Technisches Datenblatt für Orange SMD LED - EIA-Gehäuse - 5V Sperrspannung - 75mW Leistung - 605nm dominante Wellenlänge

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt die Spezifikationen einer hochhellen, oberflächenmontierbaren Orange-LED, die auf AlInGaP-Chip-Technologie (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) basiert. Das Bauteil ist für die Kompatibilität mit automatisierten Bestückungsprozessen und Infrarot-Reflow-Lötverfahren ausgelegt und eignet sich somit für die Serienfertigung. Es handelt sich um ein RoHS-konformes grünes Produkt, verpackt auf 8-mm-Trägerband auf 7-Zoll-Durchmesser-Spulen.

1.1 Kernvorteile

• Ultrahelle Lichtausbeute:Liefert hohe Lichtstärke aus einem kompakten Gehäuse.
• Prozesskompatibilität:Konzipiert für den Einsatz mit automatischen Bestückungsgeräten und standardisierten Infrarot-Reflow-Lötprofilen.
• IC-kompatibel:Geeignet für den direkten Anschluss an integrierte Schaltkreise.
• Standardisiertes Gehäuse:Entspricht den EIA-Standardabmessungen (Electronic Industries Alliance).

1.2 Zielanwendungen

Diese LED ist für den Einsatz in allgemeinen elektronischen Geräten vorgesehen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Statusanzeigen, Hintergrundbeleuchtung, Panelbeleuchtung und dekorative Beleuchtung in Unterhaltungselektronik, Bürogeräten und Kommunikationsgeräten.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

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.

• Verlustleistung (Pd):75 mW bei Ta=25°C.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_F(peak)):80 mA (gepulst, 1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite).
• Dauer-Durchlassstrom (I_F):30 mA DC.
• Derating-Faktor:0,4 mA/°C linear ab 50°C Umgebungstemperatur.
• Sperrspannung (V_R):5 V.
• Betriebstemperaturbereich (T_opr):-30°C bis +85°C.
• Lagertemperaturbereich (T_stg):-40°C bis +85°C.
• Infrarot-Lötbedingung:Hält einer Spitzentemperatur von 260°C für 5 Sekunden stand.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Typische Leistungsparameter werden bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C und einem Durchlassstrom (I_F) von 5mA gemessen, sofern nicht anders angegeben.

• Lichtstärke (I_V):Reicht von mindestens 11,2 mcd bis maximal 71,0 mcd, wobei typische Werte durch Bin-Codes definiert sind.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):130 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres Wertes auf der Achse abfällt.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_P):Typisch 611 nm.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):Reicht von 597 nm bis 612 nm, mit einem typischen Wert von 605 nm. Diese definiert die wahrgenommene Farbe.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Etwa 17 nm, was die spektrale Reinheit des emittierten orangefarbenen Lichts angibt.
• Durchlassspannung (V_F):Typisch 2,3 V, maximal 2,3 V bei I_F=5mA.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 10 μA bei V_R=5V.
• Kapazität (C):Typisch 40 pF gemessen bei 0V Vorspannung und 1 MHz Frequenz.

3. Erklärung des Binning-Systems

Die Lichtstärke der LEDs wird in Bins sortiert, um die Konsistenz innerhalb einer Produktionscharge sicherzustellen. Der Bin-Code definiert die bei 5mA gemessene minimale und maximale Lichtstärke.

• Bin-Code L:11,2 mcd (Min) bis 18,0 mcd (Max)
• Bin-Code M:18,0 mcd bis 28,0 mcd
• Bin-Code N:28,0 mcd bis 45,0 mcd
• Bin-Code P:45,0 mcd bis 71,0 mcd

Auf jedes Intensitäts-Bin wird eine Toleranz von +/-15% angewendet. Dieses System ermöglicht es Konstrukteuren, LEDs mit der für ihre Anwendung erforderlichen Helligkeitsstufe auszuwählen.

4. Analyse der Leistungskurven

Während im Datenblatt auf spezifische Diagramme verwiesen wird (z.B. Abb.1, Abb.6), können typische Leistungstrends aus den Parametern abgeleitet werden:

• Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve):Die LED zeigt eine charakteristische exponentielle I-V-Beziehung. Der spezifizierte V_F-Wert von ~2,3V bei 5mA ist der typische Arbeitspunkt.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Die Intensität steigt im Allgemeinen mit dem Durchlassstrom, der Betrieb muss jedoch innerhalb der absoluten Maximalwerte bleiben, um Schäden und Effizienzverluste zu verhindern.
• Temperaturabhängigkeit:Die Lichtausbeute nimmt typischerweise mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Der Derating-Faktor für den Durchlassstrom (0,4 mA/°C über 50°C) ist für das thermische Management in Hochtemperaturumgebungen entscheidend.
• Spektrale Verteilung:Das Emissionsspektrum ist um 605-611 nm (orange) zentriert, mit einer relativ schmalen Halbwertsbreite von 17 nm, was eine gesättigte Farbe ergibt.

5. Mechanische & Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED ist in einem standardmäßigen, EIA-konformen Oberflächenmontagegehäuse untergebracht. Alle Abmessungen sind in Millimetern angegeben, mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,10 mm, sofern nicht anders vermerkt. Die Linse ist wasserklar.

5.2 Polaritätskennzeichnung & Lötpad-Design

Das Datenblatt enthält vorgeschlagene Abmessungen für das Lötpad-Layout, um eine ordnungsgemäße Lötstellenbildung und mechanische Stabilität während des Reflow-Prozesses zu gewährleisten. Die Polarität wird durch die Gehäusemarkierung oder die Kathoden-/Anodenpad-Auslegung angezeigt (siehe Gehäusezeichnung). Ein korrekter Polaritätsanschluss ist für den Betrieb des Bauteils unerlässlich.

6. Löt- & Bestückungsrichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Ein empfohlenes Infrarot (IR)-Reflow-Profil für bleifreie (SnAgCu) Lötprozesse wird bereitgestellt. Zu den wichtigsten Parametern gehören:

• Vorwärmen:Aufheizen auf 120-150°C.
• Vorwärmzeit:Maximal 120 Sekunden.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C.
• Zeit oberhalb Liquidus:Maximal 5 Sekunden bei Spitzentemperatur.

Die Einhaltung dieses Profils ist entscheidend, um thermische Schäden am LED-Gehäuse und am internen Chip zu verhindern.

6.2 Lagerung & Handhabung

• Lagerbedingungen:Empfohlen wird, 30°C und 70% relative Luftfeuchtigkeit nicht zu überschreiten.
• Feuchtigkeitssensitivität:LEDs, die aus der Originalverpackung entnommen wurden, sollten innerhalb einer Woche reflow-gelötet werden. Für längere Lagerung verwenden Sie einen versiegelten Behälter mit Trockenmittel oder eine Stickstoffatmosphäre. Wenn sie länger als 672 Stunden unverpackt gelagert wurden, wird empfohlen, sie vor der Bestückung 24 Stunden lang bei 60°C zu backen.
• Reinigung:Falls erforderlich, nur mit Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute reinigen. Vermeiden Sie nicht spezifizierte Chemikalien.

7. Verpackungs- & Bestellinformationen

• Trägerband & Spule:Geliefert auf 8 mm breitem, geprägtem Trägerband auf 7-Zoll (178 mm) Durchmesser-Spulen.
• Stückzahl pro Spule:3000 Stück.
• Mindestbestellmenge (MOQ):500 Stück für Restmengen.
• Verpackungsstandard:Entspricht den ANSI/EIA 481-1-A-1994-Spezifikationen. Leere Taschen sind mit Deckband versiegelt.

8. Anwendungsdesign-Empfehlungen

8.1 Treiberschaltungs-Design

LEDs sind strombetriebene Bauteile. Um eine gleichmäßige Helligkeit beim parallelen Betrieb mehrerer LEDs sicherzustellen, wird dringend empfohlen, für jede LED einen Reihenstrombegrenzungswiderstand zu verwenden (Schaltungsmodell A). Das direkte parallele Betreiben von LEDs ohne individuelle Widerstände (Schaltungsmodell B) wird nicht empfohlen, da geringe Unterschiede in den Durchlassspannungs- (V_F) Kennlinien zwischen einzelnen LEDs zu erheblichen Unterschieden in der Stromaufteilung und folglich der Helligkeit führen können.

8.2 Elektrostatische Entladung (ESD) Schutz

Dieses Bauteil ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung. ESD-Schäden können sich als hoher Sperrleckstrom, niedrige Durchlassspannung oder Ausfall bei niedrigen Strömen äußern. Präventionsmaßnahmen umfassen:

• Verwendung von leitfähigen Handgelenkbändern oder antistatischen Handschuhen.
• Sicherstellen, dass alle Geräte, Arbeitsplätze und Lagerregale ordnungsgemäß geerdet sind.
• Verwendung von Ionisatoren, um statische Aufladung auf der LED-Linse zu neutralisieren.

Um potenzielle ESD-Schäden zu überprüfen, verifizieren Sie, dass die LED leuchtet, und messen Sie ihre Durchlassspannung (V_F) bei einem niedrigen Strom (z.B. 0,1mA). Eine \"gute\" AlInGaP-LED sollte unter dieser Bedingung typischerweise V_F> 1,4V aufweisen.

8.3 Thermomanagement

Obwohl die Verlustleistung relativ gering ist (max. 75mW), können ein ordnungsgemäßes PCB-Layout und gegebenenfalls thermische Durchkontaktierungen helfen, Wärme abzuführen, insbesondere bei Betrieb in hohen Umgebungstemperaturen oder nahe dem maximalen Nennstrom. Beachten Sie die Strom-Derating-Kurve oberhalb von 50°C Umgebungstemperatur.

9. Technischer Vergleich & Differenzierung

Im Vergleich zu älteren Technologien wie Standard-GaAsP-LEDs (Galliumarsenidphosphid) bietet diese auf AlInGaP basierende LED eine deutlich höhere Lumenausbeute und Helligkeit für das orangefarbene Spektrum. Die wasserklare Linse maximiert im Gegensatz zu einer diffundierten oder getönten Linse die Lichtausbeute. Ihre Kompatibilität mit standardmäßigen SMT-Bestückungs- und Reflow-Prozessen bietet einen Kostenvorteil gegenüber Bauteilen, die manuelles Löten oder Sonderbehandlung erfordern.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQs)

10.1 Kann ich diese LED direkt von einem 3,3V- oder 5V-Logikausgang ansteuern?

Nicht ohne einen strombegrenzenden Widerstand. Die typische Durchlassspannung beträgt ~2,3V. Ein direkter Anschluss an eine Spannungsquelle höher als V_Fwürde einen übermäßigen Stromfluss verursachen und die LED möglicherweise zerstören. Verwenden Sie stets einen Reihenwiderstand, berechnet als R = (V_versorgung- V_F) / I_F.

10.2 Warum gibt es ein Binning-System für die Lichtstärke?

Fertigungsvariationen verursachen geringfügige Unterschiede in der Lichtausbeute. Binning sortiert LEDs in Gruppen mit ähnlicher Leistung, sodass Konstrukteure eine konsistente Helligkeitsstufe für ihr Produkt auswählen und sichtbare Unterschiede zwischen benachbarten LEDs vermeiden können.

10.3 Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

Spitzenwellenlänge (λ_P) ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung maximal ist (typisch 611 nm). Dominante Wellenlänge (λ_d) wird aus dem CIE-Farbdiagramm abgeleitet und repräsentiert die einzelne Wellenlänge der reinen Spektralfarbe, die der wahrgenommenen Farbe der LED entspricht (typisch 605 nm). Die dominante Wellenlänge ist für die Farbangabe relevanter.

11. Praktische Design-Fallstudie

Szenario:Entwurf einer Statusanzeigetafel mit 10 gleichmäßig hellen orangefarbenen LEDs, gespeist von einer 5V-Schiene.
Designschritte:
1. Bin auswählen:Wählen Sie Bin \"M\" für eine mittlere Intensität von 18-28 mcd.
2. Betriebsstrom festlegen:Wählen Sie I_F= 5mA (Testbedingung für Binning, stellt spezifizierte Helligkeit sicher).
3. Reihenwiderstand berechnen:R = (5V - 2,3V) / 0,005A = 540 Ohm. Verwenden Sie den nächstgelegenen Standardwert (z.B. 560 Ohm).
4. Leistung pro LED:P = V_F* I_F≈ 2,3V * 0,005A = 11,5 mW, deutlich unterhalb des 75mW-Limits.
5. PCB-Layout:Folgen Sie den vorgeschlagenen Pad-Abmessungen. Platzieren Sie alle 10 LEDs mit ihren jeweiligen 560-Ohm-Widerständen parallel von der 5V-Schiene zu Masse.
6. Bestückung:Folgen Sie dem empfohlenen IR-Reflow-Profil. Lagern Sie geöffnete Spulen in einem Trockenschrank, wenn sie nicht sofort verwendet werden.

12. Einführung in das Technologieprinzip

Diese LED basiert auf AlInGaP-Halbleitermaterial, das auf einem Substrat gewachsen wird. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich injiziert, wo sie rekombinieren und Energie in Form von Photonen (Licht) freisetzen. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt der Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts entspricht – in diesem Fall im orangefarbenen Spektrum (~605 nm). Die wasserklare Epoxidharzlinse verkapselt den Chip und unterstützt die Lichtauskopplung.

13. Branchentrends

Der allgemeine Trend bei SMD-LEDs geht hin zu höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), verbesserter Farbkonstanz durch engere Binning-Toleranzen und erhöhter Zuverlässigkeit unter höheren Temperatur- und Strombedingungen. Ein weiterer Fokus liegt auf der Verbesserung der Kompatibilität mit bleifreien, Hochtemperatur-Reflow-Prozessen. Die Miniaturisierung schreitet fort, aber für Standard-Indikatoranwendungen bleiben Gehäuse wie dieser EIA-Standard aufgrund ihrer Robustheit, einfachen Handhabung und etablierten Bestückungsinfrastruktur beliebt.