SMD LED LTST-C990NSKT-PO Datenblatt - Gelbe AlInGaP LED - 25mA - 62,5mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt die Spezifikationen einer leistungsstarken, oberflächenmontierbaren LED für die automatisierte Bestückung und platzbeschränkte Anwendungen. Das Bauteil nutzt einen Ultra-Hell-AlInGaP-Chip, um ein lebhaftes gelbes Licht zu erzeugen, und eignet sich somit für eine Vielzahl moderner Elektronikgeräte.

1.1 Merkmale

• Konform mit den RoHS-Umweltstandards.
• Verfügt über eine Linsenkappe für eine optimierte Lichtverteilung.
• Verwendet einen Ultra-Hellen Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP)-Halbleiterchip.
• Geliefert auf industrieüblichem 8-mm-Trägerband auf 7-Zoll-Durchmesser-Spulen für automatisierte Pick-and-Place-Prozesse.
• Das Gehäuse entspricht den EIA-Standards (Electronic Industries Alliance).
• Logikpegel-kompatibler Treiberstrom.
• Vollständig kompatibel mit automatisierten Bestückungs- und Montagegeräten.
• Hält standardmäßigen Infrarot (IR)-Reflow-Lötprozessen stand.

1.2 Anwendungen

This LED is engineered for integration into various electronic systems, including but not limited to:

• Telekommunikationsgeräte und Büroautomationsausrüstung.
• Haushaltsgeräte und industrielle Bedienfelder.
• Hintergrundbeleuchtung für Tastaturen und Keypads.
• Status- und Stromanzeigen.
• Mikrodisplays und kompakte Informationsanzeigen.
• Signalleuchten und symbolische Beleuchtung.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

2.1 Absolute Maximalwerte

Die folgenden Grenzwerte dürfen unter keinen Umständen überschritten werden, da dies zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Alle Werte gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C.

• Verlustleistung (Pd):62,5 mW. Dies ist die maximale Gesamtleistung, die das Gehäuse als Wärme abführen kann.
• Spitzen-Strom (I_F(PEAK)):60 mA. Nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite).
• Dauer-Strom (I_F):25 mA DC. Der empfohlene maximale Strom für Dauerbetrieb.
• Sperrspannung (V_R):5 V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann den LED-Übergang zerstören.
• Betriebstemperaturbereich:-30°C bis +85°C.
• Lagertemperaturbereich:-40°C bis +85°C.
• Infrarot-Reflow-Lötbedingung:Hält einer Spitzentemperatur von 260°C für maximal 10 Sekunden stand.

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen bei Ta=25°C und I_F=20mA, sofern nicht anders angegeben. Sie definieren das Betriebsverhalten der LED.

• Lichtstärke (I_V):710,0 bis 1800,0 mcd (Millicandela). Gemessen mit einem Sensor, der auf die CIE-Photopische-Augenempfindlichkeitskurve abgestimmt ist. Die große Bandbreite wird durch das Binning-System verwaltet.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):75 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres axialen Spitzenwerts abfällt, was auf einen relativ breiten Abstrahlkegel typisch für Linsenkappen-Gehäuse hinweist.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_P):Typisch 591 nm. Die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung maximal ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):587,0 bis 597,0 nm. Dies ist die einzelne Wellenlänge, die vom menschlichen Auge wahrgenommen wird und die gelbe Farbe der LED definiert, abgeleitet aus den CIE-Farbortkoordinaten.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Typisch 15 nm. Die Bandbreite des emittierten Lichtspektrums bei halber Maximalintensität, ein Indikator für die Farbreinheit.
• Flussspannung (V_F):1,7 bis 2,5 V. Der Spannungsabfall über der LED bei einem Strom von 20mA.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 10 µA bei einer Sperrspannung von 5V.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um eine konsistente Leistung in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs basierend auf Schlüsselparametern in Bins sortiert. Dies ermöglicht es Entwicklern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Anforderungen an Helligkeit, Farbe und Spannung erfüllen.

3.1 Flussspannungs-Binning (V_F)

Bins definieren den Bereich der Flussspannung bei 20mA. Die Toleranz innerhalb jedes Bins beträgt ±0,1V.

• E2:1,7V – 1,9V
• E3:1,9V – 2,1V
• E4:2,1V – 2,3V
• E5:2,3V – 2,5V

3.2 Lichtstärke-Binning (I_V)

Bins kategorisieren die minimale und maximale Lichtausbeute bei 20mA. Die Toleranz innerhalb jedes Bins beträgt ±15%.

• V1:710,0 – 900,0 mcd
• V2:900,0 – 1120,0 mcd
• W1:1120,0 – 1400,0 mcd
• W2:1400,0 – 1800,0 mcd

3.3 Dominante Wellenlängen-Binning (Farbton)

Bins gewährleisten Farbkonstanz, indem LEDs basierend auf ihrer dominanten Wellenlänge gruppiert werden. Die Toleranz innerhalb jedes Bins beträgt ±1 nm.

• J:587,0 – 589,5 nm
• K:589,5 – 592,0 nm
• L:592,0 – 594,5 nm
• M:594,5 – 597,0 nm

4. Analyse der Kennlinien

Typische Kennlinien geben Aufschluss über das Verhalten der LED unter verschiedenen Bedingungen. Diese sind für ein robustes Schaltungsdesign unerlässlich.

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

Die I-V-Kurve zeigt den exponentiellen Zusammenhang zwischen Strom und Spannung. Die Flussspannung (V_F) hat einen negativen Temperaturkoeffizienten, d.h. sie nimmt leicht ab, wenn die Sperrschichttemperatur steigt. Entwickler müssen dies bei der Auslegung von Strombegrenzungsschaltungen berücksichtigen, um thermisches Durchgehen in Parallelschaltungen zu verhindern.

4.2 Lichtstärke in Abhängigkeit vom Strom

Diese Kurve zeigt, dass die Lichtausbeute im typischen Arbeitsbereich (bis zum maximalen DC-Wert) annähernd linear mit dem Strom ansteigt. Ein Betrieb der LED über ihre absoluten Maximalwerte hinaus führt zu einem überproportionalen Effizienzabfall, erhöhter Wärmeentwicklung und beschleunigtem Lichtstromrückgang.

4.3 Lichtstärke in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur

Die Lichtausbeute von AlInGaP-LEDs nimmt mit steigender Umgebungstemperatur ab. Diese Entlastungskurve ist für Anwendungen in erhöhten Temperaturumgebungen entscheidend, da sie den notwendigen Designspielraum zur Aufrechterhaltung der erforderlichen Helligkeitsniveaus aufzeigt.

4.4 Spektrale Verteilung

Das Spektraldiagramm bestätigt die Spitzenwellenlänge nahe 591nm und die schmale spektrale Halbwertsbreite von etwa 15nm, was für die AlInGaP-Technologie charakteristisch ist und zu einer gesättigten gelben Farbe führt.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED entspricht einem industrieüblichen SMD-Bestückungsbild. Wichtige Abmessungen sind eine Gehäusegröße und ein Anschlussabstand, die für zuverlässiges Löten und automatisierte Handhabung ausgelegt sind. Alle Abmessungen sind in Millimetern mit einer Standardtoleranz von ±0,1mm angegeben, sofern nicht anders spezifiziert. Das Gehäuse verfügt über eine kuppelförmige klare Linse.

5.2 Empfohlenes Lötflächenlayout auf der Leiterplatte

Ein Lötflächenbild wird bereitgestellt, um eine ordnungsgemäße Lötstellenbildung, Wärmemanagement und mechanische Stabilität zu gewährleisten. Die Einhaltung dieses empfohlenen Bestückungsbilds minimiert "Tombstoning" und andere Lötfehler während des Reflow-Prozesses.

5.3 Polaritätskennzeichnung

Die Kathode ist typischerweise auf dem Bauteilgehäuse markiert. Für das genaue Kennzeichnungsschema sollte das Datenblatt konsultiert werden. Während der Montage muss die korrekte Polarität beachtet werden, um Schäden durch Sperrspannung zu vermeiden.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Parameter für IR-Reflow-Löten

Für bleifreie Lötprozesse wird das folgende Profil empfohlen:

• Vorwärmtemperatur:150°C bis 200°C.
• Vorwärmzeit:Maximal 120 Sekunden.
• Spitzen-Bauteiltemperatur:Maximal 260°C.
• Zeit über 260°C:Maximal 10 Sekunden.
• Maximale Anzahl Reflow-Durchläufe: Two.

Das Profil sollte den JEDEC-Standards entsprechen. Eine platinenspezifische Charakterisierung ist aufgrund variierender thermischer Masse und Layouts erforderlich.

6.2 Handlöten

Falls Handlöten notwendig ist, verwenden Sie eine temperaturgeregelte Lötspitze.

• Lötspitzentemperatur:Maximal 300°C.
• Lötzeit pro Anschluss:Maximal 3 Sekunden.
• Wichtig:Handlöten sollte auf einmalige Reparaturen beschränkt sein, nicht für die Erstbestückung.

6.3 Reinigung

Wenn nach dem Löten eine Reinigung erforderlich ist, verwenden Sie nur spezifizierte alkoholbasierte Lösungsmittel wie Isopropylalkohol (IPA) oder Ethylalkohol. Das Eintauchen sollte bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute erfolgen. Nicht spezifizierte chemische Reiniger können die Epoxidlinse oder das Gehäuse beschädigen.

6.4 Lagerung und Handhabung

• ESD-Vorsichtsmaßnahmen:Dieses Bauteil ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD). Bei der Handhabung müssen geeignete ESD-Schutzmaßnahmen (Armbänder, geerdete Arbeitsplätze, leitfähige Böden) verwendet werden.
• Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL):Das Bauteil ist mit MSL 3 bewertet. Sobald die originale Feuchtigkeitssperrbeutel geöffnet ist, müssen die LEDs innerhalb einer Woche unter Umgebungsbedingungen von maximal 30°C/60% relativer Luftfeuchtigkeit dem IR-Reflow-Löten unterzogen werden.
• Langzeitlagerung (geöffnete Beutel):Für eine Lagerung über eine Woche hinaus, backen Sie die LEDs vor dem Löten mindestens 20 Stunden bei 60°C oder lagern Sie sie in einem verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder in einem Stickstoff-Exsikkator.
• Haltbarkeit (versiegelte Beutel):Ein Jahr bei Lagerung bei ≤ 30°C und ≤ 90% relativer Luftfeuchtigkeit in der originalen feuchtigkeitsgeschützten Verpackung mit Trockenmittel.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Trägerband- und Spulenspezifikationen

Die LEDs werden in geprägten Trägerbändern für die automatisierte Montage geliefert.

• Bandbreite:8 mm.
• Spulendurchmesser:7 Zoll (178 mm).
• Stückzahl pro Spule:3000 Stück.
• Mindestbestellmenge (MOQ):500 Stück für Restmengen.
• Verpackungsstandard:Entspricht den ANSI/EIA-481-Spezifikationen. Leere Taschen sind mit Deckband versiegelt.

8. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

8.1 Strombegrenzung

Eine LED ist ein stromgesteuertes Bauteil. Verwenden Sie stets einen Reihenstrombegrenzungswiderstand oder eine Konstantstrom-Treiberschaltung. Der Widerstandswert kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (V_versorgung- V_F) / I_F. Verwenden Sie den maximalen V_F-Wert aus dem Bin oder Datenblatt, um unter allen Bedingungen ausreichenden Strom sicherzustellen.

8.2 Thermomanagement

Obwohl die Verlustleistung gering ist, ist ein ordnungsgemäßes Leiterplattenlayout für eine lange Lebensdauer entscheidend. Sorgen Sie für ausreichende Kupferfläche um die Lötflächen herum, die als Kühlkörper dient, insbesondere beim Betrieb nahe dem Maximalstrom oder bei hohen Umgebungstemperaturen. Vermeiden Sie es, LEDs in der Nähe anderer wärmeerzeugender Komponenten zu platzieren.

8.3 Optisches Design

Der 75-Grad-Abstrahlwinkel bietet einen breiten Strahl. Für Anwendungen, die einen fokussierteren Strahl erfordern, sind Sekundäroptiken (Linsen, Lichtleiter) notwendig. Die Linsenkappe bietet eine gute axiale Intensität, die sich für die direkte Betrachtung als Anzeige eignet.

8.4 Zuverlässigkeit und Lebensdauer

Die LED-Lebensdauer wird typischerweise als der Punkt definiert, an dem die Lichtausbeute auf 50% (L70) oder 70% (L50) ihres Anfangswerts abfällt. Der Betrieb der LED unterhalb ihrer absoluten Maximalwerte, insbesondere in Bezug auf Strom und Temperatur, ist der primäre Faktor für die Maximierung der Betriebslebensdauer.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

9.1 Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

Spitzenwellenlänge (λ_P):Die spezifische Wellenlänge, bei der die LED die meiste optische Leistung emittiert. Es ist eine physikalische Messung aus dem Spektrum.Dominante Wellenlänge (λ_d):Die einzelne Wellenlänge von monochromatischem Licht, die für einen standardisierten menschlichen Beobachter die gleiche Farbe wie die LED zu haben scheint. Sie wird aus den CIE-Farbortkoordinaten berechnet und ist für die Farbangabe relevanter.

9.2 Kann ich diese LED mit einer 3,3V-Versorgung ohne Widerstand betreiben?

No.Die Flussspannung beträgt nur 1,7-2,5V. Ein direkter Anschluss an 3,3V würde einen übermäßigen Stromfluss verursachen, der das Maximum von 25mA weit überschreitet und zu sofortigem oder schnellem Ausfall führt. Ein Strombegrenzungswiderstand oder Regler ist immer erforderlich.

9.3 Warum gibt es ein Binning-System für Spannung und Intensität?

Herstellungsbedingte Schwankungen in Halbleiterprozessen führen zu leichten Leistungsunterschieden. Das Binning sortiert LEDs in Gruppen mit eng kontrollierten Parametern. Dies ermöglicht es Entwicklern, einen Bin auszuwählen, der garantiert, dass ihr Design korrekt funktioniert (z.B. Sicherstellung einer gleichmäßigen Helligkeit über mehrere LEDs in einem Array durch Auswahl desselben Intensitäts-Bins).

9.4 Wie ist die MSL-3-Bewertung zu interpretieren?

MSL (Moisture Sensitivity Level) 3 bedeutet, dass das Gehäuse nach dem Öffnen der Beutel bis zu 168 Stunden (7 Tage) unter Werkshallenbedingungen (≤ 30°C / 60% relative Luftfeuchtigkeit) gelagert werden kann, bevor das Reflow-Löten erfolgen muss. Wird diese Zeit überschritten, müssen die Bauteile gebacken werden, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen, die während des Reflow-Prozesses zu "Popcorning" (Gehäuserissen) führen könnte.

10. Technologieeinführung und Trends

10.1 Prinzip der AlInGaP-Technologie

Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP) ist eine III-V-Halbleiterverbindung, die hauptsächlich zur Herstellung hocheffizienter LEDs im roten, orangen, bernsteinfarbenen und gelben Bereich des sichtbaren Spektrums verwendet wird. Durch Anpassen der Verhältnisse von Aluminium, Indium und Gallium kann die Bandlücke des Materials eingestellt werden, was direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts bestimmt. AlInGaP-LEDs sind für ihre hohe Lichtausbeute und gute Temperaturstabilität im Vergleich zu älteren Technologien wie GaAsP bekannt.

10.2 Branchentrends

Der allgemeine Trend bei SMD-LEDs geht zu höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), erhöhter Leistungsdichte in kleineren Gehäusen und verbesserter Farbkonstanz und Farbwiedergabe. Es gibt auch einen starken Trend zur breiteren Einführung blei- und halogenfreier Materialien, um strenge Umweltvorschriften weltweit zu erfüllen. Die Gehäusetechnologie entwickelt sich weiter, um die Wärmeableitung besser zu managen, was der primäre Leistungs- und Lebensdauerbegrenzer in Hochleistungsanwendungen ist.