SMD LED LTST-010TBKT Datenblatt - Blaue InGaN LED - 20mA - 80mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für eine oberflächenmontierbare (SMD) Leuchtdiode (LED). Die Komponente ist für automatisierte Leiterplattenbestückungsprozesse (PCB) konzipiert und eignet sich für platzbeschränkte Anwendungen. Ihre Miniaturgröße und Kompatibilität mit Standardindustrieprozessen machen sie zu einer vielseitigen Wahl für moderne Elektronik.

1.1 Merkmale

• Konform mit der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).
• Verpackt auf 12-mm-Trägerband auf 7-Zoll-Durchmesser-Spulen für die automatisierte Handhabung.
• Standard-EIA-Package-Footprint (Electronic Industries Alliance).
• Eingangs-/Ausgangs-Pegel kompatibel mit IC-Logik (integrierter Schaltkreis).
• Konzipiert für die Kompatibilität mit automatischen Bestückungsgeräten (Pick-and-Place).
• Geeignet für Infrarot-Lötprozesse (IR-Reflow-Löten).
• Vorkonditioniert, um die JEDEC-Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe 3 (Joint Electron Device Engineering Council) zu erreichen.

1.2 Anwendungen

Diese LED ist für den Einsatz in einer breiten Palette elektronischer Geräte vorgesehen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf:

• Telekommunikationsgeräte (z. B. schnurlose Telefone, Mobiltelefone).
• Büroautomationsgeräte und Notebook-Computer.
• Haushaltsgeräte und Unterhaltungselektronik.
• Netzwerksysteme und industrielle Steuerungsgeräte.
• Status- und Stromversorgungsanzeigen.
• Hintergrundbeleuchtung für Frontplatten und Tastaturen.
• Signalleuchten und symbolische Beleuchtungskörper.
• Innenschilder und allgemeine dekorative Beleuchtung.

2. Gehäuseabmessungen

Das Bauteil verfügt über ein Standard-Oberflächenmontagegehäuse. Kritische Abmessungen sind in technischen Zeichnungen im Quelldokument angegeben. Alle primären Abmessungen sind in Millimetern (mm) spezifiziert. Die Standardtoleranz für diese Abmessungen beträgt ±0,1 mm (±0,004 Zoll), sofern in den Zeichnungsnotizen nicht ausdrücklich anders angegeben. Die Linse ist wasserklar, und die Lichtquellenfarbe ist blau unter Verwendung eines Indium-Gallium-Nitrid-Halbleitermaterials (InGaN).

3. Grenzwerte und Kennwerte

Alle Grenzwerte sind bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C spezifiziert. Das Überschreiten dieser Grenzwerte kann zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen.

3.1 Absolute Maximalwerte

• Verlustleistung (Pd):80 mW
• Spitzen-Durchlassstrom (I_F(peak)):100 mA (bei 1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Impulsbreite)
• Dauer-Durchlassstrom (I_F):20 mA DC
• Betriebstemperaturbereich:-40°C bis +85°C
• Lagertemperaturbereich:-40°C bis +100°C

3.2 Empfohlenes IR-Reflow-Profil

Für bleifreie Lötprozesse wird ein Reflow-Profil empfohlen, das mit J-STD-020B konform ist. Das Profil umfasst typischerweise eine Vorwärmphase, ein Temperaturbad, eine Reflow-Zone mit Spitzentemperatur und eine Abkühlphase. Die maximale Spitzentemperatur sollte 260°C nicht überschreiten, und die Zeit über 217°C sollte gemäß Standard begrenzt sein, um thermische Schäden am LED-Gehäuse und am internen Chip zu verhindern.

3.3 Elektrische & Optische Kennwerte

Typische Leistungsparameter gemessen bei Ta=25°C und I_F=20mA, sofern nicht anders angegeben.

• Lichtstärke (I_V):90,0 - 224,0 mcd (Millicandela). Gemessen mit einem Filter, der der CIE-Photopischen Augenempfindlichkeitskurve entspricht.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):110 Grad (typisch). Definiert als der volle Winkel, bei dem die Intensität die Hälfte des axialen (auf der Achse liegenden) Wertes beträgt.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_p):468 nm (typisch).
• Dominante Wellenlänge (λ_d):465 - 475 nm. Abgeleitet aus den CIE-Farbkoordinaten.
• Spektrale Linienhalbwertsbreite (Δλ):35 nm (typisch). Die Breite des Emissionsspektrums bei halber maximaler Intensität.
• Durchlassspannung (V_F):2,8 - 3,8 V.
• Sperrstrom (I_R):10 μA (maximal) bei einer Sperrspannung (V_R) von 5V. Das Bauteil ist nicht für den Betrieb unter Sperrvorspannung ausgelegt.

3.4 Messhinweise

1. Die Lichtstärkemessung folgt den CIE-Standards für photopisches Sehen.
2. Die Toleranz der dominanten Wellenlänge beträgt ±1 nm.
3. Die Durchlassspannungstoleranz für einen bestimmten Bin beträgt ±0,1 V.
4. Der Sperrspannungstest dient nur zu Informations-/Qualitätszwecken; die LED ist ein in Durchlassrichtung betriebenes Bauteil.

4. Bin-Rank-System

Komponenten werden nach Schlüsselparametern sortiert (gebinned), um Konsistenz in der Anwendung zu gewährleisten. Die folgenden Bin-Codes definieren die garantierten Bereiche für jeden Parameter.

4.1 Durchlassspannung (V_F) Rank

Gebinned bei I_F= 20mA. Toleranz pro Bin: ±0,1V.
Bin-Codes: D7 (2,8-3,0V), D8 (3,0-3,2V), D9 (3,2-3,4V), D10 (3,4-3,6V), D11 (3,6-3,8V).

4.2 Lichtstärke (I_V) Rank

Gebinned bei I_F= 20mA. Toleranz pro Bin: ±11%.
Bin-Codes: Q2 (90,0-112,0 mcd), R1 (112,0-140,0 mcd), R2 (140,0-180,0 mcd), S1 (180,0-224,0 mcd).

4.3 Dominante Wellenlänge (λ_d) Rank

Gebinned bei I_F= 20mA. Toleranz pro Bin: ±1nm.
Bin-Codes: AC (465,0-470,0 nm), AD (470,0-475,0 nm).

5. Typische Leistungskurven

Das Quelldokument enthält grafische Darstellungen wichtiger Kennwerte in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern. Diese Kurven sind für die detaillierte Designanalyse unerlässlich.

• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Zeigt, wie die Lichtleistung mit dem Treiberstrom zunimmt, typischerweise bei höheren Strömen aufgrund von Erwärmung und Effizienzabfall sublinear.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Demonstriert den thermischen Quenching-Effekt, bei dem die Lichtleistung mit steigender Sperrschichttemperatur abnimmt.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom:Veranschaulicht die Dioden-I-V-Kennlinie und zeigt die Schwellspannung und den dynamischen Widerstand.
• Durchlassspannung vs. Umgebungstemperatur:Zeigt den negativen Temperaturkoeffizienten der Durchlassspannung, eine nützliche Eigenschaft für die Temperaturerfassung.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Strahlungsleistung gegenüber der Wellenlänge, zentriert um die Spitzenwellenlänge von 468 nm mit einer typischen Halbwertsbreite von 35 nm.
• Abstrahlcharakteristik:Ein Polardiagramm, das die räumliche Verteilung der Lichtstärke darstellt und den 110-Grad-Abstrahlwinkel bestätigt.

6. Benutzerhandbuch & Handhabung

6.1 Reinigung

Es sollten nur spezifizierte Reinigungsmittel verwendet werden. Nicht spezifizierte Chemikalien können das LED-Gehäuseepoxid beschädigen. Falls Reinigung erforderlich ist, ist ein Eintauchen in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute akzeptabel. Schütteln oder Ultraschallreinigung sollte vermieden werden, es sei denn, dies ist ausdrücklich qualifiziert.

6.2 Empfohlene PCB-Pad-Geometrie

Ein Land Pattern (Footprint) Design für die Leiterplatte wird bereitgestellt. Dieses Muster ist für zuverlässiges Löten mit Infrarot- oder Dampfphasen-Reflow-Prozessen optimiert. Die Einhaltung dieser empfohlenen Pad-Geometrie gewährleistet eine ordnungsgemäße Lötstellenbildung, Selbstausrichtung während des Reflow und mechanische Stabilität.

6.3 Band- und Spulenverpackung

Die LEDs werden in geprägter Trägerband mit einem Schutzdeckband geliefert. Detaillierte Abmessungen für die Bandtaschen, Teilung und Gesamtbandbreite sind spezifiziert. Die Komponenten sind auf 7-Zoll (178 mm) Durchmesser-Spulen aufgewickelt. Standardspulenmengen sind 4000 Stück pro Vollspule, mit einer Mindestpackmenge von 500 Stück für Teilspulen. Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA-481-Spezifikationen.

7. Hinweise und Anwendungsnotizen

7.1 Bestimmungsgemäße Anwendung

Diese LEDs sind für den Einsatz in Standard-Handels- und Verbraucherelektronikgeräten konzipiert. Sie sind nicht für sicherheitskritische Anwendungen ausgelegt oder bewertet, bei denen ein Ausfall zu einem direkten Risiko für Leben oder Gesundheit führen könnte, wie z. B. in der Luftfahrt, medizinischen Lebenserhaltungssystemen oder Verkehrssteuerungssystemen. Für solche Anwendungen müssen Komponenten mit entsprechenden Zuverlässigkeitszertifizierungen ausgewählt werden.

7.2 Lagerbedingungen

Versiegelte Verpackung:Lagern bei ≤30°C und ≤70% relativer Luftfeuchtigkeit (RH). Die Haltbarkeit in der versiegelten Feuchtigkeitssperrbeutel mit Trockenmittel beträgt ein Jahr.
Geöffnete Verpackung:Für Komponenten, die aus dem versiegelten Beutel entnommen wurden, darf die Lagerumgebung 30°C und 60% RH nicht überschreiten. Die Komponenten sollten innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) nach der Exposition in dieser Umgebung (MSL Stufe 3) dem IR-Reflow-Löten unterzogen werden. Bei längerer Exposition in einem versiegelten Behälter mit Trockenmittel oder in einer Stickstoffatmosphäre lagern. Komponenten, die länger als 168 Stunden exponiert waren, erfordern vor dem Löten einen Backprozess (z. B. 60°C für 48 Stunden), um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und \"Popcorning\"-Schäden während des Reflow zu verhindern.

7.3 Lötempfehlungen

Reflow-Löten (Empfohlen):
- Vorwärmtemperatur: 150-200°C
- Vorwärmzeit: Maximal 120 Sekunden
- Spitzentemperatur: Maximal 260°C
- Zeit bei Spitze/Lötzeit: Maximal 10 Sekunden (maximal zwei Reflow-Zyklen erlaubt)
Handlöten (Falls erforderlich):
- Lötkolbentemperatur: Maximal 300°C
- Lötzeit pro Anschluss: Maximal 3 Sekunden (nur einmaliger Vorgang)

Wichtiger Hinweis:Das optimale Reflow-Profil hängt vom spezifischen PCB-Design, der Bauteildichte, der Lötpaste und dem Ofen ab. Die angegebenen Parameter sind Richtlinien. Eine platinenbezogene Charakterisierung wird empfohlen, um zuverlässige Lötstellen zu erreichen, ohne die LED thermisch zu belasten.

7.4 Ansteuerungsmethode

Eine LED ist ein stromgesteuertes Bauteil. Um eine konsistente und stabile Lichtstärke zu gewährleisten, muss sie von einer geregelten Stromquelle und nicht von einer Spannungsquelle angesteuert werden. Ein einfacher Reihenstrombegrenzungswiderstand ist die gebräuchlichste Methode bei Versorgung von einer Spannungsschiene. Der Widerstandswert wird mit dem Ohmschen Gesetz berechnet: R = (V_Versorgung- V_F) / I_F. Für Präzisionsanwendungen oder um eine konstante Helligkeit über Temperatur- und Versorgungsspannungsschwankungen hinweg aufrechtzuerhalten, wird eine Konstantstrom-Treiberschaltung (linear oder schaltend) empfohlen. Das Ansteuern der LED mit einem stabilen Strom innerhalb ihrer spezifizierten Grenzen (z. B. 20mA DC) ist entscheidend, um die gewünschte Lichtleistung, Farbe und langfristige Zuverlässigkeit zu erreichen.

8. Designüberlegungen und Anwendungsvorschläge

8.1 Thermomanagement

Obwohl die Verlustleistung relativ gering ist (max. 80mW), ist ein effektives Thermomanagement dennoch wichtig für Langlebigkeit und stabile Leistung. Die Lichtstärke der LED nimmt mit steigender Sperrschichttemperatur ab (thermisches Quenching). Stellen Sie sicher, dass die Leiterplatte über ausreichende thermische Entlastung verfügt, insbesondere wenn sie mit oder nahe dem maximalen Dauerstrom betrieben wird. Vermeiden Sie es, die LED in der Nähe anderer bedeutender Wärmequellen auf der Platine zu platzieren.

8.2 Optisches Design

Der 110-Grad-Abstrahlwinkel bietet ein breites, diffuses Abstrahlmuster, das für Statusanzeigen und Hintergrundbeleuchtung geeignet ist. Für Anwendungen, die einen stärker fokussierten Strahl erfordern, müssen Sekundäroptiken (Linsen oder Reflektoren) eingesetzt werden. Die wasserklare Linse ist optimal für die wahre Farbemission. Bei der Gestaltung von Lichtleitern oder Diffusoren für die Hintergrundbeleuchtung sollte die räumliche Intensitätsverteilung (Abstrahlcharakteristik) berücksichtigt werden, um eine gleichmäßige Ausleuchtung zu erreichen.

8.3 Elektrisches Design

Berücksichtigen Sie das Binning der Durchlassspannung in Ihrem Design. Die Schaltung muss über den gesamten V_F-Bereich (2,8V bis 3,8V) korrekt funktionieren. Bei Verwendung eines einfachen Widerstands dimensionieren Sie ihn für die höchste V_Fin Ihrem ausgewählten Bin, um den minimal erforderlichen Strom zu garantieren. Bei parallelen LED-Strings sollten Sie die Verwendung individueller strombegrenzender Widerstände pro String in Betracht ziehen, um V_F-Schwankungen auszugleichen und Stromungleichgewichte zu verhindern. Schließen Sie immer einen Schutz gegen umgekehrte Spannungsverbindung und Spannungstransienten auf der Stromversorgungsleitung ein, da die LED eine niedrige maximale Sperrspannungsfestigkeit aufweist.

8.4 Fertigung und Bestückung

Nutzen Sie die Kompatibilität der Komponente mit der automatisierten Bestückung. Die Band- und Spulenverpackung ist für Hochgeschwindigkeits-Pick-and-Place-Maschinen konzipiert. Befolgen Sie das empfohlene IR-Reflow-Profil und die PCB-Pad-Geometrie genau, um eine hohe Erstausbeute und Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Halten Sie sich strikt an die Handhabungsverfahren für die Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL 3), um feuchtigkeitsinduzierte Gehäuserisse während des Lötens zu verhindern.