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SMD LED LTST-B680QEKT Datenblatt - AlInGaP Rot - 120mW - 2,6V - Technisches Dokument

Vollständiges technisches Datenblatt für den LTST-B680QEKT SMD LED. Enthält detaillierte Spezifikationen, Grenzwerte, Kennlinien, Binning-Informationen, Anwendungsrichtlinien und Handhabungsverfahren.
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PDF-Dokumentendeckel - SMD LED LTST-B680QEKT Datenblatt - AlInGaP Rot - 120mW - 2,6V - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für eine oberflächenmontierbare (SMD) Leuchtdiode (LED). Diese Komponente ist für automatisierte Leiterplattenbestückungsprozesse (PCB) konzipiert und eignet sich für Anwendungen, bei denen Platz ein kritischer Faktor ist. Die LED nutzt einen Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP) Halbleiterwerkstoff zur Erzeugung von rotem Licht und bietet eine ausgewogene Leistung und Zuverlässigkeit für moderne Elektronikdesigns.

1.1 Merkmale und Kernvorteile

Die LED ist entwickelt, um mehrere wichtige Industriestandards und Fertigungsanforderungen zu erfüllen, und bietet deutliche Vorteile für Designer und Hersteller.

1.2 Zielanwendungen und Märkte

Aufgrund seiner kompakten Größe, Zuverlässigkeit und Leistungsmerkmale ist diese LED für ein breites Spektrum elektronischer Geräte vorgesehen. Zu den primären Anwendungsbereichen gehören:

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der elektrischen, optischen und thermischen Spezifikationen der LED. Das Verständnis dieser Parameter ist entscheidend für ein korrektes Schaltungsdesign und die Gewährleistung einer langfristigen Leistung.

2.1 Absolute Maximalwerte

Die absoluten Maximalwerte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Dies sind keine Bedingungen für den Normalbetrieb.

2.2 Elektro-optische Kenngrößen

Diese Parameter werden unter Standardtestbedingungen (Ta=25°C, IF=20mA) gemessen und definieren die Leistung des Bauteils.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um natürliche Schwankungen in der Halbleiterfertigung zu handhaben, werden LEDs nach Leistung sortiert (gebinned). Dies ermöglicht es Designern, Komponenten auszuwählen, die bestimmte Helligkeitsanforderungen erfüllen.

3.1 Binning der Lichtstärke

Die Lichtstärke wird in verschiedene Bins kategorisiert, jedes mit einem Mindest- und einem Höchstwert. Die Toleranz innerhalb jedes Bins beträgt +/-11%.

Designer sollten beim Bestellen den erforderlichen Bin-Code angeben, um eine gleichmäßige Helligkeit über mehrere Einheiten in einer Baugruppe hinweg sicherzustellen. Für Anwendungen, bei denen die absolute Helligkeit weniger kritisch ist, kann ein breiteres Bin oder kein spezifisches Bin akzeptabel sein.

4. Analyse der Leistungskurven

Während spezifische grafische Kurven im Datenblatt referenziert werden (z.B. Abbildung 1, Abbildung 5), sind ihre Auswirkungen für das Design entscheidend.

4.1 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve)

Die Beziehung zwischen Durchlassstrom (IF) und Durchlassspannung (VF) ist nichtlinear, ähnlich wie bei einer Standarddiode. Der spezifizierte VF-Bereich (1,8V-2,6V) bei 20mA ist der zentrale Designpunkt. Das Betreiben der LED mit einem Konstantstrom, anstatt mit einer Konstantspannung, ist wesentlich, um eine stabile Lichtausgabe aufrechtzuerhalten und thermisches Durchgehen zu verhindern, da VF mit steigender Temperatur abnimmt.

4.2 Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Die Lichtausgabe (IV) ist innerhalb des Betriebsbereichs annähernd proportional zum Durchlassstrom. Die Effizienz kann jedoch bei sehr hohen Strömen aufgrund erhöhter Wärmeentwicklung sinken. Der Betrieb bei oder unterhalb der empfohlenen 20mA-Testbedingung gewährleistet optimale Leistung und Langlebigkeit.

4.3 Spektrale Verteilung

Die spektrale Ausgangskurve ist um die Spitzenwellenlänge von 631 nm zentriert, mit einer typischen Halbwertsbreite von 15 nm. Dies definiert den spezifischen Rotton. Die dominante Wellenlänge (624 nm) ist der Schlüsselparameter für die Farbabstimmung in Anwendungen, bei denen mehrere LEDs identisch aussehen müssen.

4.4 Temperaturabhängigkeit

Die LED-Leistung ist temperaturabhängig. Typischerweise nimmt die Lichtstärke mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Der breite Betriebstemperaturbereich (-40°C bis +100°C) zeigt an, dass das Bauteil für den Betrieb in extremen Umgebungen ausgelegt ist, obwohl die Ausgabe variieren wird. Ein ordnungsgemäßes Wärmemanagement auf der Leiterplatte ist für Anwendungen mit hohem Strom oder hoher Umgebungstemperatur erforderlich, um Helligkeit und Lebensdauer zu erhalten.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Abmessungen und Polarität

Die LED entspricht einem EIA-Standard-SMD-Gehäuse-Fußabdruck. Detaillierte Maßzeichnungen sind im Datenblatt enthalten, einschließlich Länge, Breite, Höhe und Anschlussabstand. Alle Abmessungen sind in Millimetern mit einer Standardtoleranz von ±0,2 mm angegeben. Das Gehäuse verfügt über eine wasserklare Linse, die das Licht nicht streut, sodass die native AlInGaP-Rotfarbe sichtbar ist. Die Polarität (Anode und Kathode) ist durch physische Markierungen auf dem Bauteilkörper angegeben, die während der Platzierung beachtet werden müssen, um einen korrekten Betrieb sicherzustellen.

5.2 Empfohlenes PCB-Lötpads-Layout

Ein vorgeschlagenes Layout der Lötpads auf der Leiterplatte für Infrarot- oder Dampfphasen-Reflow-Löten wird bereitgestellt. Die Einhaltung dieses Pads-Layouts ist entscheidend für das Erreichen zuverlässiger Lötstellen, eine korrekte Selbstausrichtung während des Reflow-Prozesses und eine effektive Wärmeableitung vom LED-Übergang weg.

6. Richtlinien für Löten und Bestückung

6.1 Reflow-Lötprofil

Das Bauteil ist mit bleifreien (Pb-free) IR-Reflow-Lötprozessen kompatibel. Das empfohlene Profil basiert auf dem J-STD-020B-Standard. Zu den Schlüsselparametern gehören:

Es wird betont, dass das optimale Profil vom spezifischen PCB-Design, der Lotpaste und dem Ofen abhängt. Das auf JEDEC basierende Profil sollte als Ziel verwendet werden, mit einer finalen Abstimmung basierend auf den Empfehlungen des Lotpastenherstellers und der Charakterisierung auf Leiterplattenebene.

6.2 Handlöten

Falls Handlöten notwendig ist, muss äußerste Vorsicht walten:

6.3 Reinigung

Falls eine Nachlötreinigung erforderlich ist, sollten nur spezifizierte Lösungsmittel verwendet werden. Das Datenblatt empfiehlt, die LED bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol zu tauchen. Nicht spezifizierte oder aggressive chemische Reiniger können die Kunststofflinse und das Gehäusematerial beschädigen.

7. Lagerung und Handhabungshinweise

7.1 Feuchtigkeitsempfindlichkeit und Lagerung

Das LED-Gehäuse ist feuchtigkeitsempfindlich. Längere Exposition gegenüber Umgebungsfeuchtigkeit kann zu "Popcorn"-Rissen während des Hochtemperatur-Reflow-Lötprozesses führen.

7.2 Ansteuerschaltungs-Design

Eine LED ist ein stromgesteuertes Bauteil. Um eine gleichmäßige Helligkeit sicherzustellen und Stromkonzentration zu verhindern, insbesondere beim parallelen Betrieb mehrerer LEDs, muss ein strombegrenzender Widerstand in Reihe mit jeder LED verwendet werden. Das Datenblatt empfiehlt diese Konfiguration (Schaltung A) dringend gegenüber dem direkten Parallelschalten von LEDs ohne individuelle Widerstände (Schaltung B), was zu ungleichmäßiger Helligkeit und potenziellem Ausfall aufgrund ungleicher Stromverteilung führen kann, verursacht durch geringfügige VF-Variationen zwischen den Einheiten.

8. Verpackungs- und Bestellinformationen

8.1 Spezifikationen für Gurt und Rolle

Die Komponente wird für die automatisierte Bestückung in geprägter Trägerband auf 7-Zoll (178 mm) Durchmesser Rollen geliefert.

9. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

9.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese LED ist für den Einsatz in gewöhnlichen elektronischen Geräten vorgesehen, einschließlich Büroautomatisierung, Telekommunikation, Haushaltsgeräten und allgemeinen Industrie-Steuerungen. Sie eignet sich für Statusanzeigen, Hintergrundbeleuchtung von Symbolen auf Frontplatten und allgemeine Leuchtsignalisierung.

9.2 Designüberlegungen

10. Technischer Vergleich und Differenzierung

Während in diesem eigenständigen Datenblatt kein direkter Vergleich mit anderen Artikelnummern gegeben wird, können die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale dieser Komponente abgeleitet werden:

11. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Kann ich diese LED ohne einen strombegrenzenden Widerstand betreiben?

A: Nein. Eine LED muss mit einem geregelten Strom betrieben werden. Der direkte Anschluss an eine Spannungsquelle führt zu einem übermäßigen Stromfluss, der das Bauteil möglicherweise sofort zerstört. Verwenden Sie stets einen Reihenwiderstand oder eine Konstantstromschaltung.

F: Was bedeutet der "Bin-Code" beim Bestellen?

A: Der Bin-Code (z.B. V1, U2) spezifiziert die garantierte Mindest- und Maximal-Lichtstärke der LEDs in dieser Charge. Die Angabe eines Bins stellt eine gleichmäßige Helligkeit über alle LEDs in Ihrem Produkt hinweg sicher. Wenn Farbkonsistenz kritisch ist, müssen Sie möglicherweise auch Wellenlängen-Bins angeben.

F: Wie lange kann ich diese LEDs lagern, nachdem ich die Tüte geöffnet habe?

A: Für zuverlässiges Löten sollten Sie sie innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) verwenden, wenn sie in einer Umgebung ≤30°C/60% RH gelagert werden. Bei längerer Lagerung müssen sie vor der Verwendung 48 Stunden lang bei 60°C getrocknet werden.

F: Ist diese LED für Automotive- oder Medizinanwendungen geeignet?

A: Das Datenblatt gibt an, dass sie für gewöhnliche elektronische Geräte vorgesehen ist. Für Anwendungen, die außergewöhnliche Zuverlässigkeit erfordern oder bei denen ein Ausfall die Sicherheit gefährden könnte (Luftfahrt, Automotive, Medizin, lebenserhaltende Systeme), ist eine Konsultation mit dem Hersteller erforderlich, um die Eignung zu bewerten und die Komponente gegebenenfalls für diesen spezifischen Einsatz zu qualifizieren.

F: Kann ich Wellenlöten für diese SMD-LED verwenden?

A: Das Datenblatt enthält nur Richtlinien für IR-Reflow- und Handlöten. SMD-Komponenten dieses Typs werden für das Wellenlöten aufgrund des thermischen Schocks und der möglichen Kontamination im Allgemeinen nicht empfohlen. Reflow-Löten ist der vorgesehene und empfohlene Bestückungsprozess.

12. Praktisches Designbeispiel

Szenario:Entwurf einer "EIN"-Anzeige für ein Gerät, das von einer 5V DC-Schiene gespeist wird. Das Ziel ist eine gute Sichtbarkeit mit einem Durchlassstrom von etwa 15mA (unterhalb des 20mA-Testpunkts für längere Lebensdauer).

Berechnung:

Angenommen, eine typische Durchlassspannung (VF) von 2,2V.

Der erforderliche Spannungsabfall über dem Reihenwiderstand (RS) beträgt: Vversorgung- VF= 5V - 2,2V = 2,8V.

Nach dem Ohmschen Gesetz: RS= V / I = 2,8V / 0,015A = 186,67 Ω.

Der nächstgelegene Standardwiderstandswert ist 180 Ω oder 200 Ω.

Auswahl:Wählen Sie einen 180 Ω Widerstand. Neuberechnung des Stroms: I = (5V - 2,2V) / 180Ω ≈ 15,6mA. Dies ist sicher und innerhalb der Grenzwerte.

Leistung am Widerstand:P = I²R = (0,0156)² * 180 ≈ 0,044W. Ein Standard-1/8W (0,125W) oder 1/10W Widerstand ist ausreichend.

PCB-Layout:Platzieren Sie den 180Ω-Widerstand in Reihe mit der Anode der LED. Befolgen Sie das empfohlene Pads-Layout aus dem Datenblatt für die LED-Pads und stellen Sie eine ausreichende Kupferfläche für die Wärmeableitung sicher. Fügen Sie eine Polarisierungsmarkierung (z.B. "+" für Anode) auf dem PCB-Lack hinzu.

13. Funktionsprinzip

Leuchtdioden sind Halbleiterbauelemente, die elektrische Energie direkt in Licht umwandeln, durch einen Prozess namens Elektrolumineszenz. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen aus dem n-Typ-Material mit Löchern aus dem p-Typ-Material im aktiven Bereich. In einer AlInGaP-LED setzt dieses Rekombinationsereignis Energie in Form von Photonen (Lichtteilchen) frei. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts, in diesem Fall Rot bei ~624-631 nm, wird durch die Bandlückenenergie des Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid-Halbleitermaterials bestimmt, das für den Aufbau des Chips verwendet wird. Das wasserklare Epoxidharzgehäuse verkapselt und schützt den Halbleiterchip, bildet die Linse zur Formung der Lichtausgabe und enthält den Metallanschlussrahmen, der die elektrischen Verbindungen und die mechanische Stütze bereitstellt.

14. Technologietrends

Die Entwicklung von SMD-LEDs wie dieser ist Teil größerer Trends in der Optoelektronik und Elektronikfertigung. Wichtige Trends, die solche Komponenten beeinflussen, sind:

LED-Spezifikations-Terminologie

Vollständige Erklärung der LED-Technikbegriffe

Photoelektrische Leistung

Begriff Einheit/Darstellung Einfache Erklärung Warum wichtig
Lichtausbeute lm/W (Lumen pro Watt) Lichtausgang pro Watt Strom, höher bedeutet energieeffizienter. Bestimmt direkt den Energieeffizienzgrad und Stromkosten.
Lichtstrom lm (Lumen) Gesamtlicht, das von der Quelle emittiert wird, allgemein "Helligkeit" genannt. Bestimmt, ob das Licht hell genug ist.
Betrachtungswinkel ° (Grad), z.B. 120° Winkel, bei dem die Lichtintensität auf die Hälfte abfällt, bestimmt die Strahlbreite. Beeinflusst Beleuchtungsbereich und Gleichmäßigkeit.
Farbtemperatur K (Kelvin), z.B. 2700K/6500K Wärme/Kühle des Lichts, niedrigere Werte gelblich/warm, höhere weißlich/kühl. Bestimmt Beleuchtungsatmosphäre und geeignete Szenarien.
Farbwiedergabeindex Einheitenlos, 0–100 Fähigkeit, Objektfarben genau wiederzugeben, Ra≥80 ist gut. Beeinflusst Farbauthentizität, wird an anspruchsvollen Orten wie Einkaufszentren, Museen verwendet.
Farborttoleranz MacAdam-Ellipsenschritte, z.B. "5-Schritt" Metrik für Farbkonsistenz, kleinere Schritte bedeuten konsistentere Farbe. Sichert einheitliche Farbe über dieselbe Charge von LEDs.
Dominante Wellenlänge nm (Nanometer), z.B. 620nm (rot) Wellenlänge, die der Farbe farbiger LEDs entspricht. Bestimmt Farbton von roten, gelben, grünen monochromen LEDs.
Spektralverteilung Wellenlänge vs. Intensitätskurve Zeigt Intensitätsverteilung über Wellenlängen. Beeinflusst Farbwiedergabe und Farbqualität.

Elektrische Parameter

Begriff Symbol Einfache Erklärung Design-Überlegungen
Flussspannung Vf Mindestspannung zum Einschalten der LED, wie "Startschwelle". Treiberspannung muss ≥ Vf sein, Spannungen addieren sich für serielle LEDs.
Flussstrom If Stromwert für normalen LED-Betrieb. Normalerweise Konstantstromantrieb, Strom bestimmt Helligkeit & Lebensdauer.
Max. Pulsstrom Ifp Spitzenstrom, der für kurze Zeit erträglich ist, wird für Dimmen oder Blinken verwendet. Pulsbreite & Tastverhältnis müssen streng kontrolliert werden, um Schäden zu vermeiden.
Sperrspannung Vr Maximale Sperrspannung, die die LED aushalten kann, darüber kann es zum Durchbruch kommen. Schaltung muss verhindern, dass umgekehrte Verbindung oder Spannungsspitzen auftreten.
Wärmewiderstand Rth (°C/W) Widerstand gegen Wärmeübertragung vom Chip zum Lötpunkt, niedriger ist besser. Hoher Wärmewiderstand erfordert stärkere Wärmeableitung.
ESD-Immunität V (HBM), z.B. 1000V Fähigkeit, elektrostatische Entladung zu widerstehen, höher bedeutet weniger anfällig. In der Produktion sind antistatische Maßnahmen erforderlich, insbesondere für empfindliche LEDs.

Wärmemanagement & Zuverlässigkeit

Begriff Schlüsselmetrik Einfache Erklärung Auswirkung
Sperrschichttemperatur Tj (°C) Tatsächliche Betriebstemperatur im LED-Chip. Jede Reduzierung um 10°C kann die Lebensdauer verdoppeln; zu hoch verursacht Lichtabfall, Farbverschiebung.
Lichtstromrückgang L70 / L80 (Stunden) Zeit, bis die Helligkeit auf 70% oder 80% des Anfangswerts sinkt. Definiert direkt die "Nutzungsdauer" der LED.
Lichtstromerhaltung % (z.B. 70%) Prozentsatz der nach Zeit verbleibenden Helligkeit. Gibt die Fähigkeit an, die Helligkeit über die langfristige Nutzung zu erhalten.
Farbverschiebung Δu′v′ oder MacAdam-Ellipse Grad der Farbänderung während der Verwendung. Beeinflusst die Farbkonsistenz in Beleuchtungsszenen.
Thermisches Altern Materialabbau Verschlechterung aufgrund langfristig hoher Temperatur. Kann zu Helligkeitsabfall, Farbänderung oder Leiterunterbrechung führen.

Verpackung & Materialien

Begriff Gängige Typen Einfache Erklärung Merkmale & Anwendungen
Gehäusetyp EMC, PPA, Keramik Chip schützendes Gehäusematerial, bietet optische/thermische Schnittstelle. EMC: gute Wärmebeständigkeit, niedrige Kosten; Keramik: bessere Wärmeableitung, längere Lebensdauer.
Chip-Struktur Front, Flip-Chip Chip-Elektrodenanordnung. Flip-Chip: bessere Wärmeableitung, höhere Effizienz, für Hochleistung.
Phosphorbeschichtung YAG, Silikat, Nitrid Bedeckt den blauen Chip, wandelt einen Teil in gelb/rot um, mischt zu weiß. Verschiedene Phosphore beeinflussen Effizienz, CCT und CRI.
Linse/Optik Flach, Mikrolinse, TIR Optische Struktur auf der Oberfläche, die die Lichtverteilung steuert. Bestimmt den Betrachtungswinkel und die Lichtverteilungskurve.

Qualitätskontrolle & Binning

Begriff Binning-Inhalt Einfache Erklärung Zweck
Lichtstrom-Bin Code z.B. 2G, 2H Nach Helligkeit gruppiert, jede Gruppe hat Mindest-/Maximal-Lumenwerte. Sichert einheitliche Helligkeit in derselben Charge.
Spannungs-Bin Code z.B. 6W, 6X Nach Flussspannungsbereich gruppiert. Erleichtert Treiberabgleich, verbessert Systemeffizienz.
Farb-Bin 5-Schritt MacAdam-Ellipse Nach Farbkoordinaten gruppiert, sichert engen Bereich. Garantiert Farbkonsistenz, vermeidet ungleichmäßige Farbe innerhalb der Leuchte.
CCT-Bin 2700K, 3000K usw. Nach CCT gruppiert, jede hat entsprechenden Koordinatenbereich. Erfüllt verschiedene Szenario-CCT-Anforderungen.

Prüfung & Zertifizierung

Begriff Standard/Test Einfache Erklärung Bedeutung
LM-80 Lichtstromerhaltungstest Langzeitbeleuchtung bei konstanter Temperatur, Aufzeichnung von Helligkeitsabfall. Wird zur Schätzung der LED-Lebensdauer (mit TM-21) verwendet.
TM-21 Lebensdauerschätzstandard Schätzt Lebensdauer unter tatsächlichen Bedingungen basierend auf LM-80-Daten. Bietet wissenschaftliche Lebensdauervorhersage.
IESNA Beleuchtungstechnische Gesellschaft Deckt optische, elektrische, thermische Testmethoden ab. Industrieanerkannte Testbasis.
RoHS / REACH Umweltzertifizierung Stellt sicher, dass keine schädlichen Substanzen (Blei, Quecksilber) enthalten sind. Marktzugangsvoraussetzung international.
ENERGY STAR / DLC Energieeffizienzzertifizierung Energieeffizienz- und Leistungszertifizierung für Beleuchtungsprodukte. Wird in staatlichen Beschaffungen, Subventionsprogrammen verwendet, steigert Wettbewerbsfähigkeit.