SMD LED Gelb AlInGaP 1206 Gehäuse Datenblatt - Abmessungen 1,6x0,8x0,6mm - Spannung 1,8-2,6V - Leistung 120mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt detailliert die Spezifikationen einer oberflächenmontierbaren (SMD) Leuchtdiode (LED), die Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP) als Halbleitermaterial zur Erzeugung von gelbem Licht nutzt. Das Bauteil ist in einem kompakten, industrieüblichen 1206-Gehäuse untergebracht, was es für automatisierte Bestückungsprozesse und platzbeschränkte Anwendungen geeignet macht. Seine Hauptfunktion ist die Bereitstellung einer zuverlässigen und effizienten Anzeige-Lichtquelle.

1.1 Merkmale und Kernvorteile

Die LED bietet mehrere wesentliche Vorteile für die moderne Elektronikfertigung. Sie entspricht Umweltvorschriften, ist für die automatisierte Bestückung mit Pick-and-Place-Geräten auf 8-mm-Gurt in 7-Zoll-Spulen verpackt und für Standard-Infrarot-Reflow-Lötprozesse ausgelegt. Ihr geringer Platzbedarf und die Kompatibilität mit automatisierter Montage reduzieren Produktionszeit und -kosten erheblich.

1.2 Zielmarkt und Anwendungen

2. Technische Parameter und Kennwerte

Dieser Abschnitt enthält die absoluten Grenzwerte und Standardbetriebsbedingungen für das Bauteil. Die Einhaltung dieser Parameter ist entscheidend für langfristige Zuverlässigkeit und Leistung.

2.1 Absolute Maximalwerte

Das Bauteil darf nicht über diese Grenzwerte hinaus betrieben werden, da sonst dauerhafte Schäden auftreten können. Zu den wichtigsten Grenzwerten gehören eine maximale Verlustleistung von 120 mW, ein Dauer-DC-Durchlassstrom von 50 mA und ein Spitzendurchlassstrom von 80 mA unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Impulsbreite). Die maximale Sperrspannung beträgt 5 V. Der Betriebs- und Lagertemperaturbereich liegt zwischen -40°C und +100°C.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Diese Parameter werden unter Standardtestbedingungen bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C und einem Durchlassstrom (IF) von 20 mA gemessen, sofern nicht anders angegeben.

Lichtstärke (Iv):

• Liegt zwischen einem Minimum von 450 mcd und einem Maximum von 1120 mcd, wobei die typischen Werte von der spezifischen Binning-Klasse abhängen.Abstrahlwinkel (2θ1/2):
• Ein weiter Abstrahlwinkel von 120 Grad, definiert als der Winkel außerhalb der Achse, bei dem die Intensität die Hälfte des axialen Wertes beträgt.Durchlassspannung (Vf):
• Zwischen 1,8 V und 2,6 V bei 20 mA.Spitzenwellenlänge (λp):
• Typischerweise 591 nm.Dominante Wellenlänge (λd):
• Liegt zwischen 584,5 nm und 594,5 nm und definiert die wahrgenommene Farbe.Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):
• Etwa 15 nm, was die spektrale Reinheit der gelben Emission angibt.Sperrstrom (Ir):
• Maximal 10 μA bei einer Sperrspannung von 5 V.3. Binning-System

Um die Konsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs anhand wichtiger Leistungsparameter in Bins sortiert. Dies ermöglicht es Entwicklern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Schaltungsanforderungen an Spannungsabfall, Helligkeit und Farbe erfüllen.

3.1 Durchlassspannung (Vf) Klasse

LEDs werden anhand ihrer Durchlassspannung bei 20 mA in Klassen (D2 bis D5) eingeteilt, wobei jede Klasse einen Bereich von 0,2 V umfasst (z.B. D2: 1,8-2,0 V, D3: 2,0-2,2 V). Für jede Klasse gilt eine Toleranz von ±0,1 V.

3.2 Lichtstärke (Iv) Klasse

Die Helligkeit wird in die Klassen U1, U2, V1 und V2 sortiert. Die Intensität reicht von 450-560 mcd (U1) bis zu 900-1120 mcd (V2). Für jede Helligkeitsklasse gilt eine Toleranz von ±11 %.

3.3 Dominante Wellenlänge (Wd) Klasse

Die Farbe, definiert durch die dominante Wellenlänge, wird von H bis L eingeteilt. Der Bereich erstreckt sich von 584,5-587,0 nm (Klasse H) bis 592,0-594,5 nm (Klasse L). Für jede Wellenlängenklasse wird eine Toleranz von ±1 nm eingehalten.

4. Mechanische und Gehäuseinformationen

4.1 Gehäuseabmessungen

Das Bauteil entspricht der EIA-Standardgröße 1206. Wichtige Abmessungen sind eine Länge von 1,6 mm, eine Breite von 0,8 mm und eine Höhe von 0,6 mm. Alle Maßtoleranzen betragen ±0,2 mm, sofern nicht anders angegeben. Die Linse ist wasserklar, und die Lichtquellenfarbe ist AlInGaP Gelb.

4.2 Empfohlene Lötflächengeometrie auf der Leiterplatte

Für zuverlässiges Löten mittels Infrarot- oder Dampfphasen-Reflow-Verfahren wird ein Lötflächenlayout empfohlen. Dieses Layout gewährleistet die korrekte Ausbildung des Lötfilets und die mechanische Stabilität des Bauteils auf der Leiterplatte (PCB).

5. Montage, Handhabung und Anwendungsrichtlinien

5.1 Lötprozess

Die LED ist mit Infrarot-Reflow-Lötprozessen, einschließlich bleifreier Profile, kompatibel. Ein empfohlenes Reflow-Profil, das mit den J-STD-020B-Standards übereinstimmt, wird bereitgestellt. Wichtige Parameter sind eine Vorwärmtemperatur von 150-200°C, eine Spitzentemperatur von maximal 260°C und eine Zeit oberhalb der Liquidustemperatur, die auf das spezifische Lotpaste- und Board-Design abgestimmt ist. Für manuelles Löten wird eine Lötkolbentemperatur unter 300°C für maximal 3 Sekunden empfohlen.

5.2 Reinigung

Falls 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.

5.3 Lagerbedingungen

Für ungeöffnete Feuchtigkeitsschutzbeutel mit Trockenmittel sollte die Lagerung bei 30°C oder weniger und 70 % relativer Luftfeuchtigkeit (RH) oder weniger erfolgen, mit einer empfohlenen Verwendungsfrist von einem Jahr. Nach dem Öffnen der Originalverpackung sollte die Lagerumgebung 30°C und 60 % RH nicht überschreiten. Bauteile, die länger als 168 Stunden der Umgebung ausgesetzt waren, sollten vor dem Löten bei etwa 60°C für mindestens 48 Stunden getrocknet werden, um feuchtigkeitsbedingte Schäden während des Reflow-Prozesses ("Popcorning") zu verhindern.

5.4 Ansteuerungsmethode und Designüberlegungen

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Um eine gleichmäßige Helligkeit über mehrere Einheiten sicherzustellen, müssen sie von einer Konstantstromquelle oder mit geeigneten strombegrenzenden Widerständen in Reihenschaltung betrieben werden. Der Betrieb über eine Konstantspannungsquelle ohne Stromregelung wird nicht empfohlen, da dies zu übermäßigem Strom, thermischem Durchgehen und reduzierter Lebensdauer führen kann. Die Durchlassspannungsvariation zwischen den Binning-Klassen muss im Schaltungsdesign berücksichtigt werden, um den gewünschten Strom aufrechtzuerhalten.

5.5 Anwendungshinweise

Diese LEDs sind für Standard-Elektronikgeräte im kommerziellen und industriellen Bereich vorgesehen. Für Anwendungen, die außergewöhnliche Zuverlässigkeit erfordern, bei denen ein Ausfall die Sicherheit gefährden könnte (z.B. Luftfahrt, medizinische Lebenserhaltungssysteme, Verkehrssicherheitssysteme), sind vor der Verwendung spezifische Konsultation und Qualifikation erforderlich.

6. Verpackung und Bestellinformationen

6.1 Gurt- und Spulen-Spezifikationen

Die Bauteile werden auf 8 mm breitem, geprägtem Trägergurt geliefert, der mit einem Deckband versiegelt und auf 7-Zoll (178 mm) Spulen aufgewickelt ist. Die Standardspulenmenge beträgt 2000 Stück. Eine Mindestpackungsmenge von 500 Stück ist für Restbestellungen verfügbar. Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA-481-Spezifikationen.

7. Leistungsanalyse und Designkontext

7.1 Verständnis der elektro-optischen Kennlinien

Typische Leistungskennlinien, wie die Beziehung zwischen Durchlassstrom und Lichtstärke oder Durchlassspannung, sind für das Schaltungsdesign unerlässlich. Die IV-Kennlinie zeigt eine nichtlineare Beziehung und unterstreicht die Notwendigkeit der Stromregelung. Die Intensitäts-Strom-Kennlinie ist im Betriebsbereich im Allgemeinen linear, sättigt jedoch bei höheren Strömen aufgrund thermischer Effekte.

7.2 Überlegungen zum Wärmemanagement

Obwohl das Bauteil für Betriebstemperaturen bis zu 100°C spezifiziert ist, verschlechtert sich seine Leistung mit steigender Sperrschichttemperatur. Die Lichtstärke nimmt typischerweise mit steigender Temperatur ab. Für Anwendungen, die bei hohen Umgebungstemperaturen oder hohen Treiberströmen arbeiten, wird ein angemessenes Leiterplattenlayout zur Wärmeableitung empfohlen, möglicherweise unter Verwendung von Wärmevias oder Kupferflächen, um Helligkeit und Lebensdauer zu erhalten.

7.3 Farbort und Wellenlängenstabilität

Die dominante Wellenlänge kann sich mit Änderungen des Treiberstroms und der Sperrschichttemperatur leicht verschieben. Das Binning-System hilft, dies durch die Bereitstellung eines kontrollierten Bereichs zu managen. Für farbkritische Anwendungen ist das Verständnis der Beziehung zwischen Treiberbedingungen und Farbverschiebung wichtig.

8. Vergleich und Technologiekontext

8.1 AlInGaP-Technologie

Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP) ist ein Halbleitermaterialsystem, das besonders effizient Licht im gelben, orangen und roten Bereich des Spektrums erzeugt. Im Vergleich zu älteren Technologien bietet es höhere Lichtausbeute, bessere Temperaturstabilität und längere Betriebslebensdauer, was es zum Standard für hochleistungsfähige gelbe LEDs macht.

8.2 Vorteile des 1206-Gehäuses

Das 1206-Gehäuse (1,6 mm x 0,8 mm) bietet einen guten Kompromiss zwischen Größe und Handhabungs-/Fertigungskomfort. Es ist größer als ultraminiaturisierte Gehäuse wie 0402, was es für die Montage robuster und oft einfacher zu inspizieren macht, während es dennoch kompakt genug für die meisten modernen tragbaren Geräte ist.

9. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

9.1 Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

Die Spitzenwellenlänge (λp) ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung maximal ist. Die dominante Wellenlänge (λd) wird aus dem CIE-Farbdiagramm abgeleitet und repräsentiert die einzelne Wellenlänge des Spektrums, die der wahrgenommenen Farbe der LED entspricht. Für eine monochromatische Quelle sind sie ähnlich; für LEDs mit einer gewissen spektralen Breite ist λd der relevantere Parameter für die Farbangabe.

9.2 Kann ich diese LED direkt an einer 3,3V- oder 5V-Logikversorgung betreiben?

Nicht ohne einen strombegrenzenden Widerstand. Die Durchlassspannung liegt zwischen 1,8 V und 2,6 V. Ein direkter Anschluss an eine 3,3-V-Versorgung würde einen Strom erzwingen, der durch den dynamischen Widerstand der LED bestimmt wird und wahrscheinlich den Maximalwert überschreiten und das Bauteil zerstören würde. Ein Vorwiderstand muss basierend auf der Versorgungsspannung, der Durchlassspannung der LED (unter Verwendung des Maximalwerts der Binning-Klasse für ein sicheres Design) und dem gewünschten Betriebsstrom berechnet werden.

9.3 Warum ist ein Trocknen erforderlich, wenn die Verpackung länger als 168 Stunden geöffnet war?

SMD-Gehäuse können Feuchtigkeit aus der Atmosphäre aufnehmen. Während des Hochtemperatur-Reflow-Lötprozesses kann diese eingeschlossene Feuchtigkeit schnell verdampfen und einen Innendruck erzeugen, der das Gehäuse zum Reißen bringen oder interne Grenzflächen delaminieren kann – ein Phänomen, das als "Popcorning" bekannt ist. Das Trocknen entfernt diese aufgenommene Feuchtigkeit und macht die Bauteile für den Reflow-Prozess sicher.

10. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf eines Statusanzeigepanels für einen Netzwerkrouter.

Mehrere gelbe LEDs sind erforderlich, um verschiedene Netzwerkaktivitätszustände anzuzeigen. Um eine gleichmäßige Helligkeit sicherzustellen, wählt der Entwickler LEDs aus derselben Lichtstärke-Klasse (z.B. V1) aus. Eine Konstantstrom-Treiberschaltung wird implementiert, um jeder LED 20 mA zuzuführen. Das Leiterplattenlayout umfasst die empfohlene Lötflächengeometrie und integriert kleine thermische Entlastungsverbindungen zur Massefläche für eine geringfügige Wärmeableitung. Die Bauteile werden nach dem Öffnen der Spule in einer kontrollierten Umgebung gelagert und mit einem bleifreien Reflow-Profil montiert, das verifiziert wurde, innerhalb der spezifizierten Temperaturgrenzen zu bleiben. Dieser Ansatz gewährleistet eine zuverlässige, konsistente und langlebige Anzeigefunktionalität.

Multiple yellow LEDs are required to indicate different network activity states. To ensure uniform brightness, the designer selects LEDs from the same luminous intensity bin (e.g., V1). A constant current driver circuit is implemented to supply 20mA to each LED. The PCB layout includes the recommended pad geometry and incorporates small thermal relief connections to the ground plane for minor heat dissipation. The components are stored in a controlled environment after the reel is opened and are assembled using a lead-free reflow profile verified to stay within the specified temperature limits. This approach ensures reliable, consistent, and long-lasting indicator functionality.