SMD LED LTST-T680VEWT Datenblatt - AlInGaP Rot - 120° Abstrahlwinkel - 2,1V typ. - 50mA - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument erläutert die Spezifikationen einer SMD-LED (Surface-Mount Device) für die automatisierte Leiterplattenbestückung. Die Komponente ist für platzbeschränkte Anwendungen in einem breiten Spektrum elektronischer Geräte konzipiert. Ihre Miniaturbauform und Kompatibilität mit Standardbestückungsprozessen macht sie ideal für den Einsatz in modernen Consumer- und Industrie-Elektronikgeräten, die zuverlässige Statusanzeigen oder Hintergrundbeleuchtung erfordern.

1.1 Merkmale

• Konform mit der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).
• Verpackt auf 8-mm-Tape auf 7-Zoll-(178 mm)-Durchmesser-Spulen für automatische Bestückungsautomaten.
• Standard-EIA-Gehäuseform.
• Eingangs-/Ausgangspegel kompatibel mit IC-Logikpegeln.
• Für die Kompatibilität mit automatischen Bestückungsgeräten ausgelegt.
• Geeignet für Infrarot-Reflow-Lötprozesse.
• Vorkonditioniert auf JEDEC-Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe 3.

1.2 Anwendungen

• Telekommunikationsgeräte (z. B. schnurlose Telefone, Mobiltelefone).
• Büroautomatisierungsgeräte (z. B. Notebooks, Netzwerksysteme).
• Haushaltsgeräte und Unterhaltungselektronik.
• Industriesteuerungen und Bedienpanels.
• Allgemeine Status- und Stromanzeigen.
• Signal- und Symbolbeleuchtung.
• Frontplatten- und Display-Hintergrundbeleuchtung.

2. Gehäuse und Abmessungen

Die LED verwendet ein diffundierendes Linsenmaterial mit einem AlInGaP-Halbleitermaterial als Lichtquelle, das rotes Licht erzeugt. Die Gehäuseabmessungen sind in detaillierten mechanischen Zeichnungen angegeben (siehe Originaldatenblatt für Abbildungen). Alle Hauptabmessungen sind in Millimetern (mm) mit einer Standardtoleranz von ±0,2 mm angegeben, sofern nicht anders angegeben. Die Komponente ist polaritätssensitiv; die korrekte Ausrichtung während der Bestückung ist für den ordnungsgemäßen Betrieb entscheidend.

3. Grenzwerte und Kennwerte

3.1 Absolute Maximalwerte

Belastungen über diese Grenzwerte hinaus können zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen. Alle Werte gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C.

• Verlustleistung (Pd):130 mW
• Spitzen-Durchlassstrom (IFP):100 mA (bei 1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite)
• DC-Durchlassstrom (IF):50 mA
• Sperrspannung (VR):5 V
• Betriebstemperaturbereich (Topr):-40°C bis +85°C
• Lagertemperaturbereich (Tstg):-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 Aufwärmphase, ein Temperaturplateau, eine Reflow-Zone mit Spitzentemperatur und eine Abkühlphase. Die Einhaltung der vorgegebenen Zeit- und Temperaturgrenzen, insbesondere der maximalen Spitzentemperatur von 260°C, ist entscheidend, um thermische Schäden am LED-Gehäuse zu vermeiden und zuverlässige Lötstellen zu gewährleisten.

3.3 Elektrische und optische Kenngrößen

Typische Leistungsparameter werden bei Ta=25°C und einem Durchlassstrom (IF) von 20mA gemessen, sofern nicht anders angegeben.

• Lichtstärke (Iv):710,0 - 1400,0 mcd (Millicandela). Gemessen mit einem Filter, der der CIE-Photopischen Augenempfindlichkeitskurve entspricht.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):120 Grad (typisch). Definiert als der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke halb so groß ist wie die axiale (auf der Achse) Lichtstärke.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λP):633 nm (Nanometer, typisch). Die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung maximal ist.
• Dominante Wellenlänge (λd):624 nm (typisch). Die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge, abgeleitet aus dem CIE-Farbdiagramm. Toleranz: ±1 nm.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):15 nm (typisch). Die spektrale Breite bei halber Maximalintensität.
• Durchlassspannung (VF):2,1 V (typisch), 2,6 V (maximal). Toleranz: ±0,1 V bei IF=20mA.
• Sperrstrom (IR):10 μA (Mikroampere, maximal) bei VR=5V.

4. Binning-System

Um eine gleichmäßige Helligkeit in der Produktion zu gewährleisten, werden die LEDs nach ihrer bei 20mA gemessenen Lichtstärke in Bins sortiert.

• Bin-Code V1:710,0 mcd (Min) bis 900,0 mcd (Max)
• Bin-Code V2:900,0 mcd (Min) bis 1120,0 mcd (Max)
• Bin-Code W1:1120,0 mcd (Min) bis 1400,0 mcd (Max)

Die Toleranz innerhalb jedes Helligkeits-Bins beträgt etwa ±11 %. Entwickler sollten diese Schwankung berücksichtigen, wenn mehrere LEDs in einer Anordnung verwendet werden, um ein einheitliches Erscheinungsbild zu erzielen.

5. Typische Kennlinien

Das Datenblatt enthält grafische Darstellungen wichtiger Zusammenhänge (siehe Originalabbildungen). Diese zeigen typischerweise:

• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Zeigt, wie die Lichtleistung mit dem Strom – meist nichtlinear – zunimmt, und unterstreicht die Bedeutung der Stromregelung.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Veranschaulicht den Rückgang der Lichtleistung bei steigender Sperrschichttemperatur – ein kritischer Faktor für das Wärmemanagement.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom:Stellt die I-V-Kennlinie der Diode dar.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität über der Wellenlänge, die das schmale Emissionsband von AlInGaP-LEDs um 633 nm zeigt.

6. Benutzerhinweise und Handhabung

6.1 Reinigung

Falls nach dem Löten oder aufgrund von Verunreinigungen eine Reinigung erforderlich ist, verwenden Sie ausschließlich spezifizierte Lösungsmittel. Tauchen Sie die LED bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol. Verwenden Sie keine Ultraschallreinigung oder nicht spezifizierte Chemikalien, da diese die Epoxidlinse oder das Gehäuse beschädigen können.

6.2 Empfohlenes Leiterplatten-Pad-Layout

Ein empfohlenes Land Pattern (Footprint) für die Leiterplatte wird bereitgestellt, um eine korrekte Lötnahtbildung und mechanische Stabilität während des Infrarot- oder Dampfphasen-Reflow-Lötens zu gewährleisten. Die Befolgung dieser Empfehlung hilft, Tombstoning (Aufstellen der Komponente) zu verhindern und eine zuverlässige elektrische Verbindung sicherzustellen.

6.3 Verpackung: Tape and Reel

Die LEDs werden in geprägter Trägerfolie mit Schutzdeckfolie geliefert, aufgewickelt auf Spulen mit 7 Zoll (178 mm) Durchmesser. Wichtige Spezifikationen sind:

• Taschenabstand:8 mm.
• Stückzahl pro Spule:2000 Stück.
• Maximale Anzahl fehlender Bauteile in Folge:Zwei Taschen.
• Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA-481-Spezifikationen.

Dieses Verpackungsformat ist Standard für Hochgeschwindigkeits-Montagelinien.

7. Wichtige Hinweise und Anwendungsnotizen

7.1 Bestimmungsgemäße Verwendung

Diese LED ist für den Einsatz in Standard-Kommerziellen und Industriellen Elektronikgeräten vorgesehen. Sie ist nicht für sicherheitskritische Anwendungen bestimmt, bei denen ein Ausfall direkt Leben oder Gesundheit gefährden könnte (z. B. Luftfahrt, medizinische Lebenserhaltung, Verkehrssteuerung). Für solche Anwendungen ist eine Rücksprache mit dem Hersteller bezüglich Bauteilen mit außergewöhnlichen Zuverlässigkeitsqualifikationen zwingend erforderlich.

7.2 Lagerbedingungen

Eine ordnungsgemäße Lagerung ist entscheidend, um Feuchtigkeitsaufnahme zu verhindern, die während des Reflow-Lötens zu \"Popcorning\" (Gehäuserissen) führen kann.

• Versiegelte Verpackung:Lagern bei ≤30°C und ≤70 % relativer Luftfeuchtigkeit (RH). Innerhalb eines Jahres verwenden.
• Geöffnete Verpackung:Wenn die Feuchtigkeitsschutzverpackung geöffnet wurde, sollten die Bauteile bei ≤30°C und ≤60 % RH gelagert werden. Es wird dringend empfohlen, den IR-Reflow-Prozess innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) nach dem Öffnen abzuschließen.
• Verlängerte Lagerung (geöffnet):Für eine Lagerung über 168 Stunden hinaus, bewahren Sie die Bauteile in einem verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder in einem Stickstoff-Exsikkator auf. Bauteile, die länger als 168 Stunden außerhalb der Verpackung gelagert wurden, erfordern vor dem Löten eine Vorkonditionierung (Backen) von mindestens 48 Stunden bei etwa 60°C, um aufgenommene Feuchtigkeit auszutreiben.

7.3 Lötempfehlungen

Halten Sie sich an die folgenden Lötbedingungen, um thermische Schäden zu vermeiden:

• Reflow-Löten:
  • Vorwärmen: 150–200°C
  • Vorwärmzeit: maximal 120 Sekunden
  • Spitzentemperatur: maximal 260°C
  • Zeit über Liquidus: maximal 10 Sekunden (maximal zwei Reflow-Zyklen erlaubt)
• Handlöten (Lötkolben):
  • Lötspitzentemperatur: maximal 300°C
  • Kontaktzeit: maximal 3 Sekunden (nur einmal pro Anschluss)

Beachten Sie, dass das optimale Reflow-Profil vom spezifischen Leiterplattendesign, der Lötpaste und dem Ofen abhängt. Das bereitgestellte, auf JEDEC-Standards basierende Profil dient als generische Zielvorgabe.

7.4 Treiberschaltungs-Design

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Ihre Durchlassspannung (VF) weist eine Toleranz und einen negativen Temperaturkoeffizienten auf. Um eine gleichmäßige Helligkeit beim Ansteuern mehrerer LEDs, insbesondere in Parallelschaltung, zu gewährleisten, muss ein strombegrenzender Widerstand in Reihe mitjederLED geschaltet werden. Das parallele Ansteuern von LEDs ohne individuelle Widerstände (wie in Schaltungsmodell B) wird nicht empfohlen, da kleine Unterschiede in VF zu erheblichen Unterschieden in der Stromaufteilung und folglich der Lichtstärke führen.

7.5 Empfindlichkeit gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD)

Wie die meisten Halbleiterbauteile sind LEDs anfällig für Schäden durch elektrostatische Entladung. Während der Montage und Handhabung sollten Standard-ESD-Schutzmaßnahmen beachtet werden. Dazu gehören geerdete Arbeitsplätze, Erdungsarmbänder und leitfähige Behälter.

8. Technische Vertiefung und Designüberlegungen

8.1 Materialtechnologie: AlInGaP

Die Verwendung von Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP) als aktives Halbleitermaterial ist entscheidend für die Leistung dieser LED. Die AlInGaP-Technologie ermöglicht hocheffiziente Emission im roten bis bernsteinorangen Bereich des sichtbaren Spektrums. Im Vergleich zu älteren Technologien wie GaAsP bieten AlInGaP-LEDs eine überlegene Lichtausbeute, bessere Temperaturstabilität und eine längere Lebensdauer. Die diffundierende Linse erweitert den Abstrahlwinkel weiter auf 120 Grad, was sie ideal für Anwendungen mit großer Sichtbarkeit aus verschiedenen Winkeln macht.

8.2 Wärmemanagement

Die maximale Verlustleistung beträgt 130 mW. Obwohl dies gering erscheint, ist eine effektive Wärmeabfuhr über die Leiterplatte dennoch wichtig. Die Lichtstärke der LED nimmt mit steigender Sperrschichttemperatur ab, wie in den Kennlinien gezeigt. Für Designs, die bei hohen Umgebungstemperaturen oder nahe dem maximalen Durchlassstrom betrieben werden, kann eine ausreichende Wärmeableitung im Leiterplatten-Pad-Design (z. B. thermische Durchkontaktierungen zu inneren Masseebenen) dazu beitragen, eine konstante Helligkeit und Langlebigkeit zu erhalten.

8.3 Optische Designintegration

Der 120-Grad-Abstrahlwinkel mit diffundierender Linse bietet einen weichen, breiten Strahl, der sich für Indikatoranwendungen eignet, bei denen die LED aus verschiedenen Blickwinkeln betrachtet werden kann. Entwickler sollten dieses Strahlprofil bei der Gestaltung von Lichtleitern, Linsen oder Blenden berücksichtigen, um unerwünschte Hotspots oder Schatten zu vermeiden. Die dominante Wellenlänge von 624 nm liegt im rotorangen Bereich, der für das menschliche Auge sehr gut sichtbar ist und eine Standardfarbe für \"Eingeschaltet\"- oder \"Aktiv\"-Statusanzeigen darstellt.

8.4 Zuverlässigkeit und Lebensdauer

Der spezifizierte Betriebstemperaturbereich von -40°C bis +85°C und der Lagerbereich bis zu 100°C deuten auf eine robuste Konstruktion hin. Die Vorkonditionierung auf JEDEC-Stufe 3 zeigt, dass das Gehäuse typische Fabrikbedingungen für begrenzte Zeit aushalten kann. Die Langzeitzuverlässigkeit wird vom Betriebsstrom und der Sperrschichttemperatur beeinflusst; eine Reduzierung des Betriebsstroms vom absoluten Maximum von 50mA verlängert die Betriebslebensdauer des Bauteils erheblich.

9. Vergleich und Auswahlhilfe

Bei der Auswahl einer SMD-LED für eine rote Indikatoranwendung sind folgende Unterscheidungsmerkmale wichtig:

• Abstrahlwinkel:Der 120°-Winkel dieser Komponente ist breiter als bei vielen Standard-LEDs (oft 60-90°), was eine bessere Sichtbarkeit außerhalb der Achse bietet.
• Helligkeits-Binning:Die Verfügbarkeit mehrerer Helligkeits-Bins (V1, V2, W1) ermöglicht es Entwicklern, den passenden Helligkeitsgrad für ihre Anwendung auszuwählen und potenziell Kosten zu optimieren.
• Durchlassspannung:Eine typische VF von 2,1V ist relativ niedrig, reduziert den Stromverbrauch und erleichtert das Design für Niederspannungssysteme im Vergleich zu einigen anderen LED-Technologien.
• Gehäusekompatibilität:Das EIA-Standardgehäuse gewährleistet Kompatibilität mit einer großen Bibliothek bestehender Leiterplatten-Footprints und Bestückungsdüsen-Bibliotheken.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Kann ich diese LED direkt von einem 3,3V- oder 5V-Logikausgang ansteuern?

A: Nein. Sie müssen einen Vorwiderstand in Reihe schalten. Beispiel: Bei einer 5V-Versorgung und einem Zielstrom von 20mA sowie einer typischen VF von 2,1V beträgt der Widerstandswert R = (5V - 2,1V) / 0,02A = 145 Ohm. Ein Standard-150-Ohm-Widerstand wäre geeignet.

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

A: Die Spitzenwellenlänge (λP) ist die physikalische Wellenlänge, bei der die LED die meiste optische Leistung abgibt. Die dominante Wellenlänge (λd) ist die wahrgenommene Einzelwellenlänge, die der vom menschlichen Auge gesehenen Farbe entspricht, berechnet aus den CIE-Farbkoordinaten. λd ist oft relevanter für die Farbangabe.

F: Warum ist die Lagerfeuchtigkeit so kritisch?

A: Das Kunststoffgehäuse der LED kann Feuchtigkeit aufnehmen. Während des Hochtemperatur-Reflow-Lötprozesses kann diese eingeschlossene Feuchtigkeit schnell verdampfen und einen Innendruck erzeugen, der zu Delamination des Gehäuses oder Rissen in der Epoxidlinse führen kann, was zu sofortigem oder latentem Ausfall führt.

F: Wie interpretiere ich den Lichtstärkewert (z. B. 900 mcd)?

A: Die Lichtstärke misst die wahrgenommene Helligkeit einer punktförmigen Lichtquelle in einer bestimmten Richtung (Candela). 900 mcd (0,9 cd) ist für eine Standard-Indikator-LED sehr hell. Der Wert wird auf der Achse gemessen. Aufgrund des 120°-Abstrahlwinkels nimmt die Intensität bei größeren Winkeln deutlich ab.