SMD LED 0603 Gelb AlInGaP Datenblatt - Abmessungen 1,6x0,8x0,6mm - Spannung 1,8-2,4V - Leistung 72mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt detailliert die Spezifikationen einer oberflächenmontierbaren (SMD) Leuchtdiode (LED) im Miniaturformat 0603. Das Bauteil ist für automatisierte Leiterplattenbestückungsprozesse (PCB) konzipiert und eignet sich somit für die Serienfertigung. Seine kompakte Größe ist ideal für platzbeschränkte Anwendungen, bei denen die Leiterplattenfläche kostbar ist.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die primären Vorteile dieser LED umfassen ihre Kompatibilität mit automatisierten Bestückungsgeräten (Pick-and-Place) und Infrarot-Reflow-Lötprozessen, die in der modernen Elektronikfertigung Standard sind. Sie entspricht relevanten Industriestandards, einschließlich RoHS (Beschränkung gefährlicher Stoffe). Das Bauteil wird auf Gurtband und Rolle geliefert, um einen effizienten Handling-Prozess in der Produktionslinie zu gewährleisten.

Die Zielanwendungen sind breit gefächert und decken Bereiche wie Telekommunikation (z.B. Statusanzeigen in Routern, Telefonen), Büroautomatisierung (z.B. Hintergrundbeleuchtung für Tastaturen, Panelanzeigen), Haushaltsgeräte, Industrieausrüstung und verschiedene Beleuchtungsanwendungen für Signale, Symbole und Innenschilder ab. Ihre Hauptfunktion ist die als Statusindikator oder schwache Beleuchtungsquelle.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der wichtigsten Leistungsparameter der LED unter Standardtestbedingungen (Ta=25°C).

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Sie sind nicht für den Dauerbetrieb vorgesehen.

• Verlustleistung (Pd):72 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das LED-Gehäuse als Wärme abführen kann, ohne dass Leistung oder Zuverlässigkeit beeinträchtigt werden.
• Dauer-Durchlassstrom (IF):30 mA DC. Der maximale stationäre Strom, der angelegt werden darf.
• Spitzen-Durchlassstrom:80 mA, jedoch nur unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite). Dies ermöglicht kurze, hochintensive Lichtblitze.
• Sperrspannung (VR):5 V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann zu sofortigem Ausfall führen.
• Betriebstemperaturbereich:-40°C bis +85°C. Der Umgebungstemperaturbereich, innerhalb dessen der Betrieb der LED innerhalb der Spezifikation garantiert ist.
• Lagertemperaturbereich:-40°C bis +100°C. Der Temperaturbereich für die Lagerung im nicht betriebsbereiten Zustand.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen bei einem Durchlassstrom (IF) von 20 mA.

• Lichtstärke (Iv):Liegt im Bereich von mindestens 140,0 mcd bis maximal 450,0 mcd. Der tatsächliche Wert hängt vom Produktions-Bin ab (siehe Abschnitt 3). Dies ist ein Maß für die vom menschlichen Auge wahrgenommene Helligkeit.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):Etwa 110 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres Spitzenwerts (auf der Achse) abfällt. Ein 110-Grad-Winkel deutet auf ein relativ breites Abstrahlverhalten hin.
• Spitzenwellenlänge (λP):Typischerweise 591 nm, was sie in den gelben Bereich des sichtbaren Spektrums einordnet.
• Dominante Wellenlänge (λd):Spezifiziert zwischen 584,5 nm und 594,5 nm. Dies ist die einzelne Wellenlänge, die vom menschlichen Auge wahrgenommen wird und der Farbe der LED am besten entspricht.
• Spektrale Bandbreite (Δλ):Etwa 15 nm. Dies definiert die Streuung der emittierten Wellenlängen um den Spitzenwert herum und beeinflusst die Farbreinheit.
• Durchlassspannung (VF):Zwischen 1,8 V und 2,4 V bei 20 mA. Dies ist der Spannungsabfall über der LED im Betrieb. Die Toleranz für eine bestimmte Einheit beträgt +/-0,1V von ihrem Bin-Wert.
• Sperrstrom (IR):Maximal 10 μA bei VR=5V. Dies ist ein Leckstrom unter Sperrspannungsbedingungen.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um die Konsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs basierend auf Schlüsselparametern in Bins sortiert. Dies ermöglicht es Designern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Anforderungen an Farb- und Helligkeitsgleichmäßigkeit in ihrer Anwendung erfüllen.

3.1 Binning der Durchlassspannung (VF)

LEDs werden in drei Spannungs-Bins (D2, D3, D4) kategorisiert, jedes mit einem Bereich von 0,2V. Dies ist entscheidend für die Auslegung von strombegrenzenden Schaltungen, insbesondere wenn mehrere LEDs in Reihe geschaltet sind, um eine gleichmäßige Stromverteilung sicherzustellen.

3.2 Binning der Lichtstärke (Iv)

Die Intensität wird in fünf Bins (R2, S1, S2, T1, T2) sortiert, mit Mindestwerten von 140,0 mcd bis 355,0 mcd. Dies ermöglicht eine Auswahl basierend auf den erforderlichen Helligkeitsstufen. Innerhalb jedes Bins gilt eine Toleranz von +/-11%.

3.3 Binning der dominanten Wellenlänge (WD)

Die Farbkonsistenz wird über vier Wellenlängen-Bins (H, J, K, L) gesteuert, die den Bereich von 584,5 nm bis 594,5 nm abdecken. Dies gewährleistet einen einheitlichen Gelbton über alle in einer Baugruppe verwendeten LEDs.

4. Analyse der Kennlinien

Auch wenn spezifische Diagramme im Datenblatt referenziert werden, sind ihre Implikationen für das Design entscheidend.

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

Die I-V-Kennlinie ist nichtlinear. Eine kleine Erhöhung der Spannung über den typischen VF-Wert hinaus kann zu einem großen, möglicherweise zerstörerischen Anstieg des Stroms führen. Daher müssen LEDs von einer strombegrenzten Quelle und nicht von einer Konstantspannungsquelle angesteuert werden.

4.2 Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Die Lichtausbeute ist im Allgemeinen proportional zum Durchlassstrom, aber diese Beziehung kann bei sehr hohen Strömen nichtlinear werden. Der Betrieb bei oder unterhalb des empfohlenen 20mA-Werts gewährleistet stabile Leistung und Langlebigkeit.

4.3 Temperaturabhängigkeit

Die LED-Leistung ist temperaturabhängig. Typischerweise nimmt die Durchlassspannung mit steigender Temperatur ab, während auch der Lichtwirkungsgrad (Lichtausbeute pro elektrischer Leistungseinheit) abnimmt. Dies muss für Anwendungen berücksichtigt werden, die über einen weiten Umgebungstemperaturbereich betrieben werden.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das Bauteil entspricht dem Standard-Fußabdruck 0603 (1,6mm x 0,8mm). Die typische Höhe beträgt etwa 0,6mm. Für das präzise Design des PCB-Landmusters sollten detaillierte Maßzeichnungen konsultiert werden.

5.2 Polungskennzeichnung

Die Kathode ist typischerweise auf dem Bauteil markiert, oft durch einen grünlichen Farbton auf der entsprechenden Seite der Linse oder eine Kerbe im Gehäuse. Der PCB-Fußabdruck sollte einen Polungsindikator (z.B. einen Punkt oder eine "K"-Markierung) enthalten, um eine falsche Platzierung zu verhindern.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Empfohlenes IR-Reflow-Profil

Das Datenblatt empfiehlt ein Profil, das mit J-STD-020B für bleifreie Prozesse konform ist. Zu den Schlüsselparametern gehören:

• Vorwärmen:150-200°C für maximal 120 Sekunden, um die Platine und die Bauteile allmählich zu erwärmen.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C.
• Zeit über Liquidus (TAL):Empfohlen maximal 10 Sekunden, und der Reflow-Prozess sollte nicht mehr als zweimal durchgeführt werden.

Diese Parameter sind entscheidend, um thermischen Schock, Lötstellenfehler oder Schäden an der internen Struktur der LED zu verhindern.

6.2 Lagerbedingungen

LEDs sind feuchtigkeitsempfindliche Bauteile (MSD).

• Versiegelte Verpackung:Lagern bei ≤30°C und ≤70% relativer Luftfeuchtigkeit. Innerhalb eines Jahres nach dem Verpackungsdatum verwenden.
• Geöffnete Verpackung:Lagern bei ≤30°C und ≤60% relativer Luftfeuchtigkeit. Wenn sie länger als 168 Stunden der Umgebungsluft ausgesetzt war, ist vor dem Löten ein Ausheizen bei 60°C für mindestens 48 Stunden erforderlich, um "Popcorning" während des Reflow zu verhindern.

6.3 Reinigung

Wenn nach dem Löten eine Reinigung erforderlich ist, verwenden Sie nur spezifizierte Lösungsmittel wie Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute. Nicht spezifizierte Chemikalien können die Epoxidlinse oder das Gehäuse beschädigen.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Verpackungsspezifikation

Die LEDs werden auf 12 mm breitem, geprägtem Trägerband geliefert, das auf 7-Zoll (178 mm) Durchmesser große Rollen aufgewickelt ist. Jede Rolle enthält 4000 Stück. Die Bandtaschen sind mit einem Deckband versiegelt, um die Bauteile während des Transports und der Handhabung zu schützen.

7.2 Interpretation der Artikelnummer

Die Artikelnummer (z.B. LTST-010KSKT) kodiert typischerweise Informationen über die Gehäusegröße (010 für 0603), die Linsenfarbe (K für wasserklar) und das Chipmaterial/die Farbe (SKT deutet wahrscheinlich auf die spezifische AlInGaP-Gelb-Formulierung hin). Die genaue Entschlüsselung sollte mit dem Nomenklaturleitfaden des Herstellers überprüft werden.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

Eine LED ist ein stromgesteuertes Bauteil. Die gebräuchlichste Ansteuerungsmethode ist die Verwendung eines Reihenstrombegrenzungswiderstands. Der Widerstandswert (R) wird mit dem Ohmschen Gesetz berechnet: R = (Vcc - VF) / IF, wobei Vcc die Versorgungsspannung, VF die LED-Durchlassspannung (für Zuverlässigkeit den Maximalwert aus dem Bin verwenden) und IF der gewünschte Durchlassstrom (z.B. 20mA) ist. Für konstante Helligkeit über einen Bereich von Vcc oder Temperatur wird eine Konstantstrom-Treiberschaltung empfohlen.

8.2 Designüberlegungen

• Thermisches Management:Obwohl die Verlustleistung gering ist, kann eine ausreichende PCB-Kupferfläche um die Pads herum helfen, Wärme abzuführen, insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen oder bei Betrieb mit höheren Strömen.
• ESD-Schutz:LEDs können empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung sein. Während der Montage sollten Standard-ESD-Handhabungsvorkehrungen beachtet werden.
• Optisches Design:Der breite 110-Grad-Abstrahlwinkel macht sie für Anwendungen geeignet, bei denen der Indikator aus verschiedenen Blickwinkeln sichtbar sein muss. Für stärker gebündeltes Licht können sekundäre Optiken (Linsen) erforderlich sein.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu älteren bedrahteten LEDs bietet dieser SMD-Typ erhebliche Vorteile: viel kleinere Größe, Eignung für automatisierte Bestückung (geringere Kosten), bessere Zuverlässigkeit aufgrund fehlender Anschlussdrähte und Kompatibilität mit der doppelseitigen Leiterplattenbestückung. Innerhalb der SMD-LED-Familie bietet das 0603-Gehäuse einen Kompromiss zwischen Miniaturisierung und einfacher Handhabung/Fertigung, da es größer als 0402, aber kleiner als 0805 ist. Die Verwendung von AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid)-Technologie für gelbes Licht bietet typischerweise eine höhere Effizienz und bessere Temperaturstabilität im Vergleich zu älteren Technologien wie GaAsP auf GaP.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

10.1 Kann ich diese LED direkt von einem 3,3V- oder 5V-Mikrocontroller-Pin ansteuern?

Nein, nicht direkt.Ein Mikrocontroller-GPIO-Pin ist eine Spannungsquelle, keine Stromquelle. Ein direkter Anschluss der LED würde versuchen, einen Strom zu ziehen, der nur durch den internen Widerstand des Pins und den dynamischen Widerstand der LED begrenzt ist, was wahrscheinlich den absoluten Maximalstrom überschreiten und die LED zerstören würde. Verwenden Sie immer einen Reihenstrombegrenzungswiderstand oder einen dedizierten LED-Treiber.

10.2 Warum gibt es eine so große Spanne bei der Lichtstärke (140-450 mcd)?

Diese Spanne repräsentiert die Gesamtstreuung über alle Produktions-Bins hinweg. Durch die Angabe eines bestimmten Bin-Codes (z.B. T2) können Sie LEDs mit einem viel engeren Intensitätsbereich (355-450 mcd) sichern, was eine konsistente Helligkeit in Ihrem Produkt gewährleistet. Das Binning-System ermöglicht eine Kostenoptimierung, indem verschiedene Bins für unterschiedliche Helligkeitsanforderungen verwendet werden.

10.3 Was passiert, wenn ich diese LED mit einem Standard-Lötzinn-Reflow-Profil löte?

Lötzinn-Reflow-Profile haben höhere Spitzentemperaturen (oft > 260°C). Das Überschreiten der empfohlenen Spitzentemperatur von 260°C kann mehrere Probleme verursachen: Degradation der Epoxidlinse (Vergilbung), Beschädigung der Bonddrähte im Gehäuse oder thermische Belastung, die zu einem vorzeitigen Ausfall führt. Verwenden Sie immer das empfohlene bleifreie oder ein sorgfältig kontrolliertes Niedertemperaturprofil.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Fallbeispiel: Entwurf eines Statusindikator-Panels für einen Netzwerk-Switch

Ein Designer benötigt mehrere gelbe Status-LEDs für Port-Aktivitätsanzeigen auf der Frontplatte eines Netzwerk-Switches. Die Platinenfläche ist begrenzt, was ein kleines Bauteil erfordert. Das 0603-Gehäuse wird ausgewählt. Um ein einheitliches Erscheinungsbild zu gewährleisten, spezifiziert der Designer für alle LEDs in der Stückliste (BOM) ein einziges Wellenlängen-Bin (z.B. K: 589,5-592,0 nm) und ein einziges Intensitäts-Bin (z.B. S2: 224-280 mcd). Die Ansteuerschaltung verwendet eine 3,3V-Schiene. Unter der Annahme eines VF von 2,2V (mittleres Bin D3) und eines Ziel-IF von 20mA wird der Strombegrenzungswiderstand berechnet als R = (3,3V - 2,2V) / 0,020A = 55 Ohm. Ein Standard-56-Ohm-Widerstand wird gewählt. Das PCB-Landmuster wird gemäß dem im Datenblatt empfohlenen Pad-Layout entworfen, um zuverlässiges Löten und korrekte Selbstausrichtung während des Reflow zu gewährleisten.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Eine LED ist eine Halbleiterdiode. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, werden Elektronen aus dem n-Halbleiter und Löcher aus dem p-Halbleiter in den aktiven Bereich (den Übergang) injiziert. Wenn sich ein Elektron mit einem Loch rekombiniert, wird Energie freigesetzt. Bei einer LED wird diese Energie in Form eines Photons (Licht) freigesetzt. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des Lichts wird durch die Bandlückenenergie der im aktiven Bereich verwendeten Halbleitermaterialien bestimmt. Für diese gelbe LED ist das Materialsystem AlInGaP, das eine Bandlücke entsprechend gelbem Licht (~590 nm) aufweist. Die wasserklare Epoxidlinse verkapselt den Chip, bietet mechanischen Schutz und hilft, den Lichtausgangsstrahl zu formen.

13. Technologietrends

Der allgemeine Trend bei SMD-LEDs geht in mehrere Schlüsselbereiche:

1. Erhöhte Effizienz:Fortlaufende Verbesserungen in der Materialwissenschaft (wie bessere AlInGaP- und InGaN-Epitaxie) ergeben mehr Lumen pro Watt (lm/W), was den Stromverbrauch bei gleicher Lichtausbeute reduziert.
2. Miniaturisierung:Gehäuse werden weiter verkleinert (z.B. 0402, 0201), um immer kleinere Endprodukte zu ermöglichen, was jedoch Herausforderungen für das thermische Management und die Handhabung mit sich bringt.
3. Höhere Zuverlässigkeit und Stabilität:Verbesserungen bei Verpackungsmaterialien und -prozessen führen zu längeren Lebensdauern und besserer Leistungskonsistenz über Temperatur und Zeit.
4. Integrierte Lösungen:Es gibt einen Trend hin zu LEDs mit eingebauten Strombegrenzungswiderständen oder sogar einfachen Treiber-ICs im selben Gehäuse, was die Schaltungsauslegung für den Endanwender vereinfacht.
5. Farbkonsistenz:Engere Binning-Toleranzen und verbesserte Fertigungsprozesse verbessern kontinuierlich die Farbgleichmäßigkeit über Produktionschargen hinweg.

Diese spezielle 0603 AlInGaP gelbe LED stellt eine ausgereifte, zuverlässige und kosteneffektive Lösung in dieser sich entwickelnden technologischen Landschaft dar.