LTST-S270KGKT SMD LED Datenblatt - Seitenemittierender Chip - Grün (574nm) - 2,4V - 75mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Der LTST-S270KGKT ist eine hochhelle, seitenemittierende SMD (Surface Mount Device) LED, die auf AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Chip-Technologie basiert. Diese Komponente ist für Anwendungen konzipiert, die einen weiten Betrachtungswinkel und zuverlässige Leistung in automatisierten Bestückungsprozessen erfordern. Ihre Hauptfunktion ist es, als kompakte, effiziente Indikator-Lichtquelle zu dienen.

Kernvorteile:Die wesentlichen Vorteile dieser LED umfassen ihre ultrahelle Lichtausbeute dank des AlInGaP-Materialsystems, die Kompatibilität mit Standard-Infrarot-Reflow-Lötprozessen und die Verpackung auf 8-mm-Trägerband für die automatisierte Pick-and-Place-Bestückung in der Großserienfertigung. Sie wird zudem als "grünes Produkt" eingestuft und erfüllt die RoHS-Konformitätsstandards (Beschränkung gefährlicher Stoffe).

Zielmarkt:Diese LED eignet sich für eine breite Palette elektronischer Geräte, einschließlich Geräten der Büroautomatisierung, Kommunikationsausrüstung und verschiedenen Haushaltsgeräten, bei denen eine zuverlässige Statusanzeige erforderlich ist.

2. Vertiefung der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Ein Betrieb unter diesen Bedingungen ist nicht garantiert.

• Verlustleistung (Pd):75 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das LED-Gehäuse als Wärme abführen kann, ohne seine thermischen Grenzwerte zu überschreiten.
• DC-Durchlassstrom (IF):30 mA. Der maximal zulässige kontinuierliche Durchlassstrom.
• Spitzen-Durchlassstrom:80 mA (unter gepulsten Bedingungen: 1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite). Dies ermöglicht kurze, höhere Strompulse für Anwendungen wie Multiplexing.
• Sperrspannung (VR):5 V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann zum Durchbruch führen.
• Betriebstemperaturbereich:-30°C bis +85°C. Der Umgebungstemperaturbereich für einen zuverlässigen Betrieb.
• Lagertemperaturbereich:-40°C bis +85°C.
• Infrarot-Lötbedingung:Hält 260°C für 10 Sekunden stand, was typisch für bleifreie (Pb-free) Reflow-Prozesse ist.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Diese Parameter werden unter Standardtestbedingungen von Ta=25°C und IF=20mA gemessen, sofern nicht anders angegeben.

• Lichtstärke (Iv):Reicht von 18,0 mcd (Minimum) bis 71,0 mcd (Maximum), wobei ein typischer Wert angegeben ist. Dies misst die vom menschlichen Auge wahrgenommene Helligkeit.
• Betrachtungswinkel (2θ1/2):130 Grad. Dieser weite Winkel zeigt an, dass die LED Licht über einen großen Bereich abstrahlt, was sie für Seitenansichts-Anwendungen geeignet macht.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λP):574 nm. Die Wellenlänge, bei der die optische Leistungsabgabe maximal ist.
• Dominante Wellenlänge (λd):571 nm. Dies ist die einzelne Wellenlänge, die die wahrgenommene Farbe der LED am besten repräsentiert, abgeleitet aus dem CIE-Farbdiagramm.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):15 nm. Dies gibt die spektrale Reinheit oder die Streuung der emittierten Wellenlängen um das Maximum an.
• Durchlassspannung (VF):Typischerweise 2,4V, mit einem Bereich von 2,0V bis 2,8V bei 20mA. Dies ist der Spannungsabfall über der LED, wenn sie leitet.
• Sperrstrom (IR):Maximal 10 μA bei VR=5V. Ein kleiner Leckstrom, wenn die LED in Sperrrichtung vorgespannt ist.

3. Erklärung des Bin-Code-Systems

Die LED wird basierend auf Schlüsselparametern in Bins sortiert, um Konsistenz in Produktionschargen sicherzustellen. Entwickler müssen bei der Bestellung die erforderlichen Bin-Codes für Farb- und Helligkeitsabgleich angeben.

3.1 Binning der Durchlassspannung

Sortiert bei 20mA. Die Toleranz pro Bin beträgt ±0,1V.
Bin-Codes: 4 (1,90-2,00V), 5 (2,00-2,10V), 6 (2,10-2,20V), 7 (2,20-2,30V), 8 (2,30-2,40V).

3.2 Binning der Lichtstärke

Sortiert bei 20mA. Die Toleranz pro Bin beträgt ±15%.
Bin-Codes: M (18,0-28,0 mcd), N (28,0-45,0 mcd), P (45,0-71,0 mcd).

3.3 Binning der dominanten Wellenlänge

Sortiert bei 20mA. Die Toleranz für jedes Bin beträgt ±1 nm.
Bin-Codes: C (567,5-570,5 nm), D (570,5-573,5 nm), E (573,5-576,5 nm).

4. Analyse der Leistungskurven

Während im Datenblatt auf spezifische grafische Kurven verwiesen wird (z.B. Abb.1 für die spektrale Verteilung, Abb.6 für den Betrachtungswinkel), implizieren die Daten ein Standard-LED-Verhalten.

• IV-Kennlinie:Die Durchlassspannung (VF) steigt mit dem Durchlassstrom (IF) gemäß einer typischen Dioden-Exponentialbeziehung an. Der spezifizierte VF-Wert bei 20mA ist der zentrale Auslegungspunkt.
• Temperatureigenschaften:Die Lichtstärke nimmt typischerweise mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Der weite Betriebstemperaturbereich (-30°C bis +85°C) deutet auf eine stabile Leistung in verschiedenen Umgebungen hin, wobei bei hohen Temperaturen ein Derating erforderlich sein kann.
• Spektrale Verteilung:Das Maximum bei 574nm mit einer Halbwertsbreite von 15nm definiert die grüne Farbe. Die dominante Wellenlänge (571nm) ist der Schlüsselparameter für die Farbangabe im Design.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED entspricht einem EIA-Standardgehäuse für seitenemittierende LEDs. Alle Abmessungen sind in Millimetern angegeben, mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,10 mm, sofern nicht anders angegeben. Detaillierte Maßzeichnungen für das PCB-Footprint-Design sind im Datenblatt enthalten.

5.2 Lötpad-Design und Polarität

Das Datenblatt enthält vorgeschlagene Lötpad-Abmessungen und Ausrichtung. Die korrekte Polarität ist entscheidend; die LED hat eine Anode und eine Kathode, die mit dem PCB-Footprint übereinstimmen müssen. Das Gehäuse ist für die Kompatibilität mit automatischen Bestückungsgeräten ausgelegt.

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

6.1 Reflow-Lötparameter

Ein vorgeschlagenes IR-Reflow-Profil für den bleifreien Prozess wird bereitgestellt, das mit JEDEC-Standards konform ist.

• Vorwärmen:150-200°C.
• Vorwärmzeit:Maximal 120 Sekunden.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C.
• Zeit oberhalb Liquidus:Maximal 10 Sekunden (empfohlen für maximal zwei Reflow-Zyklen).

Hinweis:Das optimale Profil hängt vom spezifischen PCB-Design, dem Lotpaste und dem Ofen ab. Das bereitgestellte Profil dient als generisches Ziel.

6.2 Handlöten

Falls Handlöten erforderlich ist:

• Lötkolbentemperatur:Maximal 300°C.
• Lötzeit:Maximal 3 Sekunden pro Pad (nur einmal).

6.3 Lagerbedingungen

• Versiegelte Verpackung:Lagern bei ≤30°C und ≤90% r.F. Verwenden innerhalb eines Jahres, wenn die Feuchtigkeitsschutztüte mit Trockenmittel intakt ist.
• Geöffnete Verpackung:Lagern bei ≤30°C und ≤60% r.F. Verwenden innerhalb einer Woche für den Reflow. Für längere Lagerung einen versiegelten Behälter mit Trockenmittel oder einen Stickstoff-Exsikkator verwenden. LEDs, die länger als 1 Woche außerhalb der Verpackung gelagert wurden, sollten vor dem Löten bei ~60°C für ≥20 Stunden getrocknet (gebaked) werden.

6.4 Reinigung

Nur spezifizierte Reinigungsmittel verwenden. Falls Reinigung erforderlich ist, bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol eintauchen. Nicht spezifizierte Chemikalien nicht verwenden.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Trägerband- und Spulen-Spezifikationen

• Verpackt in 8 mm breitem, geprägtem Trägerband.
• Geliefert auf Spulen mit 7 Zoll (178 mm) Durchmesser.
• Stückzahl pro Spule:4000 Stück.
• Mindestbestellmenge (MOQ):500 Stück für Restmengen.
• Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA-481-Spezifikationen.
• Leere Taschen sind mit Deckband versiegelt.
• Pro Spule sind maximal zwei aufeinanderfolgende fehlende Bauteile zulässig.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese seitenemittierende LED ist ideal für Anwendungen, bei denen das Licht von der Kante eines Geräts aus sichtbar sein muss, wie z.B.:

• Statusanzeigen an schlanken Konsumelektronikgeräten (Handys, Tablets, Laptops).
• Hintergrundbeleuchtung für seitlich beleuchtete Paneele oder Symbole.
• Pegelanzeigen an Audio-Geräten oder Messinstrumenten.
• Allgemeine Indikatorleuchten in Haushaltsgeräten und Büroausrüstung.

8.2 Design-Überlegungen

• Strombegrenzung:Immer einen Reihen-Strombegrenzungswiderstand verwenden. Berechnung basierend auf der Versorgungsspannung (Vs), der LED-Durchlassspannung (VF aus dem gewählten Bin) und dem gewünschten Durchlassstrom (IF, nicht mehr als 30mA DC). Formel: R = (Vs - VF) / IF.
• ESD-Schutz:LEDs sind empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD). Mit geeigneten ESD-Vorkehrungen handhaben (Handgelenksbänder, geerdete Arbeitsplätze).
• Thermisches Management:Sicherstellen, dass das PCB-Layout eine Wärmeableitung ermöglicht, insbesondere bei Betrieb nahe dem Maximalstrom oder in hohen Umgebungstemperaturen.
• Optisches Design:Der 130-Grad-Betrachtungswinkel bietet eine weite Sichtbarkeit. Dies bei der mechanischen Gestaltung von Lichtleitern oder Blenden berücksichtigen.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Der LTST-S270KGKT unterscheidet sich durch sein Material und Gehäuse:

• AlInGaP vs. Andere Technologien:Im Vergleich zu traditionellen GaP (Galliumphosphid) grünen LEDs bietet AlInGaP eine deutlich höhere Lichtausbeute und Helligkeit.
• Seitenemittierendes Gehäuse:Im Gegensatz zu oben emittierenden LEDs ist dieses Gehäuse speziell für die Lichtabstrahlung von der Seite ausgelegt, spart vertikalen Platz auf der Leiterplatte und ermöglicht einzigartige ästhetische und funktionale Designs.
• Reflow-Kompatibilität:Die Fähigkeit, standardmäßige SMT-Reflow-Profile zu verkraften, macht sie geeignet für moderne, hochvolumige Fertigungslinien neben anderen Komponenten.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Welchen Widerstandswert sollte ich bei einer 5V-Versorgung verwenden?
A: Unter Verwendung von typischem VF=2,4V und einem Ziel-IF=20mA: R = (5V - 2,4V) / 0,02A = 130 Ohm. Den nächstgelegenen Standardwert verwenden (z.B. 130Ω oder 120Ω). Immer das Minimum und Maximum von VF aus dem Bin-Code für Worst-Case-Stromberechnungen berücksichtigen.

F: Kann ich diese LED mit einem PWM-Signal für die Dimmung ansteuern?
A: Ja. Die Spitzen-Durchlassstrom-Bewertung von 80mA (gepulst) erlaubt PWM-Dimmung. Sicherstellen, dass der zeitliche Mittelwert des Stroms den DC-Durchlassstrom-Grenzwert von 30mA nicht überschreitet.

F: Warum gibt es verschiedene Bin-Codes und welche sollte ich wählen?
A: Fertigungsschwankungen verursachen Unterschiede in VF, Intensität und Wellenlänge. Binning stellt Konsistenz innerhalb einer Charge sicher. Für farbkritische Anwendungen (z.B. Multi-LED-Displays) einen engen Wellenlängen-Bin angeben (z.B. D). Für Helligkeitskonsistenz einen engen Intensitäts-Bin angeben (z.B. P). Für allgemeine Indikation sind Standard-Bins akzeptabel.

F: Ist ein Kühlkörper erforderlich?
A: Bei der absoluten maximalen Verlustleistung von 75mW und typischen Betriebsbedingungen (20mA * ~2,4V = 48mW) ist für eine einzelne LED normalerweise kein dedizierter Kühlkörper erforderlich. Eine angemessene PCB-Kupferfläche kann jedoch die Wärmeableitung unterstützen, insbesondere in Hochtemperaturumgebungen oder wenn mehrere LEDs gruppiert sind.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Fallbeispiel: Design einer Statusanzeige für ein tragbares Gerät
Ein Entwickler entwirft ein schlankes Tablet mit einer seitlich angebrachten Strom-/Ladeanzeige. Der LTST-S270KGKT wird aufgrund seiner seitlichen Emission und niedrigen Bauhöhe ausgewählt.

1. PCB-Layout:Die LED wird am Rand der Leiterplatte platziert. Das vorgeschlagene Pad-Layout aus dem Datenblatt wird verwendet, um ein korrektes Löten und Ausrichten sicherzustellen.
2. Schaltungsdesign:Das Gerät verwendet eine 3,3V-Systemspannung. Ein 47Ω-Widerstand wird gewählt ((3,3V - 2,4V)/0,02A ≈ 45Ω), um die LED mit etwa 20mA anzusteuern, was ausreichende Helligkeit bietet.
3. Mechanische Integration:Ein kleiner Lichtleiter leitet das Licht von der Seite der LED zu einem kleinen Fenster am Rahmen des Tablets. Der 130-Grad-Betrachtungswinkel stellt sicher, dass das Licht aus verschiedenen Blickwinkeln gut sichtbar ist.
4. Fertigung:Die LEDs, auf 8-mm-Trägerbandspulen geliefert, werden während der SMT-Bestückung automatisch platziert. Die Platine durchläuft einen Standard-bleifreien Reflow-Prozess mit einer Spitzentemperatur von 250°C, was deutlich unter dem LED-Grenzwert von 260°C liegt.
5. Binning:Der Entwickler gibt Bin-Code 6 für VF (2,1-2,2V) und Bin-Code N für die Intensität (28-45 mcd) an, um eine konsistente Helligkeit und Farbe über alle Produktionseinheiten hinweg sicherzustellen, ohne die höchsten (und potenziell teureren) Bins zu benötigen.

12. Funktionsprinzip

Die Lichtemission dieser LED basiert auf Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang aus AlInGaP-Materialien. Wird eine Durchlassspannung angelegt, injizieren Elektronen aus dem n-dotierten Bereich und Löcher aus dem p-dotierten Bereich in den aktiven Bereich (den Übergang). Wenn diese Ladungsträger rekombinieren, geben sie Energie in Form von Photonen (Licht) ab. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie des Halbleiters, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts vorgibt. In diesem Fall ist die Zusammensetzung auf die Erzeugung von grünem Licht mit einer Spitzenwellenlänge um 574 Nanometer abgestimmt. Das seitenemittierende Gehäuse enthält eine geformte Epoxidharzlinse, die den Lichtaustritt formt und durch Brechung und Reflexion des vom Chip emittierten Lichts den charakteristischen 130-Grad-Betrachtungswinkel erzeugt.

13. Entwicklungstrends

Der allgemeine Trend bei Indikator-LEDs wie dieser geht in mehrere Schlüsselbereiche:

• Erhöhte Effizienz:Fortschritte in der Materialwissenschaft zielen darauf ab, mehr Lumen pro Watt (lm/W) zu erzeugen und so den Stromverbrauch bei gleicher Lichtleistung zu reduzieren.
• Miniaturisierung:Es gibt einen kontinuierlichen Trend zu kleineren Gehäuseabmessungen bei gleichbleibender oder verbesserter optischer Leistung, was dichtere PCB-Layouts und schlankere Endprodukte ermöglicht.
• Verbesserte Zuverlässigkeit und Robustheit:Verbesserungen bei Gehäusematerialien und Die-Attach-Technologien führen zu längeren Lebensdauern und besserer Leistung unter rauen Umgebungsbedingungen (Temperatur, Feuchtigkeit).
• Integration:Trends umfassen die Integration von Strombegrenzungswiderständen oder sogar einfachen Treiber-ICs innerhalb des LED-Gehäuses, um die Schaltungsentwicklung für den Endanwender zu vereinfachen.
• Farbkonsistenz und Binning:Fertigungsprozesse werden ständig verfeinert, um Schwankungen zu reduzieren, was zu engeren Binning-Spezifikationen und einem geringeren Bedarf an selektiver Sortierung in farbkritischen Anwendungen führt.