SMD LED LTST-E682KGKFWT Datenblatt - Gehäuseabmessungen - Durchlassspannung 1,8-2,4V - Lichtstärke bis zu 450mcd - Technisches Dokument auf Deutsch

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt detailliert die Spezifikationen einer SMD-LED (Surface-Mount Device), die für die automatisierte Leiterplattenbestückung konzipiert ist. Das Bauteil zeichnet sich durch seine Miniaturgröße aus, was es für platzbeschränkte Anwendungen in einem breiten Spektrum elektronischer Geräte geeignet macht.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die Hauptvorteile dieser LED umfassen ihre Konformität mit Umweltvorschriften, Kompatibilität mit standardisierten automatisierten Fertigungsprozessen und eine robuste Bauweise für Handhabung und Lagerung. Sie ist speziell für die Integration in Telekommunikationsgeräte, Büroautomationsausrüstung, Haushaltsgeräte und industrielle Steuerungssysteme entwickelt. Ihre primären Funktionen sind Statusanzeige, Beleuchtung von Signalen und Symbolen sowie Frontplatten-Hintergrundbeleuchtung.

1.2 Hauptmerkmale

• Konform mit der Richtlinie zur Beschränkung gefährlicher Stoffe (RoHS).
• Verpackt auf 8 mm breitem Gurt auf 7-Zoll-Rollen, geeignet für Hochgeschwindigkeits-Bestückungsautomaten.
• Standardisierter EIA-Gehäusefußabdruck gewährleistet Kompatibilität mit industrieüblichen Leiterplattenlayouts.
• IC-kompatible Ansteuerungseigenschaften.
• Vollständig kompatibel mit automatischen Bestückungsgeräten.
• Widersteht IR-Reflow-Lötprozessen gemäß Industrie-Profilen.
• Vorkonditioniert auf JEDEC Feuchtesensitivitätsstufe 3, was eine Standzeit von 168 Stunden bei <30°C/60% rF nach Öffnen der Verpackung bedeutet.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

Die folgenden Abschnitte bieten eine detaillierte Analyse der elektrischen, optischen und thermischen Eigenschaften der LED basierend auf den bereitgestellten Daten.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Ein Betrieb an oder nahe diesen Grenzen wird für zuverlässiges Design nicht empfohlen.

• Verlustleistung (P_d):Maximal 72 mW für beide, den orangefarbenen und den grünen Chip. Dieser Parameter begrenzt die Kombination aus Durchlassstrom und -spannung.
• Spitzendurchlassstrom (I_FP):80 mA, nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite). Dies ist relevant für Multiplexing oder kurze Signalbursts.
• Dauer-Durchlassstrom (I_F):30 mA Gleichstrom. Dies ist der empfohlene Maximalstrom für den stationären Betrieb.
• Sperrspannung (V_R):Maximal 5 V. Eine Überschreitung kann zum Sperrschichtdurchbruch führen.
• Betriebs- & Lagertemperatur:-40°C bis +85°C für den Betrieb und -40°C bis +100°C für die Lagerung. Diese Bereiche sind typisch für kommerzielle Bauteile.

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen unter Standardtestbedingungen (Ta=25°C, I_F=20mA).

• Lichtstärke (I_V):Orange: 140-450 mcd (Millicandela). Grün: 71-224 mcd. Gemessen mit einem Filter, der der photopischen (menschlichen Augen-) Empfindlichkeit entspricht. Der große Bereich zeigt an, dass ein Binning-System verwendet wird (siehe Abschnitt 3).
• Betrachtungswinkel (2θ_1/2):120 Grad (typisch). Dieser große Winkel, ermöglicht durch die diffuse Linse, sorgt für ein breites, gleichmäßiges Beleuchtungsmuster anstelle eines schmalen Strahls.
• Spitzenwellenlänge (λ_P):Orange: 611 nm. Grün: 574 nm. Dies ist die Wellenlänge, bei der die abgegebene optische Leistung am größten ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):Orange: 605 nm. Grün: 571 nm. Dies ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge, die den Farbort im CIE-Farbdiagramm definiert.
• Spektrale Bandbreite (Δλ):Orange: 17 nm. Grün: 15 nm. Dies zeigt die spektrale Reinheit des Lichts; eine schmalere Bandbreite bedeutet eine gesättigtere Farbe.
• Durchlassspannung (V_F):1,8 V bis 2,4 V für beide Farben bei 20mA. Entwickler müssen diesen Spannungsabfall bei der Berechnung des Vorwiderstands berücksichtigen.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 10 μA bei V_R=5V. Ein niedriger Wert deutet auf eine gute Sperrschichtqualität hin.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um eine gleichmäßige Helligkeit in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs nach ihrer Lichtstärke sortiert (gebinned). Die Toleranz innerhalb jedes Bins beträgt +/-11%.

3.1 Binning der Lichtstärke

Bins für orangefarbene LED:R2 (140-180 mcd), S1 (180-224 mcd), S2 (224-280 mcd), T1 (280-355 mcd), T2 (355-450 mcd).
Bins für grüne LED:Q1 (71-90 mcd), Q2 (90-112 mcd), R1 (112-140 mcd), R2 (140-180 mcd), S1 (180-224 mcd).
Dieses System ermöglicht es Entwicklern, die passende Helligkeitsklasse für ihre Anwendung auszuwählen und so Kosten und Leistung in Einklang zu bringen.

4. Analyse der Kennlinien

Obwohl spezifische Diagramme im Datenblatt referenziert werden, sind ihre Implikationen für das Design entscheidend.

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

Die I-V-Kennlinie ist nichtlinear, typisch für eine Diode. Die Durchlassspannung hat einen negativen Temperaturkoeffizienten, d.h. V_Fsinkt leicht, wenn die Sperrschichttemperatur steigt. Dies muss bei Konstantstrom-Treiberdesigns berücksichtigt werden.

4.2 Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Die Lichtstärke ist innerhalb des empfohlenen Betriebsbereichs annähernd proportional zum Durchlassstrom. Die Effizienz (Lumen pro Watt) kann jedoch bei sehr hohen Strömen aufgrund erhöhter Wärmeentwicklung abnehmen.

4.3 Spektrale Verteilung

Die referenzierten Spektralverteilungskurven würden die schmalen Emissionspeaks zeigen, die für die AlInGaP-Technologie charakteristisch sind, zentriert um die angegebenen Spitzenwellenlängen, was die Farbreinheit bestätigt.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen und Pinbelegung

Die LED verwendet einen standardmäßigen SMD-Fußabdruck. Kritische Abmessungen umfassen Gehäusegröße und Anschlussabstand. Alle Maße sind in Millimetern mit einer typischen Toleranz von ±0,2 mm. Die Pinbelegung ist klar definiert: Pin 1 und 2 sind für den grünen LED-Chip, Pin 3 und 4 für den orangefarbenen LED-Chip. Diese Dual-Chip-, 4-Pin-Konfiguration ermöglicht die unabhängige Steuerung der beiden Farben.

5.2 Empfohlene Lötfläche auf der Leiterplatte

Ein Lötflächenlayout-Diagramm wird bereitgestellt, um eine korrekte Lötstellenbildung und mechanische Stabilität zu gewährleisten. Die Einhaltung dieser Empfehlung ist entscheidend für zuverlässige Lötverbindungen während des Reflow-Prozesses und verhindert "Tombstoning" oder Fehlausrichtung.

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

6.1 IR-Reflow-Lötprofil

Ein empfohlenes Reflow-Profil, konform mit J-STD-020B für bleifreie Prozesse, wird bereitgestellt. Schlüsselparameter umfassen eine Aufwärmzone (150-200°C für max. 120 Sekunden), eine maximale Bauteilkörpertemperatur von 260°C nicht überschreitend und eine begrenzte Zeit oberhalb der Liquidustemperatur (TAL), um eine korrekte Lötstellenbildung ohne thermische Schädigung des LED-Gehäuses oder der Epoxidlinse sicherzustellen.

6.2 Lagerung und Handhabungshinweise

• Lagerung (versiegelte Verpackung):≤30°C und ≤70% rF. Innerhalb eines Jahres verwenden.
• Lagerung (nach Öffnen):≤30°C und ≤60% rF. IR-Reflow innerhalb von 168 Stunden (1 Woche) abschließen.
• Längere Lagerung (geöffnet):In einem versiegelten Behälter mit Trockenmittel oder in Stickstoffatmosphäre lagern.
• Trocknen (Baking):Wenn länger als 168 Stunden exponiert, vor dem Löten mindestens 48 Stunden bei 60°C trocknen, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" während des Reflow zu verhindern.

6.3 Reinigung

Es sollten nur spezifizierte Reinigungsmittel verwendet werden. Isopropylalkohol oder Ethylalkohol wird empfohlen. Das Eintauchen sollte bei Raumtemperatur und für weniger als eine Minute erfolgen, um Schäden an den Gehäusematerialien zu verhindern.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Spezifikationen für Gurt und Rolle

Die Bauteile werden auf geprägter Trägerfolie, 8 mm breit, auf 7-Zoll (178 mm) Durchmesser Rollen geliefert. Die Standardrollenmenge beträgt 2000 Stück. Eine Mindestpackmenge von 500 Stück ist für Restbestellungen verfügbar. Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA-481-Spezifikationen.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• Statusanzeigen:Ein/Aus, Netzwerkaktivität, Batterieladung, Systembereit.
• Hintergrundbeleuchtung:Beleuchtung von Tastaturen, Icons oder Symbolen auf Frontplatten.
• Signalleuchten:Einfache farbcodierte Meldungen (z.B. grün für OK, orange für Warnung).

8.2 Designüberlegungen

• Strombegrenzung:Immer einen Vorwiderstand oder Konstantstromtreiber verwenden, um den Durchlassstrom einzustellen. Widerstandswert berechnen mit R = (V_Versorgung- V_F) / I_F.
• Wärmemanagement:Obwohl die Verlustleistung gering ist, sollte bei Betrieb bei hohen Umgebungstemperaturen oder Maximalstrom eine ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte oder Wärmeleitungen vorgesehen werden, um die Sperrschichttemperatur innerhalb der Grenzwerte zu halten.
• ESD-Schutz:Während der Handhabung und Bestückung sollten Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen beachtet werden.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die Hauptunterscheidungsmerkmale dieser LED sind die Verwendung von AlInGaP-Halbleitermaterial und einer diffusen Linse. Die AlInGaP-Technologie bietet typischerweise eine höhere Lichtausbeute und bessere Temperaturstabilität für bernsteinfarbene/orangefarbene/rote Farben im Vergleich zu älteren Technologien wie GaAsP. Die diffuse Linse bietet einen sehr großen (120°) und gleichmäßigen Betrachtungswinkel, was vorteilhaft für Anwendungen ist, bei denen die LED aus verschiedenen Winkeln betrachtet werden kann, im Gegensatz zu einer LED mit schmalem Winkel für gerichtetes Licht.

10. Häufig gestellte Fragen basierend auf technischen Parametern

10.1 Kann ich diese LED dauerhaft mit 30mA betreiben?

Ja, 30mA ist der maximal zulässige Dauer-Gleichstrom-Durchlassstrom. Für optimale Lebensdauer und stabile Leistung wird oft ein Betrieb mit einem niedrigeren Strom, z.B. 20mA (der Testbedingung), empfohlen.

10.2 Warum gibt es einen Bereich für Lichtstärke und Durchlassspannung?

Fertigungsvariationen führen zu natürlichen Streuungen dieser Parameter. Das Binning-System (Abschnitt 3) sortiert LEDs nach Intensität. Die Durchlassspannung hat eine spezifizierte Toleranz von +/- 0,1V vom typischen Wert bei einem gegebenen Strom. Schaltungsentwürfe müssen diese Bereiche berücksichtigen.

10.3 Wie steuere ich die beiden Farben unabhängig voneinander?

Die LED hat zwei separate Halbleiterchips (einen grünen, einen orangefarbenen) mit unabhängigen Anoden-/Kathodenanschlüssen (Pin 1-2 für grün, 3-4 für orange). Sie benötigen zwei separate Treiberschaltungen (z.B. zwei Vorwiderstände, die mit verschiedenen GPIO-Pins eines Mikrocontrollers verbunden sind), um sie einzeln zu steuern.

11. Praktischer Design- und Anwendungsfall

Fall: Dual-Statusanzeige für ein Netzwerkgerät.Ein Entwickler benötigt ein einzelnes Bauteil, um die Status "Verbunden" (grün) und "Datenübertragung" (orange) anzuzeigen. Diese LED ist ideal. Der grüne Chip wird mit einem GPIO-Pin verbunden, der auf High gesetzt wird, wenn die Verbindung hergestellt ist. Der orangefarbene Chip wird mit einem anderen GPIO-Pin verbunden, der im Takt der Datenaktivität pulst (z.B. unter Nutzung des 80mA Spitzenstromwerts). Der große Betrachtungswinkel stellt sicher, dass der Status von überall vor dem Gerät sichtbar ist. Der Entwickler wählt einen R2-Bin für Grün und einen S1-Bin für Orange, um ausreichende, aber ausgeglichene Helligkeit sicherzustellen, und verwendet 20mA Betriebsströme mit entsprechenden Vorwiderständen, berechnet basierend auf der typischen V_Fvon 2,1V und der 3,3V Systemversorgung.

12. Funktionsprinzip

Diese LED basiert auf der Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP)-Halbleitertechnologie. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie und damit die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts – in diesem Fall grün und orange. Die diffuse Linse besteht aus Epoxidharz mit Streupartikeln, die die Richtung des emittierten Lichts randomisieren und so ein breites, lambertstrahlerähnliches Abstrahlmuster erzeugen.

13. Entwicklungstrends

Der allgemeine Trend bei SMD-Indikator-LEDs geht weiterhin in Richtung höherer Lichtausbeute (mehr Lichtleistung pro elektrischem Watt), verbesserter Farbkonstanz durch engere Binning-Toleranzen und erhöhter Zuverlässigkeit unter Hochtemperatur-Lötprozessen. Es gibt auch einen Trend zur Miniaturisierung bei gleichbleibender oder steigender optischer Leistung. Der Einsatz fortschrittlicher Halbleitermaterialien wie AlInGaP für spezifische Farbbereiche stellt eine fortlaufende Bemühung dar, Effizienz und Farbreinheit für Indikatoranwendungen zu optimieren.