SMD LED Gelb AlInGaP Datenblatt - SMD-Gehäuse - Durchlassspannung 1,8-2,4V - Lichtstrom bis zu 2,13lm - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt detailliert die Spezifikationen einer SMD-LED (Surface-Mount Device), die einen Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP)-Halbleiter zur Erzeugung von gelbem Licht nutzt. Das Bauteil ist in einem wasserklaren Linsengehäuse untergebracht, das für automatisierte Bestückungsprozesse und platzbeschränkte Anwendungen konzipiert ist. Seine Hauptfunktion ist die Verwendung als Statusanzeige, Signalleuchte oder Frontplatten-Hintergrundbeleuchtung in einer Vielzahl elektronischer Geräte.

1.1 Kernmerkmale und Vorteile

• Konform mit der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).
• Verpackt auf 8-mm-Gurt, aufgewickelt auf 7-Zoll-Rollen, geeignet für schnelle automatisierte Bestückungsgeräte (Pick-and-Place).
• Besitzt eine EIA-Standard-Gehäuseform (Electronic Industries Alliance).
• IC-kompatible Logikpegel für einfache Integration in Steuerschaltungen.
• Vollständig kompatibel mit Infrarot (IR)-Reflow-Lötprozessen, unterstützt bleifreie Lötprofile.
• Vorkonditioniert auf JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council) Feuchtesensitivitätsstufe 3, was eine Standzeit von 168 Stunden bei <30°C/60% relativer Luftfeuchtigkeit nach dem Öffnen der Packung angibt.

1.2 Zielmärkte und Anwendungen

Diese LED ist für Zuverlässigkeit und Leistung in verschiedenen Branchen ausgelegt. Wichtige Anwendungsbereiche sind:

• Telekommunikation:Statusanzeigen in schnurlosen Telefonen, Mobiltelefonen und Netzwerkgeräten.
• Büroautomatisierung:Pannelanzeigen in Druckern, Scannern und Notebook-Computern.
• Haushaltsgeräte:Einschalt-, Modus- oder Funktionsanzeigen in verschiedenen Haushaltsgeräten.
• Industrieausrüstung:Betriebsstatus- und Fehleranzeigen in Bedienfeldern und Maschinen.
• Allgemeine Anzeige:Signal- und Symbolbeleuchtungsanwendungen sowie Frontplatten-Hintergrundbeleuchtung, wo gleichmäßige Ausleuchtung erforderlich ist.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Die folgenden Abschnitte bieten eine detaillierte Aufschlüsselung der Betriebsgrenzen und Leistungsmerkmale des Bauteils unter Standardtestbedingungen (Ta=25°C).

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte stellen die Belastungsgrenzen dar, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Ein Betrieb bei oder nahe diesen Grenzen wird für längere Zeit nicht empfohlen.

• Verlustleistung (Pd):72 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das Bauteil als Wärme abführen kann.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_F(PEAK)):80 mA. Dies ist der maximale momentane Durchlassstrom, typischerweise unter gepulsten Bedingungen spezifiziert (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite), um Überhitzung zu verhindern.
• Dauer-Durchlassstrom (I_F):30 mA. Dies ist der empfohlene maximale Strom für Dauerbetrieb.
• Sperrspannung (V_R):5 V. Das Anlegen einer Sperrspannung über diesem Wert kann zum Sperrschichtdurchbruch führen.
• Betriebstemperaturbereich:-40°C bis +85°C. Der Umgebungstemperaturbereich, für den das Bauteil ausgelegt ist.
• Lagertemperaturbereich:-40°C bis +100°C. Der Temperaturbereich für die Lagerung im nicht betriebsbereiten Zustand.

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Diese Parameter definieren die typische Leistung der LED bei Betrieb unter spezifizierten Testbedingungen (I_F= 20mA).

• Lichtstrom (Φ_v):0,67 lm (Min) bis 2,13 lm (Max). Dies ist die gesamte wahrgenommene Lichtleistung, die von der Quelle abgegeben wird, gemessen in Lumen (lm). Die große Spanne wird durch Binning verwaltet.
• Lichtstärke (I_v):224 mcd (Min) bis 710 mcd (Max). Dies ist der Lichtstrom pro Raumwinkel in einer bestimmten Richtung, gemessen in Millicandela (mcd). Es handelt sich um einen Referenzwert, der aus der Lichtstrommessung abgeleitet wird.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):120° (typisch). Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke halb so groß ist wie auf der optischen Achse (0°), was auf ein sehr breites Abstrahlverhalten hinweist.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_p):591 nm (typisch). Die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung des emittierten Lichts maximal ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):584,5 nm bis 594,5 nm. Die einzelne Wellenlänge, die den wahrgenommenen Farbton des Lichts definiert, mit einer Toleranz von ±1 nm pro Bin.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):15 nm (typisch). Die spektrale Breite der Emission bei halber Maximalintensität, ein Indikator für die Farbreinheit.
• Durchlassspannung (V_F):1,8 V (Min) bis 2,4 V (Max) bei 20mA. Der Spannungsabfall über der LED, wenn Strom fließt, mit einer Toleranz von ±0,1V pro Bin.
• Sperrstrom (I_R):10 µA (Max) bei V_R=5V. Der geringe Leckstrom, der fließt, wenn das Bauteil in Sperrrichtung betrieben wird.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um die Konsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs basierend auf Schlüsselparametern in Leistungsklassen (Bins) sortiert. Dies ermöglicht es Konstrukteuren, Bauteile auszuwählen, die spezifische Anwendungsanforderungen an Helligkeit, Farbe und Spannung erfüllen.

3.1 Lichtstrom / Lichtstärke-Binning

Die LED wird basierend auf ihrer Gesamtlichtleistung in Bins kategorisiert. Die Toleranz innerhalb jedes Lichtstärke-Bins beträgt ±11%.

• Bin D2:0,67 lm bis 0,84 lm (224 mcd bis 280 mcd)
• Bin E1:0,84 lm bis 1,07 lm (280 mcd bis 355 mcd)
• Bin E2:1,07 lm bis 1,35 lm (355 mcd bis 450 mcd)
• Bin F1:1,35 lm bis 1,68 lm (450 mcd bis 560 mcd)
• Bin F2:1,68 lm bis 2,13 lm (560 mcd bis 710 mcd)

3.2 Durchlassspannungs-Binning

LEDs werden auch nach ihrem Durchlassspannungsabfall bei 20mA sortiert, mit einer Toleranz von ±0,1V pro Bin. Dies ist entscheidend für die Berechnung des strombegrenzenden Widerstands und das Netzteil-Design.

• Bin D2:1,8 V bis 2,0 V
• Bin D3:2,0 V bis 2,2 V
• Bin D4:2,2 V bis 2,4 V

3.3 Farbton / Dominante Wellenlänge-Binning

Dieses Binning stellt Farbkonsistenz sicher. Die dominante Wellenlänge, die den wahrgenommenen Gelbton definiert, wird in spezifische Bereiche sortiert, mit einer Toleranz von ±1 nm pro Bin.

• Bin H:584,5 nm bis 587,0 nm
• Bin J:587,0 nm bis 589,5 nm
• Bin K:589,5 nm bis 592,0 nm
• Bin L:592,0 nm bis 594,5 nm

4. Analyse der Kennlinien

Während spezifische grafische Daten im Datenblatt referenziert werden, können typische Leistungstrends für AlInGaP-LEDs analysiert werden:

4.1 Strom-Spannungs-Kennlinie (I-V)

Die Durchlassspannung (V_F) zeigt eine logarithmische Beziehung zum Durchlassstrom (I_F). Sie steigt nichtlinear an, mit einem steileren Anstieg bei niedrigeren Strömen (nahe der Schwellspannung) und einem eher linearen Anstieg bei höheren Strömen aufgrund des Serienwiderstands im Halbleiter und Gehäuse.

4.2 Lichtstrom in Abhängigkeit vom Durchlassstrom

Die Lichtleistung (Lichtstrom) ist über einen signifikanten Betriebsbereich im Allgemeinen proportional zum Durchlassstrom. Die Effizienz (Lumen pro Watt) erreicht jedoch typischerweise bei einem bestimmten Strom ihr Maximum und kann bei sehr hohen Strömen aufgrund erhöhter Wärmeentwicklung und Effizienzabfalls ("droop") abnehmen.

4.3 Temperaturabhängigkeit

Schlüsselparameter werden von der Sperrschichttemperatur (T_j):

• Durchlassspannung (V_F):Nimmt mit steigender Temperatur ab (negativer Temperaturkoeffizient).
• Lichtstrom/Lichtstärke:Nimmt im Allgemeinen mit steigender Temperatur ab. Die Abnahmerate ist ein kritischer Faktor für das Thermomanagement in Hochleistungs- oder Hochtemperaturanwendungen.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):Kann sich leicht mit der Temperatur verschieben, was den wahrgenommenen Farbton beeinflusst.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das Bauteil entspricht einer EIA-Standard-SMD-Gehäuseform. Alle kritischen Abmessungen, einschließlich Körperlänge, -breite, -höhe und Anschlussabstand, sind im Datenblatt mit einer Standardtoleranz von ±0,2 mm angegeben, sofern nicht anders spezifiziert. Das wasserklare Linsenmaterial ist typischerweise Epoxid- oder Silikon-basiert.

5.2 Polaritätskennzeichnung und Lötflächen-Design

Die Kathode ist typischerweise auf dem Bauteilkörper markiert, oft durch eine Kerbe, einen grünen Punkt oder einen anderen visuellen Indikator. Das Datenblatt enthält ein empfohlenes Leiterplatten-Landmuster (Lötfläche) für Infrarot- oder Dampfphasen-Reflow-Lötung. Dieses Muster ist so gestaltet, dass es eine ordnungsgemäße Lötstellenbildung, Selbstausrichtung während des Reflow und eine zuverlässige mechanische Befestigung gewährleistet.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Empfohlenes IR-Reflow-Profil

Das Bauteil ist kompatibel mit bleifreien Lötprozessen. Das Datenblatt verweist auf ein Profil, das J-STD-020B entspricht. Typische Schlüsselparameter umfassen:

• Vorwärmen:150°C bis 200°C, mit einer maximalen Zeit von 120 Sekunden, um die Baugruppe allmählich zu erwärmen und das Flussmittel zu aktivieren.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C. Die Zeit oberhalb der Liquidustemperatur des Lotes (z.B. 217°C für SAC305) muss kontrolliert werden.
• Gesamtlötzeit:Maximal 10 Sekunden bei Spitzentemperatur, wobei maximal zwei Reflow-Zyklen erlaubt sind.

Hinweis:Das optimale Profil hängt vom spezifischen Leiterplatten-Design, den Komponenten, der Lotpaste und dem Ofen ab. Das bereitgestellte Profil ist eine Richtlinie, die für den tatsächlichen Produktionsaufbau charakterisiert werden muss.

6.2 Handlötung

Falls Handlötung notwendig ist, ist äußerste Vorsicht geboten:

• Lötkolbentemperatur:Maximal 300°C.
• Lötzeit:Maximal 3 Sekunden pro Lötstelle.
• Begrenzung:Nur ein Lötzyklus ist für die Handlötung erlaubt, um die thermische Belastung des LED-Gehäuses zu minimieren.

6.3 Reinigung

Es sollten nur spezifizierte Reinigungsmittel verwendet werden. Nicht spezifizierte Chemikalien können die Epoxidlinse oder das Gehäuse beschädigen. Falls nach dem Löten eine Reinigung erforderlich ist, wird empfohlen, das Bauteil bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol zu tauchen.

6.4 Lagerung und Handhabung

Aufgrund der Feuchtesensitivitätsstufe (MSL 3) des Bauteils ist eine ordnungsgemäße Lagerung entscheidend:

• Versiegelte Packung:Lagern bei ≤30°C und ≤70% relativer Luftfeuchtigkeit (RH). Innerhalb eines Jahres nach dem Versiegelungsdatum verwenden.
• Geöffnete Packung:Lagern bei ≤30°C und ≤60% RH. Die Bauteile müssen innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) nach dem Aussetzen an Umgebungsluft IR-reflowgelötet werden.
• Verlängerte Aussetzung:Für eine Lagerung über 168 Stunden hinaus, lagern Sie die Bauteile in einem versiegelten Behälter mit Trockenmittel oder in einer Stickstoffatmosphäre. Bauteile, die länger als 168 Stunden ausgesetzt waren, müssen vor dem Löten etwa 48 Stunden bei ca. 60°C getrocknet ("gebaked") werden, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" während des Reflow zu verhindern.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Spezifikationen für Gurt und Rolle

Die LEDs werden in industrieüblicher geprägter Trägerbandverpackung geliefert:

• Gurtbreite:8 mm.
• Rollen-Durchmesser:7 Zoll.
• Stückzahl pro Rolle:2000 Stück (Standardvollrolle).
• Mindestbestellmenge (MOQ):500 Stück für Restmengen.
• Der Gurt ist mit einem Deckband versiegelt. Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA-481-Spezifikationen, wobei maximal zwei aufeinanderfolgende fehlende Bauteile zulässig sind.

8. Anwendungshinweise und Design-Überlegungen

8.1 Strombegrenzung

Ein serieller strombegrenzender Widerstand ist für einen zuverlässigen Betrieb zwingend erforderlich. Der Widerstandswert (R_s) kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R_s= (V_Versorgung- V_F) / I_F. Verwenden Sie den maximalen V_F-Wert aus dem Bin oder Datenblatt, um sicherzustellen, dass der Strom unter ungünstigsten Bedingungen den gewünschten I_F-Wert nicht überschreitet. Die Belastbarkeit des Widerstands muss ausreichend sein: P_R= (I_F)² * R_s.

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8.2 Thermomanagement

Obwohl es sich um ein Niedrigleistungsbauteil handelt, verlängert ein ordnungsgemäßes thermisches Design die Lebensdauer und erhält die Lichtleistungsstabilität. Sorgen Sie für ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte, die mit der thermischen Lötfläche (falls vorhanden) oder den Anschlüssen der LED verbunden ist, um Wärme abzuführen. Vermeiden Sie den Betrieb bei absolutem Maximalstrom und maximaler Verlustleistung in hohen Umgebungstemperaturen.

8.3 Optisches Design

Der 120°-Abstrahlwinkel bietet einen sehr breiten Strahl. Für Anwendungen, die einen stärker fokussierten Strahl erfordern, müssen Sekundäroptiken (Linsen, Lichtleiter) verwendet werden. Die wasserklare Linse eignet sich für Anwendungen, bei denen das Chipbild nicht kritisch ist; für ein diffuseres Erscheinungsbild wäre eine milchige oder farbig diffundierte Linse erforderlich.

9. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

9.1 Was ist der Unterschied zwischen Lichtstrom und Lichtstärke?Lichtstrom (lm)misst die Gesamtmenge des von der Quelle in alle Richtungen abgegebenen sichtbaren Lichts.Lichtstärke (mcd)

misst, wie hell die Quelle in einer bestimmten Richtung erscheint. Eine LED mit hoher Lichtstärke kann einen schmalen Strahl haben, während eine LED mit hohem Lichtstrom insgesamt mehr Licht abgibt, möglicherweise über einen größeren Bereich. In diesem Datenblatt ist die Lichtstärke ein Referenzwert, der aus der Lichtstrommessung abgeleitet wird.

9.2 Warum ist Binning wichtig?_FHerstellungsschwankungen führen zu Unterschieden in V

, Lichtleistung und Farbe zwischen einzelnen LEDs. Das Binning sortiert sie in Gruppen mit eng kontrollierten Parametern. Für Anwendungen, die ein einheitliches Erscheinungsbild (z.B. Multi-LED-Displays, Hintergrundbeleuchtungen) oder präzise Stromversorgung erfordern, ist die Spezifikation eines einzelnen Bins oder einer Mischung aus Bins derselben Gruppe wesentlich.

No.9.3 Kann ich diese LED ohne einen strombegrenzenden Widerstand betreiben?_FEine LED ist eine Diode mit einer nichtlinearen I-V-Kennlinie. Eine kleine Erhöhung der Spannung über ihre V

hinaus kann einen großen, möglicherweise zerstörerischen Anstieg des Stroms verursachen. Ein Serienwiderstand (oder eine Konstantstromquelle) ist immer erforderlich, um den Arbeitspunkt sicher einzustellen.

9.4 Was passiert, wenn ich die Lager- oder Reflow-Zeit nach dem Öffnen der Packung überschreite?

Feuchtigkeit, die in das Kunststoffgehäuse eingedrungen ist, kann während des Hochtemperatur-Reflow-Lötprozesses schnell verdampfen und innere Delamination, Risse oder Bonddrahtschäden ("Popcorning") verursachen. Die Einhaltung der MSL-3-Richtlinien (168 Stunden Standzeit) und das erforderliche Trocknen ("Bake-out") bei Überschreitung sind entscheidend für die Ausbeute bei der Bestückung und die langfristige Zuverlässigkeit.

10. Funktionsprinzip und Technologie

10.1 AlInGaP-Halbleitertechnologie

Diese LED verwendet eine Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP)-Halbleiterverbindung für ihren aktiven Bereich. Durch präzise Kontrolle der Verhältnisse dieser Elemente während des Kristallwachstums wird die Bandlücke des Materials so ausgelegt, dass Licht im gelben Bereich des sichtbaren Spektrums (um 590 nm) emittiert wird, wenn Elektronen und Löcher über die Bandlücke rekombinieren (Elektrolumineszenz). Die AlInGaP-Technologie ist für ihre hohe Effizienz bei roten, orangen und gelben Wellenlängen bekannt.

10.2 SMD-Gehäuseaufbau