SMD LED LTST-M670KRKT Datenblatt - AlInGaP Rot - Wasserklares Gehäuse - 120° Abstrahlwinkel - 30mA Max. Strom - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für eine hochhelle, oberflächenmontierbare LED für moderne elektronische Anwendungen. Das Bauteil nutzt einen Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP)-Halbleiterwerkstoff zur Erzeugung eines lebhaften roten Lichts. Eingekapselt in einem wasserklaren Gehäuse ist diese LED für die Kompatibilität mit automatisierten Bestückungsprozessen und Standard-Infrarot-Reflow-Lötverfahren ausgelegt, was sie für die Serienfertigung geeignet macht.

Die Kernvorteile dieser Komponente umfassen ihre Konformität mit Umweltvorschriften (RoHS), konsistente Leistung über einen weiten Betriebstemperaturbereich und eine Verpackung, die eine effiziente Handhabung und Platzierung ermöglicht. Ihre primären Zielmärkte sind Konsumelektronik, Industrie-Bedienfelder, Automotive-Innenraumbeleuchtung und allgemeine Anzeigeanwendungen, bei denen zuverlässige, helle rote Beleuchtung erforderlich ist.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Das Bauteil ist für den Betrieb unter den folgenden absoluten Maximalbedingungen spezifiziert, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden führen kann. Alle Werte gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C.

• Verlustleistung:72 mW. Dies ist die maximale Leistung, die die LED als Wärme abführen kann, ohne ihre thermischen Grenzwerte zu überschreiten.
• Spitzen-Durchlassstrom:80 mA. Dies ist nur unter gepulsten Bedingungen mit einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 0,1ms zulässig. Eine Überschreitung im Dauerbetrieb beschädigt das Bauteil.
• DC-Durchlassstrom (Dauerbetrieb):30 mA. Dies ist der empfohlene maximale Strom für den kontinuierlichen Dauerbetrieb, um langfristige Zuverlässigkeit und die spezifizierte optische Leistung zu gewährleisten.
• Sperrspannung:5 V. Das Anlegen einer Sperrspannung über diesem Wert kann zum Durchbruch des pn-Übergangs führen.
• Betriebstemperaturbereich:-40°C bis +85°C. Das Bauteil funktioniert garantiert innerhalb seiner spezifizierten Parameter über diesen gesamten industriellen Temperaturbereich.
• Lagertemperaturbereich:-40°C bis +100°C.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Die folgende Tabelle zeigt die wichtigsten Leistungsparameter unter Standardtestbedingungen (Ta=25°C, sofern nicht anders angegeben). Dies sind die Werte, die Entwickler für Schaltungsberechnungen und Leistungserwartungen verwenden sollten.

• Lichtstärke (I_V):Reicht von einem Minimum von 90 mcd bis zu typischen 280 mcd bei einem Durchlassstrom (I_F) von 20mA. Die Intensität wird mit einem Sensor gemessen, der auf die photopische Hellempfindlichkeitskurve (CIE-Kurve) des menschlichen Auges gefiltert ist.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):120 Grad. Dieser weite Abstrahlwinkel, definiert als der Winkel, bei dem die Intensität auf die Hälfte des Achsenwertes abfällt, macht die LED für Anwendungen geeignet, die eine breite Sichtbarkeit erfordern.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_P):639 nm (typisch). Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Ausgangsleistung am stärksten ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):631 nm (typisch). Abgeleitet vom CIE-Farbtafeldiagramm repräsentiert diese einzelne Wellenlänge die vom menschlichen Auge wahrgenommene Farbe der LED am besten.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):20 nm (typisch). Dies gibt die spektrale Reinheit an; ein kleinerer Wert bedeutet eine monochromatischere Lichtquelle.
• Durchlassspannung (V_F):2,4V typisch, mit einem Bereich von 2,0V bis 2,4V bei I_F=20mA. Die Toleranz dieses Wertes beträgt +/- 0,1V. Dieser Parameter ist entscheidend für die Berechnung des Vorwiderstandswertes.
• Sperrstrom (I_R):10 µA maximal bei einer angelegten Sperrspannung (V_R) von 5V.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um die Helligkeitskonsistenz über Produktionschargen hinweg sicherzustellen, wird die Lichtstärke dieser LEDs in spezifische "Bins" sortiert. Jeder Bin definiert einen garantierten Mindest- und Maximalintensitätsbereich, gemessen beim Standard-Teststrom von 20mA.

Die Bincodes für dieses Produkt sind: Q2 (90,0-112,0 mcd), R1 (112,0-140,0 mcd), R2 (140,0-180,0 mcd), S1 (180,0-224,0 mcd) und S2 (224,0-280,0 mcd). Auf jeden Intensitäts-Bin wird eine Toleranz von +/-11% angewendet. Entwickler, die diese LED spezifizieren, sollten sich des verwendeten Bins bewusst sein, da dies die erreichte Helligkeit in der Endanwendung direkt beeinflusst. Für kritische Anwendungen, die ein einheitliches Erscheinungsbild erfordern, sollten LEDs aus demselben Bincode verwendet werden.

4. Analyse der Leistungskurven

Während spezifische grafische Kurven im Quelldokument referenziert werden, sind ihre Implikationen für das Design entscheidend. Wichtige Zusammenhänge, die in solchen Kurven dargestellt würden, umfassen:

• I-V (Strom-Spannungs-) Kurve:Zeigt die exponentielle Beziehung zwischen Durchlassspannung und Strom. Die Kurve weist eine deutliche "Kniespannung" (ca. 2,0-2,4V) auf, oberhalb derer der Strom bei kleinen Spannungsänderungen stark ansteigt. Dies unterstreicht, warum LEDs mit einer Stromquelle oder einer Spannungsquelle mit Vorwiderstand betrieben werden müssen.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Zeigt typischerweise einen nahezu linearen Zusammenhang zwischen Treiberstrom und Lichtausgang innerhalb des empfohlenen Betriebsbereichs. Ein Betrieb der LED über ihrem maximalen DC-Strom kann zu einem überproportionalen Anstieg der Wärme und einem Effizienzabfall führen.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Bei AlInGaP-LEDs nimmt die Lichtleistung im Allgemeinen mit steigender Umgebungstemperatur ab. Das Verständnis dieser Entlastung ist für Anwendungen, die bei hohen Temperaturen arbeiten, unerlässlich, um eine ausreichende Helligkeit sicherzustellen.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge zeigt ein Maximum bei etwa 639 nm mit einer charakteristischen Breite (Halbwertsbreite) von etwa 20 nm.

5. Mechanische & Gehäuseinformationen

5.1 Bauteilabmessungen

Die LED entspricht einem standardmäßigen EIA-Oberflächenmontage-Gehäuse. Alle kritischen Abmessungen für das Leiterplatten-Layout – einschließlich Gehäuselänge, -breite, -höhe und Anschlussabstand – sind im Quelldokument mit einer Standardtoleranz von ±0,2 mm angegeben. Das Gehäuse verfügt über ein wasserklares Linsenmaterial.

5.2 Leiterplatten-Pad-Layout-Design

Ein empfohlenes Leiterplatten (PCB)-Anschlusspad-Layout wird bereitgestellt, um zuverlässiges Löten und korrekte mechanische Ausrichtung zu gewährleisten. Dieses Pad-Layout ist sowohl für Infrarot- als auch für Dampfphasen-Reflow-Lötverfahren optimiert. Die Einhaltung dieses empfohlenen Footprints ist entscheidend für eine gute Lötstellenbildung, Wärmemanagement und die Vermeidung von "Tombstoning" während des Reflow.

5.3 Polaritätskennzeichnung

Die Kathode (Minuspol) ist typischerweise durch eine visuelle Markierung auf dem LED-Gehäuse gekennzeichnet, wie z.B. eine Kerbe, ein grüner Punkt oder eine abgeschrägte Ecke an der Linse oder dem Gehäuse. Die Anode (Pluspol) ist der andere Anschluss. Die korrekte Polarität muss während der Montage beachtet werden, da das Anlegen einer Sperrspannung das Bauteil beschädigen kann.

6. Löt- & Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötparameter

Die Komponente ist mit bleifreien (Pb-freien) Infrarot-Reflow-Lötverfahren kompatibel. Ein vorgeschlagenes Profil, das dem JEDEC-Standard J-STD-020B entspricht, wird bereitgestellt. Wichtige Parameter umfassen:

• Vorwärmtemperatur:150-200°C
• Vorwärmzeit:Maximal 120 Sekunden.
• Maximale Bauteiltemperatur:Maximal 260°C.
• Zeit oberhalb der Liquidustemperatur:Es wird empfohlen, den Spezifikationen des Lotpastenherstellers zu folgen, typischerweise 60-90 Sekunden.

Es wird betont, dass das optimale Profil vom spezifischen PCB-Design, der Lotpaste und dem verwendeten Ofen abhängt. Eine Charakterisierung für die spezifische Anwendung wird empfohlen.

6.2 Hinweise zum Handlöten

Falls Handlöten notwendig ist, muss äußerste Vorsicht walten:

• Lötkolbentemperatur:Maximal 300°C.
• Lötzeit pro Anschluss:Maximal 3 Sekunden.
• Anzahl der Vorgänge:Jede Lötstelle sollte nur einmal gelötet werden, um thermische Belastung des Kunststoffgehäuses zu vermeiden.

6.3 Lager- & Handhabungsbedingungen

Feuchtigkeitssensitivität ist ein kritischer Faktor für oberflächenmontierbare Bauteile. Diese LED ist in einer feuchtigkeitsdichten Beutel mit Trockenmittel verpackt.

• Lagerung im versiegelten Beutel:≤ 30°C und ≤ 70% relative Luftfeuchtigkeit (RH). Die Haltbarkeit beträgt ein Jahr ab dem Datumscode.
• Nach dem Öffnen der Verpackung:Die "Floor Life" beträgt 168 Stunden (7 Tage) bei Lagerung bei ≤ 30°C und ≤ 60% RH. Bei längerer Exposition müssen die LEDs vor dem Löten bei etwa 60°C für mindestens 48 Stunden getrocknet (gebaked) werden, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" während des Reflow zu verhindern.
• Langzeitlagerung im geöffneten Zustand:Sollte in einem versiegelten Behälter mit Trockenmittel oder in einem stickstoffgespülten Exsikkator erfolgen.

6.4 Reinigung

Falls eine Nachlötreinigung erforderlich ist, sollten nur spezifizierte Lösungsmittel verwendet werden. Das Eintauchen der LED in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute ist akzeptabel. Nicht spezifizierte chemische Reiniger können das Kunststoffgehäuse oder die Linse beschädigen.

7. Verpackungs- & Bestellinformationen

7.1 Band- und Rollenspezifikationen

Die LEDs werden auf geprägter Trägerband für automatisierte Pick-and-Place-Maschinen geliefert.

• Bandbreite:8 mm.
• Rollendurchmesser:7 Zoll (178 mm).
• Stückzahl pro Rolle:2000 Stück.
• Mindestbestellmenge (MOQ):500 Stück für Restmengen.
• Verpackungsstandard:Entspricht den EIA-481-1-B-Spezifikationen. Das Band hat eine Deckfolie, und maximal zwei aufeinanderfolgende leere Bauteiltaschen sind erlaubt.

8. Anwendungsdesign-Empfehlungen

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Die zuverlässigste und empfohlene Ansteuerungsmethode ist die Verwendung eines Vorwiderstands für jede LED, selbst wenn mehrere LEDs parallel an eine Spannungsquelle angeschlossen sind (Schaltungsmodell A). Dies kompensiert die natürliche Variation der Durchlassspannung (V_F) von LED zu LED und gewährleistet gleichmäßigen Strom und damit gleichmäßige Helligkeit über alle Bauteile. Das parallele Betreiben mehrerer LEDs ohne individuelle Widerstände (Schaltungsmodell B) wird nicht empfohlen, da die LED mit der niedrigsten V_Funverhältnismäßig mehr Strom zieht, was zu ungleichmäßiger Helligkeit und potenzieller Überlastung führt.

Der Vorwiderstandswert (R_s) wird mit dem Ohmschen Gesetz berechnet: R_s= (V_Versorgung- V_F) / I_F. Verwenden Sie für ein konservatives Design, das garantiert, dass der Strom den gewünschten I_Fnicht überschreitet, den maximalen V_F.

-Wert aus dem Datenblatt.

• 8.2 DesignüberlegungenWärmemanagement:
• Obwohl die Verlustleistung gering ist, ist die Einhaltung der maximalen Sperrschichttemperatur der Schlüssel für eine lange Lebensdauer. Sorgen Sie für ausreichende Kupferfläche auf den PCB-Pads, die als Kühlkörper wirkt, insbesondere bei Betrieb bei hohen Umgebungstemperaturen oder nahe dem Maximalstrom.ESD-Schutz:
• Obwohl nicht explizit als hochsensitiv angegeben, sollten während der Montage Standard-ESD-Handhabungsvorkehrungen beachtet werden.Anwendungsbereich:

Diese Komponente ist für Standard-Elektronikgeräte vorgesehen. Für Anwendungen, die außergewöhnliche Zuverlässigkeit erfordern oder bei denen ein Ausfall ein Sicherheitsrisiko darstellen könnte (z.B. Luftfahrt, medizinische Lebenserhaltungssysteme), sind zusätzliche Qualifikationen und Konsultationen mit dem Hersteller erforderlich.

9. Technischer Vergleich & Differenzierung

Im Vergleich zu älteren Technologien wie GaAsP (Galliumarsenidphosphid) roten LEDs bietet dieses AlInGaP-basierte Bauteil eine deutlich höhere Lichtausbeute, was bei gleichem Treiberstrom zu größerer Helligkeit führt. Das wasserklare Gehäuse bietet im Gegensatz zu einem diffundierten oder gefärbten Gehäuse die bestmögliche Lichtextraktion und ein fokussierteres, intensiveres Strahlprofil, das für Anwendungen geeignet ist, die einen scharfen, hellen Lichtpunkt erfordern. Der 120-Grad-Abstrahlwinkel bietet eine gute Balance zwischen Achsenintensität und Sichtbarkeit außerhalb der Achse. Seine Kompatibilität mit Standard-IR-Reflow-Prozessen unterscheidet ihn von LEDs, die möglicherweise manuelles Löten oder Wellenlöten erfordern.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQs)

F: Kann ich diese LED dauerhaft mit 30mA betreiben?

A: Ja, 30mA ist der maximal empfohlene DC-Durchlassstrom. Für optimale Lebensdauer und zur Berücksichtigung von Temperatureffekten ist es oft ratsam, für einen niedrigeren Strom (z.B. 20mA) zu dimensionieren.

F: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

A: Spitzenwellenlänge (639 nm) ist das physikalische Maximum des emittierten Lichtspektrums. Dominante Wellenlänge (631 nm) ist ein berechneter Wert, der die einzelne Wellenlänge von reinem monochromatischem Licht repräsentiert, die für das menschliche Auge die gleiche Farbe hätte. Die dominante Wellenlänge ist für die Farbangabe relevanter.

F: Warum ist ein Vorwiderstand auch bei einer Konstantspannungsquelle notwendig?_FA: Die Durchlassspannung einer LED hat eine Toleranz und nimmt mit steigender Temperatur ab. Ein Vorwiderstand sorgt für Gegenkopplung: Wenn der Strom ansteigen will (z.B. aufgrund eines Bauteils mit niedrigem V

oder Temperaturanstieg), erhöht sich der Spannungsabfall über dem Widerstand, was den Stromanstieg begrenzt und den Betrieb der LED stabilisiert.

F: Wie interpretiere ich den Bincode auf meiner Bestellung?

A: Der Bincode (z.B. S1) spezifiziert den garantierten Bereich der Lichtstärke für diese Charge von LEDs. Vergleichen Sie den Bincode immer mit der Tabelle in Abschnitt 3, um die Mindesthelligkeit zu verstehen, die Sie in Ihrem Design erwarten können.

11. Praktische AnwendungsbeispieleBeispiel 1: Statusanzeigepanel:

Eine industrielle Steuereinheit verwendet ein Array dieser LEDs als Fehler- und Statusanzeigen auf einem Frontpanel. Der weite 120°-Abstrahlwinkel stellt sicher, dass die Anzeigen für Bediener aus verschiedenen Positionen sichtbar sind. Der Entwickler verwendet den S2-Bin für hohe Helligkeit und berechnet einen Vorwiderstand für einen 20mA-Treiberstrom von einer 5V-Schiene: R = (5V - 2,4V) / 0,02A = 130 Ohm (ein Standard-130- oder 150-Ohm-Widerstand wird gewählt). Das PCB-Layout folgt dem empfohlenen Pad-Muster, um automatische Platzierung und gute Lötstellen zu gewährleisten.Beispiel 2: Hintergrundbeleuchtung für Membranschalter:

Die LED wird hinter einer transluzenten Grafik auf einer Membrantastatur platziert. Das wasserklare Gehäuse und die hohe Intensität sorgen für ein scharfes, gleichmäßig beleuchtetes Symbol. In diesem Fall könnte die LED mit einem niedrigeren Strom (z.B. 10mA) betrieben werden, um das gewünschte Hintergrundbeleuchtungsniveau zu erreichen und gleichzeitig den Stromverbrauch und die Wärme innerhalb der geschlossenen Schalterbaugruppe zu minimieren.

12. Einführung in das Technologieprinzip

Diese LED basiert auf der Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP)-Halbleitertechnologie. Wenn eine Durchlassspannung an den pn-Übergang angelegt wird, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich injiziert, wo sie rekombinieren. Die bei dieser Rekombination freigesetzte Energie wird als Photonen (Licht) emittiert. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie des Halbleiters, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts bestimmt – in diesem Fall rot. Die wasserklare Epoxidlinse dient zum Schutz des Halbleiterchips, zur Formung des Lichtstrahls und zur Verbesserung der Lichtextraktion aus dem Chip.

13. Branchentrends & Entwicklungen