SMD LED LTST-010VEKT Datenblatt - AlInGaP Rot - 30mA - 75mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTST-010VEKT ist eine oberflächenmontierbare (SMD) Leuchtdiode (LED), die für die automatisierte Leiterplattenbestückung (PCB) konzipiert ist. Sie nutzt einen Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP) Halbleiter zur Erzeugung von rotem Licht. Ihre kompakte Bauweise macht sie ideal für platzbeschränkte Anwendungen in verschiedenen Bereichen der Elektronik.

1.1 Kernvorteile

• Kompakte Bauform:Das kompakte EIA-Standardgehäuse ermöglicht hochdichte Leiterplattenlayouts.
• Automatisierungskompatibilität:Verpackt auf 12-mm-Trägerbändern auf 7-Zoll-Spulen ist sie voll kompatibel mit automatischen Bestückungs- und Oberflächenmontage (SMT)-Fertigungslinien.
• Robuste Prozesskompatibilität:Ausgelegt für Standard-Infrarot (IR)-Reflow-Lötprofile, wie sie in bleifreien (Pb-free) Fertigungsprozessen verwendet werden.
• Umweltkonformität:Das Produkt erfüllt die RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).
• Zuverlässigkeit:Die Bauteile sind für die JEDEC Feuchtesensitivitätsstufe 3 (MSL 3) konditioniert, was die Zuverlässigkeit während des Lötprozesses sicherstellt.

1.2 Zielmärkte und Anwendungen

Diese LED ist für ein breites Spektrum an Consumer-, Industrie- und Kommunikationselektronik bestimmt, wo zuverlässige Statusanzeige oder schwache Beleuchtung erforderlich ist.

• Telekommunikationsgeräte:Statusanzeigen in Routern, Modems und Netzwerk-Switches.
• Büroautomatisierung:Pilotlichter in Druckern, Scannern und Kopierern.
• Haushaltsgeräte:Einschalten/Bereitschaftsanzeigen in Fernsehern, Audiosystemen und Haushaltsgeräten.
• Industrielle Steuerpanels:Signal- und Fehleranzeige.
• Frontpanel-Hintergrundbeleuchtung:Beleuchtung für Tasten und Symbole.
• Innenschilder und Symbolleuchten.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese 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. Dies ist die maximale Leistung, die das LED-Gehäuse bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C als Wärme abführen kann.
• DC-Durchlassstrom (IF):30 mA. Der maximal zulässige Dauerstrom.
• Spitzen-Durchlassstrom:80 mA. Dieser ist nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite), um kurzzeitig eine höhere Lichtausbeute zu erzielen.
• Sperrspannung (VR):5 V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann zum sofortigen Durchbruch der Sperrschicht führen.
• Betriebstemperaturbereich:-40°C bis +85°C. Der Umgebungstemperaturbereich für zuverlässigen Betrieb.
• Lagertemperaturbereich:-40°C bis +100°C.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Diese Parameter werden unter Standardtestbedingungen von Ta=25°C und IF=20mA gemessen, sofern nicht anders angegeben.

• Lichtstärke (Iv):Liegt im Bereich von 560 mcd (min) bis 1120 mcd (max), mit einem typischen Wert innerhalb dieses Bereichs. Gemessen mit einem Sensor, der auf die CIE photopische Augenempfindlichkeitskurve gefiltert ist.
• Abstrahlwinkel (2θ½):115 Grad (typisch). Dieser große Abstrahlwinkel zeigt an, dass die Lichtstärke bei ±57,5 Grad von der Mittelachse die Hälfte ihres Spitzenwerts beträgt, was für Anwendungen mit großer Sichtbarkeit geeignet ist.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λp):639 nm (typisch). Die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsabgabe maximal ist.
• Dominante Wellenlänge (λd):Zwischen 617 nm und 633 nm. Dies ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge, die die \"rote\" Farbe definiert. Die Toleranz innerhalb eines Bins beträgt ± 1nm.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):20 nm (typisch). Die spektrale Bandbreite, bei der die Emission mindestens die Hälfte der Spitzenintensität beträgt und die Farbreinheit angibt.
• Durchlassspannung (VF):Liegt bei 20mA zwischen 1,6 V (min) und 2,5 V (max). Der Spannungsabfall über der LED im Betrieb.
• Sperrstrom (IR):10 µA (max) bei einer angelegten Sperrspannung von 5V. Dieser Parameter dient hauptsächlich der Qualitätsprüfung; das Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt.

3. Bin-Sortiersystem

Die LEDs werden nach Leistung in Bins sortiert, um Konsistenz in der Anwendung zu gewährleisten. Entwickler können Bins auswählen, um spezifische Anforderungen an Helligkeit, Spannung oder Farbe zu erfüllen.

3.1 Lichtstärke (Iv) Bin

Das Binning stellt ein Mindesthelligkeitsniveau sicher. Die Toleranz innerhalb jedes Bins beträgt ±11%.

• U2:560 mcd (Min) bis 710 mcd (Max)
• V1:710 mcd (Min) bis 900 mcd (Max)
• V2:900 mcd (Min) bis 1120 mcd (Max)

3.2 Durchlassspannung (VF) Bin

Das Binning hilft bei der Entwicklung konsistenter Stromtreiberschaltungen. Die Toleranz innerhalb jedes Bins beträgt ± 0,1V.

• G1:1,60 V (Min) bis 1,90 V (Max)
• G2:1,90 V (Min) bis 2,20 V (Max)
• G3:2,20 V (Min) bis 2,50 V (Max)

3.3 Dominante Wellenlänge (WD) Bin

Kritisch für farbkritische Anwendungen. Die Toleranz innerhalb jedes Bins beträgt ± 1nm.

• R1:617,0 nm (Min) bis 621,0 nm (Max)
• R2:621,0 nm (Min) bis 625,0 nm (Max)
• R3:625,0 nm (Min) bis 629,0 nm (Max)
• R4:629,0 nm (Min) bis 633,0 nm (Max)

4. Analyse der Leistungskurven

Während spezifische Graphen im Datenblatt referenziert werden, liefern typische Kurven für diese Art von LED entscheidende Design-Erkenntnisse.

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

Die I-V-Kurve ist exponentiell. Eine kleine Erhöhung der Spannung über die Einschaltspannung hinaus verursacht einen großen Anstieg des Stroms. Dies unterstreicht die Bedeutung, LEDs mit einer Konstantstromquelle und nicht mit einer Konstantspannungsquelle zu betreiben, um thermisches Durchgehen zu verhindern und eine stabile Lichtausgabe sicherzustellen.

4.2 Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Die Lichtausbeute ist innerhalb des Nennbereichs annähernd proportional zum Durchlassstrom. Ein Betrieb über dem absoluten maximalen DC-Strom kann zu beschleunigtem Lichtstromrückgang und reduzierter Lebensdauer führen.

4.3 Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur

Die Lichtstärke nimmt mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Bei AlInGaP-LEDs kann die Lichtausbeute bei hohen Temperaturen deutlich sinken. Effizientes thermisches Management auf der Leiterplatte ist entscheidend, um die Leistung in Hochtemperaturumgebungen aufrechtzuerhalten.

4.4 Spektrale Verteilung

Das Emissionsspektrum ist um 639 nm (Spitze) zentriert mit einer typischen Halbwertsbreite von 20 nm, was seine gesättigte rote Farbe definiert. Der dominante Wellenlängen-Bin bestimmt den genauen Farbton.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED ist in einem Standard-Oberflächenmontagegehäuse erhältlich. Wichtige dimensionale Hinweise umfassen:

• Alle Maße sind in Millimetern.
• Die Standardtoleranz beträgt ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben.
• Die Linsenfarbe ist wasserklar, während die Lichtquellenfarbe AlInGaP rot ist.

5.2 Polaritätskennzeichnung und empfohlenes Leiterplatten-Pad-Layout

Das Datenblatt enthält ein empfohlenes Lötflächenlayout für Infrarot- oder Dampfphasen-Reflow-Lötung. Die Einhaltung dieses Musters gewährleistet eine korrekte Lötstellenbildung und Ausrichtung. Die Kathode ist typischerweise auf dem Bauteil markiert oder im Footprint-Diagramm angegeben. Die korrekte Polarität ist für den Betrieb essentiell.

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

6.1 IR-Reflow-Lötprofil

Ein empfohlenes bleifreies Reflow-Profil gemäß J-STD-020B wird bereitgestellt. Wichtige Parameter umfassen:

• Vorwärmen:150°C bis 200°C.
• Vorwärmzeit:Maximal 120 Sekunden.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C.
• Zeit über Liquidus:Sollte gemäß den Lötzpastenspezifikationen kontrolliert werden.
• Gesamtlötzeit:Maximal 10 Sekunden bei Spitzentemperatur, maximal zwei Reflow-Zyklen werden empfohlen.

Hinweis:Das optimale Profil hängt von der spezifischen Leiterplattenbestückung ab. Das bereitgestellte Profil ist eine Richtlinie, die für den tatsächlichen Produktionsaufbau charakterisiert werden muss.

6.2 Handlötung (falls erforderlich)

• Lötkolbentemperatur:Maximal 300°C.
• Lötzeit:Maximal 3 Sekunden pro Pad.
• Häufigkeit:Nur einmal. Wiederholtes Erhitzen vermeiden.

6.3 Reinigung

Falls nach dem Löten eine Reinigung erforderlich ist, verwenden Sie nur spezifizierte Lösungsmittel, um das Kunststoffgehäuse nicht zu beschädigen. Ein kurzes Eintauchen in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute ist akzeptabel. Verwenden Sie keine Ultraschallreinigung, sofern die Kompatibilität nicht verifiziert wurde.

7. Lagerung und Handhabungshinweise

7.1 Feuchtesensitivität

Das Bauteil ist für die Feuchtesensitivitätsstufe (MSL) 3 ausgelegt.

• Versiegelte Verpackung:Lagern bei ≤ 30°C und ≤ 70% relativer Luftfeuchtigkeit (RH). Innerhalb eines Jahres nach Verpackungsdatum verwenden.
• Geöffnete Verpackung:Wenn die Feuchtigkeitssperrbeutel geöffnet wird, müssen die Bauteile bei ≤ 30°C und ≤ 60% RH gelagert werden.
• Bodenlebensdauer:Bauteile, die Umgebungsbedingungen in der Fabrik ausgesetzt sind, sollten innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) gelötet werden.
• Verlängerte Lagerung/Trocknung:Bei einer Exposition von mehr als 168 Stunden ist vor dem Reflow ein Trocknungsprozess (Baking) bei 60°C für mindestens 48 Stunden erforderlich, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und \"Popcorning\"-Schäden während des Lötens zu verhindern.

7.2 Anwendungsgrenzen

Diese Komponente ist für Standard-Elektronikgeräte in kommerziellen und industriellen Bereichen ausgelegt. Sie ist nicht für sicherheitskritische Anwendungen qualifiziert, bei denen ein Ausfall Leben oder Gesundheit gefährden könnte (z.B. Luftfahrt, medizinische Lebenserhaltung, Verkehrssteuerung), ohne vorherige Konsultation und spezifische Qualifikation.

8. Verpackungs- und Bestellinformationen

8.1 Standardverpackung

• Trägerband:12 mm breites, geprägtes Trägerband.
• Spule:Spule mit 7 Zoll (178 mm) Durchmesser.
• Stückzahl pro Spule:4000 Stück.
• Mindestbestellmenge (MOQ):500 Stück für Restmengen.
• Verpackungsstandard:Entspricht den ANSI/EIA-481-Spezifikationen.

9. Anwendungsdesign-Überlegungen

9.1 Ansteuerungsmethode

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Die zuverlässigste Methode ist die Verwendung einer Konstantstromquelle oder eines strombegrenzenden Widerstands in Reihe mit einer Spannungsquelle.

Berechnung des Vorwiderstands (R_s):
R_s= (V_versorgung- V_F) / I_F
Wobei V_Fdie Durchlassspannung der LED ist (für Worst-Case-Design den Maximalwert aus dem Datenblatt verwenden), I_Fder gewünschte Durchlassstrom (z.B. 20mA) und V_versorgungdie Versorgungsspannung ist.

Beispiel:Für eine 5V-Versorgung, V_F(max)=2,5V, I_F=20mA.
R_s= (5V - 2,5V) / 0,020A = 125 Ω. Ein Standard-120-Ω- oder 150-Ω-Widerstand wäre geeignet.

9.2 Thermomanagement

Obwohl die Verlustleistung gering ist (75mW), ist die Aufrechterhaltung einer niedrigen Sperrschichttemperatur der Schlüssel zu langfristiger Zuverlässigkeit und stabiler Lichtausbeute. Stellen Sie sicher, dass die Leiterplatte über ausreichende Wärmeableitung verfügt, insbesondere wenn mehrere LEDs verwendet werden oder die Umgebungstemperatur hoch ist. Vermeiden Sie die Platzierung wärmeerzeugender Komponenten in der Nähe.

9.3 Optisches Design

Der 115-Grad-Abstrahlwinkel bietet eine große Sichtbarkeit. Für Anwendungen, die einen fokussierteren Strahl benötigen, können Sekundäroptiken (Linsen) verwendet werden. Die wasserklare Linse ist optimal für Anwendungen, bei denen die wahre Farbe des AlInGaP-Chips ohne Diffusion gewünscht wird.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQs)

10.1 Kann ich diese LED direkt von einem Mikrocontroller-GPIO-Pin ansteuern?

Das hängt von der Stromquellenfähigkeit des GPIO-Pins ab. Die meisten MCU-Pins können 20-25mA liefern, was im Betriebsbereich der LED liegt. Siemüssenjedoch einen strombegrenzenden Vorwiderstand wie in Abschnitt 9.1 beschrieben verwenden. Schließen Sie eine LED niemals direkt zwischen eine Spannungsquelle und einen GPIO-Pin an, da dies sowohl die LED als auch den Mikrocontroller-Pin durch übermäßigen Strom zerstören kann.

10.2 Warum gibt es einen Spitzenstromwert (80mA), der höher ist als der DC-Stromwert (30mA)?

Der Spitzenstromwert ermöglicht gepulsten Betrieb, z.B. in multiplexierten Displays oder für kurze, helle Blitze. Das Tastverhältnis (1/10) und die kurze Pulsbreite (0,1ms) stellen sicher, dass die Durchschnittsleistung und die Sperrschichttemperatur die sicheren Grenzwerte nicht überschreiten. Für Dauerbetrieb muss der 30mA DC-Grenzwert eingehalten werden.

10.3 Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

Spitzenwellenlänge (λp)ist die physikalische Wellenlänge, bei der die LED die meiste optische Leistung emittiert.Dominante Wellenlänge (λd)ist ein berechneter Wert basierend auf der menschlichen Farbwahrnehmung (CIE-Farbtafel); es ist die Wellenlänge des monochromatischen Lichts, das die gleiche Farbe wie die LED zu haben scheint. λd ist für die Farbspezifikation in visuellen Anwendungen relevanter.

10.4 Wie wähle ich den richtigen Bin für meine Anwendung aus?

• Wählen Sie einenIv-Bin (U2, V1, V2)basierend auf der erforderlichen Mindesthelligkeit.
• Wählen Sie einenVF-Bin (G1, G2, G3)wenn Ihr Design empfindlich auf Spannungsabfallschwankungen reagiert, insbesondere beim Betrieb mehrerer LEDs in Reihe.
• Wählen Sie einenWD-Bin (R1-R4)für farbkritische Anwendungen, bei denen ein konsistenter Farbton über mehrere Einheiten oder mit anderen Komponenten notwendig ist.