SMD LED Orange AlInGaP 0603 Datenblatt - Abmessungen 1,6x0,8x0,6mm - Spannung 1,8-2,4V - Leistung 72mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt die Spezifikationen einer kompakten, leistungsstarken Oberflächenmontage-Leuchtdiode (SMD-LED). Das Bauteil ist im industrieüblichen 0603-Gehäuseformat ausgeführt und eignet sich somit für automatisierte Bestückungsprozesse und platzbeschränkte Anwendungen. Die LED emittiert Licht im orangefarbenen Spektrum unter Verwendung eines Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP)-Halbleitermaterials, das für seine Effizienz und Farbreinheit bekannt ist.

1.1 Merkmale

• Konform mit der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).
• Auf 8-mm-Tape verpackt für Kompatibilität mit 7-Zoll-Durchmesser-Spulen, was automatisierte Pick-and-Place-Operationen erleichtert.
• Standard-EIA-Gehäuseumriss (Electronic Industries Alliance).
• Eingangs-/Ausgangs-Pegel kompatibel mit IC-Logik (Integrierter Schaltkreis).
• Für die Kompatibilität mit automatischen Bestückungsgeräten ausgelegt.
• Geeignet für Infrarot-Rückflusslötprozesse (IR-Reflow).
• Vorkonditioniert auf JEDEC-Feuchtesensitivitätsstufe 3 (Joint Electron Device Engineering Council), was eine Standzeit von 168 Stunden bei <30°C/60% relativer Luftfeuchtigkeit nach Öffnen der Verpackung angibt.

1.2 Anwendungen

This LED is versatile and finds use in a broad range of electronic equipment where a compact, reliable indicator is required. Typical application areas include:

• Telekommunikationsgeräte:Statusanzeigen an Routern, Modems und Mobilteilen.
• Büroautomatisierung:Bedienfeldbeleuchtung an Druckern, Scannern und Multifunktionsgeräten.
• Haushaltsgeräte:Einschalte-/Betriebsstatus-Lichter.
• Industrieanlagen:Maschinenstatus- und Fehleranzeigen.
• Allgemeine Zwecke:Status- und Signalindikation.
• Symbolbeleuchtung:Hintergrundbeleuchtung für Symbole und Piktogramme auf Frontplatten.
• Frontplatten-Hintergrundbeleuchtung:Beleuchtung für Tasten und Displays.

2. Vertiefung der technischen Spezifikationen

2.1 Absolute Maximalwerte

Die folgenden Werte definieren die Grenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Ein Betrieb unter diesen Bedingungen ist nicht garantiert. Alle Werte gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C.

• Verlustleistung (Pd):72 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das Bauteil als Wärme abführen kann.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_F(peak)):80 mA. Dies ist der maximal zulässige momentane Durchlassstrom, typischerweise unter gepulsten Bedingungen angegeben (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite), um Überhitzung zu verhindern.
• DC-Durchlassstrom (I_F):30 mA. Dies ist der maximale empfohlene kontinuierliche Durchlassstrom für einen zuverlässigen Dauerbetrieb.
• Betriebstemperaturbereich:-40°C bis +85°C. Das Bauteil ist für den Betrieb innerhalb dieses Umgebungstemperaturbereichs ausgelegt.
• Lagertemperaturbereich:-40°C bis +100°C. Das Bauteil kann innerhalb dieses Bereichs gelagert werden, ohne Schaden zu nehmen, wenn es nicht unter Spannung steht.

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Die folgende Tabelle listet die typischen Leistungsparameter auf, gemessen bei Ta=25°C und einem Durchlassstrom (I_F) von 20mA, sofern nicht anders angegeben. Dies sind die zu erwartenden Werte unter normalen Betriebsbedingungen.

Definitionen der Schlüsselparameter:

• Lichtstärke (I_V):Ein Maß für die wahrgenommene Lichtleistung, die in eine bestimmte Richtung abgestrahlt wird, gemessen in Millicandela (mcd). Sie wird mit einem Filter gemessen, der die spektrale Empfindlichkeit des menschlichen Auges (CIE-Kurve) nachbildet.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):Der Gesamtwinkel (z.B. 110°), bei dem die Lichtstärke die Hälfte ihres Wertes bei 0° (auf der Achse) beträgt. Ein größerer Winkel ergibt ein diffuseres Lichtmuster.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_p):Die Wellenlänge, bei der die optische Ausgangsleistung maximal ist (z.B. 611 nm).
• Dominante Wellenlänge (λ_d):Die einzelne Wellenlänge, die die wahrgenommene Farbe des Lichts definiert, abgeleitet aus dem CIE-Farbdiagramm. Sie ist der Schlüsselparameter für die Farbangabe.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Die Breite des Emissionsspektrums bei der halben maximalen Intensität, die die Farbreinheit angibt (z.B. 17 nm). Ein kleinerer Wert weist auf monochromatischeres Licht hin.
• Durchlassspannung (V_F):Der Spannungsabfall über der LED, wenn ein spezifizierter Durchlassstrom fließt (z.B. 1,8V bis 2,4V bei 20mA).
• Sperrstrom (I_R):Der kleine Leckstrom, der fließt, wenn eine Sperrspannung (z.B. 5V) angelegt wird. Das Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um die Konsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs basierend auf Schlüsselparametern in verschiedene Leistungsgruppen oder \"Bins\" sortiert. Dies ermöglicht es Konstrukteuren, Bauteile auszuwählen, die spezifische Anforderungen an Farbe, Helligkeit und Spannung erfüllen.

3.1 Binning der Durchlassspannung (V_F)

LEDs werden nach ihrer Durchlassspannung bei 20mA kategorisiert. Dies ist entscheidend für die Auslegung von strombegrenzenden Schaltungen und die Sicherstellung gleichmäßiger Helligkeit in LED-Arrays.

3.2 Binning der Lichtstärke (I_V)

LEDs werden basierend auf ihrer minimalen Lichtstärke sortiert. Dieses Binning stellt ein vorhersagbares Mindest-Helligkeitsniveau für das ausgewählte Bauteil sicher.

3.3 Binning der dominanten Wellenlänge (λ_d)

Dies ist das primäre Farb-Binning. LEDs werden nach ihrer dominanten Wellenlänge gruppiert, um einen konsistenten Orangeton innerhalb einer engen Toleranz von ±1 nm pro Bin zu gewährleisten.

4. Analyse der Leistungskurven

Während im Datenblatt auf spezifische Graphen verwiesen wird, bieten typische Leistungskurven für solche LEDs wertvolle Entwurfshinweise:

• I-V-Kurve (Strom-Spannungs-Kennlinie):Zeigt die Beziehung zwischen Durchlassstrom und Durchlassspannung. Sie ist nichtlinear mit einer charakteristischen \"Kniespannung\" (bei diesem Bauteil etwa 1,8-2,4V), oberhalb derer der Strom bei kleinen Spannungsänderungen stark ansteigt. Dies erfordert die Verwendung eines strombegrenzenden Widerstands oder Konstantstrom-Treibers.
• Lichtstärke in Abhängigkeit vom Durchlassstrom:Zeigt typischerweise, dass die Lichtausbeute bis zu einem gewissen Punkt annähernd linear mit dem Strom ansteigt, danach kann die Effizienz aufgrund von Erwärmung oder anderen Effekten abnehmen.
• Lichtstärke in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur:Zeigt, dass die Lichtausbeute im Allgemeinen mit steigender Umgebungstemperatur abnimmt. Dies ist eine kritische Überlegung für Anwendungen in Hochtemperaturumgebungen.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen optischen Leistung über der Wellenlänge, die einen Peak bei etwa 611 nm mit einer charakteristischen Breite (17 nm Halbwertsbreite) zeigt.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das Bauteil entspricht der Standard-0603-Gehäusegröße (metrisch 1608): etwa 1,6 mm Länge, 0,8 mm Breite und 0,6 mm Höhe. Detaillierte Maßzeichnungen mit Toleranzen (±0,2 mm, sofern nicht anders angegeben) werden für das Leiterplatten-Land-Pattern-Design bereitgestellt.

5.2 Polaritätskennzeichnung und Pad-Design

Die Kathode ist typischerweise auf dem Bauteil markiert. Ein empfohlenes Leiterplatten-Land-Pattern (Pad-Layout) für Infrarot- oder Dampfphasen-Rückflusslötung wird bereitgestellt, um eine ordnungsgemäße Lötstellenbildung, Bauteilausrichtung und Wärmeableitung während des Lötens sicherzustellen.

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

6.1 Rückflusslötprofil

Ein vorgeschlagenes Infrarot-Rückflussprofil, das mit J-STD-020B für bleifreie Prozesse konform ist, ist enthalten. Schlüsselparameter sind:

• Vorwärmen:150-200°C für maximal 120 Sekunden, um die Leiterplatte allmählich zu erwärmen und das Flussmittel zu aktivieren.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C.
• Zeit oberhalb der Liquidustemperatur (TAL):Typischerweise 60-90 Sekunden, obwohl die genaue Zeit vom Profil abhängt.
• Gesamtlötzeit:Maximal 10 Sekunden bei Spitzentemperatur, wobei maximal zwei Rückflusszyklen erlaubt sind.

Hinweis:Das optimale Profil hängt vom spezifischen Leiterplattendesign, der Lotpaste und dem Ofen ab. Das bereitgestellte Profil dient als generisches Ziel basierend auf JEDEC-Standards.

6.2 Handlötung

Falls Handlötung notwendig ist, verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Temperatur von maximal 300°C. Die Kontaktzeit sollte auf maximal 3 Sekunden begrenzt werden und dieser Vorgang sollte nur einmal durchgeführt werden, um thermische Schäden am LED-Chip und Gehäuse zu verhindern.

6.3 Reinigung

Verwenden Sie nur spezifizierte Reinigungsmittel. Das Eintauchen der LED in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute ist akzeptabel, falls Reinigung erforderlich ist. Vermeiden Sie nicht spezifizierte Chemikalien, die die Epoxidlinse oder das Gehäuse beschädigen könnten.

6.4 Lagerbedingungen

• Verschlossene Verpackung:Lagern bei ≤30°C und ≤70% relativer Luftfeuchtigkeit (RH). Das Produkt hat eine empfohlene Verwendungsdauer von einem Jahr ab dem Datumscode, wenn es in der original Feuchtigkeitssperrbeutel mit Trockenmittel gelagert wird.
• Geöffnete Verpackung:Für Bauteile, die aus dem versiegelten Beutel entnommen wurden, sollte die Lagerumgebung 30°C und 60% RH nicht überschreiten. Es wird dringend empfohlen, den IR-Rückflussprozess innerhalb von 168 Stunden (1 Woche) nach der Exposition abzuschließen.
• Verlängerte Lagerung (geöffnet):Für Lagerung über 168 Stunden hinaus, legen Sie die Bauteile in einen verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder in einen Stickstoff-Exsikkator. Bauteile, die länger als 168 Stunden außerhalb des Originalbeutels gelagert wurden, sollten vor dem Löten bei etwa 60°C für mindestens 48 Stunden getrocknet (\"gebaked\") werden, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und \"Popcorning\" während des Reflow zu verhindern.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Tape-and-Reel-Spezifikationen

Die LEDs werden auf geprägter Trägerbahn mit einer Schutzdeckfolie geliefert.

• Spulengröße:Standard 7-Zoll (178 mm) Durchmesser.
• Stückzahl pro Spule:4000 Stück.
• Mindestbestellmenge (MOQ):500 Stück für Restmengen.
• Tape-Abmessungen:8 mm Teilung (Tape-Breite). Detaillierte Abmessungen für die Tasche, das Tape und die Spule werden bereitgestellt, konform mit ANSI/EIA-481-Spezifikationen.
• Qualität:Leere Bauteiltaschen sind versiegelt. Die maximale Anzahl aufeinanderfolgender fehlender Bauteile (\"Skips\") auf einer Spule beträgt zwei.

8. Anwendungshinweise und Entwurfsüberlegungen

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

Die gebräuchlichste Ansteuerungsmethode ist ein Reihen-Strombegrenzungswiderstand. Der Widerstandswert (R_s) kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R_s= (V_Versorgung- V_F) / I_F. Verwenden Sie den maximalen V_F-Wert aus dem Datenblatt (oder dem spezifischen Bin), um sicherzustellen, dass der Strom unter ungünstigsten Bedingungen den gewünschten I_F-Wert (z.B. 20mA) nicht überschreitet. Für Anwendungen, die gleichmäßige Helligkeit oder Betrieb über einen weiten Spannungsbereich erfordern, wird ein Konstantstrom-Treiber empfohlen.

8.2 Entwurfsüberlegungen

• Thermisches Management:Obwohl klein, erzeugt die LED Wärme. Sorgen Sie für ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte oder thermische Durchkontaktierungen, insbesondere bei Betrieb nahe dem Maximalstrom oder in hohen Umgebungstemperaturen, um Leistung und Lebensdauer zu erhalten.
• ESD-Schutz (Elektrostatische Entladung):LEDs sind empfindlich gegenüber ESD. Handhaben Sie sie während der Montage und Integration mit entsprechenden ESD-Vorsichtsmaßnahmen.
• Optisches Design:Der weite 110-Grad-Abstrahlwinkel liefert diffuses Licht. Für fokussiertes Licht können externe Linsen oder Lichtleiter erforderlich sein.

9. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

9.1 Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

Die Spitzenwellenlänge (λ_p)) ist die physikalische Wellenlänge, bei der die emittierte optische Leistung am höchsten ist.Die dominante Wellenlänge (λ_d)) ist die wahrgenommene Wellenlänge, die die vom menschlichen Auge gesehene Farbe definiert, berechnet aus dem CIE-Diagramm. Für monochromatische LEDs wie diese orangefarbene liegen sie oft nahe beieinander, aber λ_d ist der Standard für die Farbangabe und das Binning.

9.2 Kann ich diese LED ohne einen strombegrenzenden Widerstand betreiben?

No.Die Durchlassspannung einer LED hat einen negativen Temperaturkoeffizienten und variiert von Bauteil zu Bauteil. Ein direkter Anschluss an eine Spannungsquelle, die auch nur leicht über ihrer V_F liegt, führt zu übermäßigem Stromfluss, was zu schneller Überhitzung und Ausfall führt. Ein Reihenwiderstand oder eine Konstantstromschaltung ist zwingend erforderlich.

9.3 Warum gibt es eine Lagerzeitbegrenzung nach dem Öffnen der Verpackung?

SMD-Gehäuse können Feuchtigkeit aus der Atmosphäre aufnehmen. Während des Hochtemperatur-Rückflusslötprozesses kann diese eingeschlossene Feuchtigkeit schnell verdampfen und einen Innendruck erzeugen, der das Gehäuse reißen lassen kann (\"Popcorning\"). Die 168-Stunden-Grenze und das Trocknungsverfahren sind Vorsichtsmaßnahmen gegen diesen Fehlermodus.

9.4 Wie interpretiere ich die Bin-Codes bei der Bestellung?

Geben Sie die Artikelnummer zusammen mit den gewünschten Bin-Codes für V_F, I_V und λ_d an (z.B. Anforderung der Bins D3, S1, R), um sicherzustellen, dass Sie LEDs mit dem spezifischen Durchlassspannungsbereich, der Mindesthelligkeit und der Farbwellenlänge erhalten, die für Ihre Anwendung erforderlich sind, und um Konsistenz über Ihren Produktionslauf hinweg sicherzustellen.

10. Technische Prinzipien und Trends

10.1 Funktionsprinzip

Diese LED basiert auf einer AlInGaP-Halbleiterstruktur (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid). Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, werden Elektronen und Löcher aus dem n- bzw. p-dotierten Material in das aktive Gebiet injiziert. Sie rekombinieren und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts definiert – in diesem Fall orange (~611 nm).

10.2 Branchentrends

Der Markt für Miniatur-SMD-LEDs entwickelt sich weiter. Wichtige Trends sind:

• Erhöhte Effizienz:Fortlaufende Verbesserungen bei Materialien und epitaktischem Wachstum führen zu höherer Lichtausbeute (mehr Licht pro elektrischem Watt).
• Miniaturisierung:Gehäuse kleiner als 0603 (z.B. 0402, 0201) werden für ultra-kompakte Geräte immer häufiger.
• Verbesserte Zuverlässigkeit:Verbesserte Gehäusematerialien und -prozesse führen zu längeren Betriebslebensdauern und besserer Leistung unter rauen Umweltbedingungen.
• Engeres Binning:Die Nachfrage nach konsistenter Farbe und Helligkeit in Anwendungen wie Displays und Beschilderung treibt den Bedarf an engeren Binning-Toleranzen.
• Integration:LEDs werden zunehmend mit Steuer-ICs integriert oder in Multi-Chip-Arrays für intelligente Beleuchtungslösungen verpackt.