SMD LED LTST-C171KDKT Datenblatt - Rot AllnGaP - 20mA - 50mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für eine Oberflächenmontage (SMD) LED-Lampe. Für die automatisierte Leiterplattenbestückung (PCB) konzipiert, eignet sich dieses Bauteil für platzbeschränkte Anwendungen in einer Vielzahl elektronischer Geräte.

1.1 Hauptmerkmale

• Konform mit der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).
• Verwendet einen ultrahellen Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AllnGaP) Halbleiterchip für rotes Licht.
• Geliefert auf industrieüblichem 8mm-Trägerband auf 7-Zoll (178 mm) Durchmesser-Spulen für automatische Bestückungsmaschinen.
• Gehäuse im EIA-Standard-Formfaktor (Electronic Industries Alliance).
• Elektrisch kompatibel mit IC-Ansteuerpegeln (integrierte Schaltkreise).
• Für die Kompatibilität mit automatischen Bestückungsgeräten ausgelegt.
• Hält standardmäßigen Infrarot (IR) Reflow-Lötprozessen stand.

1.2 Zielanwendungen

Diese LED ist für den Einsatz als Statusanzeige, Hintergrundbeleuchtung oder Signalquelle in verschiedenen Bereichen vorgesehen:

• Telekommunikationsgeräte (z.B. schnurlose/Mobiltelefone).
• Büroautomatisierungsgeräte (z.B. Notebooks, Netzwerksysteme).
• Haushaltsgeräte und Unterhaltungselektronik.
• Industrielle Steuer- und Instrumententafeln.
• Tastatur- oder Keypad-Hintergrundbeleuchtung.
• Status- und Netzteil-Indikatoren.
• Mikrodisplays und symbolische Leuchten.

2. Gehäuseabmessungen und Konfiguration

Das Bauteil verfügt über eine wasserklare Linse, die eine rote AllnGaP-Lichtquelle umschließt. Alle Maßangaben sind in Millimetern (mm) angegeben. Sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, beträgt die Standardtoleranz für alle linearen Abmessungen ±0,1 mm. Detaillierte mechanische Zeichnungen, die den Gehäuseumriss, die Anschlusskonfiguration und den empfohlenen Leiterplatten-Fußabdruck definieren, sind im Datenblatt enthalten, um eine korrekte Leiterplattenlayout- und Lötausführung zu gewährleisten.

3. Grenzwerte und Kenngrößen

Alle Spezifikationen gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C, sofern nicht anders angegeben. Das Überschreiten der Absoluten Maximalwerte kann zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen.

3.1 Absolute Maximalwerte

• Verlustleistung (Pd):50 mW
• Spitzen-Durchlassstrom (I_F(peak)):40 mA (bei 1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite)
• Dauer-DC-Durchlassstrom (I_F):20 mA
• Sperrspannung (V_R):5 V
• Betriebstemperaturbereich:-30°C bis +85°C
• Lagertemperaturbereich:-40°C bis +85°C
• Infrarot-Reflow-Lötbedingung:260°C Spitzentemperatur für maximal 10 Sekunden.

3.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Die folgende Tabelle zeigt die typischen Leistungsparameter bei einem Nenn-Durchlassstrom von 20mA.

• Lichtstärke (I_V):4,5 - 45,0 mcd (Millicandela). Gemessen mit einem Sensor, der auf die CIE photopische Augenempfindlichkeitskurve gefiltert ist.
• Betrachtungswinkel (2θ_1/2):130 Grad. Definiert als der volle Winkel, bei dem die Intensität auf die Hälfte des Achswerts abfällt.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_P):650 nm (typisch).
• Dominante Wellenlänge (λ_d):630 - 645 nm. Repräsentiert den wahrgenommenen Farbpunkt im CIE-Farbdiagramm.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):20 nm (typisch). Das Wellenlängenband bei halber spektraler Spitzenintensität.
• Durchlassspannung (V_F):1,6 - 2,4 V bei I_F=20mA.
• Sperrstrom (I_R):10 μA (maximal) bei V_R=5V.

3.3 Hinweis zu elektrostatischer Entladung (ESD)

Dieses Bauteil ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung und elektrischen Überspannungen. Während der Handhabung und Montage müssen geeignete ESD-Schutzmaßnahmen eingehalten werden. Dazu gehören geerdete Handgelenkbänder, antistatische Handschuhe und die Sicherstellung, dass alle Geräte und Arbeitsflächen ordnungsgemäß geerdet sind, um latente oder katastrophale Schäden zu verhindern.

4. Bin-Klassifizierungssystem

Um Farb- und Helligkeitskonstanz in der Produktion sicherzustellen, werden die Bauteile basierend auf der gemessenen Lichtstärke in Bins sortiert. Der Bin-Code ist zur Rückverfolgbarkeit gekennzeichnet.

4.1 Lichtstärke-Binning

Für die rote Variante sind die Bins wie folgt definiert (gemessen bei I_F=20mA):

• Bin J:4,5 - 7,1 mcd
• Bin K:7,1 - 11,2 mcd
• Bin L:11,2 - 18,0 mcd
• Bin M:18,0 - 28,0 mcd
• Bin N:28,0 - 45,0 mcd

Auf die Grenzen jedes Lichtstärke-Bins gilt eine Toleranz von ±15%.

5. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt enthält grafische Darstellungen der wichtigsten Kennwerte, die für den Schaltungsentwurf und die Leistungsvorhersage wesentlich sind.

5.1 Strom-Spannungs-Kennlinie (I-V-Kurve)

Diese Kurve zeigt die Beziehung zwischen Durchlassspannung (V_F) und Durchlassstrom (I_F). Sie zeigt die typische Schwellspannung und den dynamischen Widerstand der LED, was für die Auslegung der strombegrenzenden Schaltung entscheidend ist.

5.2 Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Dieses Diagramm zeigt, wie sich die Lichtleistung mit dem Treiberstrom skaliert. Es zeigt typischerweise einen nahezu linearen Zusammenhang innerhalb des empfohlenen Betriebsbereichs, was die Helligkeitssteuerung durch Strommodulation unterstützt.

5.3 Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur

Diese Kurve zeigt die thermische Degradation der Lichtleistung. Die Lichtstärke nimmt im Allgemeinen mit steigender Sperrschichttemperatur ab, was ein kritischer Faktor für Anwendungen in erhöhten Temperaturumgebungen oder bei hohen Treiberströmen ist.

5.4 Spektrale Verteilung

Das Diagramm der spektralen Leistungsverteilung zeigt die Intensität des emittierten Lichts als Funktion der Wellenlänge. Es bestätigt die Spitzenwellenlänge (λ_P) und die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) und definiert damit die Farbreinheit der roten Emission.

6. Montage- und Handhabungsrichtlinien

6.1 Reinigung

Falls nach dem Löten eine Reinigung 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. Nicht spezifizierte chemische Reiniger können die Epoxidlinse oder das Gehäuse beschädigen.

6.2 Empfohlenes Leiterplatten-Pad-Layout

Eine detaillierte Zeichnung der empfohlenen Lötpad-Geometrie wird bereitgestellt, um eine zuverlässige Lötstellenbildung, korrekte Ausrichtung und ausreichende mechanische Festigkeit zu gewährleisten. Die Einhaltung dieses Fußabdrucks ist für eine erfolgreiche Reflow-Lötung entscheidend.

6.3 Spezifikationen für Band- und Spulenverpackung

Das Bauteil wird in geprägter Trägerband mit einem Schutzdeckband geliefert. Wichtige Verpackungsdetails sind:

• Trägerbandbreite: 8 mm.
• Spulendurchmesser: 7 Zoll (178 mm).
• Stückzahl pro Spule: 3000 Stück.
• Mindestbestellmenge für Restposten: 500 Stück.
• Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA-481-Standards.

7. Anwendungshinweise und Warnungen

7.1 Bestimmungsgemäße Verwendung

Dieses Bauteil ist für Standard-Elektronikgeräte im kommerziellen und industriellen Bereich ausgelegt. Es ist nicht für sicherheitskritische Anwendungen zugelassen, bei denen ein Ausfall direkt Leben oder Gesundheit gefährden könnte (z.B. Luftfahrt, medizinische Lebenserhaltung, Verkehrssteuerung). Für solche Anwendungen ist eine Rücksprache mit dem Hersteller erforderlich.

7.2 Lagerbedingungen

• Verschlossene Verpackung:Lagern bei ≤30°C und ≤90% relativer Luftfeuchtigkeit (RH). Die Haltbarkeit beträgt ein Jahr, solange die Feuchtigkeitssperrbeutel mit Trockenmittel intakt sind.
• Geöffnete Verpackung:Für Bauteile, die aus dem versiegelten Beutel entnommen wurden, darf die Lagerumgebung 30°C / 60% RH nicht überschreiten. Es wird empfohlen, die IR-Reflow-Lötung innerhalb von 672 Stunden (28 Tagen) nach der Entnahme abzuschließen, was der Feuchtigkeitssensitivitätsstufe (MSL) 2a entspricht. Bei längerer Exposition ist vor dem Löten ein Trocknungsprozess (Baking) bei etwa 60°C für mindestens 20 Stunden erforderlich, um ein "Popcorning" während des Reflow zu verhindern.

7.3 Lötempfehlungen

Reflow-Löten (Blei-freier Prozess):

• Vorwärmtemperatur: 150-200°C
• Vorwärmzeit: Maximal 120 Sekunden
• Maximale Bauteiltemperatur: Maximal 260°C
• Zeit über 260°C: Maximal 10 Sekunden gesamt (max. 2 Reflow-Zyklen)

Handlöten (Lötkolben):

• Lötspitzentemperatur: Maximal 300°C
• Kontaktzeit: Maximal 3 Sekunden (nur einmal)

Hinweis: Das optimale Reflow-Profil hängt vom spezifischen Leiterplattendesign, dem Lotpaste und dem Ofen ab. Die angegebenen Bedingungen sind Richtwerte basierend auf JEDEC-Standards und Bauteilprüfungen.

7.4 Treiberschaltungsauslegung

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Um eine gleichmäßige Helligkeit beim parallelen Betrieb mehrerer LEDs sicherzustellen, muss ein individueller strombegrenzender Widerstand in Reihe zu jeder LED geschaltet werden. Dies kompensiert die natürliche Streuung der Durchlassspannung (V_F) von Bauteil zu Bauteil und verhindert Stromkonzentration und ungleichmäßige Beleuchtung. Das direkte Ansteuern von LEDs von einer Spannungsquelle ohne Vorwiderstand wird nicht empfohlen und führt wahrscheinlich zu vorzeitigem Ausfall.

8. Technische Vertiefung und Designüberlegungen

8.1 AllnGaP-Technologie

Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AllnGaP) ist ein Halbleitermaterialsystem, das besonders gut für die Herstellung hocheffizienter roter, orangefarbener und gelber LEDs geeignet ist. Im Vergleich zu älteren Technologien wie Galliumarsenidphosphid (GaAsP) bietet AllnGaP eine deutlich höhere Lichtausbeute (Lichtleistung pro elektrischem Watt), eine bessere Temperaturstabilität und eine überlegene Farbreinheit. Dies macht es zur bevorzugten Wahl für Anwendungen, die helle, zuverlässige rote Indikatoren erfordern.

8.2 Thermomanagement

Obwohl das Gehäuse klein ist, ist die Regelung der Sperrschichttemperatur entscheidend für die Langzeitzuverlässigkeit und die Aufrechterhaltung der Lichtleistung. Der maximale Verlustleistungsgrenzwert von 50mW muss eingehalten werden. Entwickler sollten den Wärmepfad von der LED-Sperrschicht zur Umgebung berücksichtigen. Eine ausreichend große Kupferfläche auf der Leiterplatte wirkt als Kühlkörper, hilft bei der Wärmeableitung und senkt die Betriebssperrschichttemperatur, wodurch Lichtstärke und Lebensdauer erhalten bleiben.

8.3 Optische Designüberlegungen

Der 130-Grad-Betrachtungswinkel klassifiziert diese LED als Weitwinkel-LED. Dies ist ideal für Statusanzeigen, die aus einem breiten Blickwinkel sichtbar sein müssen. Für Anwendungen, die einen stärker gebündelten Lichtstrahl erfordern, wären sekundäre Optiken (wie Linsen oder Lichtleiter) erforderlich. Die wasserklare Linse ermöglicht die bestmögliche Lichteinkopplung aus dem Chip und maximiert die vorwärtsgerichtete Lichtstärke.

8.4 Vergleich mit alternativen Technologien

Der Hauptvorteil dieser AllnGaP-roten LED ist ihre Kombination aus Helligkeit und Effizienz. Für weniger anspruchsvolle Anwendungen, bei denen maximale Helligkeit nicht erforderlich ist, könnten ältere GaAsP-LEDs eine kostengünstigere Alternative sein, wären jedoch dunkler und weniger effizient. Für Anwendungen, die tiefrotes oder infrarotes Licht erfordern, könnten Galliumarsenid (GaAs)- oder Aluminiumgalliumarsenid (AlGaAs)-Chips verwendet werden. Die Wahl hängt von den spezifischen Zielen der Anwendung in Bezug auf Wellenlänge, Effizienz und Kosten ab.