SMD LED Orange AlInGaP Datenblatt - Abmessungen 3,2x2,8x1,9mm - Spannung 1,8-2,6V - Leistung 130mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt detailliert die Spezifikationen einer oberflächenmontierbaren (SMD) Leuchtdiode (LED), die Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP) als Halbleitermaterial nutzt, um orangefarbenes Licht zu erzeugen. Diese LEDs sind in Miniaturgehäusen konzipiert, speziell für die automatisierte Bestückung von Leiterplatten (PCB), was sie ideal für platzbeschränkte Anwendungen in einem breiten Spektrum von Konsum- und Industrielektronik macht.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die primären Vorteile dieser LED-Serie umfassen die Einhaltung der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe), Kompatibilität mit automatischen Bestückungsgeräten und Eignung für Infrarot- (IR) Reflow-Lötprozesse. Die Bauteile sind auf 8-mm-Trägerband verpackt, das auf 7-Zoll-Rollen (178 mm Durchmesser) aufgewickelt ist, und entsprechen den EIA-Standards für eine effiziente Fertigung. Zu den wichtigsten Zielmärkten zählen Telekommunikationsgeräte, Büroautomatisierungsgeräte, Haushaltsgeräte, industrielle Steuerungssysteme sowie verschiedene Anwendungen für Innenraum-Beschilderung und -Anzeigen, bei denen zuverlässige, kompakte Statusbeleuchtung erforderlich ist.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte Aufschlüsselung der Betriebsgrenzen und Leistungsmerkmale des Bauteils unter definierten Bedingungen.

2.1 Absolute Maximalwerte

Die absoluten Maximalwerte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Diese Werte gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C und dürfen unter keinen Umständen überschritten werden.

• Verlustleistung (Pd):130 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das LED-Gehäuse als Wärme abführen kann.
• Spitzen-Durchlassstrom (IFP):100 mA. Dies ist der maximal zulässige momentane Durchlassstrom, typischerweise unter gepulsten Bedingungen spezifiziert (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite), um Überhitzung zu verhindern.
• DC-Durchlassstrom (IF):50 mA. Dies ist der maximale empfohlene kontinuierliche Durchlassstrom für einen zuverlässigen Dauerbetrieb.
• Sperrspannung (VR):5 V. Das Anlegen einer Sperrspannung über diesem Grenzwert kann zum Durchbruch und zur Beschädigung des LED-Übergangs führen. Das Datenblatt stellt ausdrücklich klar, dass das Bauteil nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt ist.
• Betriebstemperaturbereich:-40°C bis +85°C. Die Funktionsfähigkeit des Bauteils ist innerhalb dieses Umgebungstemperaturbereichs garantiert.
• Lagertemperaturbereich:-40°C bis +100°C. Das Bauteil kann innerhalb dieser Grenzen ohne Degradation gelagert werden.

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Diese Parameter definieren die typische Leistung der LED unter Normalbedingungen (Ta=25°C, IF=20mA).

• Lichtstärke (Iv):1260 - 2500 mcd (Millicandela). Dies ist die gemessene Lichtausgangsintensität entlang der optischen Achse. Die große Spanne deutet auf ein Binning-System hin (siehe Abschnitt 3).
• Abstrahlwinkel (2θ½):120 Grad (typisch). Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres Achswertes abfällt, und definiert die Strahlbreite.
• Dominante Wellenlänge (λd):600 - 610 nm. Dieser einzelne Wellenlängenwert definiert wahrnehmungsgemäß die orange Farbe des emittierten Lichts, abgeleitet vom CIE-Farbdiagramm.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):18 nm (typisch). Dies gibt die spektrale Reinheit an und stellt die Breite des emittierten Spektrums bei halber Maximalintensität dar.
• Durchlassspannung (VF):1,8 - 2,6 V. Der Spannungsabfall über der LED bei einem Strom von 20mA. Innerhalb der Bins gilt eine Toleranz von ±0,1V.
• Sperrstrom (IR):10 µA (max.). Der geringe Leckstrom bei angelegter 5V-Sperrspannung, der nur für Testzwecke relevant ist.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um die Konsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs nach Leistungsklassen sortiert (gebinned). Dies ermöglicht es Entwicklern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Spannungs-, Helligkeits- und Farbanforderungen erfüllen.

3.1 Durchlassspannung (Vf) Binning

LEDs werden nach ihrem Durchlassspannungsabfall bei 20mA kategorisiert. Bin-Code D2: 1,8V - 2,0V Bin-Code D3: 2,0V - 2,2V Bin-Code D4: 2,2V - 2,4V Bin-Code D5: 2,4V - 2,6V Die Toleranz innerhalb jedes Bins beträgt ±0,1V.

3.2 Lichtstärke (Iv) Binning

LEDs werden basierend auf ihrer Lichtausgangsintensität bei 20mA sortiert. Bin-Code W1: 1260 mcd - 1780 mcd Bin-Code W2: 1780 mcd - 2500 mcd Die Toleranz innerhalb jedes Bins beträgt ±11%.

3.3 Dominante Wellenlänge (Wd) Binning

LEDs werden gemäß ihrem präzisen Farbpunkt (dominante Wellenlänge) gruppiert. Bin-Code P: 600 nm - 605 nm Bin-Code Q: 605 nm - 610 nm Die Toleranz innerhalb jedes Bins beträgt ±1 nm.

4. Analyse der Kennlinien

Obwohl spezifische grafische Kennlinien im Datenblatt referenziert werden, sind ihre Implikationen für das Design entscheidend. Entwickler sollten Kennlinien erwarten, die darstellen:

• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Zeigt, wie die Lichtausgabe mit dem Strom ansteigt, typischerweise nichtlinear, wobei bei höheren Strömen eine Sättigung erreicht wird.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom:Veranschaulicht die Dioden-Kennlinie (I-V-Kennlinie), entscheidend für den Entwurf von strombegrenzenden Schaltungen.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt die Reduzierung der Lichtausgabe bei steigender Sperrschichttemperatur, ein Schlüsselfaktor für das thermische Management.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die das Maximum bei der dominanten Wellenlänge und die durch die spektrale Halbwertsbreite definierte Form zeigt.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED ist in einem standardmäßigen SMD-Gehäuse untergebracht. Wichtige dimensionale Hinweise umfassen: - Linsenfarbe: Wasserklar. - Lichtfarbe: AlInGaP Orange. - Alle Abmessungen sind in Millimetern. - Allgemeine Toleranz beträgt ±0,2 mm, sofern nicht anders angegeben. Entwickler müssen auf die detaillierte mechanische Zeichnung für exakte Länge, Breite, Höhe und Pad-Abstände verweisen.

5.2 Empfohlene Lötpads auf der Leiterplatte

Eine Lötflächenempfehlung (Footprint) für Infrarot- oder Dampfphasen-Reflow-Löten wird bereitgestellt. Die Einhaltung dieser empfohlenen Pad-Anordnung ist entscheidend, um eine ordnungsgemäße Lötstellenbildung, Ausrichtung und mechanische Stabilität während und nach dem Bestückungsprozess zu erreichen.

5.3 Polaritätskennzeichnung

Das Datenblatt enthält Markierungen oder strukturelle Merkmale (z.B. eine Kerbe, eine abgeschrägte Ecke oder eine Kathodenmarkierung auf dem Gehäuse), um die Anode- und Kathodenanschlüsse zu identifizieren. Die korrekte Polarisierungsausrichtung ist für die Funktion des Bauteils zwingend erforderlich.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Parameter für IR-Reflow-Löten

Ein empfohlener Reflow-Profilvorschlag, der mit J-STD-020B für bleifreie Prozesse konform ist, wird bereitgestellt. Wichtige Parameter umfassen: - Vorwärmtemperatur: 150°C - 200°C. - Vorwärmzeit: Maximal 120 Sekunden. - Maximale Bauteiltemperatur: Maximal 260°C. - Zeit oberhalb der Liquidustemperatur: Maximal 10 Sekunden (maximal zwei Reflow-Zyklen erlaubt). Diese Parameter sind allgemeine Zielwerte; eine platinenspezifische Charakterisierung wird empfohlen.

6.2 Handlöten (Lötkolben)

Falls Handlöten notwendig ist: - Lötspitzentemperatur: Maximal 300°C. - Lötzeit: Maximal 3 Sekunden pro Anschluss. - Dies sollte nur einmal durchgeführt werden, um thermische Belastung zu vermeiden.

6.3 Lagerbedingungen

Eine ordnungsgemäße Lagerung ist entscheidend, um Feuchtigkeitsaufnahme zu verhindern, die während des Reflow-Prozesses zu "Popcorning" führen kann. -Verschlossene Verpackung:Lagern bei ≤ 30°C und ≤ 70% relativer Luftfeuchtigkeit (RLF). Innerhalb eines Jahres verwenden. -Geöffnete Verpackung:Lagern bei ≤ 30°C und ≤ 60% RLF. - Für Bauteile, die länger als 168 Stunden außerhalb ihrer Originalverpackung sind, wird vor dem Löten ein Trocknungsprozess (Baking) bei 60°C für mindestens 48 Stunden empfohlen.

6.4 Reinigung

Wenn nach dem Löten eine Reinigung erforderlich ist, verwenden Sie nur spezifizierte Lösungsmittel wie Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute. Nicht spezifizierte Chemikalien können das LED-Gehäuse beschädigen.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Spezifikationen für Band und Rolle

Die LEDs werden in einer geprägten Trägerbandverpackung mit einem Schutzdeckband geliefert, aufgewickelt auf 7-Zoll-Rollen (178 mm Durchmesser). - Menge: 2000 Stück pro Standardrolle. - Mindestbestellmenge: 500 Stück für Restmengen. - Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA-481-Spezifikationen.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese LED eignet sich für Statusanzeigen, Hintergrundbeleuchtung und dekorative Beleuchtung in: - Unterhaltungselektronik (Telefone, Laptops, Geräte). - Netzwerk- und Kommunikationsgeräten. - Industriellen Steuerungspanels und Instrumentierung. - Innenraum-Informationsschildern und -Anzeigen.

8.2 Designüberlegungen und Ansteuerungsmethode

Kritisch:Eine LED ist ein stromgesteuertes Bauteil. Um eine gleichmäßige Helligkeit und lange Lebensdauer zu gewährleisten, muss sie mit einem Konstantstrom oder mit einer Spannungsquelle und einem in Reihe geschalteten strombegrenzenden Widerstand betrieben werden. Beim Parallelschalten mehrerer LEDs wird dringend empfohlen, für jede LED einen separaten Widerstand zu verwenden, um eine ungleiche Stromverteilung ("Current Hogging") und ungleichmäßige Helligkeit aufgrund natürlicher Schwankungen der Durchlassspannung (Vf) zwischen einzelnen Bauteilen zu verhindern.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu älteren Technologien wie Standard-GaAsP-LEDs bietet diese auf AlInGaP basierende orangefarbene LED eine deutlich höhere Lichtausbeute, was bei gleichem Betriebsstrom zu größerer Helligkeit führt. Der breite Abstrahlwinkel von 120 Grad macht sie für Anwendungen geeignet, die eine weite Sichtbarkeit erfordern, im Gegensatz zu engstrahlenden LEDs für fokussierte Beleuchtung. Ihre Kompatibilität mit Standard-SMD-Bestückungs- und Reflow-Prozessen unterscheidet sie von bedrahteten LEDs und ermöglicht eine automatisierte Serienfertigung.

10. Häufig gestellte Fragen basierend auf technischen Parametern

F: Kann ich diese LED direkt von einer 3,3V- oder 5V-Logikversorgung betreiben?A: Nein. Sie müssen immer einen Vorwiderstand in Reihe schalten. Der Widerstandswert wird berechnet als R = (Vcc - Vf) / If, wobei Vcc Ihre Versorgungsspannung ist, Vf die Durchlassspannung der LED (verwenden Sie für ein sicheres Design den Maximalwert aus dem Bin) und If der gewünschte Durchlassstrom (z.B. 20mA) ist.

F: Warum gibt es eine so große Spanne bei der Lichtstärke (1260-2500 mcd)?A: Dies spiegelt die Produktionsstreuung wider. Das Binning-System (W1, W2) ermöglicht es Ihnen, Bauteile mit einem engeren Helligkeitsbereich für Ihre Anwendung auszuwählen und so visuelle Konsistenz in Ihrem Produkt sicherzustellen.

F: Was passiert, wenn ich die absoluten Maximalwerte überschreite?A: Das Überschreiten dieser Grenzwerte, auch nur kurzzeitig, kann zu sofortigen oder latenten Schäden führen. Überstrom kann den Halbleiterübergang zerstören. Übermäßige Sperrspannung kann zum Durchbruch führen. Betrieb außerhalb des Temperaturbereichs kann zu vorzeitigem Ausfall oder Parameteränderungen führen.

11. Praktischer Design- und Anwendungsfall

Fall: Entwurf eines Statusanzeigepanels mit 10 gleichmäßig hellen orangefarbenen LEDs. 1. Schaltungsentwurf:Verwenden Sie einen Konstantstromtreiber oder, der Einfachheit halber, eine Spannungsversorgung (z.B. 5V) mit einem dedizierten Vorwiderstand für jede LED. Für Bin D4 (VF max 2,4V) bei 20mA: R = (5V - 2,4V) / 0,02A = 130 Ohm. Verwenden Sie den nächsthöheren Standardwert (z.B. 150 Ohm) für einen etwas sichereren Strom. 2.Bauteilauswahl:Geben Sie beim Bestellen die erforderlichen Bins an: z.B. LTST-M670VFKT mit den Bins D4 (für konsistente Spannung), W2 (für hohe Helligkeit) und P (für spezifischen Orangeton). 3.PCB-Layout:Befolgen Sie die empfohlene Lötflächenanordnung aus dem Datenblatt für zuverlässiges Löten. 4.Bestückung:Befolgen Sie die Richtlinien für das IR-Reflow-Profil. Wenn die bestückten Platinen gelagert werden sollen, stellen Sie sicher, dass die Lagerbedingungen eingehalten werden.

12. Funktionsprinzip

Diese LED arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einem Halbleiter. Das AlInGaP-Material bildet einen p-n-Übergang. Wird eine Durchlassspannung angelegt, injizieren Elektronen aus dem n-Bereich und Löcher aus dem p-Bereich in den Übergangsbereich. Wenn diese Ladungsträger rekombinieren, geben sie Energie in Form von Photonen (Licht) ab. Die spezifische Zusammensetzung aus Aluminium, Indium, Gallium und Phosphid bestimmt die Bandlückenenergie des Halbleiters, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts definiert – in diesem Fall im orangefarbenen Spektrum (~605 nm). Die wasserklare Linse verkapselt und schützt den Halbleiterchip, während sie das Licht austreten lässt.

13. Entwicklungstrends

Der allgemeine Trend bei SMD-Indikator-LEDs wie dieser geht hin zu immer höherer Lichtausbeute (mehr Lichtausbeute pro Watt elektrischer Eingangsleistung), was bei gleicher Helligkeit einen geringeren Stromverbrauch ermöglicht. Es gibt auch einen kontinuierlichen Trend zur Miniaturisierung bei gleichzeitiger Beibehaltung oder Verbesserung der optischen Leistung. Darüber hinaus zielen Fortschritte bei Verpackungsmaterialien und -prozessen darauf ab, die Zuverlässigkeit, thermische Leistung und Kompatibilität mit bleifreien und Hochtemperatur-Lötprofilen zu verbessern. Die Standardisierung von Footprints und elektrischen Eigenschaften über Hersteller hinweg vereinfacht den Entwurf und die Beschaffung für Ingenieure.