SMD LED LTST-C930KAKT Datenblatt - AlInGaP Rot-Orange - 30mA - 75mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für eine hochhelle, oberflächenmontierbare LED, die für automatisierte Bestückungsprozesse konzipiert ist. Das Bauteil nutzt fortschrittliche AlInGaP-Halbleitertechnologie, um eine rot-orange Lichtemission zu erzeugen. Es ist für Zuverlässigkeit und Leistung in einer Vielzahl moderner elektronischer Anwendungen entwickelt, bei denen Platz, Effizienz und konstante Lichtausgabe entscheidend sind.

1.1 Merkmale

• Konform mit den RoHS-Umweltrichtlinien.
• Integrierte Linsenoptik für optimierte Lichtverteilung.
• Verwendung eines ultrahellen AlInGaP-Chips für hohe Lichtausbeute.
• Geliefert auf industrieüblichem 8mm-Trägerband auf 7-Zoll-Spulen für automatisierte Pick-and-Place-Bestückung.
• Gehäuse entspricht EIA-Standards.
• Entwickelt für Kompatibilität mit integrierten Schaltkreisen (I.C.-kompatibel).
• Geeignet für den Einsatz mit automatischen Bestückungsgeräten.
• Beständig gegen Infrarot (IR)-Reflow-Lötprozesse.

1.2 Anwendungen

Diese LED eignet sich für vielfältige Anwendungen, darunter:

• Telekommunikationsgeräte, Büroautomationssysteme, Haushaltsgeräte und Industrie-Steuerpanels.
• Hintergrundbeleuchtung für Tastaturen und Keypads.
• Status- und Stromanzeigen.
• Mikrodisplays und Panelanzeigen.
• Signal- und Symbolbeleuchtung.

2. Gehäuseabmessungen und Konfiguration

Das Bauteil verfügt über ein standardmäßiges Oberflächenmontagegehäuse. Kritische Abmessungen umfassen Länge, Breite und Höhe mit einer typischen Toleranz von ±0,1mm, sofern nicht anders angegeben. Die Linse ist wasserklar, und die Lichtquellenfarbe ist AlInGaP Rot-Orange. Detaillierte mechanische Zeichnungen, die alle kritischen Maße spezifizieren, sind ein wesentlicher Bestandteil des Design-in-Prozesses für das PCB-Layout.

3. Technische Parameter und Kennlinien

Alle Nennwerte und Kennlinien sind bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C definiert, sofern nicht anders angegeben.

3.1 Absolute Maximalwerte

Belastungen über diese Grenzwerte hinaus können das Bauteil dauerhaft beschädigen.

• Verlustleistung: 75 mW
• Spitzen-Durchlassstrom (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Impuls): 80 mA
• Dauer-DC-Durchlassstrom: 30 mA
• Sperrspannung: 5 V
• Betriebstemperaturbereich: -30°C bis +85°C
• Lagertemperaturbereich: -40°C bis +85°C
• Infrarot-Lötbedingung: 260°C für maximal 10 Sekunden.

3.2 Empfohlenes IR-Reflow-Profil

Für bleifreie Lötprozesse wird ein Reflow-Profil mit einer Spitzentemperatur von 260°C für maximal 10 Sekunden empfohlen. Das Profil sollte angemessene Vorwärm- und Abkühlphasen beinhalten, um die thermische Belastung der Komponente und der Leiterplatte zu minimieren.

3.3 Elektrische und optische Kenngrößen

Typische Leistungsparameter gemessen unter Standardtestbedingungen (IF=20mA).

• Lichtstärke (Iv): 300 mcd (Min), 1050 mcd (Typ)
• Abstrahlwinkel (2θ1/2): 25 Grad
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λP): 621 nm (Typisch)
• Dominante Wellenlänge (λd): 615 nm (Typisch)
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ): 18 nm (Typisch)
• Durchlassspannung (VF): 2,0 V (Typ), 2,4 V (Max)
• Sperrstrom (IR): 10 μA (Max) bei VR=5V

Messhinweise:Die Lichtstärke wird mit einer Sensor-Filter-Kombination gemessen, die der CIE photopischen Augenempfindlichkeitskurve entspricht. Der Abstrahlwinkel ist definiert als der Winkel, bei dem die Intensität auf die Hälfte ihres axialen Wertes abfällt. Die dominante Wellenlänge wird aus den CIE-Farbkoordinaten abgeleitet.

3.4 Hinweis zu elektrostatischer Entladung (ESD)

Dieses Bauteil ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung. Es müssen geeignete ESD-Schutzmaßnahmen eingehalten werden, einschließlich der Verwendung geerdeter Handgelenkbänder, antistatischer Handschuhe und der Sicherstellung, dass alle Geräte und Arbeitsplätze korrekt geerdet sind, um Schäden zu vermeiden.

4. Bin-Klassifizierungssystem

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden die Bauteile anhand ihrer Lichtstärke in Bins sortiert.

4.1 Lichtstärke-Bin-Codes

Für die Rot-Orange-Farbe, gemessen bei 20mA. Toleranz innerhalb jedes Bins beträgt +/-15%.

• R: 112,0 - 180,0 mcd
• S: 180,0 - 280,0 mcd
• T: 280,0 - 450,0 mcd
• U: 450,0 - 710,0 mcd
• V: 710,0 - 1120,0 mcd
• W: 1120,0 - 1800,0 mcd
• X: 1800,0 - 2800,0 mcd
• Y: 2800,0 - 4500,0 mcd

Diese Binning ermöglicht es Entwicklern, die passende Helligkeitsklasse für ihre spezifische Anwendung auszuwählen und dabei Kosten- und Leistungsanforderungen abzuwägen.

5. Typische Kennlinien

Grafische Daten geben einen tieferen Einblick in das Verhalten des Bauteils unter verschiedenen Bedingungen. Typische Kennlinien umfassen:

• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Zeigt, wie die Lichtausgabe mit dem Treiberstrom ansteigt, und verdeutlicht die nichtlineare Beziehung sowie die Bedeutung der Stromregelung.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt die thermische Degradation der Lichtausgabe, was für Designs in Hochtemperaturumgebungen entscheidend ist.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom:Veranschaulicht die Dioden-IV-Kennlinie, die für den Entwurf der strombegrenzenden Schaltung wesentlich ist.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Strahlungsleistung über der Wellenlänge, die das schmale Emissionsband von AlInGaP-LEDs um 621nm zeigt.

Die Analyse dieser Kurven hilft Ingenieuren, das reale Leistungsverhalten vorherzusagen, thermische Effekte zu managen und die Treiberschaltung für Effizienz und Langlebigkeit zu optimieren.

6. Benutzerhandbuch und Handhabungshinweise

6.1 Reinigung

Nicht spezifizierte chemische Reiniger können das LED-Gehäuse beschädigen. Falls eine Reinigung nach dem Löten erforderlich ist, die LED bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol eintauchen. Aggressive Lösungsmittel oder Ultraschallreinigung sollten vermieden werden, es sei denn, sie sind speziell qualifiziert.

6.2 Empfohlenes PCB-Pad-Layout

Ein empfohlenes Landmuster (Footprint) für die Leiterplatte wird bereitgestellt, um eine ordnungsgemäße Lötstellenbildung, mechanische Stabilität und Wärmeableitung zu gewährleisten. Die Einhaltung dieses Designs minimiert "Tombstoning" und stellt eine zuverlässige elektrische Verbindung nach dem Reflow sicher.

6.3 Band- und Spulenverpackungsspezifikationen

Die Bauteile werden in geprägter Trägerbandverpackung mit Schutzdeckband geliefert. Wichtige Verpackungsdetails umfassen:

• Spulendurchmesser: 7 Zoll.
• Taschenabstand: Definiert für 8mm-Band.
• Stückzahl pro Spule: 1500 Stück (Standardvollspule).
• Mindestpackungsmenge: 500 Stück für Restspulen.
• Fehlende Bauteile: Maximal zwei aufeinanderfolgende leere Taschen erlaubt.
• Normen: Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA-481-Spezifikationen.

Diese Verpackung ist mit Standard-SMT-Bestückungsgeräten kompatibel.

7. Wichtige Hinweise und Anwendungsnotizen

7.1 Bestimmungsgemäße Anwendung

Diese LED ist für den Einsatz in Standard-Konsum- und Industrie-Elektronikgeräten konzipiert. Sie ist nicht für sicherheitskritische Anwendungen vorgesehen, bei denen ein Ausfall Leben oder Gesundheit gefährden könnte (z.B. Luftfahrt, medizinische Lebenserhaltung, Verkehrssicherheitssysteme). Für solche Hochzuverlässigkeitsanwendungen ist eine Beratung erforderlich.

7.2 Lagerbedingungen

Verschlossene Verpackung:Lagern bei ≤30°C und ≤90% relativer Luftfeuchtigkeit (RH). Die Haltbarkeit in der Feuchtigkeitsschutzbeutel mit Trockenmittel beträgt ein Jahr.
Geöffnete Verpackung:Für Bauteile, die aus der Feuchtigkeitsschutzverpackung entnommen wurden, darf die Lagerumgebung 30°C und 60% RH nicht überschreiten. Die Bauteile sollten innerhalb einer Woche dem IR-Reflow unterzogen werden (Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe 3, MSL 3). Bei Lagerung über eine Woche hinaus, verwenden Sie einen verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder einen Stickstoff-Exsikkator. Bauteile, die länger als eine Woche außerhalb der Verpackung gelagert wurden, müssen vor dem Löten etwa 20 Stunden bei ca. 60°C getrocknet (gebakt) werden, um "Popcorning" während des Reflows zu verhindern.

7.4 Lötrichtlinien

Detaillierte Lötparameter sind für die Zuverlässigkeit entscheidend.

• Reflow-Löten (Empfohlen):
  • Vorwärmtemperatur: 150-200°C
  • Vorwärmzeit: Bis zu 120 Sekunden.
  • Spitzentemperatur: Maximal 260°C.
  • Zeit über Liquidus: Maximal 10 Sekunden.
  • Anzahl der Durchläufe: Maximal zwei Reflow-Zyklen.
• Handlöten (Lötkolben):
  • Lötspitzentemperatur: Maximal 300°C.
  • Kontaktzeit: Maximal 3 Sekunden pro Pad.
  • Anzahl der Reparaturen: Nur einmal.

Das optimale Reflow-Profil hängt vom spezifischen PCB-Design, der Lotpaste und dem Ofen ab. Die angegebenen Parameter basieren auf JEDEC-Standards und dienen als verlässlicher Ausgangspunkt. Eine Charakterisierung für die spezifische Fertigungslinie wird empfohlen.

7.5 Ansteuerungsmethode

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Um eine gleichmäßige Helligkeit beim Parallelschalten mehrerer LEDs sicherzustellen, muss ein strombegrenzender Widerstand in Reihe zu jeder einzelnen LED geschaltet werden. Das direkte Ansteuern von LEDs von einer Spannungsquelle ohne Stromregelung führt zu inkonsistenter Helligkeit und möglicher Überstromschädigung aufgrund der natürlichen Streuung der Durchlassspannung (VF) von Bauteil zu Bauteil. Der Reihenwiderstandswert wird mit dem Ohmschen Gesetz berechnet: R = (Vquelle - VF_LED) / Igewünscht.

8. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

8.1 Thermomanagement

Obwohl die Verlustleistung mit 75mW relativ gering ist, ist ein effektives Thermomanagement auf der Leiterplatte wichtig, um langfristige Zuverlässigkeit und stabile Lichtausgabe zu gewährleisten, insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen oder bei Betrieb mit maximalem Strom. Eine ausreichende Kupferfläche um die LED-Pads herum hilft bei der Wärmeableitung.

8.2 Optisches Design

Der 25-Grad-Abstrahlwinkel bietet einen relativ fokussierten Lichtkegel. Für Anwendungen, die eine breitere Ausleuchtung erfordern, können sekundäre Optiken wie Lichtleiter oder Diffusoren notwendig sein. Die wasserklare Linse eignet sich für Anwendungen, bei denen der LED-Chip selbst nicht sichtbar ist oder bei denen Farbmischung eingesetzt wird.

8.3 Schaltungsschutz

Zusätzlich zu den Reihenstrombegrenzungswiderständen sollte bei benutzerzugänglichen Stromversorgungsanschlüssen ein Schutz gegen Verpolung in Betracht gezogen werden. Transientenspannungsunterdrückungsdioden (TVS) oder andere Schutzschaltungen können in elektrisch gestörten Umgebungen erforderlich sein.

9. Technologie und Funktionsprinzip

Diese LED basiert auf Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP)-Halbleitermaterial. Wird eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt der Wellenlänge des emittierten Lichts entspricht – in diesem Fall im rot-orangen Spektrum (ca. 615-621 nm). Die AlInGaP-Technologie ist für ihre hohe interne Quanteneffizienz und exzellente Leistung im roten bis bernsteinfarbenen Bereich bekannt und bietet im Vergleich zu älteren Technologien wie GaAsP eine überlegene Helligkeit und Stabilität.

10. Häufige Fragen basierend auf technischen Parametern

F: Kann ich diese LED dauerhaft mit 30mA betreiben?
A: Ja, 30mA ist der maximal zulässige Dauer-DC-Durchlassstrom. Für optimale Lebensdauer wird oft ein Betrieb bei oder unterhalb der typischen 20mA-Testbedingung empfohlen.

F: Welchen Widerstandswert sollte ich bei einer 5V-Versorgung verwenden?
A: Unter Verwendung der typischen VF von 2,0V und einem gewünschten Strom von 20mA: R = (5V - 2,0V) / 0,020A = 150 Ohm. Ein Standard-150Ω-Widerstand wäre geeignet. Berechnen Sie stets mit der maximalen VF (2,4V), um sicherzustellen, dass der Mindeststrom für Ihre Anwendung ausreicht.

F: Wie beeinflusst die Temperatur die Helligkeit?
A: Die Lichtstärke nimmt mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Die Kennlinien zeigen diese Degradation. Eine angemessene Kühlung und der Verzicht auf Betrieb mit Maximalstrom bei hohen Umgebungstemperaturen sind der Schlüssel zur Aufrechterhaltung einer konstanten Ausgabe.

F: Ist diese LED für gepulsten Betrieb geeignet?
A: Ja, sie kann einen Spitzen-Durchlassstrom von 80mA bei niedrigem Tastverhältnis (1/10) und kurzer Impulsbreite (0,1ms) verarbeiten. Dies kann für Multiplexing oder zur Erzielung einer wahrgenommen höheren Helligkeit genutzt werden.