SMD LED LTST-T680QEWT Datenblatt - Weiße Diffuslinse, AlInGaP rote Lichtquelle - 50mA, 2,4V, 120mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument erläutert die Spezifikationen einer oberflächenmontierbaren (SMD) LED, die für die automatisierte Leiterplattenbestückung (PCB) konzipiert ist. Das Bauteil zeichnet sich durch seine Miniaturgröße aus, was es für platzbeschränkte Anwendungen in einem breiten Spektrum elektronischer Geräte geeignet macht.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die primären Vorteile dieser LED umfassen ihre RoHS-Konformität, die Verpackung für automatisierte Bestückungsprozesse (8mm-Tape auf 7-Zoll-Spulen) und die Kompatibilität mit Standard-Infrarot-Reflow-Lötverfahren. Ihr Design ist IC-kompatibel und erleichtert die Integration in moderne digitale Schaltungen. Das Bauteil ist gemäß JEDEC Level 3 vorbehandelt, was seine Zuverlässigkeit für anspruchsvolle Anwendungen erhöht.

Die Zielanwendungen erstrecken sich auf Telekommunikation, Büroautomatisierung, Haushaltsgeräte und Industrieausrüstung. Es ist speziell für den Einsatz als Statusanzeige, für Signal- und Symbolbeleuchtung sowie für Frontpanel-Hintergrundbeleuchtung vorgesehen.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

2.1 Absolute Maximalwerte (Grenzwerte)

Alle Grenzwerte gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C. Eine Überschreitung kann zu dauerhaften Schäden führen.

• Verlustleistung:120 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das Bauteil als Wärme abführen kann, ohne Schaden zu nehmen.
• Spitzen-Strom (Impuls):100 mA. Dies ist nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Impulsbreite), um die thermische Belastung zu steuern.
• Gleichstrom (DC):50 mA. Dies ist der maximal empfohlene kontinuierliche Durchlassstrom für einen zuverlässigen Betrieb.
• Sperrspannung:5 V. Das Anlegen einer höheren Sperrspannung kann zum Durchbruch des pn-Übergangs führen.
• Betriebstemperaturbereich:-40°C bis +85°C. Die Funktionsfähigkeit des Bauteils ist innerhalb dieses Umgebungstemperaturbereichs garantiert.
• Lagertemperaturbereich:-40°C bis +100°C. Das Bauteil kann innerhalb dieser Grenzen ohne Degradation gelagert werden.

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Diese Kenngrößen werden bei Ta=25°C und einem Durchlassstrom (IF) von 20mA gemessen, sofern nicht anders angegeben.

• Lichtstärke (IV):Liegt zwischen einem Minimum von 560 mcd und einem Maximum von 1400 mcd, wobei typische Werte in diesem Bereich liegen. Die Messung erfolgt mit einem Sensor und Filter, die der CIE photopischen Augenempfindlichkeitskurve entsprechen.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):120 Grad (typisch). Dieser große Abstrahlwinkel ist charakteristisch für eine Diffuslinse und sorgt für eine breite, gleichmäßige Lichtverteilung.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λP):633 nm (typisch). Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung ihr Maximum erreicht.
• Dominante Wellenlänge (λd):Liegt zwischen 618 nm und 630 nm, mit einem typischen Wert von 624 nm. Dieser Parameter definiert die wahrgenommene Farbe der LED (rot).
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):15 nm (typisch). Dies gibt die spektrale Reinheit des emittierten Lichts an.
• Durchlassspannung (VF):Liegt bei IF=20mA zwischen 1,8 V und 2,4 V, mit einer Toleranz von ±0,1V. Dies ist ein kritischer Parameter für den Treiberschaltungsentwurf.
• Sperrstrom (IR):Maximal 10 μA bei einer Sperrspannung (VR) von 5V.

3. Erklärung des Binning-Systems

Die Lichtstärke der LEDs wird in spezifische Bins sortiert, um Konsistenz in den Anwendungen zu gewährleisten. Das Binning ist wie folgt definiert, gemessen bei 20mA:

• Bin-Code U2:560 mcd (Min) bis 710 mcd (Max)
• Bin-Code V1:710 mcd bis 900 mcd
• Bin-Code V2:900 mcd bis 1120 mcd
• Bin-Code W1:1120 mcd bis 1400 mcd

Auf jedes Intensitäts-Bin wird eine Toleranz von ±11% angewendet. Dieses Binning ermöglicht es Konstrukteuren, LEDs mit der für ihre spezifische Anwendung erforderlichen Helligkeitsstufe auszuwählen und so visuelle Konsistenz in Produkten mit mehreren LEDs sicherzustellen.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt verweist auf typische Kennlinien, die für das Verständnis des Bauteilverhaltens unter verschiedenen Bedingungen wesentlich sind. Während spezifische grafische Daten nicht im Text wiedergegeben werden, analysieren die in solchen Dokumenten typischerweise enthaltenen Kurven:

• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Zeigt, wie die Lichtleistung mit dem Strom bis zu den maximalen Grenzwerten ansteigt.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom:Veranschaulicht die Dioden-Kennlinie (I-V), die für das Wärmemanagement und den Treiberentwurf entscheidend ist.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt die Derating der Lichtleistung bei steigender Sperrschichttemperatur, was für Hochtemperatur- oder Hochstromanwendungen von entscheidender Bedeutung ist.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die die Spitzen- und dominante Wellenlänge sowie die spektrale Breite zeigt.

Diese Kurven ermöglichen es Ingenieuren, die Leistung unter realen Betriebsbedingungen jenseits des Standard-Testpunkts von 25°C und 20mA vorherzusagen.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen und Polaritätskennzeichnung

Das Bauteil entspricht einem EIA-Standard-SMD-Gehäuse. Wichtige Abmessungshinweise: Alle Maße sind in Millimetern angegeben, und die allgemeine Toleranz beträgt ±0,2 mm, sofern nicht anders angegeben. Das Produkt verfügt über eine weiße Diffuslinse mit einer AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) roten Lichtquelle. Die Kathode wird typischerweise durch eine Markierung auf dem Gehäuse oder eine spezifische Pad-Geometrie im Footprint-Diagramm identifiziert. Das empfohlene PCB-Lötpad-Layout für Infrarot- oder Dampfphasen-Reflow-Lötung wird bereitgestellt, um eine ordnungsgemäße Lötstellenbildung und mechanische Stabilität zu gewährleisten.

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

6.1 Empfohlenes Reflow-Lötprofil

Für bleifreie Lötprozesse wird ein Profil empfohlen, das mit J-STD-020B konform ist. Zu den wichtigsten Parametern gehören:

• Vorwärmtemperatur:150–200°C.
• Vorwärmzeit:Maximal 120 Sekunden.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C.
• Zeit oberhalb der Liquidus-Temperatur:Maximal 10 Sekunden (maximal zwei Reflow-Zyklen erlaubt).

Für Handlötung mit einem Lötkolben sollte die maximale Lötspitzentemperatur 300°C nicht überschreiten, mit einer Lötzeit von maximal 3 Sekunden für einen einzelnen Vorgang. Es ist entscheidend, die Spezifikationen des Lotpastenherstellers zu befolgen und eine platinenspezifische Charakterisierung durchzuführen, da unterschiedliche Designs angepasste Profile erfordern.

6.2 Lagerbedingungen

Eine ordnungsgemäße Lagerung ist unerlässlich, um Feuchtigkeitsaufnahme zu verhindern, die während des Reflow-Prozesses zu \"Popcorning\" oder Rissen führen kann.

• Versiegelte Verpackung:Lagern bei ≤30°C und ≤70% relativer Luftfeuchtigkeit (RH). Innerhalb eines Jahres nach der Verpackung mit Trockenmittel verwenden.
• Geöffnete Verpackung:Lagern bei ≤30°C und ≤60% RH. Die Bauteile sollten innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) nach dem Öffnen reflow-gelötet werden.
• Verlängerte Lagerung (geöffnet):In einem versiegelten Behälter mit Trockenmittel oder in einem Stickstoff-Exsikkator lagern.
• Nachtrocknen (Rebaking):Wenn die Bauteile länger als 168 Stunden exponiert waren, vor dem Löten bei etwa 60°C für mindestens 48 Stunden nachtrocknen.

6.3 Reinigung

Wenn nach dem Löten eine Reinigung erforderlich ist, alkoholbasierte Lösungsmittel wie Ethylalkohol oder Isopropylalkohol verwenden. Die LED bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute eintauchen. Nicht spezifizierte chemische Flüssigkeiten nicht verwenden.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Das Bauteil wird in einer industrieüblichen Verpackung für die automatisierte Bestückung geliefert:

• Tape:8 mm breites Trägertape.
• Spule:Spule mit 7 Zoll (178 mm) Durchmesser.
• Stückzahl:2000 Stück pro Spule.
• Taschenversiegelung:Leere Bauteiltaschen sind mit einem Deckband versiegelt.
• Fehlende Bauteile:Gemäß Verpackungsspezifikation (ANSI/EIA 481) sind maximal zwei aufeinanderfolgende fehlende Bauteile (Lampen) zulässig.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsschaltungen und Entwurfsüberlegungen

LEDs sind strombetriebene Bauteile. Um eine gleichmäßige Helligkeit beim parallelen Betreiben mehrerer LEDs sicherzustellen, wird dringend empfohlen, für jede LED einen eigenen strombegrenzenden Widerstand in Reihe zu schalten. Das parallele Betreiben mehrerer LEDs von einer einzigen Stromquelle ohne individuelle Widerstände wird nicht empfohlen, da geringe Unterschiede in der Durchlassspannung (VF) jeder LED zu erheblichen Unterschieden in der Stromaufteilung und folglich der Helligkeit führen. Ein Reihenwiderstand stabilisiert den Strom für jedes Bauteil unabhängig.

8.2 Vorsichtsmaßnahmen gegen elektrostatische Entladung (ESD)

Wie die meisten Halbleiterbauteile ist diese LED empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung. Während der Bestückung und Handhabung sollten Standard-ESD-Handhabungsverfahren befolgt werden, um latente oder katastrophale Schäden zu verhindern. Dazu gehören die Verwendung von geerdeten Arbeitsplätzen, Erdungsarmbändern und leitfähigen Behältern.

9. Warnhinweise und bestimmungsgemäßer Gebrauch

Diese LED ist für den Einsatz in gewöhnlichen elektronischen Geräten wie Bürogeräten, Kommunikationsgeräten und Haushaltsgeräten konzipiert und bestimmt. Sie ist nicht speziell für Anwendungen entwickelt oder qualifiziert, bei denen außergewöhnliche Zuverlässigkeit erforderlich ist, insbesondere wenn ein Ausfall Leben oder Gesundheit gefährden könnte (z. B. Luftfahrt, Verkehrssteuerung, medizinische/Lebenserhaltungssysteme, kritische Sicherheitsvorrichtungen). Für solche Anwendungen ist vor der Integration eine Konsultation mit dem Hersteller erforderlich.

10. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale dieses Bauteils liegen in der spezifischen Kombination einer weißen Diffuslinse mit einem AlInGaP roten Chip. Die Diffuslinse bietet einen breiten, gleichmäßigen Abstrahlwinkel, der ideal für Indikatoranwendungen ist, bei denen die Sichtbarkeit aus mehreren Winkeln wichtig ist. Das AlInGaP-Materialsystem ist für seine hohe Effizienz und Stabilität im roten/orangen/bernsteinfarbenen Spektrum im Vergleich zu älteren Technologien wie GaAsP bekannt. Das Gehäuse ist für die Kompatibilität mit hochvolumigen, automatisierten SMT-Bestückungslinien konzipiert, einschließlich strenger IR-Reflow-Prozesse, was ein kritischer Faktor für die moderne Elektronikfertigung ist.

11. Häufig gestellte Fragen basierend auf technischen Parametern

F: Kann ich diese LED kontinuierlich mit 50mA betreiben?

A: Ja, 50mA ist der maximal zulässige Gleichstrom (DC). Stellen Sie sicher, dass ein angemessenes Wärmemanagement (z. B. ausreichende PCB-Kupferfläche zur Wärmeableitung) vorhanden ist, insbesondere bei höheren Umgebungstemperaturen, da die Verlustleistung dann maximal ist (VF * IF).

F: Warum gibt es ein Binning-System für die Lichtstärke?

A: Fertigungstoleranzen verursachen geringfügige Unterschiede in der Lichtleistung. Binning sortiert LEDs in Gruppen mit ähnlicher Leistung, sodass Konstrukteure Bauteile mit konsistenter Helligkeit für ihr Produkt beziehen können, um sichtbare Unterschiede zwischen einzelnen Einheiten zu vermeiden.

F: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

A: Die Spitzenwellenlänge (λP) ist die Stelle, an der die spektrale Leistung am höchsten ist. Die dominante Wellenlänge (λd) ist die einzelne Wellenlänge von monochromatischem Licht, die der wahrgenommenen Farbe der LED entsprechen würde. λd ist für die Farbangabe in Anwendungen relevanter.

F: Wie kritisch ist die 168-Stunden-Bodenlebensdauer nach dem Öffnen der Feuchtigkeitssperrbeutel?

A: Sie ist sehr wichtig. Eine Überschreitung dieser Zeit ohne Nachtrocknen birgt das Risiko von feuchtigkeitsbedingten Gehäuseschäden während des Hochtemperatur-Reflow-Lötprozesses, was möglicherweise zu innerer Delamination oder Rissen führen kann.

12. Praktischer Entwurf und Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf einer Statusanzeigetafel für einen Netzwerkrouter.Die Tafel erfordert mehrere rote Strom- und Aktivitäts-LEDs, die aus verschiedenen Blickwinkeln sichtbar sind. Der Konstrukteur wählt den LTST-T680QEWT aufgrund seines breiten 120-Grad-Abstrahlwinkels und der weißen Diffuslinse, die ein weiches, gleichmäßig beleuchtetes Erscheinungsbild bietet. Unter Verwendung der typischen Durchlassspannung von ~2,1V bei 20mA aus dem Datenblatt und einer 5V-Systemversorgung wird ein Reihenwiderstandswert berechnet: R = (Vversorgung - VF) / IF = (5V - 2,1V) / 0,02A = 145 Ohm. Ein Standard-150-Ohm-Widerstand wird gewählt. Jede LED auf der Tafel erhält ihren eigenen 150-Ohm-Widerstand, der an einen GPIO-Pin des Mikrocontrollers angeschlossen ist, um eine gleichmäßige Helligkeit unabhängig von geringfügigen VF-Unterschieden zwischen einzelnen LEDs sicherzustellen. Der Konstrukteur spezifiziert den Bin-Code V1 (710-900 mcd), um eine ausreichende und konsistente Helligkeit zu garantieren.

13. Einführung in das Funktionsprinzip

Diese LED ist ein Halbleiter-Photonikbauteil. Ihr Kern ist ein Chip aus AlInGaP-Materialien, der einen pn-Übergang bildet. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Schwellenspannung des Übergangs überschreitet, werden Elektronen und Löcher über den Übergang injiziert. Wenn diese Ladungsträger rekombinieren, wird Energie in Form von Photonen (Licht) freigesetzt. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Schichten bestimmt die Bandlücke, die die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts diktiert – in diesem Fall rot. Das erzeugte Licht durchläuft eine umhüllende Epoxidharzlinse. Die \"weiße diffuse\" Eigenschaft der Linse wird durch Zugabe von Streupartikeln zum Harz erreicht, die die Richtung der vom Chip austretenden Lichtstrahlen randomisiert, was zu einem breiten, nicht gerichteten Strahlprofil anstelle eines schmalen Spotlights führt.

14. Technologietrends

Der allgemeine Trend in der SMD-LED-Technologie geht weiterhin in Richtung höherer Lichtausbeute (mehr Lichtleistung pro elektrischem Watt), verbesserter Farbkonstanz und Stabilität sowie kleinerer Gehäusegrößen, die höhere Packungsdichten ermöglichen. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Verbesserung der Zuverlässigkeit unter höherer Temperatur- und Strombelastung, um den Anforderungen von Automobil- und Industrieanwendungen gerecht zu werden. Der Übergang zu blei- und halogenfreien Materialien gemäß globalen Umweltvorschriften ist mittlerweile Standard. Darüber hinaus ist die Integration mit intelligenten Treibern und Steuerschaltungen innerhalb von Modulen ein fortlaufender Entwicklungsbereich, der über einfache diskrete Bauteile hinausgeht.