Reverse-Mount SMD LED Gelb 588nm - Gehäuseabmessungen 3,2x1,6x1,1mm - Durchlassspannung 2,4V - Verlustleistung 75mW - Technisches Datenblatt

1. Produktübersicht

Dieses Dokument erläutert detailliert die Spezifikationen einer hochhellen, reverse-mount Oberflächenmontage-Leuchtdiode (SMD LED). Das Bauteil nutzt einen Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP) Halbleiterchip zur Erzeugung von gelbem Licht, eingekapselt in einem wasserklaren Linsengehäuse. Es ist primär für automatisierte Bestückungsprozesse konzipiert und wird auf 8 mm breitem Gurtband geliefert, das auf 7-Zoll-Spulen aufgewickelt ist. Wichtige Merkmale sind die Einhaltung der RoHS-Richtlinien, Kompatibilität mit Infrarot- und Dampfphasen-Reflow-Lötverfahren sowie die Eignung für eine Vielzahl elektronischer Anwendungen, die zuverlässige, helle Anzeigebeleuchtung erfordern.

2. Tiefgehende objektive Interpretation der technischen Parameter

2.1 Absolute Grenzwerte

Die Betriebsgrenzen des Bauteils sind bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C definiert. Der maximale Dauer-Durchlassstrom beträgt 30 mA. Der Spitzendurchlassstrom, zulässig unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite), beträgt 80 mA. Die maximale Verlustleistung liegt bei 75 mW. Für Umgebungstemperaturen über 50°C muss der zulässige Durchlassstrom linear mit einer Rate von 0,4 mA pro Grad Celsius reduziert werden. Die maximal anlegbare Sperrspannung beträgt 5 V. Das Bauteil kann in einem Umgebungstemperaturbereich von -30°C bis +85°C betrieben und zwischen -40°C und +85°C gelagert werden. Die Infrarot-Lötbedingung ist als Spitzentemperatur von 260°C für maximal 5 Sekunden spezifiziert.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Gemessen bei Ta=25°C und einem Durchlassstrom (IF) von 20 mA sind die wesentlichen Leistungsparameter wie folgt. Die Lichtstärke (Iv) hat einen typischen Wert, wird jedoch von einem Minimum von 28,0 mcd bis zu einem Maximum von 450,0 mcd gebinnt. Der Abstrahlwinkel (2θ1/2), definiert als der volle Winkel, bei dem die Intensität auf die Hälfte ihres axialen Wertes abfällt, beträgt 70 Grad. Die Peak-Emissionswellenlänge (λP) liegt bei 588,0 nm. Die dominante Wellenlänge (λd), welche die wahrgenommene Farbe definiert, beträgt 587,0 nm. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt 17 nm. Die Durchlassspannung (VF) misst typischerweise 2,4 V, mit einem Maximum von 2,4 V unter den Testbedingungen. Der Sperrstrom (IR) beträgt maximal 10 µA bei einer Sperrspannung (VR) von 5 V. Die Sperrschichtkapazität (C) beträgt 40 pF, gemessen bei Nullvorspannung und 1 MHz.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Die Lichtausbeute der LEDs wird in Bins kategorisiert, um Konsistenz in der Anwendung zu gewährleisten. Das Binning basiert auf der minimalen und maximalen Lichtstärke, gemessen bei 20 mA. Die Bincodes und ihre entsprechenden Bereiche sind: N (28,0-45,0 mcd), P (45,0-71,0 mcd), Q (71,0-112,0 mcd), R (112,0-180,0 mcd), S (180,0-280,0 mcd) und T (280,0-450,0 mcd). Auf jedes Intensitäts-Bin wird eine Toleranz von +/-15% angewendet. Dieses System ermöglicht es Konstrukteuren, Bauteile entsprechend dem erforderlichen Helligkeitsniveau in ihrem Design auszuwählen.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auf typische Leistungskurven, die für die Designanalyse wesentlich sind. Diese Kurven, üblicherweise über der Umgebungstemperatur aufgetragen, illustrieren typischerweise den Zusammenhang zwischen Durchlassstrom und Lichtstärke, die Variation der Durchlassspannung mit der Temperatur sowie die relative Strahlungsleistung gegenüber der Wellenlänge (spektrale Verteilung). Die Analyse der I-V-Kurve hilft bei der Auslegung der strombegrenzenden Schaltung, während die Temperatur-Derating-Kurve entscheidend für die Sicherstellung der Zuverlässigkeit unter variierenden thermischen Bedingungen ist. Die spektrale Verteilungskurve bestätigt die monochromatische Natur der Lichtausgabe, die um 588 nm zentriert ist.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen und Polarität

Die LED entspricht einer standardmäßigen EIA-Gehäuseform. Wichtige Abmessungen sind die Gesamtlänge, -breite und -höhe. Die Kathode ist typischerweise durch eine visuelle Markierung wie eine Kerbe oder eine grüne Markierung auf dem Gehäuse gekennzeichnet. Detaillierte Maßzeichnungen sind im Datenblatt enthalten, alle Maße sind in Millimetern angegeben, mit einer Standardtoleranz von ±0,10 mm, sofern nicht anders angegeben.

5.2 Gurt- und Spulenspezifikationen

Für die automatisierte Pick-and-Place-Bestückung werden die Bauteile in geprägter Trägerbandverpackung geliefert. Die Bandbreite beträgt 8 mm. Die Bauteile werden in Taschen geladen und mit einem Deckband versiegelt. Sie werden auf Spulen mit einem Durchmesser von 7 Zoll (178 mm) aufgewickelt. Jede volle Spule enthält 3000 Stück. Für Mengen unter einer vollen Spule gilt eine Mindestpackmenge von 500 Stück für Restposten. Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA 481-1-A-1994-Spezifikationen, wobei maximal zwei aufeinanderfolgende fehlende Bauteile im Band zulässig sind.

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofile

Es werden zwei vorgeschlagene Infrarot (IR) Reflow-Profile bereitgestellt: eines für den Standard (Zinn-Blei) Lötprozess und eines für den bleifreien (Pb-free) Lötprozess. Das bleifreie Profil wird speziell für die Verwendung mit SnAgCu-Lötpaste empfohlen. Die Profile definieren kritische Parameter einschließlich Vorheiztemperatur und -zeit, Zeit über der Liquidustemperatur, Spitzentemperatur und Abkühlrate. Die Einhaltung dieser Profile, insbesondere der maximalen Spitzentemperatur von 260°C für 5 Sekunden, ist entscheidend, um thermische Schäden am LED-Gehäuse und dem Halbleiterchip zu verhindern.

6.2 Reinigung und Lagerung

Falls nach dem Löten eine Reinigung 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. Nicht spezifizierte Chemikalien können die Epoxidlinse beschädigen. Zur Lagerung sollten LEDs in einer Umgebung von nicht mehr als 30°C und 70% relativer Luftfeuchtigkeit aufbewahrt werden. Bauteile, die aus ihrer ursprünglichen Feuchtigkeitssperrbeutel entnommen wurden, sollten innerhalb einer Woche reflow-gelötet werden. Für eine längere Lagerung außerhalb der Originalverpackung müssen sie in einem verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder in einer Stickstoffatmosphäre gelagert werden und erfordern vor der Bestückung einen Backprozess (ca. 60°C für 24 Stunden), um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen.

7. Anwendungsvorschläge

7.1 Typische Anwendungsschaltungen

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Um eine gleichmäßige Helligkeit beim Ansteuern mehrerer LEDs zu gewährleisten, wird dringend empfohlen, für jede LED einen seriellen strombegrenzenden Widerstand zu verwenden, wie im Datenblatt unter "Schaltungsmodell A" dargestellt. Das direkte Parallelschalten mehrerer LEDs an eine Spannungsquelle ("Schaltungsmodell B") wird nicht empfohlen, da kleine Variationen in der Durchlassspannung (Vf) einzelner LEDs zu erheblichen Unterschieden im Strom und folglich in der Helligkeit führen können. Der Serienwiderstand stabilisiert den Strom durch jede LED unabhängig.

7.2 Schutz vor elektrostatischer Entladung (ESD)

Die LED ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung. ESD-Schäden können sich als hoher Sperrleckstrom, niedrige Durchlassspannung oder Ausfall bei niedrigen Strömen manifestieren. Präventive Maßnahmen sind während der Handhabung und Bestückung zwingend erforderlich: Personal sollte leitfähige Handgelenkbänder oder antistatische Handschuhe tragen; alle Geräte, Arbeitsplätze und Lagerregale müssen ordnungsgemäß geerdet sein. Ein Ionisator kann verwendet werden, um statische Aufladungen zu neutralisieren, die sich auf der Kunststofflinse ansammeln können. Die Überprüfung auf ESD-Schäden umfasst die Kontrolle der Leuchtfunktion und die Messung von Vf bei niedrigen Strompegeln.

8. Designüberlegungen und Vorsichtsmaßnahmen

Das Bauteil ist für allgemeine elektronische Geräte bestimmt. Anwendungen, die außergewöhnliche Zuverlässigkeit erfordern, insbesondere wenn ein Ausfall Leben oder Gesundheit gefährden könnte (z.B. Luftfahrt, Medizingeräte), erfordern vorherige Absprache. Die Ansteuerungsmethode muss die absoluten Grenzwerte für Strom und Leistung einhalten und notwendige Deratings für erhöhte Umgebungstemperaturen berücksichtigen. Das thermische Management auf der Leiterplatte sollte berücksichtigt werden, wenn in der Nähe der Maximalwerte gearbeitet wird. Das Lötpad-Layout muss den vorgeschlagenen Abmessungen folgen, um eine korrekte mechanische Ausrichtung und Lötstellenbildung während des Reflow-Prozesses sicherzustellen.

9. Technologieeinführung und Trends

Diese LED nutzt AlInGaP-Technologie, die für hohe Effizienz und Stabilität bei der Erzeugung von rotem, orangem und gelbem Licht bekannt ist. Das "Reverse-Mount"-Design zeigt an, dass die lichtemittierende Fläche auf der Seite gegenüber den Montagepads liegt, was für spezifische optische Designs oder platzbeschränkte Layouts, bei denen seitlich emittierendes Licht benötigt wird, vorteilhaft sein kann. Der Trend bei SMD LEDs geht weiterhin in Richtung höherer Lichtausbeute (mehr Lichtleistung pro elektrischem Watt), verbesserter Farbkonstanz durch engere Binning-Toleranzen und erhöhter Zuverlässigkeit unter rauen Umgebungsbedingungen, einschließlich der höheren Temperatur-Lötprofile, die für die bleifreie Bestückung erforderlich sind.