SMD LED Gelb Diffuslinse LTSN-B680VSST - Gehäuseabmessungen - Durchlassspannung 1,8-2,4V - Lichtstärke 710-1400mcd - Technisches Datenblatt

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt die Spezifikationen einer oberflächenmontierbaren (SMD) Leuchtdiode (LED). Das Bauteil verfügt über eine Diffuslinse und nutzt einen AlInGaP-Halbleiterwerkstoff (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) zur Erzeugung von gelbem Licht. SMD LEDs sind für automatisierte Leiterplattenbestückungsprozesse konzipiert und bieten eine kompakte Bauform, die sich für platzbeschränkte Anwendungen eignet.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die primären Vorteile dieser LED sind ihre Kompatibilität mit automatisierten Bestückungsautomaten und Infrarot-Rückflusslötprozessen, die in der Serienfertigung von Elektronik Standard sind. Sie ist auf 8-mm-Trägerband verpackt, das auf 7-Zoll-Durchmesser-Spulen aufgewickelt ist, was eine effiziente Handhabung und Montage ermöglicht. Das Bauteil entspricht relevanten Industriestandards und ist für den Einsatz in einer breiten Palette von Konsum- und Industrie-Elektronik ausgelegt. Zielanwendungen umfassen Telekommunikationsgeräte, Büroautomatisierungsgeräte, Haushaltsgeräte, industrielle Steuerungssysteme sowie Innenraum-Beschilderung oder Display-Anwendungen, bei denen zuverlässige Anzeigebeleuchtung erforderlich ist.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

Die Leistung der LED ist unter spezifischen Testbedingungen definiert, typischerweise bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C. Das Verständnis dieser Parameter ist für den Schaltungsentwurf und die Leistungsvorhersage entscheidend.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb außerhalb dieser Grenzen wird nicht empfohlen. Wichtige Grenzwerte sind eine maximale Verlustleistung von 120 mW, ein kontinuierlicher Gleichstrom-Durchlassstrom (IF) von 50 mA und ein Spitzen-Durchlassstrom von 80 mA unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite). Die maximale Sperrspannung (VR) beträgt 5 V. Das Bauteil ist für Betrieb und Lagerung innerhalb eines Temperaturbereichs von -40°C bis +100°C ausgelegt.

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Leistungsparameter unter normalen Betriebsbedingungen. Die Lichtstärke (Iv), ein Maß für die wahrgenommene Helligkeit, liegt bei einem Durchlassstrom von 20 mA zwischen einem Minimum von 710 mcd und einem Maximum von 1400 mcd. Der Abstrahlwinkel (2θ1/2), definiert als der volle Winkel, bei dem die Intensität auf die Hälfte ihres axialen Wertes abfällt, beträgt typischerweise 120 Grad, was auf ein breites Abstrahlverhalten für Anzeigelichter hindeutet. Die Durchlassspannung (VF) bei 20 mA liegt zwischen 1,8 V und 2,4 V, was für die Berechnung von Vorwiderstandswerten und die Netzteilauslegung wichtig ist. Die dominante Wellenlänge (λd), die die wahrgenommene Farbe definiert, ist zwischen 586,5 nm und 592,5 nm spezifiziert, was sie in den gelben Bereich des Spektrums einordnet. Der Sperrstrom (IR) ist typischerweise sehr niedrig, mit einem Maximum von 10 µA bei der vollen Sperrspannung von 5V.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um die Konsistenz in der Serienfertigung sicherzustellen, werden LEDs nach Leistungsklassen sortiert. Dies ermöglicht es Konstrukteuren, Bauteile auszuwählen, die spezifische Spannungs-, Helligkeits- und Farbanforderungen erfüllen.

3.1 Durchlassspannungs-Klasse (Vf)

LEDs werden basierend auf ihrem Durchlassspannungsabfall bei 20 mA klassifiziert. Die Bincodes D2, D3 und D4 entsprechen den Spannungsbereichen 1,80-2,00V, 2,00-2,20V bzw. 2,20-2,40V, mit einer Toleranz von ±0,1V pro Klasse. Die Auswahl von LEDs aus derselben Vf-Klasse hilft, eine gleichmäßige Stromverteilung zu gewährleisten, wenn mehrere Bauteile parallel geschaltet sind.

3.2 Lichtstärke-Klasse (Iv)

Die Helligkeit wird bei 20 mA in die Klassen V1 (710-875 mcd), V2 (875-1120 mcd) und W1 (1120-1400 mcd) eingeteilt, mit einer Toleranz von 11 % pro Klasse. Dies ermöglicht die Abstimmung der Helligkeitsniveaus über eine LED-Anordnung.

3.3 Dominante Wellenlängen-Klasse (Wd)

Die Farbe (Wellenlänge) wird in die Codes J (586,5-589,5 nm) und K (589,5-592,5 nm) klassifiziert, mit einer Toleranz von ±1 nm. Dies gewährleistet Farbkonsistenz, was für Anwendungen, bei denen ein einheitliches Erscheinungsbild wichtig ist, entscheidend ist.

4. Analyse der Kennlinien

Während spezifische grafische Daten im Datenblatt referenziert werden, liefern typische Kennlinien für solche Bauteile wertvolle Einblicke. Die Durchlassstrom-Durchlassspannungs-Kennlinie (I-V) zeigt die exponentielle Beziehung, die für die Bestimmung des Arbeitspunktes entscheidend ist. Die Lichtstärke-Durchlassstrom-Kennlinie zeigt typischerweise einen nahezu linearen Zusammenhang innerhalb des Betriebsbereichs, jedoch kann bei höheren Strömen eine Sättigung auftreten. Die spektrale Verteilungskurve würde eine Spitzenemissionswellenlänge (λp) um 591 nm mit einer spektralen Halbwertsbreite (Δλ) von etwa 15 nm zeigen, was die Farbreinheit definiert. Die Leistung variiert auch mit der Temperatur; die Lichtstärke nimmt im Allgemeinen mit steigender Sperrschichttemperatur ab.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Die LED ist in einem standardmäßigen SMD-Gehäuse untergebracht. Detaillierte Maßzeichnungen sind angegeben, die Länge, Breite, Höhe, Anschlussabstand und Linsengeometrie spezifizieren. Diese Abmessungen sind für das Leiterplatten-Layout entscheidend. Das Dokument enthält empfohlene Leiterplatten-Pad-Designs für zuverlässiges Löten, die Pad-Größe und -Abstand spezifizieren, um eine ordnungsgemäße Lötstellenbildung während des Reflow-Lötens sicherzustellen. Das Bauteil hat eine Polungsmarkierung, typischerweise einen Kathodenindikator auf dem Gehäuse, der korrekt mit dem Leiterplatten-Layout ausgerichtet werden muss.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Empfohlenes IR-Rückflussprofil

Für bleifreie Lötprozesse wird ein Profil empfohlen, das mit J-STD-020B konform ist. Wichtige Parameter umfassen eine Vorwärmtemperatur von 150-200°C, eine maximale Bauteiltemperatur von nicht mehr als 260°C und eine Zeit oberhalb der Liquidustemperatur (TAL), die auf die spezifische Lotpaste abgestimmt ist. Die gesamte Vorwärmzeit sollte auf maximal 120 Sekunden begrenzt sein. Diese Bedingungen sind wesentlich, um thermische Schäden am LED-Gehäuse oder der Epoxidlinse zu verhindern.

6.2 Lagerbedingungen

Die LEDs sind feuchtigkeitsempfindlich. Bei Lagerung in der original versiegelten Feuchtigkeitssperrbeutel mit Trockenmittel sollten sie bei ≤ 30°C und ≤ 70 % relativer Luftfeuchtigkeit aufbewahrt werden, mit einer empfohlenen Verwendungsfrist von einem Jahr. Sobald der Beutel geöffnet ist, sollte die Lagerumgebung ≤ 30°C und ≤ 60 % relative Luftfeuchtigkeit betragen. Bauteile, die länger als 168 Stunden Umgebungsbedingungen ausgesetzt waren, sollten vor dem Löten bei etwa 60°C für mindestens 48 Stunden getrocknet werden, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und ein \"Popcorning\" während des Reflow-Lötens zu verhindern.

6.3 Reinigung

Wenn eine Reinigung nach dem Löten erforderlich ist, sollten nur spezifizierte Lösungsmittel verwendet werden. Das Eintauchen der LED in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute ist akzeptabel. Nicht spezifizierte Chemikalien können das Gehäusematerial oder die Linse beschädigen.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die Standardverpackung besteht aus LEDs, die in geprägtes Trägerband (8 mm Teilung) eingelegt und mit Deckband versiegelt sind. Dieses Band wird auf eine Standardspule mit 7 Zoll (178 mm) Durchmesser aufgewickelt. Jede volle Spule enthält 2000 Stück. Für Mengen unter einer vollen Spule kann eine Mindestpackungsmenge von 500 Stück verfügbar sein. Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA-481-Spezifikationen.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Um eine stabile und gleichmäßige Helligkeit zu gewährleisten, insbesondere bei Verwendung mehrerer LEDs, sollte jede LED mit einem strombegrenzenden Widerstand in Reihe betrieben werden. Der Widerstandswert (R) wird mit der Formel berechnet: R = (Vcc - VF) / IF, wobei Vcc die Versorgungsspannung, VF die Durchlassspannung der LED (für die ungünstigste Stromberechnung den Maximalwert verwenden) und IF der gewünschte Durchlassstrom (z.B. 20 mA) ist. Das parallele Betreiben von LEDs ohne individuelle Widerstände wird aufgrund von VF-Schwankungen nicht empfohlen, da dies zu erheblichen Stromungleichgewichten und ungleichmäßiger Helligkeit führen kann.

8.2 Designüberlegungen

Berücksichtigen Sie die thermische Umgebung. Der Betrieb bei oder nahe dem maximalen Nennstrom erzeugt mehr Wärme, was möglicherweise die Lichtausbeute und Lebensdauer verringert. Eine ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte oder Wärmeleitungen können für die Wärmeableitung bei hohen Strömen oder hohen Umgebungstemperaturen erforderlich sein. Stellen Sie sicher, dass das Leiterplattenlayout der empfohlenen Pad-Geometrie für zuverlässiges Löten entspricht. Berücksichtigen Sie den breiten Abstrahlwinkel (120°) bei der Gestaltung von Lichtleitern oder Blenden.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu älteren bedrahteten LEDs bietet dieser SMD-Typ erhebliche Platzersparnis, eine bessere Eignung für die automatisierte Montage und oft eine verbesserte Zuverlässigkeit aufgrund des Fehlens von Bonddrähten. Innerhalb der Kategorie der gelben SMD LEDs sind die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale dieses Bauteils seine spezifische Kombination aus hoher Lichtstärke (bis zu 1400 mcd), breitem Abstrahlwinkel und der Verwendung von AlInGaP-Technologie, die typischerweise einen höheren Wirkungsgrad und eine bessere Temperaturstabilität im Vergleich zu einigen anderen Halbleitermaterialien für gelbes Licht bietet. Die detaillierte Binning-Struktur gibt Konstrukteuren eine präzise Kontrolle über Farb- und Helligkeitskonsistenz.

10. Häufig gestellte Fragen basierend auf technischen Parametern

F: Welchen Widerstandswert sollte ich für eine 5V-Versorgung verwenden?

A: Unter Verwendung der maximalen VF von 2,4V und einem Ziel-IF von 20mA: R = (5V - 2,4V) / 0,020A = 130 Ohm. Ein Standardwiderstand von 130 oder 150 Ohm wäre geeignet, wobei die tatsächliche Verlustleistung im Widerstand zu überprüfen ist.

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

A: Obwohl der absolute Maximalwert 50 mA DC beträgt, kann der Betrieb an dieser Grenze die Lebensdauer verringern und die Sperrschichttemperatur erhöhen, was möglicherweise die Lichtausbeute reduziert. Für optimale Zuverlässigkeit und Leistung wird empfohlen, mit dem typischen Teststrom von 20 mA oder darunter zu betreiben.

F: Wie stelle ich eine gleichmäßige Helligkeit in einer Anordnung sicher?

A: Verwenden Sie individuelle strombegrenzende Widerstände für jede LED und geben Sie, wenn möglich, bei der Beschaffung LEDs aus denselben Lichtstärke- (Iv) und Durchlassspannungs-Klassen (Vf) an.

F: Ist diese LED für den Außeneinsatz geeignet?

A: Das Datenblatt spezifiziert Anwendungen einschließlich Innenraum-Beschilderung/Displays. Für den Außeneinsatz sind Faktoren wie UV-Beständigkeit der Linse, größere Temperaturzyklen und wasserdichte Abdichtung entscheidend und hier nicht explizit abgedeckt. Sie ist primär für Innenraum-/milde Umgebungen ausgelegt.

11. Praktischer Design- und Anwendungsfall

Szenario: Entwurf eines Statusanzeigepanels für einen Netzwerkrouter.Das Panel benötigt zehn gelbe Anzeigelichter, um Link-Aktivität und Systemstatus anzuzeigen. Der Konstrukteur wählt diese LED aufgrund ihrer Helligkeit, des breiten Abstrahlwinkels und der Kompatibilität mit der automatisierten Montage. Jede LED wird zwischen einen 3,3V-Mikrocontroller-GPIO-Pin und Masse über einen 56-Ohm-Vorwiderstand geschaltet (berechnet für ~20mA bei einer typischen VF von 2,2V). Das Leiterplattenlayout verwendet das empfohlene Pad-Layout. Der Konstrukteur gibt die Bincodes D3 für Vf und V2 für Iv an, um eine konsistente Helligkeit und Stromaufnahme von den Mikrocontroller-Pins sicherzustellen. Die LEDs werden hinter einer leicht diffundierenden Acrylplatte platziert. Die bestückte Platine durchläuft das IR-Rückflusslöten unter Verwendung des spezifizierten bleifreien Profils, was zu zuverlässigen Lötstellen und voll funktionsfähigen Anzeigen führt.

12. Funktionsprinzip

Die Lichtemission in dieser LED basiert auf Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang aus AlInGaP-Materialien. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich injiziert, wo sie rekombinieren. Die bei dieser Rekombination freigesetzte Energie wird als Photonen (Licht) emittiert. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die wiederum die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts definiert, in diesem Fall gelb. Die Diffuslinse enthält Streupartikel, die das Licht streuen und so einen breiteren, gleichmäßigeren Abstrahlwinkel im Vergleich zu einer klaren Linse erzeugen.

13. Entwicklungstrends

Der allgemeine Trend bei SMD LEDs geht weiterhin in Richtung höherer Lichtausbeute (mehr Lichtleistung pro Watt elektrischer Eingangsleistung), was hellere Displays oder einen geringeren Stromverbrauch ermöglicht. Die Gehäusegrößen werden ständig verkleinert, während die optische Leistung beibehalten oder verbessert wird. Es gibt auch einen Fokus auf verbesserte Farbkonsistenz und engere Binning-Toleranzen, um den Anforderungen hochwertiger Display-Anwendungen gerecht zu werden. Darüber hinaus ist eine verbesserte Zuverlässigkeit unter höheren Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen ein fortlaufender Entwicklungsbereich, um das Spektrum geeigneter Anwendungen zu erweitern. Das Streben nach breiterer Kompatibilität mit bleifreien, hochtemperaturbeständigen Lötprozessen bleibt Standard.