gehäuse oder ein asymmetrisches Merkmal die Kathode an. Das vorgeschlagene Lötpad-Layout-Diagramm gewährleistet eine ordnungsgemäße Lötstellenbildung und mechanische Stabilität während des Reflow.

5.2 Trägerband- und Spulenspezifikationen

Die Komponente wird auf industrieüblichen 8-mm-Trägerbändern geliefert, die auf 7-Zoll-Spulen aufgewickelt sind. Wichtige Verpackungshinweise sind: 3000 Stück pro Spule, eine Mindestpackungsmenge von 500 Stück für Restposten und maximal zwei aufeinanderfolgende fehlende Komponenten pro Spule. Die Verpackung folgt den ANSI/EIA 481-1-A-1994-Standards und gewährleistet Kompatibilität mit automatischen Zuführern.

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

6.1 Empfohlene Reflow-Profile

Das Datenblatt bietet vorgeschlagene Infrarot (IR)-Reflow-Profile für sowohl normale (Zinn-Blei) als auch bleifreie Lötprozesse. Wichtige Parameter umfassen Aufwärmzonen, Zeit oberhalb der Liquidustemperatur und Spitzentemperatur (max. 260°C für 5 Sekunden). Die Einhaltung dieser Profile ist entscheidend, um thermischen Schock zu verhindern, der zu Gehäuserissen oder Delamination führen kann, und um zuverlässige Lötstellen zu gewährleisten, ohne den LED-Chip zu beschädigen.

6.2 Lagerung und Handhabung

Lagerung:LEDs sollten unter Bedingungen gelagert werden, die 30°C und 70% relative Luftfeuchtigkeit nicht überschreiten. Komponenten, die aus ihrer original feuchtigkeitsdichten Verpackung entnommen wurden, sollten innerhalb einer Woche reflow-gelötet werden. Für längere Lagerung außerhalb der Verpackung müssen sie in einem verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder in einer Stickstoffatmosphäre aufbewahrt werden. Wenn sie länger als eine Woche unverpackt gelagert wurden, ist vor dem Löten ein 24-stündiges Backen bei 60°C erforderlich, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" während des Reflow zu verhindern.

Reinigung:Wenn eine Nachlötreinigung erforderlich ist, sollten nur alkoholbasierte Lösungsmittel wie Isopropylalkohol oder Ethylalkohol verwendet werden. Die LED sollte bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute eingetaucht werden. Andere, nicht spezifizierte Chemikalien können die Epoxidlinse oder das Gehäuse beschädigen.

6.3 ESD-Vorsichtsmaßnahmen (Elektrostatische Entladung)

LEDs sind empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung. Die Handhabung muss mit geeigneten ESD-Schutzmaßnahmen erfolgen: Verwendung geerdeter Handgelenkbänder, antistatischer Handschuhe und Sicherstellung, dass alle Geräte und Arbeitsflächen ordnungsgemäß geerdet sind. Ein Spannungsstoß kann ebenfalls zu sofortigem Ausfall führen.

7. Anwendungshinweise und Konstruktionsüberlegungen

7.1 Bestimmungsgemäße Verwendung und Einschränkungen

Diese LED ist für gewöhnliche elektronische Geräte in Büro-, Kommunikations- und Haushaltsanwendungen ausgelegt. Sie wird ohne vorherige Konsultation und Qualifizierung nicht für sicherheitskritische Anwendungen (Luftfahrt, medizinische Lebenserhaltung, Verkehrssteuerung) empfohlen, da ein Ausfall Leben oder Gesundheit gefährden könnte.

7.2 Ansteuerschaltungsentwurf

Eine LED ist ein stromgesteuertes Bauteil. Die zuverlässigste Methode, mehrere LEDs anzusteuern, ist die Verwendung eines seriellen strombegrenzenden Widerstands für jede LED (Schaltungsmodell A). Das direkte Parallelschalten von LEDs (Schaltungsmodell B) wird nicht empfohlen, da kleine Unterschiede in der Durchlassspannung (VF) zwischen einzelnen Einheiten zu erheblichen Ungleichgewichten in der Stromverteilung führen, was zu ungleichmäßiger Helligkeit und potenzieller Überlastung der LED mit der niedrigsten VF führt.

Der Wert des Serienwiderstands (R) wird mit dem Ohmschen Gesetz berechnet: R = (Vversorgung - VF) / IF, wobei VF die Durchlassspannung der LED ist (verwenden Sie für Zuverlässigkeit den Maximalwert aus dem Bin) und IF der gewünschte Durchlassstrom ist (z.B. 20 mA).

7.3 Thermomanagement

Obwohl die Verlustleistung gering ist (76 mW), ist ein ordnungsgemäßes thermisches Design auf der Leiterplatte dennoch wichtig, insbesondere bei Betrieb in hoher Umgebungstemperatur oder wenn mehrere LEDs eng beieinander platziert sind. Eine ausreichende Kupferfläche um die Lötpads herum hilft, Wärme abzuführen und niedrigere Sperrschichttemperaturen aufrechtzuerhalten, was die Lichtausbeute und die Lebensdauer des Bauteils erhält.

8. Technischer Vergleich und Trends

8.1 Differenzierung

Das Hauptunterscheidungsmerkmal dieses Produkts ist seineReverse-Mount-Konfiguration. Im Gegensatz zu Standard-SMD-LEDs mit Top-Emission ist dieses Gehäuse für die Montage mit der primären Lichtemission parallel zur Leiterplattenoberfläche ausgelegt. Dies ist ideal für Lichtleiteranwendungen, kantengeleuchtete Panels und Statusanzeigen, bei denen das Licht seitlich gerichtet werden muss.

8.2 Technologie und Trends

Diese LED verwendet ein InGaN-Halbleitermaterial (Indiumgalliumnitrid), das Standard für die Herstellung hocheffizienter blauer und grüner LEDs ist. Die Technologie ist ausgereift und bietet hervorragende Zuverlässigkeit und Leistung. Die Branchentrends konzentrieren sich weiterhin auf die Steigerung der Lichtausbeute (mehr Licht pro Watt), die Verbesserung der Farbkonstanz durch engere Binning und die Verbesserung der Kompatibilität mit bleifreien und Hochtemperatur-Lötprozessen, die für moderne, dichte Leiterplattenbestückungen erforderlich sind.

9. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

9.1 Kann ich diese LED ohne einen strombegrenzenden Widerstand betreiben?

No.Das direkte Anschließen einer LED an eine Spannungsquelle ist eine häufige Ursache für sofortigen Ausfall. Die Durchlassspannung ist kein fester Schwellenwert, sondern eine Kennlinie. Eine kleine Erhöhung der Spannung über VF führt zu einem großen, potenziell zerstörerischen Anstieg des Stroms. Ein Serienwiderstand (oder eine Konstantstromquelle) ist zwingend erforderlich.

9.2 Warum gibt es eine so große Spanne bei der Lichtstärke (28-180 mcd)?

Diese Spanne repräsentiert die Gesamtstreuung über die gesamte Produktion. Durch das Binning-System (N, P, Q, R) sortieren Hersteller LEDs in viel engere Gruppen. Für eine gleichmäßige Helligkeit in Ihrer Anwendung sollten Sie LEDs aus einem einzigen Intensitäts-Bin spezifizieren und kaufen.

9.3 Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und Farbwert?

Spitzenwellenlänge (λP)ist die physikalische Wellenlänge, bei der die LED die meiste optische Leistung emittiert.Farbwert (λd)ist ein berechneter Wert basierend darauf, wie das menschliche Auge Farbe wahrnimmt. Für eine monochromatische blaue LED wie diese liegen sie oft nahe beieinander, aber λd ist der relevantere Parameter für Farbabgleich.

9.4 Wie interpretiere ich die Lötprofil-Diagramme?

Die Diagramme stellen die Temperatur auf der Y-Achse gegen die Zeit auf der X-Achse dar. Sie definieren einen sicheren thermischen Pfad für die LED während des Reflow. Das Profil umfasst eine allmähliche Aufwärmrampe zur Minimierung thermischer Belastung, eine kontrollierte Zeit oberhalb des Schmelzpunkts des Lots zur Sicherstellung guter Benetzung und eine Spitzentemperaturgrenze (260°C) zur Schadensvermeidung. Die Abkühlrate wird ebenfalls kontrolliert. Ihr Reflow-Ofen sollte so programmiert werden, dass er diesem vorgeschlagenen Profil entspricht.