LTST-C230TBKT-5A SMD LED Datenblatt - Reverse Mount - Blau (InGaN) - 2,65-3,15V - 76mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTST-C230TBKT-5A ist eine oberflächenmontierbare (SMD) Leuchtdiode (LED), die für moderne elektronische Bestückungsprozesse konzipiert ist. Ihr Kernstück ist ein ultraheller Halbleiterchip aus Indiumgalliumnitrid (InGaN), der blaues Licht emittiert. Ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal dieses Bauteils ist sein Reverse-Mount-Design, was bedeutet, dass die primäre Lichtemission durch die Substratseite des Gehäuses erfolgt. Dies wird durch die Beschreibung "Wasserklare Linse" angezeigt, die im Vergleich zu diffundierenden Linsen typischerweise einen breiteren oder spezifischeren Betrachtungswinkel ermöglicht. Das Bauteil ist auf 8 mm breitem Trägerband verpackt, das auf 7-Zoll-Spulen aufgewickelt ist, wodurch es voll kompatibel mit den in der Serienfertigung eingesetzten Hochgeschwindigkeits-Automatikbestückungsanlagen ist.

Das Produkt wird als "Green Product" eingestuft, d.h. es entspricht der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe). Es ist außerdem für die Kompatibilität mit integrierten Schaltungen (ICs) ausgelegt und kann Standard-Infrarot (IR) Reflow-Lötprozesse widerstehen, die für die bleifreie (Pb-freie) Leiterplattenbestückung (PCB) unerlässlich sind.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, bei deren Überschreitung dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Sie sind bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C spezifiziert.

• Verlustleistung (Pd):76 mW. Dies ist die maximale Leistung, die die LED als Wärme abführen kann, ohne dass ihre Leistung oder Lebensdauer beeinträchtigt wird. Das Überschreiten dieses Grenzwertes, insbesondere bei höheren Umgebungstemperaturen, kann zu beschleunigtem Lichtstromrückgang und potenziellem Ausfall führen.
• Spitzen-Strom (I_F(PEAK)):100 mA. Dies ist der maximal zulässige momentane Flussstrom, jedoch nur unter gepulsten Bedingungen mit einem strikten Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 0,1 ms. Er ist nicht für Dauerbetrieb vorgesehen.
• DC-Flussstrom (I_F):20 mA. Dies ist der empfohlene maximale kontinuierliche Flussstrom für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb. Die meisten elektrischen und optischen Kenngrößen werden bei einem Standard-Prüfstrom von 5 mA gemessen.
• Betriebs- & Lagertemperatur:Das Bauteil kann in Umgebungen von -20°C bis +80°C arbeiten und von -30°C bis +85°C gelagert werden.
• Infrarot-Lötbedingung:Das Gehäuse kann während des Reflow-Lötens für maximal 10 Sekunden eine Spitzentemperatur von 260°C widerstehen, was gängigen bleifreien Prozessanforderungen entspricht.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Diese Parameter werden bei Ta=25°C und I_F=5 mA gemessen, sofern nicht anders angegeben, und definieren die Leistung der LED.

• Lichtstärke (I_V):Liegt im Bereich von mindestens 11,2 Millicandela (mcd) bis maximal 45,0 mcd. Ein typischer Wert ist nicht angegeben, was darauf hindeutet, dass die Leistung durch Binning gesteuert wird (siehe Abschnitt 3). Die Lichtstärke wird mit einem Sensor gemessen, der auf die photopische Hellempfindlichkeitskurve (CIE-Kurve) des menschlichen Auges abgestimmt ist.
• Betrachtungswinkel (2θ_1/2):130 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte des auf der Achse (0 Grad) gemessenen Wertes abfällt. Ein derart großer Betrachtungswinkel ist charakteristisch für Reverse-Mount- oder Seitenemitter-LEDs und eignet sich für Hintergrundbeleuchtungen und Anzeigeanwendungen, die eine breite Ausleuchtung erfordern.
• Spitzenwellenlänge (λ_P):468 Nanometer (nm). Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsabgabe am höchsten ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):Liegt im Bereich von 465,0 nm bis 476,5 nm. Dies ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge, die die Lichtfarbe definiert und aus dem CIE-Farbtafeldiagramm abgeleitet wird. Sie ist für die Farbangabe relevanter als die Spitzenwellenlänge.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):25 nm. Dies gibt die spektrale Reinheit oder Bandbreite des emittierten Lichts an, gemessen als Breite bei halber Maximalintensität.
• Flussspannung (V_F):Liegt bei 5 mA im Bereich von 2,65V bis 3,15V. Dies ist der Spannungsabfall über der LED, wenn sie Strom führt. Es ist ein kritischer Parameter für den Treiberschaltungsentwurf.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 10 μA bei einer Sperrspannung (V_R) von 5V. Diese LED ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt; dieser Parameter dient nur zur Leckstromprüfung. Das Anlegen einer Sperrspannung im Schaltkreis kann das Bauteil beschädigen.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um Konsistenz in der Massenproduktion sicherzustellen, werden LEDs nach Leistungsklassen sortiert. Die LTST-C230TBKT-5A verwendet ein dreidimensionales Binning-System.

3.1 Binning der Flussspannung

Die Klassen sind mit 1 bis 5 gekennzeichnet, jede deckt einen Bereich von 0,1V von 2,65V bis 3,15V bei 5 mA ab. Die Toleranz innerhalb jeder Klasse beträgt ±0,1V. Dies ermöglicht es Entwicklern, LEDs mit ähnlicher V_Ffür die Stromaufteilung in parallel geschalteten Arrays auszuwählen.

3.2 Binning der Lichtstärke

Die Klassen sind mit L1, L2, M1, M2, N1, N2 gekennzeichnet, mit Mindestlichtstärken von 11,2 mcd bis 35,5 mcd. Die Toleranz jeder Klasse beträgt ±15%. Dies ermöglicht eine Auswahl basierend auf den Helligkeitsanforderungen der Anwendung.

3.3 Binning der dominanten Wellenlänge

Es sind zwei Klassen definiert: AC (465,0-470,0 nm) und AD (470,0-476,5 nm). Die Toleranz beträgt ±1 nm. Dies gewährleistet Farbkonsistenz innerhalb einer Charge von LEDs, was für Anwendungen wie Mehrsegmentanzeigen oder farbgemischte Hintergrundbeleuchtung entscheidend ist.

4. Analyse der Leistungskurven

Während spezifische grafische Daten im Textauszug erwähnt, aber nicht bereitgestellt werden, würden typische Kurven für solche LEDs Folgendes umfassen:

• Relative Lichtstärke vs. Flussstrom (I_Vvs. I_F):Zeigt, wie die Lichtausbeute mit dem Strom ansteigt, typischerweise bei höheren Strömen aufgrund von Erwärmung und Effizienzabfall in sublinearer Weise.
• Flussspannung vs. Flussstrom (V_Fvs. I_F):Demonstriert die exponentielle I-V-Kennlinie der Diode. Die Spannung steigt mit dem Strom und sinkt mit steigender Sperrschichttemperatur.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Veranschaulicht den thermischen Löschungseffekt, bei dem die Lichtausbeute mit steigender Umgebungs- (und damit Sperrschicht-) Temperatur abnimmt. Ein ordnungsgemäßes Wärmemanagement ist der Schlüssel zur Aufrechterhaltung einer stabilen Helligkeit.
• Spektrale Leistungsverteilung:Eine Darstellung, die die Intensität des emittierten Lichts über das Wellenlängenspektrum zeigt, zentriert um die Spitzenwellenlänge von 468 nm mit einer charakteristischen Halbwertsbreite.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED entspricht einem EIA-Standardgehäuse. Wichtige Maßtoleranzen betragen ±0,10 mm, sofern nicht anders angegeben. Der genaue Footprint und die Bauteilhöhe sind in den im Datenblatt referenzierten Maßzeichnungen definiert.

5.2 Polaritätskennzeichnung und Lötflächen-Design

Bei Reverse-Mount-LEDs ist die Polaritätskennzeichnung (Kathode/Anode) typischerweise auf der Oberseite des Gehäuses markiert oder durch eine spezifische Lötflächenform oder Größenunterschiede in der Footprint-Zeichnung angegeben. Das Datenblatt enthält vorgeschlagene Lötflächenabmessungen, um eine zuverlässige Lötstelle und korrekte Ausrichtung während des Reflow zu gewährleisten. Die Einhaltung dieser Empfehlungen ist für mechanische Stabilität und thermische Leistung entscheidend.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Ein vorgeschlagenes Infrarot (IR) Reflow-Profil für bleifreie Prozesse wird bereitgestellt. Wichtige Parameter umfassen eine Aufwärmzone (150-200°C), einen kontrollierten Anstieg auf eine Spitzentemperatur von maximal 260°C und eine Zeit oberhalb der Liquidustemperatur (TAL), die eine ordnungsgemäße Lötstellenbildung gewährleistet, ohne die LED übermäßiger thermischer Belastung auszusetzen. Das Bauteil kann diese Spitzentemperatur maximal 10 Sekunden lang widerstehen. Das Profil basiert auf JEDEC-Standards, um Zuverlässigkeit sicherzustellen.

6.2 Handlötung

Falls Handlötung mit einem Lötkolben erforderlich ist, sollte die Lötspitzentemperatur 300°C nicht überschreiten und die Kontaktzeit auf maximal 3 Sekunden pro Vorgang begrenzt werden.

6.3 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 wird empfohlen. Nicht spezifizierte Chemikalien können das Kunststoffgehäuse oder die Linse beschädigen.

6.4 Lagerung und Handhabung

• ESD-Vorsichtsmaßnahmen:LEDs sind empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD). Die Handhabung sollte unter Verwendung von Erdungsarmbändern, antistatischen Handschuhen und ordnungsgemäß geerdeten Geräten erfolgen.
• Feuchtigkeitsempfindlichkeit:Das Gehäuse ist feuchtigkeitsempfindlich. Wenn es mit Trockenmittel versiegelt ist, sollte es bei ≤30°C und ≤90% relativer Luftfeuchtigkeit gelagert und innerhalb eines Jahres verwendet werden. Nach dem Öffnen sollte die Lagerumgebung 30°C und 60% relative Luftfeuchtigkeit nicht überschreiten. Bauteile, die länger als 672 Stunden (MSL 2a Level) exponiert waren, sollten vor dem Löten bei etwa 60°C für mindestens 20 Stunden getrocknet (gebaked) werden, um "Popcorning" während des Reflow zu verhindern.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die Standardverpackung ist 8 mm breites Trägerband auf Spulen mit einem Durchmesser von 7 Zoll (178 mm). Jede Spule enthält 3000 Stück. Leere Taschen im Band sind mit einem Deckband versiegelt. Die Verpackung folgt den ANSI/EIA-481-Spezifikationen. Für Mengen unter einer vollen Spule gilt eine Mindestpackmenge von 500 Stück für Restposten.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Das Reverse-Mount-Design und der große Betrachtungswinkel machen diese LED geeignet für:

• Kantenbeleuchtung:Für LCD-Displays in Unterhaltungselektronik, Haushaltsgeräten und Automobilinnenräumen, bei denen Licht von der Seite in eine Lichtleitplatte eingekoppelt wird.
• Statusanzeigen:Auf Frontplatten von Geräten, wo ein großer Betrachtungswinkel vorteilhaft ist.
• Dekorative Beleuchtung:In Schildern oder Akzentbeleuchtung, wo Seitenemission erforderlich ist.

8.2 Designüberlegungen

• Stromtreibung:Verwenden Sie einen Konstantstromtreiber oder einen strombegrenzenden Widerstand in Reihe mit der LED, um eine stabile Helligkeit aufrechtzuerhalten und thermisches Durchgehen zu verhindern. Der Standard-Arbeitspunkt liegt bei 5-20 mA DC.
• Wärmemanagement:Obwohl die Verlustleistung gering ist, trägt ein guter Wärmeleitweg von den LED-Lötflächen zur PCB-Kupferlage dazu bei, Leistung und Lebensdauer aufrechtzuerhalten, insbesondere bei höheren Umgebungstemperaturen oder Treiberströmen.
• Optisches Design:Die wasserklare Linse erzeugt im Vergleich zu einer diffundierenden Linse ein fokussierteres Strahlprofil. Dies sollte beim Design von Lichtleitern oder Diffusoren für Hintergrundbeleuchtungsanwendungen berücksichtigt werden.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die primäre Unterscheidung dieser LED liegt in ihrerReverse-Mount-Architektur. Im Gegensatz zu oben emittierenden LEDs wird das Licht durch das Substrat abgestrahlt, was oft eine flachere Einbauhöhe und einen sehr großen Betrachtungswinkel ermöglicht, der ideal für das seitliche Einkoppeln in Lichtleiter ist. Die Verwendung einesInGaN-Chipsbietet hohe Effizienz und Helligkeit im blauen Spektrum. Die Einhaltung von Standards fürautomatische BestückungundIR-Reflowmacht sie zu einem direkt einsetzbaren Bauteil für moderne, hochvolumige SMT-Montagelinien und unterscheidet sie von älteren Durchsteck- oder Handmontage-LEDs.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich diese LED dauerhaft mit 20 mA betreiben?

A: Ja, 20 mA ist der maximal empfohlene DC-Flussstrom. Für optimale Lebensdauer und zur Berücksichtigung thermischer Effekte ist ein Betrieb bei oder unter diesem Wert, wie z.B. dem Standard-Prüfstrom von 5 mA, üblich.

F: Was bedeutet der Binning-Code in der Artikelnummer (z.B. -5A)?

A: Obwohl im Auszug nicht explizit detailliert, deuten Suffixe wie "-5A" oft auf spezifische Binning-Kombinationen für Flussspannung, Lichtstärke und/oder Wellenlänge gemäß der bereitgestellten Binning-Codelisten hin. Dies ermöglicht eine präzise Auswahl nach Anwendungsbedarf.

F: Ist ein Kühlkörper für diese LED erforderlich?

A: Für den Betrieb bei oder unter 20 mA unter typischen Umgebungsbedingungen bietet das PCB-Kupfer selbst normalerweise ausreichende Kühlung. Bei hohen Umgebungstemperaturen oder Betrieb an den absoluten Maximalwerten ist eine Verbesserung des thermischen Designs des PCB-Footprints ratsam.

F: Kann ich diese für Automobil-Außenbeleuchtung verwenden?

A: Das Datenblatt gibt an, dass die LED für gewöhnliche elektronische Geräte vorgesehen ist. Für Anwendungen mit außergewöhnlichen Zuverlässigkeitsanforderungen wie Automobil-Außenbeleuchtung ist eine Konsultation mit dem Hersteller erforderlich, um die Eignung zu überprüfen und spezifische Automotive-Qualifikationen zu erhalten.

11. Praktisches Anwendungsbeispiel

Designfall: Hintergrundbeleuchtung für ein kleines Instrumententafel-Display

Ein Entwickler benötigt eine gleichmäßige Hintergrundbeleuchtung für ein 2-Zoll monochromes LCD. Er wählt die LTST-C230TBKT-5A aufgrund ihrer seitlichen Emissionseigenschaft. Vier LEDs werden entlang einer Kante einer Acryl-Lichtleitplatte (LGP) platziert. Die LEDs werden in Reihe mit einem Konstantstromtreiber geschaltet, der auf 15 mA pro LED eingestellt ist, um gleichmäßigen Strom und Helligkeit sicherzustellen. Der große 130-Grad-Betrachtungswinkel koppelt Licht effizient in die LGP ein. Der Entwickler wählt LEDs aus derselben Lichtstärkeklasse (z.B. M1) und Wellenlängenklasse (z.B. AC), um konsistente Helligkeit und Farbe über das gesamte Display zu gewährleisten. Das PCB-Layout folgt den vorgeschlagenen Lötflächenabmessungen und enthält thermische Entlastungsanschlüsse an eine Massefläche zur Wärmeableitung.

12. Funktionsprinzip

Die Lichtemission in dieser LED basiert auf Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang aus InGaN-Materialien. Bei Anlegen einer Flussspannung werden Elektronen und Löcher in die aktive Zone injiziert, wo sie rekombinieren. In InGaN-Halbleitern setzt diese Rekombination Energie hauptsächlich in Form blauer Photonen frei. Die spezifische Wellenlänge (blaue Farbe) wird durch die Bandlückenenergie der InGaN-Legierung bestimmt. Das "Reverse-Mount"-Design bedeutet, dass der Chip so montiert ist, dass die lichtemittierende aktive Schicht nach unten durch das transparente Substrat des Chips abstrahlt, das dann durch die wasserklare Epoxidharzlinse des Gehäuses geformt und gerichtet wird.

13. Entwicklungstrends

Der Trend bei SMD-LEDs wie dieser geht weiterhin in Richtung höherer Lichtausbeute (mehr Licht pro Watt elektrischer Eingangsleistung), verbesserter Farbkonsistenz durch engere Binning-Toleranzen und erhöhter Zuverlässigkeit unter höheren Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen. Die Gehäusetechnologie entwickelt sich weiter, um noch kleinere Bauformen bei gleichbleibender oder steigender Lichtleistung zu ermöglichen. Es gibt auch einen starken Trend zur breiteren Einführung blei- und halogenfreier Materialien, um sich weltweit entwickelnden Umweltvorschriften gerecht zu werden. Die Integration von LEDs in automatisierte Montage- und Inspektionsprozesse bleibt ein Schwerpunkt, um die Kompatibilität mit Industrie-4.0-Smart-Manufacturing-Linien sicherzustellen.