SMD LED LTST-T680KFWT Datenblatt - Weiß diffundiert AlInGaP Orange - 30mA - 72mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt detailliert die Spezifikationen einer SMD-LED (Surface-Mount Device). Dieses Bauteil ist für die automatisierte Leiterplattenbestückung (PCB) konzipiert und eignet sich daher für anspruchsvolle Platzverhältnisse. Seine kompakte Bauform und Kompatibilität mit Standard-Montageprozessen ermöglicht die Integration in eine Vielzahl elektronischer Geräte.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die Hauptvorteile dieser LED umfassen ihre Konformität mit der RoHS-Richtlinie, die Verpackung auf 8-mm-Trägerbändern in 7-Zoll-Reel (178 mm) für die automatisierte Handhabung sowie die Kompatibilität mit Infrarot-Reflow-Lötverfahren. Sie ist für die Verwendung mit integrierten Schaltungen (IC) geeignet. Das Bauteil ist gemäß JEDEC Level 3 für Feuchtigkeitssensitivität vorkonditioniert. Die Zielanwendungen erstrecken sich auf Telekommunikation, Büroautomatisierung, Haushaltsgeräte und Industrieausrüstung. Konkrete Einsatzgebiete sind Statusanzeigen, Signal- und Symbolbeleuchtungen sowie Frontpanel-Hintergrundbeleuchtung.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte Aufschlüsselung der Betriebsgrenzen und Leistungsmerkmale des Bauteils unter Standardtestbedingungen.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Ein Betrieb bei oder nahe diesen Grenzwerten ist nicht garantiert. Zu den wichtigsten Werten gehören eine maximale Verlustleistung von 72 mW, ein DC-Durchlassstrom von 30 mA und ein Spitzendurchlassstrom von 80 mA unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite). Das Bauteil ist für einen Betriebstemperaturbereich von -40°C bis +85°C und einen Lagerungstemperaturbereich von -40°C bis +100°C ausgelegt.

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Gemessen bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C und einem Durchlassstrom (IF) von 20 mA, weist das Bauteil folgende typische Leistungswerte auf. Die Lichtstärke (Iv) liegt in einem weiten Bereich von minimal 140,0 mcd bis maximal 450,0 mcd, wobei die konkreten Werte durch die Binning-Klasse bestimmt werden. Es verfügt über einen großen Abstrahlwinkel (2θ1/2) von 120 Grad. Die Peak-Emissionswellenlänge (λP) beträgt etwa 609 nm, die dominante Wellenlänge (λd) typischerweise 605 nm, was die orange Farbwahrnehmung definiert. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt 15 nm. Die Durchlassspannung (VF) liegt beim Teststrom zwischen 1,8 V und 2,4 V. Der Sperrstrom (IR) ist mit maximal 10 μA bei einer angelegten Sperrspannung (VR) von 5 V spezifiziert, obwohl das Bauteil nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt ist.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um eine einheitliche Anwendung zu gewährleisten, werden die LEDs anhand wichtiger Parameter in Klassen (Bins) sortiert. Dies ermöglicht es Entwicklern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Spannungs-, Helligkeits- und Farbanforderungen erfüllen.

3.1 Durchlassspannung (VF)-Klasse

LEDs werden in drei Spannungsklassen (D2, D3, D4) mit Bereichen von 1,8-2,0 V, 2,0-2,2 V bzw. 2,2-2,4 V eingeteilt, gemessen bei 20 mA. Innerhalb jeder Klasse gilt eine Toleranz von ±0,1 V.

3.2 Lichtstärke (IV)-Klasse

Die Helligkeit wird in fünf Klassen (R2, S1, S2, T1, T2) eingeteilt. Die minimale Lichtstärke reicht von 140,0 mcd (R2) bis 355,0 mcd (T2), mit entsprechenden Maximalwerten bis zu 450,0 mcd. Es gilt eine Toleranz von ±11 %.

3.3 Dominante Wellenlänge (WD)-Klasse

Die Farbe, definiert durch die dominante Wellenlänge, wird in vier Klassen (P, Q, R, S) sortiert, die den Bereich von 600 nm bis 612 nm abdecken. Die Toleranz für die dominante Wellenlänge beträgt ±1 nm.

4. Analyse der Kennlinien

Während spezifische grafische Daten im Quelldokument referenziert werden, veranschaulichen typische Kennlinien für derartige Bauteile den Zusammenhang zwischen Durchlassstrom und Durchlassspannung (IV-Kennlinie), die Änderung der Lichtstärke mit der Umgebungstemperatur sowie die spektrale Leistungsverteilung, die die Peak-Wellenlänge und spektrale Breite zeigt. Diese Kurven sind wesentlich, um das Verhalten des Bauteils unter nicht standardmäßigen Bedingungen zu verstehen und für die Schaltungsauslegung.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen und Polaritätskennzeichnung

Die LED wird in einem standardmäßigen EIA-Gehäuse geliefert. Detaillierte Maßzeichnungen spezifizieren Länge, Breite, Höhe und Anschlusslagen. Die Kathode ist typischerweise durch eine Markierung auf dem Gehäuse oder eine spezifische Lötflächengeometrie gekennzeichnet. Alle Maße sind in Millimetern angegeben, mit einer Standardtoleranz von ±0,2 mm, sofern nicht anders angegeben.

5.2 Empfohlene Lötflächengeometrie auf der Leiterplatte

Für die Infrarot- oder Dampfphasen-Reflow-Lötung wird ein bestimmtes Lötflächenlayout (Land Pattern) empfohlen. Dieses Layout gewährleistet eine korrekte Lötstellenbildung, thermische Entlastung und mechanische Stabilität während und nach dem Bestückungsprozess.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Empfohlenes IR-Reflow-Profil

Für bleifreie Lötprozesse wird ein Profil empfohlen, das mit J-STD-020B konform ist. Wichtige Parameter umfassen eine Aufwärmzone, eine definierte Zeit oberhalb der Liquidustemperatur und eine Spitzentemperatur von maximal 260°C. Die Gesamtzeit innerhalb von 5°C der Spitzentemperatur sollte begrenzt sein. Da Leiterplattendesignvariablen das Temperaturprofil beeinflussen, wird eine platinenspezifische Charakterisierung empfohlen.

6.2 Lagerbedingungen

Ungeöffnete feuchtigkeitssensitive Beutel sollten bei ≤30°C und ≤70 % relativer Luftfeuchtigkeit (RH) gelagert werden, mit einer empfohlenen Verwendungsfrist von einem Jahr. Nach dem Öffnen sollten die Bauteile bei ≤30°C und ≤60 % RH gelagert werden. Es wird empfohlen, den IR-Reflow innerhalb von 168 Stunden nach dem Öffnen des Beutels abzuschließen. Für eine Lagerung über diesen Zeitraum hinaus wird vor der Bestückung ein Trocknen bei etwa 60°C für mindestens 48 Stunden empfohlen.

6.3 Reinigung

Wenn 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 Chemikalien können das Gehäuse beschädigen.

6.4 Ansteuerungsmethode

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Um eine stabile Lichtstärke und lange Lebensdauer zu gewährleisten, müssen sie von einer Konstantstromquelle betrieben oder bei Verwendung einer Spannungsquelle mit einem in Reihe geschalteten strombegrenzenden Widerstand angesteuert werden. Der Durchlassstrom darf den absoluten maximalen DC-Nennwert von 30 mA nicht überschreiten.

7. Verpackungs- und Handhabungsinformationen

Die Bauteile werden auf 8 mm breiten, geprägten Trägerbändern geliefert, die mit Deckfolie versiegelt und auf 7-Zoll (178 mm) Durchmesser große Reel aufgewickelt sind. Jede Rolle enthält 2000 Stück. Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA 481-Spezifikationen. Für Restmengen gilt eine Mindestpackungsmenge von 500 Stück. Detaillierte Abmessungen für die Taschen im Band und die Rolle werden angegeben.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese LED eignet sich gut für Statusanzeigen in Unterhaltungselektronik (Telefone, Laptops, Geräte), für die Hintergrundbeleuchtung von Frontplatten und Symbolen sowie für allgemeine Beleuchtung mit geringer Intensität in Schildern. Ihr großer Abstrahlwinkel macht sie effektiv für Anwendungen, bei denen die Sichtbarkeit aus mehreren Blickwinkeln wichtig ist.

8.2 Designüberlegungen

Thermisches Management:Obwohl die Verlustleistung gering ist, kann eine ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte oder thermische Durchkontaktierungen helfen, niedrigere Sperrschichttemperaturen aufrechtzuerhalten, was den Lichtstrom und die Lebensdauer erhält.
Strombegrenzung:Verwenden Sie stets einen in Reihe geschalteten Widerstand oder einen Konstantstromtreiber, der an die Versorgungsspannung und den gewünschten Durchlassstrom (≤30 mA) angepasst ist.
ESD-Schutz:Während der Handhabung und Montage sollten Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen beachtet werden.
Optisches Design:Die "weiß diffundierte" Linse sorgt für eine weiche, breitwinklige Lichtabstrahlung. Für fokussiertes oder gerichtetes Licht können sekundäre Optiken erforderlich sein.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu älteren LED-Technologien bietet die Verwendung von AlInGaP-Material (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) für eine Orangequelle typischerweise einen höheren Wirkungsgrad und eine bessere Temperaturstabilität von Wellenlänge und Ausgangsleistung im Vergleich zu einigen anderen Materialsystemen für Farben im rot-orange-bernsteinfarbenen Bereich. Die Kombination mit einer weiß diffundierten Linse erzeugt ein gleichmäßiges, weiches Orange-Erscheinungsbild und unterscheidet sich damit von LEDs mit klarer Linse, die einen fokussierteren, intensiveren Hotspot aufweisen.

10. Häufig gestellte Fragen basierend auf technischen Parametern

F: Was ist der Unterschied zwischen Peak-Wellenlänge und dominanter Wellenlänge?
A: Die Peak-Wellenlänge ist die einzelne Wellenlänge, bei der die abgegebene optische Leistung maximal ist. Die dominante Wellenlänge ist die einzelne Wellenlänge von monochromatischem Licht, die der wahrgenommenen Farbe der LED entspricht, wenn sie mit einer Referenzweißlichtquelle verglichen wird. Die dominante Wellenlänge ist für die Farbspezifikation relevanter.

F: Kann ich diese LED dauerhaft mit 30 mA betreiben?
A: Die absoluten Maximalwerte geben 30 mA DC als Obergrenze an. Für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb ist es üblich, LEDs unterhalb ihres Maximalwertes zu betreiben, oft bei 20 mA wie in den Testbedingungen verwendet, um die Lebensdauer zu erhöhen und thermische Effekte zu beherrschen.

F: Warum ist die Sperrstrom-Spezifikation wichtig, wenn das Bauteil nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt ist?
A: Diese Spezifikation dient hauptsächlich Testzwecken (IR-Test) und zeigt das Leckstromverhalten des Bauteils an. Sie unterstreicht, dass das Anlegen einer Sperrspannung zu einem Stromfluss und möglicherweise zur Beschädigung der LED führen kann, daher muss das Schaltungsdesign eine Sperrvorspannung verhindern.

11. Praktischer Design- und Anwendungsfall

Szenario: Entwurf eines Mehrfach-Statusanzeigepanels.Ein Entwickler benötigt drei verschiedene Helligkeitsstufen (Niedrig, Mittel, Hoch) für eine orange Statusanzeige an einem Gerät, das mit einer 5-V-Schiene versorgt wird. Unter Verwendung der T680KFWT-LED aus der T2-Helligkeitsklasse (355-450 mcd) kann er die hohe Helligkeit durch Ansteuerung mit 20 mA erreichen. Für Mittel und Niedrig kann er eine Pulsweitenmodulation (PWM) mit einer ausreichend hohen Frequenz verwenden, um sichtbares Flackern zu vermeiden (z. B. >100 Hz), mit Tastverhältnissen von beispielsweise 50 % bzw. 10 %. Dies erhält die Farbkonstanz bei variierender wahrgenommener Helligkeit. Ein einfacher Serienwiderstandswert würde berechnet als R = (5V - VF) / 0,020A. Unter Verwendung eines typischen VF von 2,0 V (aus Klasse D2) ergibt sich R = (5-2)/0,02 = 150 Ohm. Ein 150-Ohm-, 1/8-W-Widerstand wäre ausreichend.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Leuchtdioden sind Halbleiterbauelemente, die Licht durch Elektrolumineszenz emittieren. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, 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 freigesetzt. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie des im aktiven Bereich verwendeten Halbleitermaterials bestimmt. In diesem Bauteil wird AlInGaP verwendet, um Photonen im orangen Wellenlängenbereich (~605 nm) zu erzeugen. Die Epoxidharzlinse ist mit Diffusorpartikeln dotiert, um das Licht zu streuen und ein breiteres, gleichmäßigeres Abstrahlmuster zu erzeugen.

13. Branchentrends und Entwicklungen

Der allgemeine Trend bei SMD-LEDs geht weiterhin in Richtung höherer Lichtausbeute (mehr Lichtleistung pro elektrischem Watt), verbesserter Farbkonstanz durch engere Binning-Klassen und erhöhter Zuverlässigkeit. Ein weiterer Fokus liegt auf der Entwicklung von Gehäusen, die höheren Temperatur-Reflow-Profilen für bleifreies Löten und die Montage mit anderen Komponenten standhalten können. Die Miniaturisierung bleibt ein wichtiger Treiber, ebenso wie die Integration mit Steuerelektronik. Die Prinzipien der Festkörperbeleuchtung, einschließlich Effizienz und Langlebigkeit, machen LEDs weiterhin zur dominierenden Lösung für Anzeige- und Beleuchtungsanwendungen in allen Bereichen.