SMD LED Gelbgrün 120° Abstrahlwinkel - Gehäuseabmessungen - Durchlassspannung 2,0V typ. - Verlustleistung 72mW - Technisches Datenblatt

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt detailliert die Spezifikationen einer Oberflächenmontage-LED (SMD-LED) mit diffundierter Linse und einem AlInGaP-Halbleitermaterial zur Erzeugung einer gelbgrünen Lichtemission. Das Bauteil ist für automatisierte Leiterplattenbestückungsprozesse ausgelegt und eignet sich somit für die Serienfertigung. Sein kompaktes Bauformat und die Kompatibilität mit Standard-SMD-Bestückungsgeräten machen es für platzbeschränkte Anwendungen in verschiedenen elektronischen Bereichen geeignet.

1.1 Kernmerkmale und Vorteile

• Konformität:Das Produkt entspricht den relevanten Umweltvorschriften (z.B. RoHS).
• Verpackung:Geliefert in industrieüblicher 8-mm-Bandverpackung auf 7-Zoll-Spulen, was automatisierte Pick-and-Place-Operationen erleichtert.
• Prozesskompatibilität:Vollständig kompatibel mit automatischen Bestückungsgeräten und Infrarot-Reflow-Lötprozessen, die üblicherweise in SMT-Montagelinien verwendet werden.
• Elektrische Schnittstelle:IC-kompatibel, ermöglicht den direkten Betrieb von Standard-Logikpegeln mit entsprechender Strombegrenzung.
• Zuverlässigkeit:Unterzogen beschleunigten Vorbedingungstests nach JEDEC Level 3, um die Robustheit gegenüber feuchtigkeitsbedingten Spannungen während des Lötens sicherzustellen.

1.2 Zielmärkte und Anwendungen

Diese LED ist für ein breites Spektrum elektronischer Geräte entwickelt, in denen zuverlässige, kompakte Statusanzeigen oder Beleuchtung erforderlich sind. Hauptanwendungsbereiche sind:

• Telekommunikationsgeräte:Statusanzeigen an Routern, Modems und Mobilteilen.
• Büroautomatisierung:Pilotlichter an Druckern, Kopierern und Scannern.
• Unterhaltungselektronik & Haushaltsgeräte:Netz-, Betriebsmodus- oder Funktionsanzeigen.
• Industrieausrüstung:Maschinenstatus-, Fehler- oder Betriebsmodus-Signalisierung.
• Allgemeine Anzeige:Frontplatten-Hintergrundbeleuchtung für Symbole, Icons oder allgemeine Statusleuchten.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Der folgende Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Interpretation der wichtigsten elektrischen, optischen und thermischen Parameter, die den Leistungsbereich des Bauteils definieren.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb bei oder nahe diesen Grenzen wird für zuverlässige Leistung nicht empfohlen.

• Verlustleistung (Pd):72 mW. Dies ist die maximal zulässige Leistung, die das LED-Gehäuse bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C als Wärme abführen kann. Das Überschreiten dieses Limits riskiert eine Überhitzung des Halbleiterübergangs, was zu beschleunigtem Abbau oder Ausfall führen kann.
• DC-Durchlassstrom (IF):30 mA. Der maximale kontinuierliche Durchlassstrom, der an die LED angelegt werden kann.
• Spitzen-Durchlassstrom:80 mA (unter gepulsten Bedingungen: 1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite). Dieser Wert ist für kurze, hochstromstarke Pulse relevant, sollte aber nicht für Dauerbetrieb verwendet werden.
• Betriebstemperaturbereich:-40°C bis +85°C. Der Umgebungstemperaturbereich, in dem das Bauteil spezifikationsgemäß korrekt arbeitet.
• Lagertemperaturbereich:-40°C bis +100°C. Der Temperaturbereich für die sichere Lagerung, wenn das Bauteil nicht unter Spannung steht.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Diese Parameter werden unter Standardtestbedingungen (Ta=25°C, IF=20mA) gemessen und repräsentieren die typische Leistung des Bauteils.

• Lichtstärke (Iv):Reicht von mindestens 56,0 mcd bis maximal 180,0 mcd, wobei ein typischer Wert innerhalb dieses Binning-Bereichs impliziert ist. Die Intensität wird mit einem Sensor gemessen, der auf die photopische (menschliche Augen-) Ansprechkurve (CIE-Standard) gefiltert ist.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):120 Grad (typisch). Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte des auf der Achse gemessenen Wertes abfällt. Ein 120-Grad-Winkel zeigt ein breites, diffundiertes Lichtemissionsmuster an, das für Flächenbeleuchtung oder Betrachtung aus weiten Winkeln geeignet ist.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λP):Ca. 575 nm. Dies ist die Wellenlänge am höchsten Punkt des optischen Emissionsspektrums.
• Dominante Wellenlänge (λd):Ca. 571 nm (typisch). Dies ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge, die die Farbe der LED definiert, abgeleitet aus den CIE-Farbkoordinaten. Es ist der Schlüsselparameter für die Farbangabe.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Ca. 15 nm (typisch). Dies gibt die spektrale Reinheit an; ein Wert von 15nm ist charakteristisch für AlInGaP-basierte gelbgrüne LEDs.
• Durchlassspannung (VF):2,0V (typisch), maximal 2,4V bei 20mA. Dies ist der Spannungsabfall über der LED im Betrieb bei spezifiziertem Strom. Er ist entscheidend für den Entwurf der strombegrenzenden Schaltung.
• Sperrstrom (IR):Maximal 10 μA bei einer Sperrspannung (VR) von 5V. Dieser Parameter dient nur Testzwecken; das Bauteil ist nicht für den Betrieb unter Sperrvorspannung ausgelegt.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um Konsistenz in der Serienfertigung sicherzustellen, werden LEDs nach Leistungsklassen sortiert. Dies ermöglicht es Entwicklern, Bauteile auszuwählen, die bestimmte Mindestkriterien für ihre Anwendung erfüllen.

3.1 Binning der Durchlassspannung (Vf)

LEDs werden basierend auf ihrem Durchlassspannungsabfall bei 20mA kategorisiert. Dies hilft beim Entwurf von Stromversorgungen und sichert gleichmäßige Helligkeit, wenn mehrere LEDs parallel geschaltet sind.

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

Toleranz innerhalb jedes Bins ist ±0,1V.

3.2 Binning der Lichtstärke (Iv)

Dies ist das primäre Binning für die Helligkeit. Bauteile werden in Gruppen mit definierten Minimal- und Maximalwerten der Lichtstärke sortiert.

• Bin P2:56,0 – 71,0 mcd
• Bin Q1:71,0 – 90,0 mcd
• Bin Q2:90,0 – 112,0 mcd
• Bin R1:112,0 – 140,0 mcd
• Bin R2:140,0 – 180,0 mcd

Toleranz für jeden Intensitäts-Bin ist ±11%.

3.3 Binning der dominanten Wellenlänge (Wd)

Dieses Binning stellt Farbkonsistenz sicher. LEDs werden nach ihrer dominanten Wellenlänge gruppiert, die direkt mit dem wahrgenommenen Farbton korreliert.

• Bin B:λd = 564,5 – 567,5 nm
• Bin C:λd = 567,5 – 570,5 nm
• Bin D:λd = 570,5 – 573,5 nm
• Bin E:λd = 573,5 – 576,5 nm

Toleranz für jeden Wellenlängen-Bin ist ±1 nm.

4. Analyse der Kennlinien

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

4.1 Strom-Spannungs-Kennlinie (I-V)

Die I-V-Kennlinie einer LED ist exponentiell. Die typische Durchlassspannung (2,0V) ist bei 20mA spezifiziert. Entwickler müssen einen strombegrenzenden Widerstand oder Konstantstromtreiber verwenden, um sicherzustellen, dass der Arbeitspunkt stabil bleibt, da eine kleine Änderung der Spannung eine große Änderung des Stroms verursachen kann, was möglicherweise die Maximalwerte überschreitet.

4.2 Lichtstärke in Abhängigkeit vom Durchlassstrom

Die Lichtstärke ist innerhalb des Betriebsbereichs annähernd proportional zum Durchlassstrom. Ein Betrieb über dem empfohlenen DC-Strom (20mA) kann die Helligkeit erhöhen, erhöht aber auch die Sperrschichttemperatur, was möglicherweise die Lebensdauer verringert und Farbverschiebungen verursacht.

4.3 Temperaturabhängigkeit

Die LED-Leistung ist temperaturabhängig. Typischerweise nimmt die Durchlassspannung mit steigender Temperatur ab, während auch die Lichtstärke abnimmt. Ein Betrieb an der oberen Grenze des Temperaturbereichs (85°C) führt im Vergleich zum Betrieb bei 25°C zu einer geringeren Lichtausbeute.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Bauteilabmessungen und Polarität

Das LED-Gehäuse hat spezifische physikalische Abmessungen, die für das PCB-Footprint-Design entscheidend sind. Das Datenblatt enthält eine detaillierte Maßzeichnung. Die Polarität ist durch eine Kathodenmarkierung (typischerweise eine Kerbe, einen grünen Punkt oder andere Markierungen auf dem Gehäuse) gekennzeichnet. Die korrekte Ausrichtung ist für den Schaltungsbetrieb wesentlich.

5.2 Empfohlene PCB-Pad-Auslegung

Ein Land Pattern (Footprint) für die Leiterplatte wird bereitgestellt. Die Einhaltung dieses empfohlenen Pad-Layouts ist entscheidend, um zuverlässige Lötstellen während des Reflow-Lötens zu erreichen und eine korrekte mechanische Befestigung und Wärmeableitung sicherzustellen.

5.3 Spezifikationen für Band- und Spulenverpackung

Das Bauteil wird in geprägter Trägerbandverpackung mit einem Schutzdeckband geliefert, aufgewickelt auf 7-Zoll (178mm) Spulen. Wichtige Spezifikationen sind:

• Taschenabstand:Definiert in den Bandabmessungen.
• Bauteile pro Spule:2000 Stück.
• Fehlende Bauteile:Maximal zwei aufeinanderfolgende leere Taschen sind laut Spezifikation erlaubt.
• Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA-481-Standards für Bauteilverpackung.

6. Richtlinien für Löten und Bestückung

6.1 IR-Reflow-Lötprofil (bleifrei)

Ein mit J-STD-020B konformes Temperaturprofil für bleifreie Lötprozesse wird vorgeschlagen. Wichtige Parameter sind:

• Vorwärmen:Ein allmählicher Anstieg, um das Flussmittel zu aktivieren und thermischen Schock zu minimieren.
• Einweichzone:Ein Plateau, um der gesamten Baugruppe zu ermöglichen, eine einheitliche Temperatur zu erreichen.
• Reflow (Liquidus):Die Spitzentemperatur darf 260°C nicht überschreiten, und die Zeit über 217°C (Liquidus-Temperatur für typisches bleifreies Lot) sollte kontrolliert werden (z.B. max. 10 Sekunden).
• Abkühlung:Eine kontrollierte Abkühlrate.

Hinweis:Das genaue Profil muss für die spezifische PCB-Baugruppe charakterisiert werden, unter Berücksichtigung von Platinendicke, Bauteildichte und verwendeter Lötpaste.

6.2 Handlöten

Falls Handlöten notwendig ist, muss äußerste Vorsicht walten:

• Lötkolbentemperatur:Maximal 300°C.
• Lötzeit:Maximal 3 Sekunden pro Pad.
• Begrenzung:Das Löten sollte nur einmal durchgeführt werden, um thermische Schäden am Kunststoffgehäuse und den internen Bonddrähten zu vermeiden.

6.3 Reinigung

Falls eine Nachlötreinigung erforderlich ist, sollten nur spezifizierte Lösungsmittel verwendet werden, um die Kunststofflinse und das Gehäuse der LED nicht zu beschädigen. Empfohlene Mittel sind Ethylalkohol oder Isopropylalkohol. Die LED sollte bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute eingetaucht werden.

7. Lagerung und Handhabungshinweise

7.1 Feuchtigkeitsempfindlichkeit

Das LED-Gehäuse ist feuchtigkeitsempfindlich. Längere Exposition gegenüber Umgebungsfeuchtigkeit kann zu "Popcorn"-Rissen während des Reflow-Lötens führen.

• Verschlossene Verpackung:Lagern bei ≤30°C und ≤70% rF. Innerhalb eines Jahres nach dem Verpackungsdatum verwenden.
• Geöffnete Verpackung:Für Bauteile, die aus der Feuchtigkeitsschutzbeutel entnommen wurden, ist die empfohlene Lagerumgebung ≤30°C und ≤60% rF.
• Floor Life:Es wird empfohlen, das IR-Reflow-Löten innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) nach dem Öffnen der Originalverpackung abzuschließen.
• Verlängerte Lagerung/Trocknung:Bauteile, die länger als 168 Stunden exponiert waren, sollten vor dem Löten bei etwa 60°C für mindestens 48 Stunden getrocknet werden, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen.

7.2 Ansteuerungsmethode

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Um gleichmäßige Helligkeit beim Verbinden mehrerer LEDs sicherzustellen, sollten sie mit einer Konstantstromquelle betrieben werden. Das direkte Parallelschalten von LEDs mit einer einzelnen Spannungsquelle und einem Widerstand wird aufgrund von Schwankungen der Durchlassspannung (Vf) zwischen einzelnen Bauteilen nicht empfohlen, was zu erheblichen Unterschieden im Strom und folglich in der Helligkeit führen kann. Eine Reihenschaltung mit einem geeigneten strombegrenzenden Widerstand oder die Verwendung einzelner Widerstände für jede parallel geschaltete LED wird bevorzugt.

8. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

8.1 Strombegrenzung

Verwenden Sie stets einen Reihenwiderstand oder Konstantstromtreiber, um den Durchlassstrom auf den gewünschten Wert (z.B. 20mA) einzustellen. Der Widerstandswert kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (V_Versorgung - Vf_LED) / I_gewünscht. Verwenden Sie für ein konservatives Design den maximalen Vf aus dem Datenblatt (2,4V), um sicherzustellen, dass der Strom auch bei einer LED mit niedrigem Vf die Grenzwerte nicht überschreitet.

8.2 Thermomanagement

Obwohl die Verlustleistung gering ist (72mW), kann ein effektives Thermomanagement auf der Leiterplatte dazu beitragen, die Leistung und Langlebigkeit zu erhalten, insbesondere in Umgebungen mit hoher Umgebungstemperatur oder beim Betrieb mit höheren Strömen. Eine gute thermische Verbindung von den LED-Pads zum PCB-Kupfer kann helfen, Wärme abzuleiten.

8.3 Optisches Design

Der 120-Grad-Abstrahlwinkel und die diffundierte Linse sorgen für eine breite, weiche Lichtemission. Dies macht die LED für Anwendungen geeignet, die eine gleichmäßige Ausleuchtung einer Fläche erfordern oder bei denen die Anzeige aus einem weiten Winkelbereich sichtbar sein muss, oft ohne den Bedarf an Sekundäroptik wie Lichtleitern.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

9.1 Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

Die Spitzenwellenlänge (λP) ist die physikalische Wellenlänge am höchsten Intensitätspunkt im Emissionsspektrum der LED. Die dominante Wellenlänge (λd) ist ein berechneter Wert basierend auf der menschlichen Farbwahrnehmung (CIE-Koordinaten), der die Einzelwellenlänge der wahrgenommenen Farbe darstellt. Für Designzwecke, insbesondere in Bezug auf Farbabgleich, sind die dominante Wellenlänge und ihr Binning relevanter.

9.2 Kann ich diese LED dauerhaft mit 30mA betreiben?

Obwohl der absolute Maximalwert für den DC-Durchlassstrom 30mA beträgt, sind die elektro-optischen Eigenschaften bei 20mA spezifiziert. Ein kontinuierlicher Betrieb bei 30mA erzeugt mehr Wärme, was möglicherweise die Lichtausbeute und Lebensdauer verringert. Für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb ist es ratsam, für einen Strom bei oder unterhalb der typischen Testbedingung von 20mA zu entwickeln.

9.3 Wie interpretiere ich die Binning-Codes bei der Bestellung?

Sie müssen die gewünschten Bin-Codes für Vf, Iv und Wd basierend auf den Anforderungen Ihrer Anwendung an Spannungskonsistenz, Helligkeitsniveau und Farbort spezifizieren. Beispielsweise könnte eine Bestellung die Bins D3 (Vf), R1 (Iv) und D (Wd) angeben, um Bauteile mit mittlerer Spannung, hoher Helligkeit und einem spezifischen gelbgrünen Farbton zu erhalten.

10. Funktionsprinzipien und Technologiekontext

10.1 AlInGaP-Halbleitertechnologie

Diese LED verwendet ein Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP) Halbleitermaterial. Dieses Materialsystem ist hocheffizient für die Lichterzeugung im bernsteinfarbenen, gelben und grünen Bereich des sichtbaren Spektrums. Im Vergleich zu älteren Technologien bieten AlInGaP-LEDs höhere Helligkeit, bessere Effizienz und verbesserte Temperaturstabilität.

10.2 Funktion der diffundierten Linse

Die diffundierte (nicht klare) Linse enthält Streupartikel, die das von dem kleinen Halbleiterchip emittierte Licht mischen. Dieser Prozess verbreitert den Abstrahlwinkel (auf 120 Grad) und erzeugt ein gleichmäßigeres, weicheres Erscheinungsbild, indem der helle "Hot Spot" eliminiert wird, der typischerweise bei LEDs mit klaren Linsen zu sehen ist. Dies ist ideal für Anwendungen, bei denen die LED direkt betrachtet wird.