SMD LED LTSA-S020ZGWTA Datenblatt - 2,0x1,25x0,8mm - 2,9V - 90mW - Grün Diffus - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt die Spezifikationen einer Oberflächenmontage-LED (SMD-LED), die für die automatisierte Leiterplattenbestückung und platzbeschränkte Anwendungen konzipiert ist. Das Bauteil verfügt über eine diffuse Linse und emittiert grünes Licht, wodurch es für eine Vielzahl elektronischer Geräte geeignet ist, die Anzeige- oder Beleuchtungsfunktionen erfordern.

1.1 Hauptmerkmale

• Konform mit den RoHS-Umweltstandards.
• Verpackt auf 12-mm-Trägerband, aufgewickelt auf 7-Zoll-Durchmesser-Spulen für die automatisierte Bestückung.
• Vorkonditioniert auf JEDEC Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe 2a.
• Qualifizierungsreferenz gemäß AEC-Q101 Rev D, geeignet für Automotive-Anwendungen.
• Standard-EIA-Gehäuseform für Kompatibilität.
• IC-kompatibler Treiberstrom.
• Konzipiert für die Kompatibilität mit automatischen Bestückungsgeräten.
• Geeignet für Infrarot-Reflow-Lötprozesse.

1.2 Zielanwendungen

Diese LED ist für den Einsatz in einer breiten Palette elektronischer Geräte vorgesehen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf schnurlose und Mobiltelefone, Notebook-Computer und Netzwerksysteme. Speziell erwähnt werden Zubehöranwendungen in Baumaschinen.

2. Detaillierte technische Spezifikationen

2.1 Absolute Maximalwerte

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

• Verlustleistung (Pd):90 mW
• Spitzen-Durchlassstrom (I_F(peak)):50 mA (bei 1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite)
• Dauer-Durchlassstrom (I_F):20 mA DC
• Betriebstemperaturbereich:-40°C bis +100°C
• Lagertemperaturbereich:-40°C bis +100°C

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Die typische Leistung wird bei Ta=25°C unter den angegebenen Testbedingungen gemessen.

• Lichtstärke (I_V):250 - 640 mcd (Typischer Wert bei I_F= 2 mA). Gemessen mit einem Sensor/Filter, der der CIE photopischen Augenempfindlichkeitskurve entspricht.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):110 Grad. Definiert als der Winkel außerhalb der Achse, bei dem die Intensität die Hälfte des axialen Wertes beträgt.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_p):518 nm (aus spektraler Messung).
• Dominante Wellenlänge (λ_d):523 - 538 nm (bei I_F= 2 mA). Repräsentiert die wahrgenommene Farbe. Toleranz ist ±1 nm.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):35 nm.
• Durchlassspannung (V_F):2,0 - 2,9 V (bei I_F= 2 mA). Toleranz ist ±0,1 V.
• Sperrspannung (V_z):6 - 8 V (bei I_z= 10 μA). Hinweis: Das Bauteil ist nicht für den Sperrbetrieb ausgelegt; dieser Parameter dient nur zum IR-Test.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 10 μA (bei V_R= 5V).
• ESD-Festigkeitsspannung:2000 V (Human Body Model).

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz zu gewährleisten, werden die Bauteile basierend auf Schlüsselparametern in Bins sortiert. Das Chargenetikett gibt die Bin-Codes für V_f, I_V und Farbe (W_d) an.

3.1 Durchlassspannungs-Binning (V_f)

Gemessen bei I_F= 2 mA. Toleranz innerhalb jedes Bins ist ±0,1V.

• H3:2,0 V (Min) bis 2,3 V (Max)
• H4:2,3 V (Min) bis 2,6 V (Max)
• H5:2,6 V (Min) bis 2,9 V (Max)

3.2 Lichtstärke-Binning (I_V)

Gemessen bei I_F= 2 mA. Toleranz innerhalb jedes Bins ist ±11%.

• T1:250 mcd (Min) bis 400 mcd (Max)
• T2:400 mcd (Min) bis 640 mcd (Max)

3.3 Dominante Wellenlängen-Binning (W_d)

Gemessen bei I_F= 2 mA. Toleranz innerhalb jedes Bins ist ±1 nm.

• AQ:523 nm (Min) bis 528 nm (Max)
• AR:528 nm (Min) bis 533 nm (Max)
• AS:533 nm (Min) bis 538 nm (Max)

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt enthält typische Kennlinien zur Unterstützung des Designs. Diese Kurven veranschaulichen die Beziehung zwischen Durchlassstrom und Lichtstärke sowie die räumliche Lichtverteilung (Abstrahlcharakteristik). Das Diagramm zur räumlichen Verteilung ist entscheidend, um das Beleuchtungsprofil der diffusen Linse zu verstehen, und zeigt, wie das Licht über den 110-Grad-Abstrahlwinkel verteilt wird. Entwickler können die I_V-vs.-I_F-Kurve nutzen, um die Helligkeit bei verschiedenen Treiberströmen abzuschätzen und sicherzustellen, dass die LED die Anwendungsanforderungen erfüllt, ohne die Maximalwerte zu überschreiten.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED entspricht einer standardmäßigen SMD-Gehäuseform. Wichtige Abmessungen (in Millimetern) umfassen eine Bauteilgröße von etwa 2,0 x 1,25 mm bei einer Höhe von 0,8 mm. Die Toleranzen betragen typischerweise ±0,2 mm, sofern nicht anders angegeben. Für das genaue Lötflächen-Design sollte eine detaillierte Maßzeichnung herangezogen werden.

5.2 Empfohlenes Lötflächen-Design für die Leiterplatte

Eine Lötflächenempfehlung für Infrarot- oder Dampfphasen-Reflow-Lötung wird bereitgestellt. Die Einhaltung dieses Musters ist entscheidend für die korrekte Ausbildung der Lötstellen, gewährleistet mechanische Stabilität und erleichtert die Wärmeableitung im Betrieb.

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

6.1 IR-Reflow-Lötprofil

Für bleifreie Lötprozesse folgt das empfohlene Profil J-STD-020. Wichtige Parameter sind:

• Vorwärmtemperatur:150°C bis 200°C.
• Vorwärmzeit:Maximal 120 Sekunden.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C.
• Zeit oberhalb Liquidus:Maximal 10 Sekunden (empfohlen für maximal zwei Reflow-Zyklen).

Hinweis: Das optimale Profil hängt vom spezifischen Leiterplatten-Design, den Komponenten, der Lotpaste und dem Ofen ab. Eine Charakterisierung für die spezifische Baugruppe wird empfohlen.

6.2 Handlötung

Falls Handlötung erforderlich ist:

• Lötkolbentemperatur:Maximal 300°C.
• Lötzeit:Maximal 3 Sekunden pro Anschluss (nur einmal).

6.3 Reinigung

Falls nach dem Löten eine Reinigung erforderlich ist, verwenden Sie alkoholbasierte Lösungsmittel wie Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur. Das Eintauchen sollte eine Minute nicht überschreiten. Vermeiden Sie nicht spezifizierte chemische Reiniger.

7. Lagerung und Handhabungshinweise

7.1 Lagerbedingungen

• Versiegelte Verpackung:Lagern bei ≤30°C und ≤70% r.F. Verwenden Sie die Bauteile innerhalb eines Jahres nach dem Verpackungsdatum, wenn sie in feuchtigkeitsgeschützten Beuteln mit Trockenmittel sind.
• Geöffnete Verpackung:Lagern bei ≤30°C und ≤60% r.F. Die Bauteile sollten innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) nach dem Öffnen reflowgelötet werden.
• Langzeitlagerung (geöffnet):In einem verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder in einem Stickstoff-Exsikkator lagern.
• Trocknen (Baking):Wenn die Bauteile länger als 168 Stunden der Umgebung ausgesetzt waren, vor dem Löten bei etwa 60°C für mindestens 48 Stunden trocknen, um Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" während des Reflow zu verhindern.

7.2 Anwendungshinweis

Diese LED ist für gewöhnliche elektronische Geräte ausgelegt. Sie wird ohne vorherige Konsultation und spezifische Qualifizierung nicht für sicherheitskritische Anwendungen empfohlen, bei denen ein Ausfall Leben oder Gesundheit gefährden könnte (z.B. Luftfahrt, medizinische Lebenserhaltungssysteme).

8. Verpackungs- und Bestellinformationen

8.1 Trägerband- und Spulenspezifikationen

• Bandbreite:12 mm.
• Spulendurchmesser:7 Zoll.
• Stückzahl pro Spule:2000 Stück.
• Mindestbestellmenge:500 Stück für Restposten.
• Verpackungsstandard:Entsprechend EIA-481-1-B. Leere Taschen sind mit Deckband versiegelt. Maximal zwei aufeinanderfolgende fehlende Bauteile sind zulässig.

9. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

Bei der Integration dieser LED in ein Design sollten folgende Punkte berücksichtigt werden:

• Strombegrenzung:Verwenden Sie stets einen Vorwiderstand oder eine Konstantstromquelle, um den Durchlassstrom auf einen sicheren Wert zu begrenzen, typischerweise bei oder unter dem maximalen Dauerstrom von 20 mA DC. Für die genaue Widerstandsberechnung sollte das V_F-Bin berücksichtigt werden.
• Thermisches Management:Obwohl die Verlustleistung gering ist (90 mW), sollte die Leiterplatte ausreichende Wärmeableitung bieten, insbesondere bei Betrieb in hoher Umgebungstemperatur oder nahe dem Maximalstrom.
• Optisches Design:Die diffuse Linse bietet einen weiten, gleichmäßigen Abstrahlwinkel, der sich für Frontplattenanzeigen eignet. Für fokussiertes Licht können sekundäre Optiken erforderlich sein.
• ESD-Schutz:Obwohl für 2kV HBM ausgelegt, sollten in sensiblen Umgebungen standardmäßige ESD-Handhabungsmaßnahmen und gegebenenfalls Schaltungsschutz (z.B. TVS-Dioden) implementiert werden.

10. Technischer Vergleich und Differenzierung

Diese LED zeichnet sich durch ihre Kombination von Merkmalen aus: Die AEC-Q101-Qualifizierungsreferenz macht sie zu einem Kandidaten für Automotive-Zubehöranwendungen. Die Vorkonditionierung auf MSL 2a erhöht die Zuverlässigkeit für Standard-Reflow-Prozesse. Das detaillierte Binning-System ermöglicht im Vergleich zu nicht gebinnten Teilen eine engere Farb- und Helligkeitsabstimmung in Produktionsläufen. Der weite 110-Grad-Abstrahlwinkel mit diffuser Linse ist ideal für Anwendungen, die eine breite, blendfreie Ausleuchtung erfordern.

11. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?
A: Die Spitzenwellenlänge (518 nm) ist der Punkt maximaler Leistungsabgabe im Spektralkurvenverlauf. Die dominante Wellenlänge (523-538 nm) wird aus dem CIE-Farbdiagramm abgeleitet und repräsentiert die einzelne Wellenlänge, die der wahrgenommenen Lichtfarbe am besten entspricht, was für das menschliche Sehen relevanter ist.

F: Kann ich diese LED dauerhaft mit 20 mA betreiben?
A: Ja, 20 mA ist der maximal zulässige Dauer-Durchlassstrom bei 25°C. Für einen zuverlässigen Betrieb, insbesondere bei höheren Umgebungstemperaturen, wird ein Derating des Stroms empfohlen. Beachten Sie stets die Verlustleistungsgrenze (90 mW).

F: Warum gibt es eine Sperrspannungsangabe, wenn das Bauteil nicht für den Sperrbetrieb ausgelegt ist?
A: Die V_z-Angabe (6-8V) ist in erster Linie ein Testparameter für die interne Qualitätssicherung (IR-Test). Sie gibt die Durchbruchspannung an. Im Schaltungsdesign sollten Sie sicherstellen, dass die LED niemals einer Sperrspannung ausgesetzt wird, da selbst kleine Sperrströme die Leistung beeinträchtigen können.

F: Wie interpretiere ich den Bin-Code "H4/T2/AR" auf einem Etikett?
A: Dies kennzeichnet eine spezifische Charge, bei der die LEDs eine Durchlassspannung zwischen 2,3V und 2,6V (H4), eine Lichtstärke zwischen 400 und 640 mcd (T2) und eine dominante Wellenlänge zwischen 528 und 533 nm (AR) aufweisen.

12. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf einer Statusanzeige für einen Consumer-Router.Die LED muss grün sein, aus verschiedenen Blickwinkeln sichtbar und für Dauerbetrieb zuverlässig. Diese Komponente ist geeignet. Ein Treiberstrom von 5-10 mA würde ausreichende Helligkeit bieten, während die Grenzwerte deutlich unterschritten werden, was die Langzeitzuverlässigkeit sicherstellt. Der Entwickler würde einen strombegrenzenden Widerstand basierend auf der typischen V_F(z.B. 2,5V für H4-Bin) und der Versorgungsspannung (z.B. 3,3V) auswählen. Der weite Abstrahlwinkel stellt sicher, dass der Status unabhängig von der Ausrichtung des Routers sichtbar ist. Die Trägerband- und Spulenverpackung ermöglicht eine effiziente, automatisierte Bestückung auf der Hauptplatine des Routers.

13. Funktionsprinzip

Es handelt sich um eine Halbleiter-Leuchtdiode (LED). Wenn eine die Schwellenspannung überschreitende Durchlassspannung angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich (bestehend aus InGaN für grüne Emission) und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Materialzusammensetzung bestimmt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts. Die diffuse Epoxidharzlinse umschließt den Halbleiterchip, bietet Umweltschutz, mechanischen Halt und formt das Licht zu einem weiten, gleichmäßigen Strahl.

14. Technologietrends

Die Optoelektronikindustrie schreitet in mehreren für solche Komponenten relevanten Schlüsselbereichen voran: Erhöhte Lichtausbeute (mehr Licht pro Watt), verbesserte Farbkonstanz und engere Binning-Toleranzen, gesteigerte Zuverlässigkeit und höhere Betriebstemperaturen für Automotive- und Industriemärkte sowie weitere Miniaturisierung der Gehäuse. Der Trend zu höherer Effizienz und breiterer Anwendung von LEDs in der Allgemeinbeleuchtung und im Automotive-Bereich treibt die kontinuierliche Verbesserung von Halbleitermaterialien und Verpackungstechnologien voran.