SMD LED LTST-B680VEKT Datenblatt - AlInGaP Rot - 20mA - 710-1400mcd - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Diese LED eignet sich für eine breite Palette elektronischer Geräte, einschließlich, aber nicht beschränkt auf:

1.1 Merkmale

• Konform mit der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).
• Verpackt auf 8-mm-Trägerband auf 7-Zoll-Durchmesser-Spulen für automatisierte Bestückungsgeräte.
• Standard-EIA-Gehäuseform.
• Eingang kompatibel mit integrierten Schaltkreisen (IC) auf Logikpegel.
• Entworfen für Kompatibilität mit Infrarot-Reflow-Lötprofilen.
• Vorkonditioniert auf JEDEC-Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe 3.

1.2 Anwendungen

This LED is suitable for a broad range of electronic equipment, including but not limited to:

• Telekommunikationsgeräte (z. B. schnurlose Telefone, Mobiltelefone).
• Büroautomatisierungsgeräte (z. B. Notebook-Computer, Netzwerksysteme).
• Haushaltsgeräte und Unterhaltungselektronik.
• Industriesteuerungs- und Instrumententafeln.
• Innenschilder und Display-Anwendungen.

2. Gehäuseabmessungen und mechanische Daten

Die LED verfügt über ein Standard-SMD-Gehäuse. Die Linse ist wasserklar. Kritische Abmessungen umfassen Länge, Breite und Höhe mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,2 mm, sofern nicht anders in der detaillierten Zeichnung angegeben. Die Polarität ist durch eine Kathodenmarkierung auf dem Gehäuse gekennzeichnet. Das empfohlene PCB-Lötpad-Layout für Infrarot- oder Dampfphasen-Reflow-Lötung wird bereitgestellt, um eine ordnungsgemäße Lötstellenbildung und Wärmemanagement zu gewährleisten.

3. Detaillierte technische Spezifikationen

3.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter diesen Bedingungen ist nicht garantiert.

• Verlustleistung (Pd):130 mW bei Ta=25°C.
• Spitzen-Strom (I_F(peak)):100 mA (gepulst mit 1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite).
• Dauer-Strom (I_F):50 mA DC.
• Sperrspannung (V_R):5 V.Hinweis: Das Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt; dieser Wert gilt hauptsächlich für Testbedingungen.
• Betriebstemperaturbereich (T_opr):-40°C bis +100°C.
• Lagertemperaturbereich (T_stg):-40°C bis +100°C.

3.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen bei einer Umgebungstemperatur (T_a) von 25°C und einem Durchlassstrom (I_F) von 20 mA, sofern nicht anders angegeben.

• Lichtstärke (I_V):Reicht von mindestens 710 mcd bis maximal 1400 mcd. Gemessen mit einem Sensor, der gefiltert ist, um der CIE photopischen Augenempfindlichkeitskurve zu entsprechen.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):120 Grad (typisch). Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke die Hälfte des auf der Mittelachse gemessenen Wertes beträgt.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):Zwischen 617,0 nm und 630,0 nm, definiert die wahrgenommene rote Farbe. Toleranz ±1 nm.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Etwa 15 nm (typisch), gibt die spektrale Reinheit des emittierten Lichts an.
• Flussspannung (V_F):Zwischen 1,8 V und 2,6 V bei 20 mA.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 10 μA bei einer Sperrspannung von 5 V.

4. Erklärung des Binning-Systems

Um Anwendungskonsistenz zu gewährleisten, werden LEDs basierend auf Schlüsselparametern sortiert (gebinned). Dies ermöglicht es Designern, Bauteile auszuwählen, die die spezifischen Spannungs- oder Helligkeitsanforderungen ihrer Schaltung erfüllen.

4.1 Binning der Flussspannung (V_F)

Gebinned bei I_F= 20 mA. Jedes Bin hat eine Toleranz von ±0,1V.

• Bin D2: V_F= 1,8V bis 2,0V
• Bin D3: V_F= 2,0V bis 2,2V
• Bin D4: V_F= 2,2V bis 2,4V
• Bin D5: V_F= 2,4V bis 2,6V

4.2 Binning der Lichtstärke (I_V)

Gebinned bei I_F= 20 mA. Jedes Bin hat eine Toleranz von ±11%.

• Bin V1: I_V= 710 mcd bis 900 mcd
• Bin V2: I_V= 900 mcd bis 1120 mcd
• Bin W1: I_V= 1120 mcd bis 1400 mcd

5. Analyse der Kennlinien

Typische Kennlinien veranschaulichen die Beziehung zwischen verschiedenen Parametern. Diese sind wesentlich, um das Bauteilverhalten unter verschiedenen Betriebsbedingungen zu verstehen.

• Durchlassstrom vs. Flussspannung (I-V-Kurve):Zeigt die exponentielle Beziehung, entscheidend für das Design strombegrenzender Schaltungen.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Zeigt, wie die Lichtausgabe mit dem Strom zunimmt, typischerweise in einem nahezu linearen Verhältnis innerhalb des Betriebsbereichs.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt die Derating der Lichtausgabe bei steigender Sperrschichttemperatur, was für das Thermomanagement in Hochleistungs- oder Hochtemperaturanwendungen kritisch ist.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Strahlungsleistung gegenüber der Wellenlänge, zentriert um die dominante Wellenlänge mit einer charakteristischen Halbwertsbreite.

6. Richtlinien für Lötung und Bestückung

6.1 Empfohlenes Reflow-Lötprofil

Für bleifreie Lötprozesse ist ein Profil gemäß J-STD-020 einzuhalten. Schlüsselparameter umfassen:

• Vorwärmen:150°C bis 200°C.
• Vorwärmzeit:Maximal 120 Sekunden.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C.
• Zeit oberhalb Liquidus:Entsprechend den Lotpastenspezifikationen, typischerweise jedoch maximal 10 Sekunden.
• Maximale Anzahl Reflow-Zyklen: Two.

Hinweis: Das tatsächliche Profil muss für das spezifische PCB-Design, die Komponenten und die verwendete Lotpaste charakterisiert werden.

6.2 Handlötung

Falls Handlötung erforderlich ist:

• Lötkolbentemperatur:Maximal 300°C.
• Lötzeit:Maximal 3 Sekunden pro Anschluss.
• Maximale Anzahl Lötversuche:Nur einmal.

6.3 Reinigung

Nur zugelassene Reinigungsmittel verwenden. Ein Tauchbad in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute ist akzeptabel, falls Reinigung erforderlich ist. Nicht spezifizierte chemische Flüssigkeiten vermeiden.

7. Lagerung und Handhabung

7.1 Feuchtigkeitsempfindlichkeit

Dieses Bauteil ist mit MSL 3 bewertet. Wenn die originale feuchtigkeitsdichte Verpackung mit Trockenmittel versiegelt ist:

• Lagern bei ≤30°C und ≤70% relativer Luftfeuchtigkeit.
• Die Haltbarkeit beträgt ein Jahr ab dem Versiegelungsdatum der Verpackung.

Sobald die Originalverpackung geöffnet wurde:

• Lagern bei ≤30°C und ≤60% relativer Luftfeuchtigkeit.
• Es wird empfohlen, die IR-Reflow-Lötung innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) abzuschließen.
• Für eine Lagerung über 168 Stunden hinaus, in einem versiegelten Behälter mit Trockenmittel oder in einem Stickstoff-Exsikkator lagern.
• Bauteile, die länger als 168 Stunden exponiert waren, 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.

7.2 Elektrostatische Entladung (ESD)

Obwohl in diesem Datenblatt nicht explizit als ESD-empfindlich eingestuft, ist es eine Standardindustrie-Praxis, alle Halbleiterbauteile, einschließlich LEDs, mit angemessenen ESD-Vorkehrungen (z. B. geerdete Arbeitsplätze, Handgelenksbänder) zu handhaben, um Schäden durch statische Elektrizität oder Stromspitzen zu verhindern.

8. Anwendungsdesign-Überlegungen

8.1 Treiberschaltungs-Design

LEDs sind strombetriebene Bauteile. Um gleichmäßige Helligkeit sicherzustellen und insbesondere bei der Parallelschaltung mehrerer LEDs ein Übernehmen des Stroms zu verhindern, sollte für jede LED ein Reihen-Strombegrenzungswiderstand verwendet werden. Das direkte Ansteuern von LEDs von einer Spannungsquelle ohne Stromregelung wird nicht empfohlen, da kleine Schwankungen der Flussspannung (V_F) zu großen Unterschieden im Strom und folglich in der Helligkeit zwischen den Bauteilen führen können.

8.2 Thermomanagement

Die maximale Verlustleistung beträgt 130 mW. Der Betrieb bei oder nahe dem maximalen Dauerstrom (50 mA) erzeugt Wärme. Ein ordnungsgemäßes PCB-Layout, einschließlich ausreichender Kupferfläche für die Lötpads, die als Kühlkörper wirken, ist wichtig, um die Sperrschichttemperatur innerhalb sicherer Grenzen zu halten und so langfristige Zuverlässigkeit und stabile Lichtausgabe zu gewährleisten.

8.3 Optisches Design

Der breite 120-Grad-Abstrahlwinkel macht diese LED geeignet für Anwendungen, die eine großflächige Ausleuchtung oder Sichtbarkeit aus weiten Winkeln erfordern. Für Anwendungen, die einen stärker fokussierten Strahl benötigen, wären Sekundäroptiken (z. B. Linsen) erforderlich.

9. Verpackung und Bestellung

Die Standardverpackung ist 8 mm breites Trägerband auf 7-Zoll (178 mm) Durchmesser-Spulen. Jede Spule enthält 2000 Stück. Die Bandtaschen sind mit einem Deckband versiegelt. Die Verpackung folgt den ANSI/EIA-481-Spezifikationen. Für Restmengen kann eine Mindestbestellmenge von 500 Stück gelten.

10. Technischer Vergleich und Auswahlhilfe

Bei der Auswahl dieser LED sind wichtige Unterscheidungsmerkmale ihre AlInGaP-Technologie, die typischerweise für rote/orange/bernsteinfarbene LEDs eine höhere Effizienz und bessere Temperaturstabilität bietet im Vergleich zu älteren Technologien wie GaAsP. Die Kombination aus relativ hoher Lichtstärke (bis zu 1400 mcd) mit einem breiten Abstrahlwinkel ist bemerkenswert. Designer sollten das V_F-Binning und I_V-Binning mit dem Spannungsbudget ihrer Schaltung und der erforderlichen Helligkeitskonsistenz vergleichen. Die Kompatibilität mit Standard-SMD-Bestückungsprozessen (Reflow-Lötung, Band-und-Spule) ist ein wesentlicher Vorteil für die automatisierte Produktion.

11. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

11.1 Kann ich diese LED ohne einen strombegrenzenden Widerstand betreiben?

Antwort:Es wird dringend davon abgeraten. Die Flussspannung hat einen negativen Temperaturkoeffizienten und kann zwischen einzelnen Bauteilen variieren. Direktes Ansteuern von einer Spannungsquelle kann zu thermischem Durchgehen führen, bei dem steigender Strom mehr Wärme erzeugt, was V_F senkt und noch mehr Strom fließen lässt, was die LED möglicherweise zerstört. Immer einen Reihenwiderstand oder einen Konstantstromtreiber verwenden.

11.2 Was ist der Unterschied zwischen dominanter Wellenlänge und Spitzenwellenlänge?

Antwort:Die dominante Wellenlänge (λ_d) wird aus dem CIE-Farbdiagramm abgeleitet und repräsentiert die einzelne Wellenlänge eines monochromatischen Lichts, das für das menschliche Auge die gleiche Farbe wie die LED-Ausgabe hätte. Die Spitzenwellenlänge ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung maximal ist. Für LEDs ist die dominante Wellenlänge der relevantere Parameter für die Farbangabe.

11.3 Warum sind die Lagerbedingungen nach dem Öffnen der Verpackung so streng?

Antwort:SMD-Gehäuse können Feuchtigkeit aus der Atmosphäre aufnehmen. Während des Hochtemperatur-Reflow-Lötprozesses kann diese eingeschlossene Feuchtigkeit schnell verdampfen und einen Innendruck erzeugen, der zu Delamination des Gehäuses oder Rissen im Chip ("Popcorning") führen kann. Die 168-Stunden-Bodenlebensdauer und die Trocknungsanforderungen sind standardisierte (JEDEC MSL) Methoden, um dieses Risiko zu managen.

12. Praktisches Designbeispiel

Szenario:Design einer Statusanzeigetafel mit 5 roten LEDs parallel, betrieben von einer 5V DC-Versorgung. Ziel-Durchlassstrom pro LED ist 20 mA.

1. Reihenwiderstand berechnen:Mit typischem V_F= 2,2V (Bin D3). R = (V_versorgung- V_F) / I_F= (5V - 2,2V) / 0,02A = 140 Ω. Der nächstgelegene Standardwert von 150 Ω ergibt I_F≈ 18,7 mA.
2. Widerstandsbelastbarkeit:P = I²* R = (0,0187)²* 150 ≈ 0,052 W. Ein Standard-1/8W (0,125W) oder 1/10W Widerstand ist ausreichend.
3. Schaltungslayout:Einen 150 Ω Widerstand in Reihe mit jeder der 5 LEDs platzieren. Einen einzelnen Widerstand nicht für mehrere parallel geschaltete LEDs teilen, da V_F-Schwankungen zu ungleichmäßiger Helligkeit führen würden.
4. PCB-Thermomanagement:Sicherstellen, dass die LED-Pads über ausreichende, zur Wärmeableitung verbundene Kupferfläche verfügen, insbesondere wenn die Umgebungstemperatur hoch ist oder das Gehäuse den Luftstrom einschränkt.

13. Funktionsprinzip

Diese LED basiert auf einem Halbleiter-p-n-Übergang, der aus AlInGaP-Materialien hergestellt ist. Wenn eine Flussspannung angelegt wird, die die Potenzialbarriere des Übergangs übersteigt, werden Elektronen aus dem n-dotierten Bereich und Löcher aus dem p-dotierten Bereich in den aktiven Bereich injiziert. Wenn diese Ladungsträger rekombinieren, wird Energie in Form von Photonen (Licht) freigesetzt. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt die dominante Wellenlänge des emittierten Lichts definiert – in diesem Fall im roten Spektrum (617-630 nm). Die wasserklare Epoxidharzlinse verkapselt den Halbleiterchip, bietet mechanischen Schutz und formt das Lichtaustrittsmuster.

14. Technologietrends

SMD-LEDs entwickeln sich weiterhin in Richtung höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), verbesserter Farbkonsistenz durch engere Binning-Toleranzen und erhöhter Zuverlässigkeit. Es gibt einen Trend zur Miniaturisierung bei gleichbleibender oder steigender Lichtausgabe. Darüber hinaus zielen Fortschritte bei Verpackungsmaterialien darauf ab, die thermische Leistung zu verbessern, was höhere Treiberströme und Leistungsdichten ermöglicht. Die weit verbreitete Einführung der AlInGaP-Technologie für rote, orange und bernsteinfarbene LEDs hat ältere, weniger effiziente Materialien weitgehend abgelöst und bietet eine bessere Leistung über Temperatur und längere Betriebslebensdauer. Die Integration von LEDs mit onboard-Steuerschaltungen (z. B. Konstantstromtreiber, adressierbare RGB-LEDs) ist ein weiterer bedeutender Trend, der das Systemdesign für den Endanwender vereinfacht.