Technisches Datenblatt für Reverse-Mount SMD LED - Orange - 5mA Durchlassstrom - 2.3V Durchlassspannung

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt die Spezifikationen einer hochhellen, rückseitig zu montierenden Oberflächenmontage-Leuchtdiode (SMD LED). Das Bauteil nutzt einen Halbleiterchip aus Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP), der für seinen hohen Lichtwirkungsgrad und seine ausgezeichnete Farbreinheit bekannt ist, insbesondere im orangen bis roten Spektrum. Die Hauptanwendung liegt als kompakte, zuverlässige Anzeigeleuchte in verschiedenen elektronischen Baugruppen, bei denen der Platz begrenzt ist und eine Reverse-Mount-Konfiguration aus Design- oder ästhetischen Gründen vorteilhaft ist.

Die Kernvorteile dieser Komponente umfassen ihre Konformität mit der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe), was sie zu einer umweltbewussten Wahl macht. Sie wird auf industrieüblichem 8-mm-Tape geliefert, das auf 7-Zoll-Spulen aufgewickelt ist, und gewährleistet so Kompatibilität mit schnellen automatischen Bestückungsanlagen. Darüber hinaus ist das Bauteil für die in der modernen Elektronikfertigung üblichen Infrarot-Reflow-Lötprozesse ausgelegt, was die einfache Integration in Leiterplatten (PCB)-Baugruppen ermöglicht.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Die absoluten Maximalwerte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Diese Werte dürfen unter keinen Betriebsbedingungen überschritten werden.

• Verlustleistung (Pd):75 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das LED-Gehäuse als Wärme abführen kann, ohne dass Leistung oder Zuverlässigkeit beeinträchtigt werden.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_F(peak)):80 mA. Dies ist der maximal zulässige momentane Durchlassstrom, typischerweise unter gepulsten Bedingungen spezifiziert (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite), um eine Überhitzung des Halbleiterübergangs zu verhindern.
• Dauer-Durchlassstrom (I_F):30 mA DC. Dies ist der maximale stationäre Strom, der kontinuierlich angelegt werden kann.
• Sperrspannung (V_R):5 V. Das Anlegen einer Sperrspannung über diesem Wert kann zum Durchbruch und Ausfall der LED führen.
• Betriebs- und Lagertemperatur:-30°C bis +85°C (Betrieb), -40°C bis +85°C (Lagerung). Diese Bereiche gewährleisten die mechanische und elektrische Integrität der LED.
• Löttemperatur:Hält 260°C für 10 Sekunden stand, konform mit bleifreien (Pb-free) Lötprofilen.

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Diese Parameter werden unter Standardtestbedingungen bei einer Umgebungstemperatur (T_a) von 25°C und einem Durchlassstrom (I_F) von 5 mA gemessen, sofern nicht anders angegeben.

• Lichtstärke (I_V):Reicht von mindestens 11,2 Millicandela (mcd) bis maximal 71,0 mcd. Der tatsächliche Wert für eine spezifische Einheit hängt von ihrem zugewiesenen Bin-Code ab (siehe Abschnitt 3).
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):130 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke halb so groß ist wie die auf der Mittelachse (0°) gemessene Intensität. Ein derart großer Abstrahlwinkel ist typisch für LEDs mit wasserklarer Linse und bietet ein breites, diffuses Lichtmuster, das für Anzeigeanwendungen geeignet ist.
• Spitzenwellenlänge (λ_P):Typischerweise 611 Nanometer (nm). Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsabgabe am größten ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):Typischerweise 605 nm. Dies ist die einzelne Wellenlänge, die vom menschlichen Auge wahrgenommen wird und die Farbe des Lichts definiert, abgeleitet aus dem CIE-Farbdiagramm. Es ist der Schlüsselparameter für die Farbspezifikation.
• Spektrale Bandbreite (Δλ):Typischerweise 17 nm. Dies ist die volle Halbwertsbreite (FWHM) des Emissionsspektrums und gibt die Farbreinheit an. Eine kleinere Bandbreite deutet auf eine monochromatischere Lichtquelle hin.
• Durchlassspannung (V_F):Liegt zwischen 1,9V (min) und 2,3V (max) bei 5 mA. Dies ist der Spannungsabfall über der LED, wenn sie Strom führt. Entwickler müssen sicherstellen, dass die Treiberschaltung ausreichend Spannung bereitstellen kann.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 10 µA bei einer Sperrspannung von 5V. Dies ist der kleine Leckstrom, der fließt, wenn die LED innerhalb ihrer sicheren Grenze in Sperrrichtung gepolt ist.
• Kapazität (C):Typischerweise 40 pF gemessen bei 0V Vorspannung und 1 MHz. Diese parasitäre Kapazität kann bei Hochfrequenz-Schaltanwendungen relevant sein.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um natürliche Schwankungen im Halbleiterfertigungsprozess zu handhaben, werden LEDs nach Leistungsklassen (Bins) sortiert. Dies gewährleistet Konsistenz innerhalb einer Produktionscharge. Bei diesem Produkt basiert das Binning hauptsächlich auf der Lichtstärke.

Die Bin-Code-Liste definiert vier verschiedene Gruppen:

• Bin L:Lichtstärke von 11,2 mcd bis 18,0 mcd.
• Bin M:Lichtstärke von 18,0 mcd bis 28,0 mcd.
• Bin N:Lichtstärke von 28,0 mcd bis 45,0 mcd.
• Bin P:Lichtstärke von 45,0 mcd bis 71,0 mcd.

Auf die Intensitätswerte innerhalb jedes Bins wird eine Toleranz von +/-15% angewendet. Entwickler sollten das geeignete Bin basierend auf der für ihre Anwendung erforderlichen Helligkeit auswählen, wobei zu beachten ist, dass Einheiten aus einem höheren Bin (z.B. P) unter gleichen Bedingungen heller sind als solche aus einem niedrigeren Bin (z.B. L).

4. Analyse der Leistungskurven

Während im Datenblatt auf spezifische grafische Kurven verwiesen wird (z.B. Abbildung 1 für die spektrale Verteilung, Abbildung 5 für den Abstrahlwinkel), ermöglichen die textuellen Daten eine Analyse der Schlüsselbeziehungen.

Durchlassstrom vs. Lichtstärke:Die Lichtstärke ist bei I_F= 5mA spezifiziert. Im Allgemeinen steigt die Lichtstärke bei AlInGaP-LEDs bei niedrigeren Strömen überlinear mit dem Strom an und neigt dann bei höheren Strömen aufgrund von thermischem und Effizienz-Droop zur Sättigung. Ein Betrieb deutlich über dem Teststrom kann eine höhere Ausgangsleistung ergeben, muss jedoch sorgfältig innerhalb der absoluten Maximalwerte für Strom und Verlustleistung gehandhabt werden.

Durchlassstrom vs. Durchlassspannung:Der V_F-Bereich ist bei 5mA angegeben. Die Durchlassspannung hat einen negativen Temperaturkoeffizienten, d.h. sie nimmt mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Sie steigt auch logarithmisch mit dem Strom.

Temperaturabhängigkeit:Die Lichtausbeute von LEDs nimmt mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Diese Eigenschaft ist entscheidend für Anwendungen, bei denen die LED in erhöhter Umgebungstemperatur betrieben wird oder bei denen die Eigenerwärmung durch hohe Treiberströme signifikant ist. Der spezifizierte Betriebstemperaturbereich von -30°C bis +85°C definiert die Umgebung, in der die LED innerhalb ihrer veröffentlichten Spezifikationen funktioniert.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Das Bauteil entspricht einem EIA-Standardgehäuse (Electronic Industries Alliance). Als Reverse-Mount-Typ ist die LED dafür vorgesehen, auf der gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte von der Betrachtungsseite aus montiert zu werden, wobei das Licht durch ein Loch oder eine Öffnung in der Platze austritt. Dies erzeugt ein glattes, bündiges Erscheinungsbild auf der benutzerseitigen Oberfläche.

Detaillierte Gehäuseabmessungen, einschließlich Körperlänge, -breite, -höhe und Anschlusslagen, sind in den Zeichnungen des Datenblatts angegeben. Diese kritischen Maße sind für das Design des PCB-Footprints erforderlich, einschließlich des Ausschnitts für die Linse und des Lötpad-Layouts.

Polaritätskennzeichnung:Die Kathode ist typischerweise markiert, oft durch eine Kerbe, einen grünen Punkt oder eine unterschiedliche Anschlusslänge/-form. Während der Montage muss die korrekte Polarität beachtet werden, da das Anlegen einer Sperrspannung über 5V das Bauteil beschädigen kann.

Empfohlene Lötpad-Abmessungen:Das Datenblatt enthält ein empfohlenes Land Pattern (Lötpad-Geometrie) für das PCB-Design. Die Einhaltung dieser Empfehlungen fördert die Bildung zuverlässiger Lötstellen während des Reflow-Prozesses, die korrekte Ausrichtung und eine gute mechanische Festigkeit.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Ein empfohlenes Infrarot (IR)-Reflow-Profil für bleifreie (Pb-free) Lötprozesse wird bereitgestellt. Schlüsselparameter dieses Profils umfassen:

• Vorwärmzone:Aufheizen auf 150-200°C.
• Einweich-/Vorwärmzeit:Maximal 120 Sekunden, um eine Temperaturstabilisierung über die gesamte Leiterplatte zu ermöglichen.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C. Die LED ist dafür ausgelegt, dieser Temperatur maximal 10 Sekunden lang standzuhalten.
• Zeit über Liquidus (TAL):Die Zeit, in der das Lot geschmolzen ist, muss kontrolliert werden, um eine ordnungsgemäße Lötstellenbildung zu gewährleisten, ohne die LED übermäßiger thermischer Belastung auszusetzen.

Das Profil basiert auf JEDEC-Standards und gewährleistet Kompatibilität mit Standard-SMT-Montagelinien (Surface-Mount Technology). Es ist entscheidend, das spezifische Profil für ein gegebenes PCB-Design zu charakterisieren, unter Berücksichtigung von Platinendicke, Bauteildichte und Lotpastentyp.

6.2 Handlöten

Falls Handlöten erforderlich ist, muss äußerste Vorsicht walten:

• Die Lötkolbentemperatur darf 300°C nicht überschreiten.
• Die Lötzeit muss auf maximal 3 Sekunden pro Anschluss begrenzt werden.
• Dies sollte nur einmal durchgeführt werden, um thermische Schäden am Kunststoffgehäuse und den internen Bonddrähten zu vermeiden.

6.3 Reinigung

Es sollten nur spezifizierte Reinigungsmittel verwendet werden. Empfohlene Lösungsmittel sind Ethylalkohol oder Isopropylalkohol (IPA). Die LED sollte bei normaler Raumtemperatur für weniger als eine Minute eingetaucht werden. Aggressive oder nicht spezifizierte Chemikalien können die Epoxidlinse und das Gehäusematerial beschädigen, was zu Verfärbungen, Rissen oder Delaminierung führen kann.

6.4 Lagerung und Handhabung

• ESD-Vorsichtsmaßnahmen (Elektrostatische Entladung):LEDs sind empfindlich gegenüber statischer Elektrizität. Angemessene ESD-Kontrollen sind zwingend erforderlich, einschließlich der Verwendung geerdeter Handgelenkbänder, antistatischer Matten und leitfähiger Behälter.
• Feuchtigkeitsempfindlichkeit:Das Gehäuse hat einen Feuchtigkeitsempfindlichkeitsgrad (MSL). Für Bauteile, die aus ihrer ursprünglichen feuchtigkeitsgeschützten Verpackung (mit Trockenmittel) entnommen wurden, wird empfohlen, den IR-Reflow-Lötprozess innerhalb von 672 Stunden (28 Tagen) unter Lagerbedingungen von maximal 30°C und 60% relativer Luftfeuchtigkeit abzuschließen. Wird dieses Zeitfenster überschritten, ist vor dem Löten ein Ausheizen bei etwa 60°C für mindestens 20 Stunden erforderlich, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" (Gehäuserisse) während des Reflow zu verhindern.

7. Verpackung und Bestellinformationen

Das Produkt wird im Tape-and-Reel-Format geliefert, das mit automatischen Bestückungsanlagen kompatibel ist.

• Tape-Breite:8 mm.
• Spulendurchmesser:7 Zoll.
• Stückzahl pro Spule:3000 Stück.
• Mindestbestellmenge (MOQ):500 Stück für Restmengen.
• Verpackungsstandards:Entspricht den ANSI/EIA-481-Spezifikationen. Die Tape-Taschen sind mit einem Deckband versiegelt. Die maximal zulässige Anzahl aufeinanderfolgender leerer Taschen (fehlende Bauteile) beträgt zwei.

Die ArtikelnummerLTST-C230KFKT-5Aidentifiziert eindeutig diese spezifische Variante: Reverse-Mount, wasserklare Linse, AlInGaP-Chip, orange Farbe.

8. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

Typische Anwendungen:Diese LED eignet sich für allgemeine Anzeigezwecke in Unterhaltungselektronik, Bürogeräten, Kommunikationsgeräten und Haushaltsgeräten. Ihr Reverse-Mount-Design ist ideal für Frontplatten, Bedienoberflächen und Statusanzeigen, bei denen ein sauberes, lochbasiertes Erscheinungsbild gewünscht ist.

Strombegrenzung:Ein externer strombegrenzender Widerstand ist fast immer erforderlich, wenn eine LED von einer Spannungsquelle gespeist wird. Der Widerstandswert (R) kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (V_quelle- V_F) / I_F. Verwenden Sie den maximalen V_F-Wert aus dem Datenblatt (2,3V), um unter allen Bedingungen ausreichenden Stromtreiber zu gewährleisten. Beispiel: Um die LED mit 5mA aus einer 5V-Versorgung zu betreiben: R = (5V - 2,3V) / 0,005A = 540 Ohm. Ein Standard-560-Ohm-Widerstand wäre eine sichere Wahl.

Thermisches Management:Obwohl die Verlustleistung gering ist, kann Dauerbetrieb bei hohen Strömen (z.B. nahe dem Maximum von 30mA) in einer hohen Umgebungstemperatur die Sperrschichttemperatur erhöhen. Dies reduziert die Lichtausbeute und kann die Langzeitzuverlässigkeit beeinträchtigen. Sorgen Sie für ausreichende PCB-Kupferfläche oder thermische Durchkontaktierungen um die Lötpads herum, um die Wärmeableitung zu unterstützen, insbesondere bei Designs mit mehreren LEDs oder hart getriebenen LEDs.

Optisches Design:Der 130-Grad-Abstrahlwinkel bietet eine breite Streuung. Für Anwendungen, die einen stärker fokussierten Strahl erfordern, wären Sekundäroptiken (wie eine über der PCB-Öffnung montierte Linse) erforderlich. Die wasserklare Linse streut das Licht nicht intern, daher wird das Lichtmuster durch die Chipgeometrie und die Primärlinse des Gehäuses definiert.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Das wichtigste Unterscheidungsmerkmal dieser Komponente ist ihreReverse-Mount-Konfiguration. Im Vergleich zu Standard-SMD-LEDs mit Top-Emission ermöglicht dieses Design, dass die Leiterplatte selbst als Lichtleiter und Blende fungiert, was ein einzigartiges ästhetisches Erscheinungsbild bietet und möglicherweise vertikalen Platz hinter der Frontplatte spart.

Die Verwendung vonAlInGaP-Halbleitertechnologie ist ein weiterer bedeutender Vorteil für orange/rote Farben. AlInGaP-LEDs bieten im Allgemeinen einen höheren Lichtwirkungsgrad und eine bessere Temperaturstabilität im Vergleich zu älteren Technologien wie Galliumarsenidphosphid (GaAsP). Dies führt zu einer helleren, konsistenteren Farbausgabe über die Lebensdauer und den Betriebstemperaturbereich des Bauteils.

Ihre Kompatibilität mit Standard-IR-Reflow- undautomatischen Bestückungsprozessenmacht sie genauso einfach zu montieren wie jedes andere SMD-Bauteil und minimiert die Produktionskomplexität trotz ihrer speziellen Montageart.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Was bedeutet "Reverse Mount"?

A: Eine Reverse-Mount-LED ist dafür ausgelegt, auf der Seite der Leiterplatte gegenüber der Betrachtungsseite installiert zu werden. Das Licht tritt durch ein Loch in der Leiterplatte aus, wodurch der LED-Körper hinter der Frontplatte verborgen bleibt und ein nahtloses Erscheinungsbild entsteht.

F: Kann ich diese LED ohne einen strombegrenzenden Widerstand betreiben?

A: Nein. Das direkte Anschließen einer LED an eine Spannungsquelle, die ihre Durchlassspannung übersteigt, führt zu übermäßigem Stromfluss und zerstört das Bauteil schnell. Verwenden Sie immer einen Vorwiderstand oder einen Konstantstromtreiber.

F: Die Lichtstärke hat einen weiten Bereich (11,2 bis 71,0 mcd). Woher weiß ich, was ich bekomme?

A: Die spezifische Intensität wird durch den Bin-Code (L, M, N, P) bestimmt. Sie müssen den gewünschten Bin-Code bei der Bestellung angeben. Wenn kein spezifischer Bin-Code bestellt wird, können Sie Einheiten aus jedem Bin innerhalb des Produktsortiments erhalten.

F: Ist diese LED für den Außeneinsatz geeignet?

A: Der Betriebstemperaturbereich von -30°C bis +85°C deckt viele Umgebungen ab. Das Datenblatt spezifiziert jedoch keine IP-Schutzart (Schutz gegen Staub und Wasser). Für den Außeneinsatz wären zusätzliche Abdichtungen (Konformal-Beschichtung, Dichtungen) erforderlich, um die LED und ihre Lötstellen vor Feuchtigkeit und Verunreinigungen zu schützen.

F: Wie identifiziere ich Anode und Kathode?

A: Siehe die Gehäusekennzeichnungszeichnung im Datenblatt. Typischerweise ist die Kathode markiert. Im Zweifelsfall verwenden Sie ein Multimeter im Diodentestmodus; die LED leuchtet schwach auf, wenn sie in Durchlassrichtung gepolt ist (Pluspol an Anode, Minuspol an Kathode).

11. Praktisches Designbeispiel

Szenario:Entwurf einer Statusanzeige für einen Netzwerkrouter. Die Anzeige soll ein kleiner orangefarbener Punkt auf der Frontplatte sein, bündig mit der Oberfläche.

1. PCB-Layout:Auf der Bauteilseite (Unterseite) der Leiterplatte entwerfen Sie das Footprint mit den empfohlenen Lötpad-Abmessungen aus dem Datenblatt. Auf der Oberseite (benutzerseitig) erstellen Sie eine kleine Öffnung (Loch) in der Lötstoppmaske und eventuellen Overlays, ausgerichtet mit der Linsenposition der LED. Der Lochdurchmesser sollte etwas größer als die Linse sein, um eine Lichtblockierung zu vermeiden.
2. Schaltungsdesign:Der Mikrocontroller des Routers arbeitet mit 3,3V. Um die LED mit einem konservativen Wert von 5mA zu betreiben, berechnen Sie den Vorwiderstand: R = (3,3V - 2,3V) / 0,005A = 200 Ohm. Verwenden Sie einen Standard-200-Ohm- oder 220-Ohm-Widerstand, der in Reihe auf derselben PCB-Lage wie die LED platziert wird.
3. Montage:Die Leiterplatte wird mit einem Standard-Bleifrei-Reflow-Prozess bestückt. Die LED wird automatisch vom Tape-and-Reel auf die Lötpads auf der Unterseite platziert. Während des Reflow-Prozesses wird sie festgelötet.
4. Endmontage:Die Leiterplatte wird in das Routergehäuse eingebaut. Die Frontplatte hat ein kleines Fenster, das mit der PCB-Öffnung ausgerichtet ist. Bei eingeschalteter Stromversorgung scheint das orangefarbene Licht durch die Öffnung und das Frontplattenfenster und erzeugt eine saubere, moderne Anzeige.

12. Technologieprinzip

Leuchtdioden sind Halbleiterbauelemente, die Licht durch einen Prozess namens Elektrolumineszenz emittieren. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, werden Elektronen aus dem n-dotierten Bereich und Löcher aus dem p-dotierten Bereich in das aktive Gebiet injiziert. Wenn diese Ladungsträger rekombinieren, wird Energie in Form von Photonen (Licht) freigesetzt. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie des im aktiven Gebiet verwendeten Halbleitermaterials bestimmt.

Diese spezielle LED verwendet einenAluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP)-Verbindungshalbleiter. Durch präzise Kontrolle der Verhältnisse von Aluminium, Indium, Gallium und Phosphor während des Kristallwachstums können Ingenieure die Bandlücke einstellen, um Licht im gelben, orangen und roten Spektrum mit hoher Effizienz zu erzeugen. Das AlInGaP-Materialsystem ist für seinen hohen internen Quantenwirkungsgrad und seine gute Leistung bei erhöhten Temperaturen im Vergleich zu alternativen Materialien für diese Farben bekannt.

13. Branchentrends

Die LED-Industrie entwickelt sich weiterhin in Richtung höherer Effizienz, kleinerer Bauformen und größerer Integration. Für Anzeige-LEDs wie diese umfassen die Trends:

• Miniaturisierung:Entwicklung noch kleinerer Gehäusegrößen (z.B. 0402, 0201 metrisch), um Platz auf der Leiterplatte in zunehmend kompakten Geräten zu sparen.
• Höhere Helligkeit bei niedrigeren Strömen:Verbesserungen im Chipdesign und bei Materialien ermöglichen ausreichende Helligkeit bei sehr niedrigen Treiberströmen (z.B. 1-2 mA), was den Gesamtstromverbrauch des Systems reduziert – entscheidend für batteriebetriebene IoT-Geräte.
• Verbesserte Farbkonsistenz:Engere Binning-Spezifikationen und fortschrittliche Fertigungskontrollen führen zu geringeren Schwankungen in Farbe und Helligkeit innerhalb einer Produktionscharge, wichtig für Anwendungen mit mehreren LEDs (z.B. Lichtleisten, Arrays).
• Erhöhte Zuverlässigkeit:Fortlaufende Verbesserungen bei Gehäusematerialien (Epoxid, Silikon), um höheren Reflow-Temperaturen, härteren Umgebungsbedingungen besser standzuhalten und längere Betriebslebensdauern zu bieten.
• Integrierte Lösungen:Zunehmende Verbreitung von LEDs mit eingebauten Widerständen oder Treiber-ICs, die den Schaltungsentwicklungsaufwand durch Reduzierung externer Bauteile vereinfachen.

Die Reverse-Mount-Konfiguration selbst ist Teil eines breiteren Trends hin zu ästhetisch integrierteren und mechanisch robusteren Beleuchtungslösungen in der Konsum- und Industrielektronik.