SMD LED Grün GaP Datenblatt - 3,2x2,8x1,9mm - 2,6V - 72mW - Technisches Dokument auf Deutsch

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für eine hochhelle, oberflächenmontierbare grüne LED. Das Bauteil ist für allgemeine Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsanwendungen in Unterhaltungselektronik, Bürogeräten und Kommunikationsgeräten konzipiert. Seine Hauptvorteile umfassen die Kompatibilität mit automatischen Bestückungsgeräten, die Eignung für Infrarot- und Reflow-Lötprozesse sowie die Konformität mit bleifreien (RoHS) Anforderungen. Das standardmäßige EIA-Gehäuse gewährleistet eine breite Kompatibilität innerhalb der Branche.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Die Betriebsgrenzen des Bauteils sind bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C definiert. Das Überschreiten dieser Werte kann zu dauerhaften Schäden führen.

• Verlustleistung (Pd):72 mW. Dies ist die maximale Leistung, die die LED unter Dauerbetrieb sicher als Wärme abführen kann.
• Spitzen-Strom (IFP):80 mA. Dies ist der maximal zulässige Strom unter gepulsten Bedingungen, spezifiziert bei einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 0,1 ms. Er liegt deutlich über dem DC-Wert, um kurze, hochintensive Blitze zu ermöglichen.
• DC-Vorwärtsstrom (IF):30 mA. Dies ist der maximal empfohlene kontinuierliche Vorwärtsstrom für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb.
• Sperrspannung (VR):5 V. Das Anlegen einer Sperrspannung über diesem Grenzwert kann den Halbleiterübergang der LED beschädigen.
• Betriebstemperaturbereich:-40°C bis +85°C. Das Bauteil ist für einen zuverlässigen Betrieb über diesen weiten industriellen Temperaturbereich ausgelegt.
• Lagertemperaturbereich:-40°C bis +100°C.

2.2 Elektrische und optische Eigenschaften

Die wichtigsten Leistungsparameter werden bei Ta=25°C und einem Standard-Prüfstrom von IF=20mA gemessen.

• Lichtstärke (Iv):Reicht von einem Minimum von 7,1 mcd bis zu einem typischen Wert von 45,0 mcd. Die tatsächliche Intensität wird gebinnt, wie in Abschnitt 3 detailliert beschrieben.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):120 Grad. Dieser weite Abstrahlwinkel deutet auf einen diffusen Linsentyp hin, der für Anwendungen geeignet ist, die eine breite Sichtbarkeit erfordern.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λP):565 nm. Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Ausgangsleistung am stärksten ist.
• Dominante Wellenlänge (λd):569 nm. Diese einzelne Wellenlänge, abgeleitet aus dem CIE-Farbdiagramm, definiert die wahrgenommene Farbe (Grün) der LED.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):30 nm. Dieser Parameter beschreibt die spektrale Reinheit; eine schmalere Breite deutet auf eine monochromatischere Lichtquelle hin.
• Durchlassspannung (VF):Typischerweise 2,6V, mit einem Bereich von 2,0V bis 2,6V bei 20mA. Für den typischen Wert wird eine Toleranz von +/- 0,1V angegeben.
• Sperrstrom (IR):Maximal 10 µA bei einer angelegten Sperrspannung von 5V.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um die Konsistenz der Helligkeit über Produktionschargen hinweg sicherzustellen, wird die Lichtstärke in Bins kategorisiert. Der Bin-Code ist Teil der Artikelnummernauswahl.

• Bin-Code K:7,1 mcd (Min) bis 11,2 mcd (Max)
• Bin-Code L:11,2 mcd bis 18,0 mcd
• Bin-Code M:18,0 mcd bis 28,0 mcd
• Bin-Code N:28,0 mcd bis 45,0 mcd

Auf jedes Intensitäts-Bin wird eine Toleranz von +/-15% angewendet. Entwickler sollten das geeignete Bin basierend auf dem für ihre Anwendung erforderlichen Helligkeitsniveau auswählen.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auf typische Leistungskurven, die die Beziehung zwischen den Schlüsselparametern veranschaulichen. Obwohl die spezifischen Grafiken nicht im Text reproduziert werden, sind ihre Implikationen für das Design entscheidend.

• I-V-Kurve:Zeigt die Beziehung zwischen Vorwärtsstrom (IF) und Durchlassspannung (VF). Sie ist nichtlinear, typisch für eine Diode. Die Kurve hilft bei der Auswahl des geeigneten strombegrenzenden Widerstands.
• Lichtstärke vs. Vorwärtsstrom:Zeigt, wie die Lichtausgabe mit dem Strom zunimmt, typischerweise in einer nahezu linearen Beziehung innerhalb des Betriebsbereichs. Ein Betrieb über dem maximalen Strom hinaus führt zu abnehmenden Erträgen und erhöhter Wärmeentwicklung.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt die Reduzierung der Lichtausgabe mit steigender Sperrschichttemperatur. Dies ist entscheidend für das Thermomanagement in Hochleistungs- oder Hochtemperaturanwendungen.
• Spektrale Verteilung:Eine Grafik der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, zentriert um 565nm mit einer Halbwertsbreite von 30nm, bestätigt die grüne Farbausgabe.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Bauteilabmessungen

Die LED entspricht einem standardmäßigen EIA-SMD-Gehäuse. Wichtige Abmessungen (in Millimetern) umfassen eine Bauteilgröße von etwa 3,2mm (Länge) x 2,8mm (Breite) x 1,9mm (Höhe). Die Toleranzen betragen typischerweise ±0,2mm, sofern nicht anders angegeben. Für das genaue PCB-Footprint-Design sollten detaillierte Maßzeichnungen konsultiert werden.

5.2 Empfohlenes PCB-Pad-Design

Eine Lötflächenempfehlung für Infrarot- oder Dampfphasen-Reflow-Lötung wird bereitgestellt. Die Einhaltung dieses empfohlenen Footprints ist entscheidend für das Erreichen zuverlässiger Lötstellen, die korrekte Selbstausrichtung während des Reflow-Prozesses und eine effektive Wärmeableitung. Das Design umfasst typischerweise thermische Entlastungsmuster zur Steuerung der Löttemperatur.

5.3 Polaritätskennzeichnung

Die Kathode ist typischerweise auf dem Bauteil markiert, oft durch eine Kerbe, einen grünen Punkt oder eine abgeschnittene Ecke an der Linse oder am Gehäuse. Das Diagramm im Datenblatt muss konsultiert werden, um das genaue Markierungsschema für die korrekte Ausrichtung während der Montage zu bestätigen.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Das Bauteil ist kompatibel mit bleifreien (Pb-free) Reflow-Lötprozessen. Ein mit J-STD-020B konformes Profil wird referenziert. Wichtige Parameter umfassen:

• Vorwärmtemperatur:150°C bis 200°C.
• Vorwärmzeit:Maximal 120 Sekunden.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C.
• Zeit über Liquidus:Empfohlene Dauer gemäß Lotpastenspezifikationen.
• Anstiegsraten:Kontrolliert, um thermischen Schock zu verhindern.

Es ist entscheidend zu beachten, dass das optimale Profil vom spezifischen PCB-Design, der Lotpaste und dem Ofen abhängt. Eine Überprüfung auf Bauteil- und Leiterplattenebene wird empfohlen.

6.2 Handlöten

Falls manuelles Löten notwendig ist, verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Temperatur von nicht mehr als 300°C. Die Kontaktzeit sollte auf maximal 3 Sekunden pro Lötstelle begrenzt werden und sollte nur einmal durchgeführt werden, um das Kunststoffgehäuse oder die internen Bonddrähte nicht zu beschädigen.

6.3 Reinigung

Falls nach dem Löten eine Reinigung 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 Chemikalien können die Epoxidlinse oder das Gehäuse beschädigen.

6.4 Lagerung und Feuchtigkeitsempfindlichkeit

Die LEDs sind feuchtigkeitsempfindlich. Wenn sie in ihrer ursprünglichen versiegelten feuchtigkeitsdichten Beutel mit Trockenmittel gelagert werden, sollten sie bei ≤ 30°C und ≤ 70% relativer Luftfeuchtigkeit aufbewahrt und innerhalb eines Jahres verwendet werden. Sobald der Beutel geöffnet ist, sollte die Lagerumgebung 30°C und 60% relative Luftfeuchtigkeit nicht überschreiten. Bauteile, die länger als 168 Stunden der Umgebungsluft ausgesetzt waren, sollten vor der Reflow-Lötung etwa 48 Stunden bei ca. 60°C getrocknet (gebaket) werden, um "Popcorning" (Gehäuserisse durch Dampfdruck) zu verhindern.

7. Verpackung und Bestellinformationen

7.1 Spezifikationen für Band und Rolle

Das Bauteil wird auf 8mm Trägerband auf 7-Zoll (178mm) Durchmesser Rollen geliefert, kompatibel mit standardmäßigen automatischen Pick-and-Place-Geräten.

• Stück pro Rolle: 2000.
• Mindestbestellmenge (MOQ):500 Stück für Restmengen.
• Deckband:Leere Taschen sind mit Deckband versiegelt.
• Fehlende Bauteile:Gemäß Spezifikation (EIA-481-1-B) sind maximal zwei aufeinanderfolgende fehlende Lampen zulässig.

7.2 Artikelnummernstruktur

Die Artikelnummer LTST-M670GKT kodiert wichtige Attribute:

• LTST:Bezeichnet wahrscheinlich die Produktfamilie oder Serie.
• M670:Kann sich auf den spezifischen Chip/Die-Typ oder das optische Design beziehen.
• G:Gibt die Linsenfarbe an (Wasserklar).
• K:Repräsentiert den Lichtstärke-Bin-Code (z.B. K-Bin: 7,1-11,2 mcd).
• T:Zeigt wahrscheinlich die Verpackung auf Band und Rolle an.

Die Auswahl des korrekten Suffix (Bin-Code) ist entscheidend, um die gewünschte Helligkeitsstufe zu erhalten.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese LED eignet sich für eine Vielzahl von Anwendungen, die eine helle, zuverlässige grüne Anzeige erfordern, einschließlich:

• Statusanzeigen auf Unterhaltungselektronik (Router, Modems, Audiogeräte).
• Hintergrundbeleuchtung für Folientastaturen und Bedienfelder.
• Beleuchtung für Instrumentierung und Steuerpulte.
• Allgemeine Beschilderung und dekorative Beleuchtung, bei denen ein weiter Abstrahlwinkel vorteilhaft ist.

8.2 Treiberschaltungsdesign

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile.Für eine gleichmäßige Helligkeit, insbesondere beim Betreiben mehrerer LEDs parallel, wirddringend empfohlenfür jede LED einen Reihen-Strombegrenzungswiderstand zu verwenden (Schaltungsmodell A). Das direkte Parallelschalten von LEDs an eine Spannungsquelle (Schaltungsmodell B) wird nicht empfohlen, da geringe Unterschiede in der Durchlassspannung (VF) zwischen einzelnen LEDs zu erheblichen Ungleichgewichten in der Stromaufteilung und folglich zu ungleichmäßiger Helligkeit führen. Der Reihenwiderstandswert kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (Vcc - VF) / IF, wobei Vcc die Versorgungsspannung, VF die LED-Durchlassspannung (für Zuverlässigkeit den Maximalwert verwenden) und IF der gewünschte Vorwärtsstrom ist.

8.3 Thermomanagement

Obwohl die Verlustleistung relativ gering ist (max. 72mW), verlängert ein korrektes thermisches Design die Lebensdauer und hält die Lichtausgabe stabil. Stellen Sie sicher, dass das PCB-Pad-Design eine ausreichende thermische Entlastung bietet. Vermeiden Sie den Betrieb der LED über längere Zeit an oder nahe ihren absoluten Maximalwerten für Strom und Temperatur.

8.4 ESD-Vorsichtsmaßnahmen (Elektrostatische Entladung)

Wie die meisten Halbleiterbauteile sind LEDs empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung. Während der Montage und Handhabung sollten Standard-ESD-Handhabungsverfahren befolgt werden, einschließlich der Verwendung von geerdeten Arbeitsplätzen, Handgelenkbändern und leitfähigen Behältern.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu älteren Durchsteck-LED-Technologien bietet dieses SMD-Bauteil erhebliche Vorteile:

• Größe & Bauform:Der kompakte Footprint von 3,2x2,8mm und die geringe Bauhöhe (1,9mm) ermöglichen eine Miniaturisierung der Endprodukte.
• Fertigungstauglichkeit:Volle Kompatibilität mit schnellen, automatisierten SMT-Montagelinien reduziert die Produktionskosten und erhöht die Zuverlässigkeit im Vergleich zur manuellen Bestückung.
• Optische Leistung:Die Kombination aus hoher Helligkeit (bis zu 45 mcd) und einem weiten 120-Grad-Abstrahlwinkel bietet eine ausgezeichnete Sichtbarkeit.
• Zuverlässigkeit:Das Gehäuse ist für robuste Infrarot-/Reflow-Lötprozesse ausgelegt und bietet einen weiten Betriebstemperaturbereich (-40°C bis +85°C).

Die Verwendung von GaP (Galliumphosphid) auf GaP-Substrat-Technologie ist ein ausgereifter und zuverlässiger Prozess zur Herstellung grüner LEDs mit stabiler Farbe und Leistung.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F1: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge (λP) und dominanter Wellenlänge (λd)?

A1: Die Spitzenwellenlänge (565 nm) ist die physikalische Wellenlänge, bei der die LED die meiste optische Leistung emittiert. Die dominante Wellenlänge (569 nm) ist ein berechneter Wert aus der Farbmetrik, der die einzelne Wellenlänge der wahrgenommenen Farbe darstellt. Für monochromatische Quellen wie diese grüne LED liegen sie typischerweise nahe beieinander.

F2: Kann ich diese LED kontinuierlich mit 30mA betreiben?

A2: Ja, 30mA ist der maximal bewertete DC-Vorwärtsstrom. Für maximale Zuverlässigkeit und Langlebigkeit ist es oft ratsam, etwas unter diesem Maximum zu arbeiten, z.B. bei 20mA (der Standard-Prüfbedingung), was für die meisten Anzeigeanwendungen auch ausreichend Helligkeit bietet.

F3: Warum ist ein Reihenwiderstand notwendig, auch wenn meine Stromversorgung strombegrenzt ist?

A3: Ein dedizierter Reihenwiderstand bietet eine einfache, kostengünstige und robuste Methode zur Einstellung des Stroms. Er hilft auch, geringfügige Schwankungen in der Versorgungsspannung und der LED-Durchlassspannung zu absorbieren und so einen stabilen Betrieb zu gewährleisten. Er gilt als Best Practice für die meisten allgemeinen LED-Schaltungen.

F4: Wie kritisch ist die 168-Stunden-Bodenlebensdauer nach dem Öffnen der Feuchtigkeitsschutzbeutel?

A4: Sie ist sehr wichtig für die Prozesszuverlässigkeit. Das Überschreiten dieser Zeit ohne Trocknung erhöht das Risiko von feuchtigkeitsbedingten Gehäuseschäden während des Hochtemperatur-Reflow-Lötprozesses, was zu sofortigem Ausfall oder reduzierter Langzeitzuverlässigkeit führen kann.

11. Design-in Fallstudie

Szenario:Entwurf eines Statusanzeigepanels für einen Netzwerk-Switch mit 24 identischen grünen Port-Aktivitäts-LEDs.

Designschritte:

1. Helligkeitsauswahl:Für Innenraumgeräte mit einer Betrachtungsdistanz von 1-2 Metern ist eine mittlere Helligkeit ausreichend. Wählen Sie Bin-Code L (11,2-18,0 mcd) aus den Bestellinformationen.
2. Treiberschaltung:Das System verwendet eine 3,3V-Schiene. Unter Verwendung der maximalen VF von 2,6V und eines Ziel-IF von 20mA berechnen Sie den Reihenwiderstand: R = (3,3V - 2,6V) / 0,020A = 35 Ohm. Der nächstgelegene Standardwert von 33 Ohm oder 39 Ohm würde gewählt, wobei der Strom leicht angepasst wird.
3. PCB-Layout:Verwenden Sie das empfohlene Pad-Layout aus dem Datenblatt. Führen Sie die 3,3V- und GND-Leiterbahnen zu allen 24 LEDs. Platzieren Sie den strombegrenzenden Widerstand nahe der Anode jeder LED.
4. Thermische Betrachtung:Mit 24 LEDs bei jeweils ~20mA ist die Gesamtleistung gering (~1,5W). Es ist keine spezielle Kühlung erforderlich, aber stellen Sie einen allgemeinen Luftstrom im Gehäuse sicher.
5. Montage:Befolgen Sie das empfohlene Reflow-Profil. Planen Sie nach dem Öffnen der Rolle, die SMT-Montage für alle Leiterplatten innerhalb des 168-Stunden-Fensters abzuschließen oder einen Trocknungsplan einzuhalten.

Dieser Ansatz gewährleistet gleichmäßige Helligkeit, zuverlässige Lötung und langfristige Leistung.

12. Einführung in das Technologieprinzip

Diese LED basiert auf Galliumphosphid (GaP) Halbleitermaterial. Wenn eine Vorwärtsspannung über den p-n-Übergang angelegt wird, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich injiziert, wo sie rekombinieren. In GaP setzt dieser Rekombinationsprozess Energie in Form von Photonen (Licht) mit einer Wellenlänge frei, die der Bandlückenenergie des Materials entspricht, was bei dieser spezifischen Zusammensetzung zu grünem Licht (~565-569 nm) führt. Die "Wasserklare" Linse besteht aus Epoxidharz und ist so gestaltet, dass sie das Licht streut und den weiten 120-Grad-Abstrahlwinkel erzeugt. Das SMD-Gehäuse umschließt den Halbleiter-Chip, die Bonddrähte und den Anschlussrahmen und bietet mechanischen Schutz sowie thermische und elektrische Verbindungen.

13. Branchentrends und Entwicklungen

Die Optoelektronikbranche entwickelt sich ständig weiter. Während diese GaP-basierte grüne LED eine ausgereifte und hochzuverlässige Technologie darstellt, umfassen die Trends:

• Erhöhte Effizienz:Fortlaufende Entwicklung von Materialien (wie InGaN für breitere Farbbereiche) und Chipdesigns, um höhere Lumen pro Watt (lm/W) zu erreichen und den Stromverbrauch für eine gegebene Lichtausgabe zu reduzieren.
• Miniaturisierung:Entwicklung noch kleinerer Gehäuse-Footprints (z.B. 0201, 01005) für platzbeschränkte Anwendungen wie Wearables und ultra-kompakte Unterhaltungselektronik.
• Integrierte Lösungen:Zunahme von LEDs mit integrierten Treibern (konstantstrom-ICs), Schutzdioden (für ESD/Sperrspannung) oder mehreren Farben (RGB) in einem einzigen Gehäuse, was die Schaltungsentwicklung vereinfacht.
• Hohe Zuverlässigkeitsanforderungen:Die Ausweitung der Anwendungen in Automobil-, Industrie- und Medizintechnik treibt die Anforderungen an erweiterte Temperaturbereiche, höhere Vibrationsbeständigkeit und längere Betriebslebensdauern an (oft bewertet mit L70 oder L90, was die Zeit bis auf 70% oder 90% der anfänglichen Leuchtdichte bedeutet).

Das in diesem Datenblatt beschriebene Bauteil gehört fest zum etablierten, hochvolumigen Segment des Marktes und wird für seine bewährte Leistung, Kosteneffizienz und einfache Integration geschätzt.