SMD LED LTST-S320KGKT Datenblatt - Abmessungen 3,2x1,6x1,2mm - Spannung 1,9-2,4V - Grün - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument erläutert die Spezifikationen einer Oberflächenmontage-LED (SMD). Diese Komponente ist für die automatisierte Leiterplattenbestückung (PCB) konzipiert und eignet sich für Anwendungen, bei denen Platz eine kritische Einschränkung darstellt. Die LED nutzt einen ultrahellen AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Halbleiterchip zur Erzeugung von grünem Licht, eingekapselt in einem wasserklaren Linsengehäuse.

1.1 Merkmale

• Konform mit der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).
• Verfügt über einen ultrahellen AlInGaP-Grünchip mit verzinnten Anschlüssen für verbesserte Lötbarkeit.
• Verpackt in 8-mm-Tape auf 7-Zoll (178 mm) Spulen, kompatibel mit dem EIA-Standard (Electronic Industries Alliance).
• Integrierte Schaltung (IC)-kompatible Ansteuercharakteristik.
• Konzipiert für die Kompatibilität mit automatischen Bestückungsanlagen (Pick-and-Place).
• Geeignet für Infrarot (IR)-Reflow-Lötverfahren.

1.2 Zielanwendungen

Diese LED ist für eine breite Palette elektronischer Geräte vorgesehen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf:

• Telekommunikationsgeräte (z. B. schnurlose und Mobiltelefone).
• Büroautomatisierungsgeräte und Notebook-Computer.
• Haushaltsgeräte und industrielle Steuerungseinrichtungen.
• Netzwerksysteme und Indoor-Anzeigetafeln.
• Spezifische Funktionen umfassen Tastaturbeleuchtung, Statusanzeigen, Mikrodisplays und Signal-/Symbolbeleuchtung.

2. Gehäuseabmessungen

Die LED ist in einem standardmäßigen SMD-Gehäuse untergebracht. Die Linsenfarbe ist wasserklar, und die Lichtquelle ist ein AlInGaP-Grünchip. Alle Maßtoleranzen betragen ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben. Die spezifischen Längen-, Breiten- und Höhenmaße sind in der detaillierten mechanischen Zeichnung im Originaldatenblatt angegeben.

3. Grenzwerte und Kennwerte

3.1 Absolute Maximalwerte

Die Grenzwerte gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C. Das Überschreiten dieser Werte kann zu dauerhaften Schäden führen.

• Verlustleistung (Pd):62,5 mW
• Spitzen-Strom (I_F(PEAK)):60 mA (bei 1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Impulsbreite)
• DC-Durchlassstrom (I_F):25 mA
• Sperrspannung (V_R):5 V
• Betriebstemperaturbereich (T_opr):-30°C bis +85°C
• Lagertemperaturbereich (T_stg):-40°C bis +85°C
• Infrarot-Lötbedingung:260°C Spitzentemperatur für maximal 10 Sekunden.

3.2 Empfohlenes IR-Reflow-Profil (Bleifreier Prozess)

Ein empfohlenes Temperaturprofil für bleifreies Reflow-Löten wird bereitgestellt, das typischerweise den JEDEC-Standards entspricht. Dieses Profil umfasst Vorwärm-, Halte-, Reflow- und Abkühlphasen mit einer kritischen Spitzentemperaturgrenze von 260°C.

3.3 Elektrische und optische Kennwerte

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

• Lichtstärke (I_V):18,0 - 71,0 mcd (Millicandela). Gemessen mit einem Filter, der der CIE photopischen Augenempfindlichkeit entspricht.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):130 Grad. Definiert als der volle Winkel, bei dem die Intensität auf die Hälfte ihres axialen Wertes abfällt.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_P):574 nm (typisch).
• Dominante Wellenlänge (λ_d):567,5 - 576,5 nm. Abgeleitet von den CIE-Farbkoordinaten.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):15 nm (typisch).
• Durchlassspannung (V_F):1,90 - 2,40 V.
• Sperrstrom (I_R):10 µA (maximal) bei V_R=5V.

Messhinweise:Es wird vor elektrostatischer Entladung (ESD) gewarnt. Beim Umgang mit dem Bauteil wird eine ordnungsgemäße Erdung von Personal und Geräten über Handgelenksbänder oder antistatische Handschuhe empfohlen.

4. Binning-System

Die LEDs werden basierend auf Schlüsselparametern in Bins sortiert, um Konsistenz in der Anwendung zu gewährleisten. Für jedes Bin gelten Toleranzen.

4.1 Durchlassspannung (V_F) Bin

Sortiert bei I_F=20mA. Toleranz pro Bin: ±0,1V.

• Bin 4: 1,90V - 2,00V
• Bin 5: 2,00V - 2,10V
• Bin 6: 2,10V - 2,20V
• Bin 7: 2,20V - 2,30V
• Bin 8: 2,30V - 2,40V

4.2 Lichtstärke (I_V) Bin

Sortiert bei I_F=20mA. Toleranz pro Bin: ±15%.

• Bin M: 18,0 - 28,0 mcd
• Bin N: 28,0 - 45,0 mcd
• Bin P: 45,0 - 71,0 mcd

4.3 Dominante Wellenlänge (λ_d) Bin

Sortiert bei I_F=20mA. Toleranz pro Bin: ±1 nm.

• Bin C: 567,5 - 570,5 nm
• Bin D: 570,5 - 573,5 nm
• Bin E: 573,5 - 576,5 nm

5. Typische Kennlinien

Das Datenblatt enthält grafische Darstellungen wichtiger Kennwerte zur Unterstützung des Designs. Diese Kurven, typischerweise über dem Durchlassstrom oder der Umgebungstemperatur aufgetragen, veranschaulichen die Zusammenhänge und Trends für Parameter wie:

• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I_F)
• Durchlassspannung (V_F) vs. Durchlassstrom (I_F)
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur (T_a)
• Spitzenwellenlänge vs. Umgebungstemperatur (T_a)
• Spektrale Strahlungsverteilung (zeigt das Emissionsmaximum und die Halbwertsbreite)

Diese Kurven sind wesentlich, um das Verhalten des Bauteils unter verschiedenen Betriebsbedingungen zu verstehen und eine genaue Schaltungsauslegung und thermische Verwaltung durchzuführen.

6. Benutzerhandbuch für Montage und Handhabung

6.1 Reinigung

Nicht spezifizierte chemische Reinigungsmittel sollten vermieden werden, da sie das LED-Gehäuse beschädigen können. Falls Reinigung erforderlich ist, wird ein Eintauchen in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute empfohlen.

6.2 Empfohlene PCB-Pad-Anordnung und Lötausrichtung

Ein empfohlenes Landmuster (Footprint) für die Leiterplatte wird bereitgestellt, um eine ordnungsgemäße Lötstellenbildung und mechanische Stabilität zu gewährleisten. Die Zeichnung zeigt auch die korrekte Ausrichtung der LED (typischerweise durch eine Kathodenmarkierung auf dem Bauteil gekennzeichnet) relativ zu den PCB-Pads an.

6.3 Tape-and-Reel-Verpackungsspezifikationen

Die LEDs werden in geprägter Trägerfolie geliefert, die auf 7-Zoll (178 mm) Spulen aufgewickelt ist. Wichtige Spezifikationen umfassen:

• Folienbreite: 8 mm.
• Taschenabstand und -abmessungen für die Bauteilaufnahme.
• Deckfolie zum Verschließen der Taschen.
• Spulennabendurchmesser, Flanschdurchmesser und Gesamtabmessungen.
• Standardverpackungsmenge: 3000 Stück pro Spule.
• Mindestbestellmenge für Restspulen: 500 Stück.
• Konform mit ANSI/EIA-481-Spezifikationen.

7. Wichtige Hinweise und Anwendungsnotizen

7.1 Bestimmungsgemäßer Anwendungsbereich

Diese LED ist für den Einsatz in gewöhnlichen elektronischen Geräten (z. B. Büro, Kommunikation, Haushalt) konzipiert. Sie ist nicht für Anwendungen vorgesehen, bei denen ein Ausfall direkt Leben oder Gesundheit gefährden könnte (z. B. Luftfahrt, medizinische Lebenserhaltungssysteme, kritische Sicherheitssysteme), ohne vorherige Konsultation und spezifische Qualifikation.

7.2 Lagerbedingungen

• Versiegelte Verpackung:Lagern bei ≤ 30°C und ≤ 90% relativer Luftfeuchtigkeit (RH). Innerhalb eines Jahres verwenden, wenn mit Trockenmittel verpackt.
• Geöffnete Verpackung:Lagern bei ≤ 30°C und ≤ 60% RH. Bauteile sollten innerhalb einer Woche nach dem Öffnen IR-reflowgelötet werden (Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe 3, MSL 3).
• Langzeitlagerung (Geöffnet):In einem versiegelten Behälter mit Trockenmittel oder in einem Stickstoff-Exsikkator lagern.
• Nachbacken:LEDs, die länger als 1 Woche außerhalb der Originalverpackung gelagert wurden, sollten vor dem Löten bei etwa 60°C für mindestens 20 Stunden getrocknet (gebacken) werden, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" während des Reflow zu verhindern.

7.3 Lötprozessrichtlinien

Detaillierte Lötparameter werden bereitgestellt, um eine zuverlässige Montage zu gewährleisten:

Reflow-Löten (Empfohlen für bleifrei):

• Vorwärmtemperatur: 150°C – 200°C
• Vorwärmzeit: Maximal 120 Sekunden
• Spitzentemperatur: Maximal 260°C
• Zeit bei Spitzentemperatur: Maximal 10 Sekunden (maximal zwei Reflow-Zyklen erlaubt)

Handlöten (Lötkolben):

• Lötspitzentemperatur: Maximal 300°C
• Lötzeit: Maximal 3 Sekunden pro Pad (nur einmalig)

Kritischer Hinweis:Das optimale Reflow-Profil hängt vom spezifischen PCB-Design, den Komponenten, der Lotpaste und dem Ofen ab. Das bereitgestellte Profil ist ein JEDEC-konformes Beispiel. Eine Charakterisierung auf Leiterplattenebene ist für einen robusten Prozess unerlässlich. Komponenten- und platinenbezogene Zuverlässigkeitstests sollten durchgeführt werden, um den Montageprozess zu validieren.

8. Designüberlegungen und technische Analyse

8.1 Strombegrenzung und Ansteuerschaltung

Der Durchlassspannungsbereich (V_F) von 1,9V bis 2,4V bei 20mA muss bei der Auslegung der Ansteuerschaltung berücksichtigt werden. Eine Konstantstromquelle oder ein strombegrenzender Widerstand in Reihe mit einer Spannungsquelle ist zwingend erforderlich, um das Überschreiten des absoluten maximalen DC-Durchlassstroms von 25mA zu verhindern. Der Wert des strombegrenzenden Widerstands (R_limit) kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R_limit= (V_supply- V_F) / I_F. Die Verwendung des maximalen V_F-Werts aus dem Bin stellt sicher, dass der Strom selbst bei Bauteiltoleranzen den gewünschten Wert nicht überschreitet.

8.2 Thermische Verwaltung

Obwohl die Verlustleistung mit 62,5 mW relativ gering ist, ist ein ordnungsgemäßes thermisches Design dennoch wichtig für Langlebigkeit und stabile Lichtausbeute. Die Degradation der Lichtstärke mit steigender Umgebungstemperatur (wie in den Kennlinien gezeigt) muss in die Helligkeitsanforderungen der Anwendung einbezogen werden. Eine ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte um die LED-Pads herum kann helfen, Wärme abzuführen und eine niedrigere Sperrschichttemperatur aufrechtzuerhalten.

8.3 Optisches Design für gleichmäßige Beleuchtung

Der breite Abstrahlwinkel von 130 Grad macht diese LED für Anwendungen geeignet, die eine breite, diffuse Beleuchtung anstelle eines fokussierten Strahls erfordern. Für Hintergrundbeleuchtungspanels oder Anzeigen, die gerichteteres Licht benötigen, können Sekundäroptiken (wie Lichtleiter oder Linsen) erforderlich sein. Die wasserklare Linse bietet selbst nur minimale Lichtstreuung.

8.4 Wellenlängenauswahl und Binning-Auswirkung

Das Binning der dominanten Wellenlänge (C, D, E) ermöglicht es Designern, LEDs für spezifische Farbanforderungen auszuwählen. Beispielsweise profitieren Anwendungen, die einen präzisen Grünton für Farbabgleich oder Signalisierung benötigen, von der Spezifikation eines engeren Wellenlängen-Bins. Das typische Maximum bei 574 nm und die spektrale Breite von 15 nm definieren die Farbreinheit des emittierten grünen Lichts.

8.5 Vergleich mit anderen LED-Technologien

Die Verwendung von AlInGaP-Material für grünes Licht bietet in bestimmten Aspekten Vorteile im Vergleich zu anderen Technologien wie InGaN (verwendet für blaue und einige grüne LEDs). AlInGaP-LEDs weisen traditionell eine hohe Effizienz im roten bis gelbgrünen Spektrum auf und können eine gute Stabilität über den Temperaturbereich bieten. Die spezifische Wahl hängt von der erforderlichen Wellenlänge, Effizienz, Kosten und der Anwendungsumgebung ab.

9. Anwendungsspezifische Anleitung und Fehlerbehebung

9.1 Typische Anwendungsschaltung für Statusanzeige

Eine einfache Implementierung besteht darin, die LED in Reihe mit einem strombegrenzenden Widerstand an einen Mikrocontroller-GPIO-Pin oder eine Systemspannungsversorgung (z. B. 3,3V oder 5V) anzuschließen. Der Mikrocontroller kann dann den Pin schalten, um die Anzeige ein- oder auszuschalten. Für eine 5V-Versorgung und einen Zielstrom I_Fvon 20mA, unter Verwendung eines konservativen V_F-Werts von 2,4V, wäre der Widerstandswert R = (5V - 2,4V) / 0,02A = 130 Ohm. Ein Standardwiderstand von 130 oder 150 Ohm wäre geeignet.

9.2 Häufige Probleme und Lösungen

• Schwaches oder kein Licht:Polarität prüfen (verkehrte Polung). Überprüfen, ob die Durchlassspannung des spezifischen LED-Bins mit der Berechnung der Ansteuerschaltung übereinstimmt. Tatsächlichen Stromfluss mit einem Multimeter messen.
• Ungleichmäßige Helligkeit bei mehreren LEDs:Dies wird oft durch Durchlassspannungsunterschiede (V_F) verursacht, wenn LEDs ohne individuelle Strombegrenzung parallel geschaltet sind. Verwenden Sie separate Widerstände für jede LED oder implementieren Sie eine Konstantstromtreiber-Anordnung.
• LED-Ausfall nach dem Löten:Wahrscheinlich verursacht durch übermäßige Hitze beim Handlöten (>300°C oder >3s) oder ein ungeeignetes Reflow-Profil (Überschreitung von 260°C Spitzentemperatur). Prozessparameter überprüfen und sicherstellen, dass die MSL-Handhabungsregeln eingehalten wurden, wenn das Gehäuse Feuchtigkeit ausgesetzt war.
• ESD-Schaden:Ein Ausfall kann sofort auftreten oder sich als Leistungsverschlechterung über die Zeit manifestieren. Immer ESD-Vorsichtsmaßnahmen während der Handhabung und Montage beachten.

10. Funktionsprinzipien und Technologietrends

10.1 Grundlegendes Funktionsprinzip

Licht wird durch Elektrolumineszenz im AlInGaP-Halbleiterchip erzeugt. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die das Dioden-Sperrschichtpotential übersteigt, 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 Aluminium-, Indium-, Gallium- und Phosphidschichten bestimmt die Bandlückenenergie und damit die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts, in diesem Fall grün.

10.2 Branchentrends

Der allgemeine Trend bei SMD-LEDs geht hin zu höherer Lichtausbeute (mehr Lichtleistung pro Watt elektrischer Eingangsleistung), verbesserter Farbkonstanz durch engeres Binning und erhöhter Zuverlässigkeit unter höheren Temperatur- und Strombedingungen. Die Gehäusetechnik entwickelt sich weiter für bessere thermische Leistung und optische Kontrolle. Darüber hinaus gibt es einen kontinuierlichen Trend zur Miniaturisierung bei gleichbleibender oder steigender Lichtleistung sowie zur Integration mit Ansteuerelektronik für "intelligente" Beleuchtungslösungen. Die Verwendung robuster, bleifreier lötkompatibler Materialien und Prozesse bleibt eine globale Standardanforderung.