SMD LED LTST-020KRKT Datenblatt - 2.0x1.25x1.1mm - 2.4V - 72mW - Rot AlInGaP - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für eine miniaturisierte oberflächenmontierbare (SMD) Leuchtdiode (LED). Diese Komponente ist für automatisierte Leiterplattenbestückungsprozesse (PCB) konzipiert und eignet sich daher ideal für die Serienfertigung. Ihre kompakte Bauform adressiert die Anforderungen platzbeschränkter Anwendungen in einem breiten Spektrum moderner Elektronik.

1.1 Kernvorteile

Die LED bietet mehrere wesentliche Vorteile für Entwicklungsingenieure und Hersteller. Sie entspricht der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe) und gewährleistet so Umweltsicherheit. Die Komponente wird auf industrieüblichem 12-mm-Trägerband auf 7-Zoll-Spulen geliefert, was vollständig mit automatischen Bestückungsautomaten kompatibel ist und den Fertigungsprozess optimiert. Darüber hinaus ist sie für Infrarot (IR)-Reflow-Lötprozesse ausgelegt, die Standard für bleifreie (Pb-freie) Leiterplattenbestückung sind. Ihre elektrischen Eigenschaften sind mit Logikpegeln integrierter Schaltungen (IC) kompatibel, was die Treiberschaltungsauslegung vereinfacht.

1.2 Zielmarkt und Anwendungen

Die Vielseitigkeit dieser SMD LED macht sie für eine breite Palette elektronischer Geräte geeignet. Primäre Anwendungsbereiche sind Telekommunikationsgeräte wie schnurlose und Mobiltelefone, tragbare Computer wie Notebooks und Tablets sowie Netzwerksysteme. Sie wird auch häufig in Haushaltsgeräten für Statusanzeigen und in verschiedenen Industrieanlagen eingesetzt. Spezifische Funktionen in diesen Geräten umfassen Statusanzeigen, Hintergrundbeleuchtung für Frontplatten und Tastaturen sowie schwache Beleuchtung für Symbole und Signale.

2. Detaillierte Analyse technischer Parameter

Ein gründliches Verständnis der elektrischen und optischen Parameter ist für eine zuverlässige Schaltungsauslegung und konsistente Leistung entscheidend.

2.1 Absolute Maximalwerte

Die Beziehung zwischen Durchlassstrom (IF) und Lichtstärke (Iv) ist im Betriebsbereich im Allgemeinen linear. Eine Erhöhung des Stroms steigert die Lichtausbeute, jedoch müssen Entwickler innerhalb der absoluten Maximalwerte für Strom und Verlustleistung bleiben, um eine lange Lebensdauer zu gewährleisten.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Diese Eigenschaften werden unter Standardtestbedingungen (Ta=25°C, IF=20mA) gemessen und definieren die typische Leistung. Die Lichtstärke (Iv) hat einen typischen Wert innerhalb eines definierten Bereichs, wobei spezifische Minimal- und Maximalwerte im Binning-Abschnitt detailliert sind. Der Abstrahlwinkel (2θ1/2), bei dem die Intensität die Hälfte des Achswerts beträgt, liegt bei 110 Grad und bietet ein breites Strahlprofil. Das emittierte Licht liegt im roten Spektrum mit einer Peak-Wellenlänge (λp) von 639 nm und einer dominanten Wellenlänge (λd) von 631 nm. Die spektrale Bandbreite (Δλ) beträgt etwa 20 nm. Die Durchlassspannung (VF) beträgt typischerweise 2,0 Volt, maximal 2,4 Volt bei 20mA. Der Sperrstrom (IR) ist auf maximal 10 μA bei einer Sperrspannung (VR) von 5V begrenzt; zu beachten ist, dass das Bauteil nicht für den Betrieb unter Sperrspannung ausgelegt ist.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Konsistenz in der Serienfertigung zu gewährleisten, werden LEDs nach Leistungsklassen (Bins) sortiert. Dies ermöglicht es Entwicklern, Komponenten auszuwählen, die spezifische Mindestleistungskriterien für ihre Anwendung erfüllen.

3.1 Binning der Lichtstärke

Die Lichtstärke wird in verschiedene Bins kategorisiert, die jeweils durch einen Code (R1, R2, S1, S2) und einen Min/Max-Intensitätsbereich, gemessen in Millicandela (mcd) bei 20mA, definiert sind. Beispielsweise umfasst Bin R1 Intensitäten von 112 bis 140 mcd, während Bin S2 220 bis 280 mcd abdeckt. Innerhalb jedes Bins gilt eine Toleranz von +/-11%. Dieses System ermöglicht die Beschaffung von LEDs mit garantierten Mindesthelligkeitswerten.

4. Analyse der Kennlinien

Grafische Daten bieten tiefere Einblicke in das Verhalten des Bauteils unter verschiedenen Bedingungen, was für eine robuste Auslegung wesentlich ist.

4.1 Durchlassstrom vs. Lichtstärke

The relationship between forward current (IF) and luminous intensity (Iv) is generally linear within the operating range. Increasing the current increases light output, but designers must stay within the absolute maximum current and power dissipation limits to ensure longevity.

4.2 Durchlassspannung vs. Durchlassstrom

Diese Kurve zeigt die Dioden-Kennlinie (IV-Kennlinie). Die Durchlassspannung steigt logarithmisch mit dem Strom. Das Verständnis dieser Kurve ist wichtig für die Auslegung des in Reihe geschalteten Vorwiderstands zur Einstellung des gewünschten Arbeitspunkts und zum Ausgleich von Versorgungsspannungsschwankungen.

4.3 Temperaturabhängigkeit

Die LED-Leistung ist temperaturabhängig. Typischerweise nimmt die Durchlassspannung (VF) mit steigender Sperrschichttemperatur leicht ab, während auch die Lichtstärke (Iv) abnimmt. Auslegungen für Umgebungen mit hoher Temperatur oder hoher Leistung müssen diese Entlastung berücksichtigen.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das Bauteil entspricht einem industrieüblichen SMD-Gehäuse. Wichtige Abmessungen sind eine Bauteillänge von 2,0 mm, eine Breite von 1,25 mm und eine Höhe von 1,1 mm. Alle Maßtoleranzen betragen typischerweise ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben. Für das genaue Lötflächenlayout sollten detaillierte mechanische Zeichnungen herangezogen werden.

5.2 Polaritätskennzeichnung und Lötflächenauslegung

Die Kathode ist typischerweise auf dem Bauteil markiert, oft durch eine Kerbe, einen grünen Punkt oder eine unterschiedliche Anschlusslänge. Das empfohlene Leiterplatten-Layout (Footprint) wird bereitgestellt, um eine ordnungsgemäße Lötstellenbildung während des Reflow-Prozesses zu gewährleisten. Dieses Layout ist entscheidend für eine zuverlässige mechanische und elektrische Verbindung und verhindert Lötbrücken oder das Aufstehen der Bauteile (Tombstoning).

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

Sachgemäße Handhabung und Bestückung sind entscheidend für die Aufrechterhaltung der Zuverlässigkeit und Leistung des Bauteils.

6.1 Empfohlenes IR-Reflow-Profil

Für bleifreie (Pb-freie) Lötprozesse wird ein spezifisches Reflow-Temperaturprofil empfohlen, das Standards wie J-STD-020 entspricht. Dieses Profil umfasst eine Vorwärmphase, einen Temperaturanstieg, eine Zeit oberhalb der Liquidustemperatur (TAL), eine Spitzentemperatur von maximal 260°C und eine kontrollierte Abkühlrate. Die Einhaltung dieses Profils verhindert thermischen Schock und Schäden am LED-Gehäuse.

6.2 Lagerbedingungen

SMD LEDs sind feuchtigkeitsempfindliche Bauteile (MSD). Bei Lagerung in der original versiegelten Feuchtigkeitssperrbeutel mit Trockenmittel sollten sie bei ≤30°C und ≤70% relativer Luftfeuchtigkeit (RH) gelagert und innerhalb eines Jahres verwendet werden. Sobald der Beutel geöffnet ist, beginnt die \"Bodenlebensdauer\". Die Komponenten sollten bei ≤30°C und ≤60% RH gelagert und empfohlenermaßen innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) verarbeitet (reflowgelötet) werden. Bei längerer Exposition ist ein Trocknungsvorgang (z.B. 60°C für 48 Stunden) erforderlich, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und \"Popcorning\" während des Reflow-Lötens zu verhindern.

6.3 Reinigung

Falls eine Reinigung nach dem Löten erforderlich ist, sollten nur spezifizierte Lösungsmittel verwendet werden. Das Eintauchen der LED in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute ist zulässig. Aggressive oder nicht spezifizierte Chemikalien können die Epoxidlinse oder das Gehäusematerial beschädigen.

7. Verpackung und Handhabung

Die Komponenten werden auf geprägtem Trägerband mit Schutzdeckfolie geliefert, aufgewickelt auf Spulen mit 7 Zoll (178 mm) Durchmesser. Standardmengen pro Spule sind 4000 Stück. Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA-481-Spezifikationen. Bei der Handhabung sollten geeignete ESD-Schutzmaßnahmen (Schutz vor elektrostatischer Entladung) beachtet werden.

8. Anwendungshinweise und Auslegungsüberlegungen

8.1 Treiberschaltungsauslegung

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Um eine gleichmäßige Helligkeit zu gewährleisten und Stromkonzentration zu verhindern, muss jede LED in einer Parallelschaltung ihren eigenen strombegrenzenden Widerstand haben. Der Widerstandswert wird mit dem Ohmschen Gesetz berechnet: R = (Vcc - VF) / IF, wobei Vcc die Versorgungsspannung, VF die LED-Durchlassspannung und IF der gewünschte Durchlassstrom ist. Das Betreiben der LED mit einer Konstantstromquelle ist die stabilste Methode.

8.2 Thermomanagement

Obwohl die Verlustleistung gering ist, kann ein effektives Thermomanagement auf der Leiterplatte die Lebensdauer erhöhen und eine stabile Lichtausbeute aufrechterhalten. Eine ausreichende Kupferfläche um die LED-Lötflächen hilft bei der Wärmeableitung. Für Anwendungen mit hohen Umgebungstemperaturen oder hohen Treiberströmen werden thermische Überlegungen kritischer.

8.3 Optische Auslegung

Der 110-Grad-Abstrahlwinkel bietet ein breites Abstrahlmuster, das für Statusanzeigen geeignet ist. Für Anwendungen, die einen stärker fokussierten Strahl erfordern, können sekundäre Optiken wie Linsen oder Lichtleiter eingesetzt werden. Die Wahl der Linsenfarbe (in diesem Fall wasserklar) beeinflusst die wahrgenommene Farbe und die Streuung des emittierten Lichts.

9. Zuverlässigkeit und Vorsichtsmaßnahmen

Dieses Produkt ist für den Einsatz in Standard-Elektronikgeräten für kommerzielle und industrielle Anwendungen ausgelegt. Für Anwendungen, die außergewöhnliche Zuverlässigkeit erfordern, bei denen ein Ausfall Sicherheitsrisiken bergen könnte (z.B. Luftfahrt, medizinische Lebenserhaltungssysteme), sind zusätzliche Qualifikationen und eine Konsultation mit dem Komponentenhersteller zwingend erforderlich. Das Bauteil sollte stets innerhalb der veröffentlichten absoluten Maximalwerte und empfohlenen Betriebsbedingungen betrieben werden.

10. Technischer Vergleich und Trends

Diese auf AlInGaP basierende rote LED bietet Vorteile in Effizienz und Farbstabilität im Vergleich zu älteren Technologien wie GaAsP. Der Trend bei SMD LEDs geht weiterhin in Richtung höherer Lichtausbeute (mehr Licht pro Watt), kleinerer Gehäusegrößen und verbesserter Zuverlässigkeit unter rauen Umgebungsbedingungen. Die Verwendung bleifreier und RoHS-konformer Materialien und Prozesse ist inzwischen branchenweit Standard.