LTST-S110KFKT Orange SMD LED Datenblatt - Seitenansicht - AlInGaP-Chip - 20mA - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt detailliert die Spezifikationen einer hochhellen, oberflächenmontierbaren (SMD) Leuchtdiode (LED) in Seitenansicht. Die Hauptanwendung dieser Komponente ist die LCD-Hintergrundbeleuchtung, bei der ihr seitliches Abstrahlprofil spezifische Vorteile bietet. Die LED nutzt einen Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP) Halbleiterchip, der für die Erzeugung von effizientem und hellem orangefarbenem Licht bekannt ist. Das Bauteil ist auf 8 mm breiten Trägerbändern verpackt, die auf 7-Zoll-Spulen aufgewickelt sind, wodurch es voll kompatibel mit automatisierten Bestückungssystemen in der Serienfertigung von Elektronik ist.

Das Produkt ist so ausgelegt, dass es den RoHS-Richtlinien (Beschränkung gefährlicher Stoffe) entspricht und somit als "Grünes Produkt" klassifiziert wird. Es ist für die Kompatibilität mit Standard-Infrarot (IR)- und Dampfphasen-Reflow-Lötverfahren ausgelegt, die in der Leiterplattenmontage (PCB) üblich sind. Seine elektrischen Eigenschaften sind auch mit integrierten Schaltkreisen (IC) auf Logikpegel kompatibel, was das Design der Treiberschaltung vereinfacht.

2. Absolute Grenzwerte

Die folgende Tabelle listet die Belastungsgrenzen auf, die unter keinen Betriebsbedingungen überschritten werden dürfen. Das Überschreiten dieser Werte kann zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen. Alle Grenzwerte sind bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C angegeben.

• Verlustleistung (Pd):75 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das LED-Gehäuse sicher als Wärme abführen kann.
• Spitzen-Strom in Durchlassrichtung (IFP):80 mA. Dies ist der maximal zulässige momentane Durchlassstrom, typischerweise unter gepulsten Bedingungen spezifiziert (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Impulsbreite), um Überhitzung zu verhindern.
• DC-Durchlassstrom (IF):30 mA. Dies ist der maximale kontinuierliche Durchlassstrom, der an die LED angelegt werden kann.
• Derating-Faktor:Der DC-Durchlassstrom muss linear um 0,4 mA für jedes Grad Celsius reduziert werden, um das die Umgebungstemperatur über 50°C steigt.
• Sperrspannung (VR):5 V. Das Anlegen einer höheren Sperrspannung kann den Halbleiterübergang der LED zerstören.
• Betriebs- und Lagertemperaturbereich:-55°C bis +85°C. Das Bauteil kann in diesem gesamten Temperaturbereich gelagert und betrieben werden.
• Löttemperaturtoleranz:Die LED kann Wellen- oder Infrarotlöten bei 260°C für bis zu 5 Sekunden oder Dampfphasenlöten bei 215°C für bis zu 3 Minuten widerstehen.

3. Elektro-optische Eigenschaften

Die folgenden Parameter definieren die Leistung der LED unter typischen Betriebsbedingungen bei Ta=25°C. "Typ." bezeichnet typische Werte, während "Min." und "Max." die garantierten Grenzwerte für spezifische Parameter definieren.

• Lichtstärke (Iv):45,0 mcd (Min.), 90,0 mcd (Typ.) bei einem Durchlassstrom (IF) von 20mA. Die Intensität wird mit einem Sensor gemessen, der gefiltert ist, um der photopischen Reaktion des menschlichen Auges (CIE-Kurve) zu entsprechen.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):130 Grad (Typ.). Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte des auf der Mittelachse gemessenen Wertes abfällt.
• Spitzenwellenlänge (λP):611 nm (Typ.). Dies ist die Wellenlänge, bei der die optische Ausgangsleistung maximal ist.
• Dominante Wellenlänge (λd):605 nm (Typ.). Abgeleitet von den Farbkoordinaten im CIE-Farbdiagramm, ist dies die einzelne Wellenlänge, die die wahrgenommene Farbe des Lichts am besten repräsentiert.
• Spektrale Bandbreite (Δλ):17 nm (Typ.). Dies ist die volle Halbwertsbreite (FWHM) des Emissionsspektrums und gibt die Farbreinheit an.
• Durchlassspannung (VF):2,0 V (Min.), 2,4 V (Typ.) bei IF=20mA. Dies ist der Spannungsabfall über der LED, wenn sie Strom führt.
• Sperrstrom (IR):10 μA (Max.) bei VR=5V. Dies ist der kleine Leckstrom, der fließt, wenn die LED in Sperrrichtung vorgespannt ist.
• Kapazität (C):40 pF (Typ.) gemessen bei 0V Vorspannung und 1MHz Frequenz. Dies ist die Sperrschichtkapazität der LED.

4. Binning-System

Um Konsistenz in Anwendungen zu gewährleisten, werden LEDs basierend auf ihrer gemessenen Lichtstärke in Bins sortiert. Der Bin-Code ist Teil der Produktidentifikation. Die folgende Binning-Struktur gilt für den LTST-S110KFKT bei IF=20mA:

• Bin-Code P:Lichtstärkebereich von 45,0 mcd bis 71,0 mcd.
• Bin-Code Q:Lichtstärkebereich von 71,0 mcd bis 112,0 mcd.
• Bin-Code R:Lichtstärkebereich von 112,0 mcd bis 180,0 mcd.
• Bin-Code S:Lichtstärkebereich von 180,0 mcd bis 280,0 mcd.

Eine Toleranz von +/-15% wird auf die Intensitätswerte innerhalb jedes Bins angewendet. Dieses Binning ermöglicht es Designern, LEDs mit dem für ihre spezifische Anwendung erforderlichen Helligkeitsniveau auszuwählen, um visuelle Gleichmäßigkeit zu gewährleisten, wenn mehrere LEDs zusammen verwendet werden.

5. Löt- und Montagerichtlinien

5.1 Reflow-Lötprofile

Die LED ist so ausgelegt, dass sie Standard-SMD-Reflow-Prozessen standhält. Es werden zwei vorgeschlagene Infrarot (IR)-Reflow-Profile bereitgestellt: eines für Standard-Zinn-Blei (SnPb)-Lötprozesse und ein weiteres für bleifreie (Pb-free) Lötprozesse, typischerweise unter Verwendung von SAC (Sn-Ag-Cu)-Legierungen. Das bleifreie Profil erfordert eine höhere Spitzentemperatur, typischerweise bis zu 260°C, jedoch mit sorgfältig kontrollierten Aufheiz- und Abkühlraten, um thermischen Schock für die Komponente und die Leiterplatte zu verhindern.

5.2 Reinigung

Wenn eine Reinigung nach dem Löten notwendig ist, sollten nur spezifizierte Lösungsmittel verwendet werden. Nicht spezifizierte Chemikalien können die Kunststofflinse oder das Gehäuse beschädigen. Die empfohlene Methode ist, die LED bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol zu tauchen. Aggressive oder Ultraschallreinigung wird nicht empfohlen, es sei denn, sie wurde spezifisch validiert.

5.3 Lagerung und Handhabung

LEDs sollten in einer Umgebung gelagert werden, die 30°C und 70% relative Luftfeuchtigkeit nicht überschreitet. Sobald sie aus ihrer ursprünglichen feuchtigkeitsdichten Verpackung entfernt wurden, sollten die Bauteile idealerweise innerhalb einer Woche gelötet werden. Für eine längere Lagerung außerhalb des Originalbeutels müssen sie in einem verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder in einer Stickstoffatmosphäre aufbewahrt werden. Wenn sie unverpackt länger als eine Woche gelagert wurden, ist vor der Montage ein Ausheizen bei etwa 60°C für mindestens 24 Stunden erforderlich, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" während des Reflow-Lötens zu verhindern.

6. Gehäuse und mechanische Informationen

Die LED entspricht einem industrieüblichen SMD-Gehäuse. Detaillierte Maßzeichnungen sind im Datenblatt enthalten, einschließlich der Gehäusegröße, der Anschlussabmessungen und des empfohlenen Leiterplatten-Pad-Musters. Das Seitenansichtsdesign bedeutet, dass die primäre Lichtemission parallel zur Ebene der Leiterplatte erfolgt, was für Kantenbeleuchtungsanwendungen wie LCD-Panels entscheidend ist. Das Bauteil wird auf geprägter Trägerfolie, 8 mm breit, auf 7-Zoll-Spulen geliefert. Jede Spule enthält 3000 Stück. Die Verpackung folgt den ANSI/EIA 481-1-A Standards.

7. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

7.1 Treiberschaltungsdesign

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Um einen stabilen Betrieb und gleichmäßige Helligkeit zu gewährleisten, insbesondere wenn mehrere LEDs parallel verwendet werden, wirddringend empfohleneinen strombegrenzenden Widerstand in Reihe mit jeder LED zu verwenden. Der Widerstandswert wird basierend auf der Versorgungsspannung (Vcc), der Durchlassspannung der LED (VF) und dem gewünschten Durchlassstrom (IF) berechnet: R = (Vcc - VF) / IF. Das parallele Betreiben mehrerer LEDs ohne individuelle Reihenwiderstände wird nicht empfohlen (Schaltungsmodell B im Datenblatt), da kleine Variationen in der Durchlassspannung (VF) zwischen einzelnen LEDs zu erheblichen Unterschieden in der Stromaufteilung und folglich zu ungleichmäßiger Helligkeit führen können.

7.2 Schutz vor elektrostatischer Entladung (ESD)

Der Halbleiterübergang in LEDs ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung. ESD kann sofortigen Ausfall oder versteckte Schäden verursachen, die die Leistung im Laufe der Zeit verschlechtern. Um ESD-Schäden zu verhindern:

• Personal sollte beim Umgang mit LEDs geerdete Handgelenkbänder oder antistatische Handschuhe tragen.
• Alle Arbeitsplätze, Werkzeuge und Geräte müssen ordnungsgemäß geerdet sein.
• Verwenden Sie Ionisatoren, um statische Aufladungen zu neutralisieren, die sich während der Handhabung auf der Kunststofflinse aufbauen können.

7.3 Thermomanagement

Während die LED selbst keinen integrierten Kühlkörper hat, ist ein effektives Thermomanagement auf Leiterplattenebene für die langfristige Zuverlässigkeit wichtig. Das Derating von 0,4 mA/°C über 50°C unterstreicht die Notwendigkeit, die Umgebungstemperatur um die LED herum zu managen. In hochdichten Hintergrundbeleuchtungs-Arrays kann die Sicherstellung einer ausreichenden Luftzirkulation oder thermischen Entlastung im Leiterplattenlayout dazu beitragen, Leistung und Lebensdauer aufrechtzuerhalten.

8. Analyse typischer Kennlinien

Das Datenblatt enthält mehrere Diagramme, die die Beziehung zwischen Schlüsselparametern darstellen. Während die spezifischen Kurven nicht im Text reproduziert werden, zeigen sie typischerweise:

• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Diese Kurve zeigt, wie die Lichtausgabe mit dem Strom zunimmt, üblicherweise bei höheren Strömen aufgrund von Erwärmungseffekten in einem sublinearen Verlauf.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom:Dies zeigt die Dioden-I-V-Kennlinie, die bei niedrigen Strömen exponentiell ist und beim Betriebsstrom resistiver wird.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Diese Kurve zeigt die Abnahme der Lichtausgabe bei steigender Sperrschichttemperatur, eine wichtige Überlegung für Anwendungen in warmen Umgebungen.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die das Maximum bei ~611 nm und die ~17 nm Bandbreite zeigt und die orangefarbene Lichtemission bestätigt.

Diese Kurven sind für Designer unerlässlich, um die Leistung unter nicht standardmäßigen Bedingungen (unterschiedliche Ströme oder Temperaturen) vorherzusagen und ihre Treiberschaltungen für Effizienz und Stabilität zu optimieren.

9. Vergleich und Technologiekontext

Die Verwendung eines AlInGaP-Chips ist bedeutsam. Im Vergleich zu älteren Technologien wie Galliumarsenidphosphid (GaAsP) bieten AlInGaP-LEDs für rote, orange und gelbe Wellenlängen wesentlich höhere Effizienz und Helligkeit. Das Seitenansichtsgehäuse unterscheidet dieses Produkt von oben abstrahlenden LEDs. Diese mechanische Ausrichtung ist nicht nur eine Verpackungswahl, sondern eine funktionale, die dünne, kantenbeleuchtete Displaydesigns ermöglicht, bei denen Licht in eine Lichtleitplatte eingekoppelt wird. Die Kombination eines hochleistungsfähigen Chipmaterials mit dieser spezifischen Gehäusegeometrie macht es zu einer spezialisierten Komponente, die für einen dominanten Anwendungsbereich optimiert ist: LCD-Panel-Hintergrundbeleuchtung, insbesondere in Unterhaltungselektronik wie Smartphones, Tablets und Monitoren, wo Platz knapp ist.