SMD LED Grün Diffuslinse LTST-E681UGWT Datenblatt - Gehäuseabmessungen - 3,8V Durchlassspannung - 30mA - 114mW Verlustleistung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für eine oberflächenmontierbare (SMD) Leuchtdiode (LED). Das Bauteil verfügt über eine Diffuslinse, die für eine breite, gleichmäßige Lichtverteilung ausgelegt ist, was es für Anwendungen geeignet macht, die eine gleichmäßige Ausleuchtung anstelle eines fokussierten Strahls erfordern. Die Lichtquelle nutzt einen Indiumgalliumnitrid (InGaN)-Halbleiterwerkstoff, der für die Emission von Licht im grünen Wellenlängenspektrum entwickelt wurde. Das Produkt ist für die Kompatibilität mit modernen elektronischen Bestückungsprozessen konzipiert.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die Hauptvorteile dieser LED umfassen ihre Konformität mit Umweltvorschriften, ihr für die automatisierte Serienfertigung geeignetes Gehäuseformat und ihre Kompatibilität mit Standard-Lötverfahren wie Infrarot-Reflow-Löten. Diese Eigenschaften machen sie zur idealen Wahl für Unterhaltungselektronik, allgemeine Anzeigelampen, Hintergrundbeleuchtung von Panels und Displays sowie verschiedene andere Anwendungen in Bürogeräten, Kommunikationsgeräten und Haushaltsgeräten, bei denen eine zuverlässige, gleichmäßige grüne Beleuchtung erforderlich ist.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Die Leistung der LED ist unter Standard-Umgebungstemperaturbedingungen (25°C) definiert. Das Verständnis dieser Parameter ist für einen korrekten Schaltungsentwurf und das Erreichen der erwarteten Leistung entscheidend.

2.1 Absolute Grenzwerte

Diese Grenzwerte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer eine dauerhafte Beschädigung des Bauteils auftreten kann. Ein Betrieb unter oder an diesen Grenzen ist nicht garantiert und sollte für eine zuverlässige Langzeitleistung vermieden werden.

• Verlustleistung (Pd):114 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das Bauteil sicher als Wärme abführen kann.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP):100 mA. Dies ist der maximale momentane Durchlassstrom, der nur unter gepulsten Bedingungen zulässig ist (1/10 Tastverhältnis, 1ms Pulsbreite).
• DC-Durchlassstrom (I_F):30 mA. Dies ist der maximale kontinuierliche Durchlassstrom für den stationären Betrieb.
• Betriebstemperaturbereich (T_opr):-40°C bis +85°C. Der Umgebungstemperaturbereich, für den das Bauteil ausgelegt ist.
• Lagertemperaturbereich (T_stg):-40°C bis +100°C. Der Temperaturbereich für die Lagerung des Bauteils im nicht betriebenen Zustand.

2.2 Elektrische und optische Kennwerte

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen am empfohlenen Arbeitspunkt (I_F= 30mA, T_a=25°C).

• Lichtstärke (I_V):1120 - 2800 mcd (Millicandela). Dies spezifiziert die wahrgenommene Helligkeit der LED, gemessen durch einen Sensor, der auf die photopische Reaktion des menschlichen Auges abgestimmt ist. Der große Bereich zeigt an, dass ein Binning-System verwendet wird (siehe Abschnitt 3).
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):120 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte des auf der Achse gemessenen Wertes abfällt. Ein Winkel von 120 Grad bestätigt, dass die Diffuslinse ein sehr breites Abstrahlverhalten bietet.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_P):518 nm. Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsabgabe der LED ihr Maximum erreicht.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):520 - 535 nm. Abgeleitet vom CIE-Farbtafeldiagramm ist dies die einzelne Wellenlänge, die die wahrgenommene Lichtfarbe am besten beschreibt. Es ist der Schlüsselparameter für die Farbspezifikation.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):35 nm. Dies gibt die spektrale Bandbreite oder den Bereich der emittierten Wellenlängen an. Ein Wert von 35nm ist typisch für eine grüne InGaN-LED.
• Durchlassspannung (V_F):3,3V (typ.), 3,8V (max.) bei 30mA. Dies ist der Spannungsabfall über der LED beim Betrieb mit dem spezifizierten Strom. Er ist entscheidend für die Berechnung des erforderlichen Vorwiderstandswertes.
• Sperrstrom (I_R):10 μA (max.) bei V_R= 5V. Das Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt; dieser Parameter spezifiziert lediglich den Leckstrom unter einer kleinen Sperrspannung.

3. Erklärung des Bin-Code-Systems

Aufgrund inhärenter Schwankungen in der Halbleiterfertigung werden LEDs nach der Produktion nach Leistungsklassen (Bins) sortiert. Dies gewährleistet Konsistenz innerhalb einer bestimmten Charge. Drei Schlüsselparameter werden gebinnt.

3.1 Binning der Durchlassspannung

Die Bins D7 bis D11 kategorisieren LEDs basierend auf ihrem Durchlassspannungsabfall bei 30mA. Beispielsweise enthält Bin D9 LEDs mit einem V_Fzwischen 3,2V und 3,4V. Eine Toleranz von ±0,1V wird auf jede Bin-Grenze angewendet. Die Auswahl von LEDs aus demselben Spannungs-Bin ist für Anwendungen wichtig, bei denen mehrere LEDs parallel geschaltet sind, um eine gleichmäßige Stromaufteilung sicherzustellen.

3.2 Binning der Lichtstärke

Die Bins W1, W2, X1 und X2 kategorisieren die Helligkeitsausgabe. Beispielsweise enthält Bin X2 die hellsten LEDs mit einer Intensität zwischen 2240 und 2800 mcd. Eine Toleranz von ±11% gilt für den Bereich jedes Bins. Dieses Binning ermöglicht es Entwicklern, einen für ihre Anwendung geeigneten Helligkeitsgrad auszuwählen und visuelle Konsistenz sicherzustellen.

3.3 Binning der dominanten Wellenlänge

Die Bins AP, AQ und AR sortieren die LEDs nach ihrem präzisen Grünton, definiert durch die dominante Wellenlänge. Bin AP deckt 520,0-525,0 nm ab (ein etwas bläulicheres Grün), während Bin AR 530,0-535,0 nm abdeckt (ein gelblicheres Grün). Die Toleranz beträgt ±1nm. Dies ist für farbkritische Anwendungen entscheidend, bei denen ein spezifischer Farbton erforderlich ist.

4. Mechanische und Gehäuseinformationen

4.1 Gehäuseabmessungen

Die LED entspricht einem standardmäßigen EIA-Gehäusefußabdruck. Alle kritischen Abmessungen für das PCB-Pad-Design und die Bauteilplatzierung sind in den Datenblattzeichnungen angegeben, einschließlich Gehäuselänge, -breite, -höhe und Anschlussabstand. Die Toleranzen betragen typischerweise ±0,2mm, sofern nicht anders angegeben. Die Diffuslinse ist in das Gehäuse integriert.

4.2 Polaritätskennzeichnung und Pad-Design

Das Bauteil ist polarisiert. Die Kathode wird typischerweise durch eine visuelle Markierung auf dem Gehäuse identifiziert, wie z.B. eine Kerbe, einen grünen Punkt oder eine abgeschrägte Ecke der Linse. Das empfohlene PCB-Lötpad-Layout wird bereitgestellt, um eine korrekte Lötstellenbildung und mechanische Stabilität während und nach dem Reflow-Lötprozess sicherzustellen. Das Pad-Design berücksichtigt Wärmeableitung und Lötzinnaufstieg.

5. Löt- und Montagerichtlinien

5.1 Reflow-Lötparameter

Das Bauteil ist mit Infrarot (IR)-Reflow-Lötprozessen kompatibel, einschließlich bleifreiem Löten. Ein empfohlener Temperaturprofilverlauf wird vorgeschlagen, der mit dem J-STD-020B-Standard übereinstimmt. Wichtige Parameter umfassen:

• Vorwärmtemperatur:150-200°C.
• Vorwärmzeit:Maximal 120 Sekunden.
• Spitzen-Gehäusetemperatur:Maximal 260°C.
• Zeit oberhalb Liquidus:Empfohlene Dauer gemäß der Lotpastenspezifikation.

Das Profil betont einen kontrollierten Aufheiz- und Abkühlvorgang, um thermischen Schock zu minimieren.

5.2 Hinweise zum Handlöten

Falls Handlöten notwendig ist, muss äußerste Vorsicht walten:

• Lötkolbentemperatur:Maximal 300°C.
• Kontaktzeit:Maximal 3 Sekunden pro Anschluss.
• Häufigkeit:Das Löten sollte nur einmal durchgeführt werden, um eine Beschädigung des Gehäuses oder der internen Die-Bond-Verbindung zu vermeiden.

5.3 Lager- und Handhabungsbedingungen

Die LEDs sind feuchtigkeitsempfindlich. Spezifische Lagerbedingungen sind vorgeschrieben, um "Popcorning" (Gehäuserissbildung) während des Reflow-Lötens aufgrund aufgenommener Feuchtigkeit zu verhindern.

• Versiegelte Verpackung:Lagern bei ≤30°C und ≤70% relativer Luftfeuchtigkeit (RH). Innerhalb eines Jahres verwenden.
• Geöffnete Verpackung:Lagern bei ≤30°C und ≤60% RH. Wenn der Umgebungsluft länger als 168 Stunden ausgesetzt, ist vor dem Löten ein Ausheizen bei etwa 60°C für mindestens 48 Stunden erforderlich, um Feuchtigkeit auszutreiben.
• Für eine längere Lagerung nach dem Öffnen verwenden Sie einen versiegelten Behälter mit Trockenmittel oder einen Stickstoff-gespülten Exsikkator.

5.4 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.

6. Verpackungs- und Bestellinformationen

6.1 Band- und Rollenspezifikationen

Die Bauteile werden in einem Format geliefert, das mit automatischen Bestückungsmaschinen kompatibel ist.

• Bandbreite:8 mm.
• Rollendurchmesser:7 Zoll (178 mm).
• Stückzahl pro Rolle:2000 Stück.
• Mindestbestellmenge (MOQ):500 Stück für Restmengen.
• Die Verpackung folgt den ANSI/EIA-481-Spezifikationen. Leere Taschen im Trägerband sind mit einem Deckband versiegelt, um die Bauteile zu schützen.

7. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

7.1 Treiberschaltungsdesign

Eine LED ist ein stromgesteuertes Bauteil. Ihre Lichtausgabe ist primär eine Funktion des Durchlassstroms (I_F), nicht der Spannung. Daher wird das Betreiben mit einer Konstantspannungsquelle nicht empfohlen, da dies zu thermischem Durchgehen und Zerstörung führen kann. Die Standard- und zuverlässigste Methode ist die Verwendung eines Reihen-Vorwiderstands bei Betrieb mit einer Spannungsquelle (z.B. V_CC= 5V oder 3,3V). Der Widerstandswert (R_S) wird mit dem Ohmschen Gesetz berechnet: R_S= (V_CC- V_F) / I_F. Für mehrere LEDs wird dringend empfohlen, für jede parallel geschaltete LED einen separaten Widerstand zu verwenden, um eine gleichmäßige Stromverteilung und Helligkeit sicherzustellen, da die Durchlassspannung (V_F) selbst innerhalb eines Bins leicht variieren kann.

7.2 Thermomanagement

Obwohl die Verlustleistung relativ gering ist (max. 114mW), verlängert ein korrektes thermisches Design die Lebensdauer der LED und erhält eine stabile optische Ausgabe. Stellen Sie sicher, dass das PCB-Pad-Design eine ausreichende Wärmeableitung bietet, um Wärme in die Leiterplatte abzuführen. Der Betrieb der LED bei oder nahe ihrem maximalen Nennstrom (30mA) oder in hohen Umgebungstemperaturen (annähernd +85°C) verringert ihre Lichtausgabe und kann ihre Lebensdauer verkürzen. Das Herabsetzen des Betriebsstroms ist eine gängige Praxis für hochzuverlässige Anwendungen.

7.3 Optische Integration

Der 120-Grad-Abstrahlwinkel der Diffuslinse bietet ein breites, weiches Lichtmuster. Dies macht sie geeignet für Anwendungen, bei denen die LED selbst direkt als Anzeige betrachtet werden soll oder wo eine gleichmäßige Hintergrundbeleuchtung eines kleinen Bereichs oder Icons benötigt wird. Für Anwendungen, die stärker fokussiertes Licht erfordern, wären Sekundäroptiken (wie eine separate Linse) erforderlich. Die Diffuslinse hilft auch, das Erscheinungsbild des hellen Die-Punkts zu minimieren und eine gleichmäßigere Emissionsfläche zu schaffen.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu LEDs mit klaren Linsen tauscht diese Variante mit Diffuslinse die maximale axiale Lichtstärke (Candela) gegen einen viel breiteren und gleichmäßigeren Abstrahlwinkel ein. Dies ist eine funktionale Wahl, kein Leistungsmangel. Im Vergleich zu älteren Technologien wie Galliumphosphid (GaP)-grünen LEDs bietet das InGaN-basierte Bauteil eine deutlich höhere Lichtausbeute (hellere Lichtausgabe bei gleichem Strom) und eine gesättigtere, reine grüne Farbe. Seine Kompatibilität mit bleifreiem, hochtemperaturbeständigem Reflow-Löten unterscheidet es von älteren Durchsteck-LEDs oder Bauteilen, die manuelles Löten erfordern, und passt es an moderne, automatisierte SMT-Bestückungslinien an.

9. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

9.1 Welchen Widerstand sollte ich mit einer 5V-Versorgung verwenden?

Unter Verwendung des typischen V_Fvon 3,3V und des gewünschten I_Fvon 20mA (für eine längere Lebensdauer) lautet die Berechnung: R = (5V - 3,3V) / 0,020A = 85 Ohm. Die nächstgelegenen Standardwerte sind 82 Ohm oder 100 Ohm. Berechnen Sie den tatsächlichen Strom mit dem gewählten Widerstand und dem max./min. V_Faus dem Bin neu, um sicherzustellen, dass er innerhalb sicherer Grenzen bleibt.

9.2 Kann ich diese LED mit einem 3,3V-Mikrocontroller-Pin ansteuern?

Es ist möglich, aber schwierig. Die typische V_F(3,3V) entspricht der Versorgungsspannung, sodass kein Spannungsabstand für einen Reihenwiderstand beim gewünschten Betriebsstrom bleibt. Die LED leuchtet möglicherweise schwach oder gar nicht, insbesondere wenn die V_Fam oberen Ende des Bereichs liegt (bis zu 3,8V). Für einen effizienten Betrieb von einer 3,3V-Schiene wird eine spezielle LED-Treiberschaltung oder ein Aufwärtswandler empfohlen.

9.3 Warum sind die Lagerbedingungen so streng?

Das Kunststoff-Epoxidgehäuse kann Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen. Während der schnellen Erwärmung beim Reflow-Löten kann diese eingeschlossene Feuchtigkeit sofort verdampfen und einen hohen Innendruck erzeugen. Dies kann dazu führen, dass das Gehäuse reißt ("Popcorn-Effekt") oder sich delaminiert, was zu sofortigem Ausfall oder verringerter Langzeitzuverlässigkeit führt. Die Lager- und Ausheizverfahren verhindern die Feuchtigkeitsaufnahme.

10. Funktionsprinzip

Die Lichtemission in dieser LED basiert auf Elektrolumineszenz in einem InGaN-p-n-Übergang. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die das eingebaute Potenzial des Übergangs überschreitet, werden Elektronen aus dem n-dotierten Bereich und Löcher aus dem p-dotierten Bereich in den aktiven Bereich injiziert. Wenn diese Ladungsträger rekombinieren, wird Energie in Form von Photonen (Licht) freigesetzt. Die spezifische Zusammensetzung der Indiumgalliumnitrid (InGaN)-Legierung im aktiven Bereich bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts definiert – in diesem Fall grün. Die Diffuslinse besteht aus einem Epoxidharz mit Streupartikeln, die die Richtung des emittierten Lichts randomisieren und so den Abstrahlwinkel verbreitern.

11. Branchentrends

Die LED-Industrie konzentriert sich weiterhin auf die Steigerung der Lichtausbeute (Lumen pro Watt), die Verbesserung der Farbwiedergabe und die Senkung der Kosten. Für Indikator-SMD-LEDs umfassen die Trends eine weitere Miniaturisierung (kleinere Gehäusegrößen wie 0402 und 0201), höhere Zuverlässigkeit für Automobil- und Industrieanwendungen und die Entwicklung konsistenterer und engerer Leistungs-Bins, um Entwicklern bei der Erzielung einheitlicher visueller Ergebnisse zu helfen. Der Trend zu höheren Automatisierungsgraden in der Bestückung treibt auch die Entwicklung robusterer Verpackungen voran, die zunehmend anspruchsvollere Reflow-Profile aushalten können.