LTST-S270KFKT Orange SMD LED Datenblatt - Seitenansicht - 2.0-2.4V - 30mA - 75mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für eine hochhelle, seitlich abstrahlende Oberflächenmontage-LED. Das Bauteil nutzt einen fortschrittlichen AlInGaP-Halbleiterchip (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) zur Erzeugung eines lebhaften orangefarbenen Lichts. Für automatisierte Bestückungsprozesse konzipiert, ist es auf 8-mm-Bändern verpackt und auf 7-Zoll-Spulen geliefert, was es für die Serienfertigung geeignet macht. Das Produkt entspricht der RoHS-Richtlinie und wird als grünes Produkt eingestuft.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die Hauptvorteile dieser LED sind ihre ultrahelle Lichtausbeute dank der AlInGaP-Technologie, die Kompatibilität mit Infrarot-Reflow-Lötprozessen und ihr seitlich abstrahlendes Design, das ideal für Anwendungen ist, die Beleuchtung von der Seite des Bauteils benötigen. Ihr EIA-Standardgehäuse gewährleistet breite Kompatibilität. Diese LED zielt auf Anwendungen in der Unterhaltungselektronik, bei Industrieanzeigen, in der Automobilinnenraumbeleuchtung und bei Hintergrundbeleuchtungen ab, wo ein kompakter, zuverlässiger und heller orangefarbener Indikator benötigt wird.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Die Betriebsgrenzen des Bauteils sind bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C definiert. Eine Überschreitung dieser Werte kann zu dauerhaften Schäden führen.

• Verlustleistung (Pd):75 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das Gehäuse als Wärme abführen kann.
• Spitzen-Strom (I_F(peak)):80 mA. Dies ist nur unter gepulsten Bedingungen mit einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 0,1 ms zulässig.
• Dauer-Strom (I_F):30 mA DC. Dies ist der empfohlene maximale Strom für den Dauerbetrieb.
• Sperrspannung (V_R):5 V. Das Anlegen einer Sperrspannung über diesem Grenzwert kann den LED-Übergang zerstören.
• Betriebstemperaturbereich (T_opr):-30°C bis +85°C.
• Lagertemperaturbereich (T_stg):-40°C bis +85°C.
• Infrarot-Lötbedingung:Hält 260°C für 10 Sekunden stand, was typisch für bleifreie (Pb-freie) Reflow-Prozesse ist.

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Die wichtigsten Leistungsparameter werden bei Ta=25°C und einem Durchlassstrom (I_F) von 20 mA gemessen, sofern nicht anders angegeben.

• Lichtstärke (I_V):45,0 - 90,0 mcd (typisch). Die tatsächliche Intensität wird sortiert (siehe Abschnitt 3). Gemessen mit einem Sensor/Filter, der der CIE photopischen Augenempfindlichkeitskurve entspricht.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):130 Grad (typisch). Dieser große Abstrahlwinkel ist charakteristisch für das seitlich abstrahlende Linsendesign.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_P):611 nm (typisch). Die Wellenlänge, bei der die spektrale Ausgangsleistung maximal ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):605 nm (typisch bei I_F=20mA). Dies ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge, abgeleitet aus dem CIE-Farbtafeldiagramm.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):17 nm (typisch). Ein Maß für die spektrale Reinheit des emittierten Lichts.
• Durchlassspannung (V_F):2,0 - 2,4 V (typisch bei I_F=20mA). Der Spannungsabfall über der LED im leitenden Zustand.
• Sperrstrom (I_R):10 μA (maximal bei V_R=5V). Der geringe Leckstrom, wenn die LED in Sperrrichtung betrieben wird.

ESD-Hinweis:Das Bauteil ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD). Zur Schadensvermeidung sind ordnungsgemäße Handhabungsverfahren, einschließlich der Verwendung geerdeter Handgelenkbänder und antistatischer Ausrüstung, zwingend erforderlich.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Die Lichtstärke der LEDs wird in Bins sortiert, um die Konsistenz innerhalb einer Produktionscharge sicherzustellen. Der Bin-Code definiert den minimalen und maximalen Intensitätsbereich.

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

Auf jedes Intensitäts-Bin wird eine Toleranz von +/-15% angewendet. Dieses System ermöglicht es Designern, die passende Helligkeitsklasse für ihre Anwendung auszuwählen und so Kosten und Leistung in Einklang zu bringen.

4. Analyse der Leistungskurven

Während spezifische grafische Kurven im Datenblatt referenziert sind (z.B. Abbildung 1 für die spektrale Ausgangsleistung, Abbildung 6 für den Abstrahlwinkel), können die typischen Zusammenhänge beschrieben werden:

• I-V-Kurve (Strom-Spannungs-Kurve):Die Durchlassspannung (V_F) zeigt einen logarithmischen Zusammenhang mit dem Durchlassstrom (I_F). Sie ist im normalen Betriebsbereich relativ konstant, steigt jedoch mit dem Strom an.
• Lichtstärke vs. Strom:Die Lichtausbeute ist bis zum maximalen Nennstrom annähernd proportional zum Durchlassstrom. Ein Betrieb über dem Nennstrom führt zu einem überproportionalen Anstieg der Wärme und einem möglichen Effizienzabfall (Droop).
• Temperaturabhängigkeit:Die Durchlassspannung nimmt typischerweise mit steigender Sperrschichttemperatur ab (negativer Temperaturkoeffizient). Die Lichtstärke nimmt im Allgemeinen mit steigender Temperatur ab, was eine wichtige Überlegung für das thermische Management in Hochleistungs- oder Hochtemperaturanwendungen ist.
• Spektrale Verteilung:Das emittierte Lichtspektrum ist um 611 nm (Spitze) zentriert mit einer relativ schmalen Halbwertsbreite von 17 nm, was auf eine gesättigte orangefarbene Farbe hinweist.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen und Polarität

Die LED verfügt über ein seitlich abstrahlendes Gehäuse mit einer wasserklaren Linse. Detaillierte Maßzeichnungen sind im Datenblatt angegeben, alle Maße in Millimetern (Toleranz ±0,10 mm, sofern nicht anders angegeben). Das Gehäuse entspricht EIA-Standards für Kompatibilität. Die Kathode ist typischerweise durch eine visuelle Markierung wie eine Kerbe, einen grünen Punkt oder eine abgeschrägte Ecke am Gehäuse gekennzeichnet. Das vorgeschlagene Lötpad-Layout und die Ausrichtung sind angegeben, um eine korrekte Ausrichtung und Lötung während der Leiterplattenbestückung sicherzustellen.

5.2 Band- und Spulen-Spezifikationen

Die Bauteile werden auf geprägter Trägerbahn mit einer Schutzdeckbahn geliefert, auf 7-Zoll (178 mm) Durchmesser große Spulen aufgewickelt.

• Stück pro Spule: 4000
• Mindestbestellmenge (MOQ) für Restposten:500 Stück
• Aufeinanderfolgende fehlende LEDs:Maximal zwei pro Spule erlaubt.
• Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA-481-Spezifikationen.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Ein vorgeschlagenes Infrarot (IR) Reflow-Profil für bleifreie (Pb-freie) Bestückungsprozesse wird bereitgestellt. Wichtige Parameter sind:

• Vorwärmen:150–200°C
• Vorwärmzeit:Maximal 120 Sekunden.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C.
• Zeit oberhalb Liquidus:Maximal 10 Sekunden (empfohlenes Profil auf Seite 3).
• Das Profil sollte für das spezifische Leiterplattendesign, die verwendete Lötpaste und den Ofen charakterisiert werden.

6.2 Handlöten

Falls Handlöten erforderlich ist:

• Lötkolbentemperatur:Maximal 300°C.
• Lötzeit:Maximal 3 Sekunden pro Lötstelle.
• Auf einen Lötzyklus beschränken, um thermische Schäden am Kunststoffgehäuse zu verhindern.

6.3 Reinigung

Es sollten nur spezifizierte Reinigungsmittel verwendet werden. Empfohlene Lösungsmittel sind Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur. Die LED sollte weniger als eine Minute eingetaucht werden. Nicht spezifizierte Chemikalien können die Epoxidlinse oder das Gehäuse beschädigen.

6.4 Lagerbedingungen

Eine ordnungsgemäße Lagerung ist entscheidend, um die Lötbarkeit aufrechtzuerhalten und Feuchtigkeitsaufnahme zu verhindern (die während des Reflow-Prozesses zu "Popcorning" führen kann).

• Verschweißte Feuchtigkeitssperrbeutel (MBB):Lagern bei ≤30°C und ≤90% r.F. Innerhalb eines Jahres nach dem Versiegelungsdatum verwenden.
• Nach dem Öffnen der Beutel:Lagern bei ≤30°C und ≤60% r.F. Es wird empfohlen, den IR-Relflow innerhalb einer Woche nach der Exposition abzuschließen.
• Langzeitlagerung (geöffnet):In einem verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder in einem Stickstoff-Exsikkator lagern.
• Trocknen (Baking):Wenn die Bauteile länger als eine Woche exponiert waren, vor dem Löten bei etwa 60°C für mindestens 20 Stunden trocknen, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen.

7. Anwendungshinweise und Design-Überlegungen

7.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese seitlich abstrahlende orangefarbene LED ist ideal für:

• Statusanzeigen:An Unterhaltungselektronik, Haushaltsgeräten und Netzwerkgeräten, wo ein großer Betrachtungswinkel benötigt wird.
• Hintergrundbeleuchtung:Für randbeleuchtete Panels, Folientastaturen oder Symbole, bei denen seitliche Abstrahlung vorteilhaft ist.
• Automobil-Innenraumbeleuchtung:Für Armaturenbrett- oder Konsolenbeleuchtung.
• Industrielle Steuerpulte:Als Warn- oder Statusleuchten an Maschinen.

7.2 Design-Überlegungen

• Strombegrenzung:Immer einen Reihen-Strombegrenzungswiderstand oder eine Konstantstromquelle verwenden. Den Widerstandswert mit R = (V_Versorgung- V_F) / I_F berechnen. Für eine 5V-Versorgung und einen Zielstrom von I_F=20mA mit V_F=2,4V ergibt sich R = (5 - 2,4) / 0,02 = 130 Ω.
• Thermisches Management:Obwohl die Verlustleistung gering ist (75 mW), sollte bei Betrieb in hoher Umgebungstemperatur oder nahe dem Maximalstrom eine ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte oder thermische Durchkontaktierungen vorgesehen werden, um die Lebensdauer der LED und eine stabile Lichtausbeute zu gewährleisten.
• ESD-Schutz:ESD-Schutzdioden auf empfindlichen Eingangsleitungen einbauen, wenn die LED an einer exponierten Stelle verbaut ist, und während der Montage strikte ESD-Handhabungsprotokolle einhalten.
• Optisches Design:Die seitlich abstrahlende Natur bedeutet, dass die primäre Lichtausbeute parallel zur Leiterplattenoberfläche erfolgt. Lichtleiter, Reflektoren oder Diffusoren sollten je nach Bedarf in Betracht gezogen werden, um das Licht zu lenken.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu Standard-LEDs mit Top-Emitter oder solchen mit älteren Technologien wie GaAsP bietet diese AlInGaP-Seitenansichts-LED deutliche Vorteile:

• Höhere Effizienz (AlInGaP vs. GaAsP):Die AlInGaP-Technologie bietet eine deutlich höhere Lichtausbeute, was zu einer helleren Ausgangsleistung bei gleichem Strom führt.
• Überlegene Farbsättigung:Die schmale spektrale Halbwertsbreite (17 nm) erzeugt im Vergleich zu Alternativen mit breiterem Spektrum eine reiner und gesättigtere orangefarbene Farbe.
• Designflexibilität (Seitenansicht):Das Gehäuse ermöglicht einzigartige optische Designs, die mit Top-Emittern nicht möglich sind, spart vertikalen Platz und ermöglicht Randbeleuchtungslösungen.
• Moderne Prozesskompatibilität:Volle Kompatibilität mit Infrarot-Reflow-Lötung und automatischen Bestückungsgeräten rationalisiert moderne SMT-Montagelinien.

9. Häufig gestellte Fragen (FAQs)

F1: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

A1: Die Spitzenwellenlänge (λ_P=611nm) ist der physikalische Punkt maximaler Energie im Spektrum. Die dominante Wellenlänge (λ_d=605nm) ist der wahrgenommene Farbpunkt im CIE-Diagramm. λ_d ist für die Farbangabe relevanter.

F2: Kann ich diese LED mit einer 3,3V-Versorgung ohne Widerstand betreiben?

A2: Nein. Die Durchlassspannung beträgt ~2,4V. Ein direkter Anschluss an 3,3V würde einen übermäßigen Strom verursachen, der möglicherweise das 30mA-Limit überschreitet und die LED beschädigt. Ein Strombegrenzungswiderstand ist immer erforderlich.

F3: Warum gibt es ein Binning-System für die Lichtstärke?

A3: Fertigungsschwankungen führen zu leichten Unterschieden in der Ausgangsleistung. Das Binning sortiert LEDs in konsistente Helligkeitsgruppen, sodass Designer eine geeignete Klasse auswählen und eine vorhersehbare Leistung innerhalb einer Charge sicherstellen können.

F4: Wie ist der Abstrahlwinkel von 130 Grad zu interpretieren?

A4: Der Abstrahlwinkel (2θ_1/2) ist der volle Winkel, bei dem die Intensität auf die Hälfte ihres Spitzenwertes abfällt. Ein Winkel von 130° bedeutet, dass das Licht über einen sehr breiten Kegel abgestrahlt wird, was es von vielen Seiten aus sichtbar macht.

F5: Ist vor dem Löten immer ein Trocknen (Baking) erforderlich?

A5: Trocknen ist nur erforderlich, wenn die LEDs länger als die spezifizierte Zeit (z.B. eine Woche bei ≤60% r.F.) außerhalb ihres ursprünglich verschweißten Beutels Umgebungsbedingungen ausgesetzt waren. Dies verhindert feuchtigkeitsbedingte Gehäuserisse während des Reflow-Prozesses.

10. Praktische Design- und Anwendungsbeispiele

Beispiel 1: Einbau-Statusanzeige

In einem Steuerpult kann die LED am Rand einer Aussparung montiert werden, wobei ihre seitliche Abstrahlung durch einen Lichtleiter oder ein mattiertes Fenster gelenkt wird. Der große Abstrahlwinkel stellt sicher, dass die Anzeige für einen Bediener aus verschiedenen Positionen sichtbar ist. Eine einfache Schaltung mit einem 150Ω-Widerstand an einem 5V-Mikrocontroller-GPIO-Pin sorgt für einen ausreichenden Betriebsstrom von ~17mA.

Beispiel 2: Sequenzielle Beleuchtung in einem Konsumgerät

Mehrere LEDs können nebeneinander entlang der Kante eines Gerätegehäuses platziert werden. Durch sequenzielle Ansteuerung über einen Mikrocontroller kann ein "Knight Rider"-artiger Scaneffekt oder ein Fortschrittsbalken erzeugt werden, wobei ihre seitliche Abstrahlung genutzt wird, um eine nahtlose Lichtlinie zu erzeugen.

11. Einführung in das Technologieprinzip

Diese LED basiert auf AlInGaP-Halbleitermaterial, das auf einem Substrat gewachsen wird. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich des PN-Übergangs und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt der Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts entspricht – in diesem Fall Orange (~605-611 nm). Das seitlich abstrahlende Gehäuse enthält eine geformte Epoxylinse, die das Lichtabstrahlmuster formt und es von der Seite des Chips anstatt von oben abstrahlt. Dieses Design beinhaltet oft reflektierende Kavitäten innerhalb des Gehäuses, um das Licht umzulenken.

12. Branchentrends und Entwicklungen

Der Trend bei SMD-Indikator-LEDs geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz, kleinerer Gehäuse und stärkerer Integration. Während AlInGaP die dominierende Technologie für hocheffiziente rote, orange und gelbe LEDs bleibt, konzentriert sich die laufende Forschung auf die Verbesserung der Extraktionseffizienz und thermischen Stabilität. Es gibt auch einen Trend zu präziserem Binning und engeren Toleranzen, um den Anforderungen von Anwendungen wie Automobilbeleuchtung und Highend-Displays gerecht zu werden. Die Kompatibilität mit bleifreien Hochtemperatur-Relflow-Prozessen ist mittlerweile eine Standardanforderung, getrieben durch globale Umweltvorschriften. Darüber hinaus treibt die Nachfrage nach zuverlässiger Leistung in rauen Umgebungen (breitere Temperaturbereiche, höhere Luftfeuchtigkeit) weiterhin Fortschritte in der Gehäusedichtung und Materialwissenschaft voran.