SMD LED LTST-S320KRKT Datenblatt - Rot - 639nm Peak - 20mA - 2,4V - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTST-S320KRKT ist eine hochhelle, seitlich abstrahlende SMD-LED (Surface Mount Device) für moderne elektronische Anwendungen, die zuverlässige und effiziente Anzeige- oder Hintergrundbeleuchtungsfunktionen erfordern. Durch den Einsatz fortschrittlicher AlInGaP-Chip-Technologie (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) bietet diese LED eine überlegene Lichtstärke und Farbreinheit im roten Spektrum. Ihr seitliches Abstrahldesign ermöglicht es, das Licht parallel zur Montageoberfläche zu lenken, was sie ideal für randbeleuchtete Panels, Statusanzeigen auf vertikalen Leiterplatten oder platzbeschränkte Anwendungen macht, bei denen eine senkrechte Beleuchtung nicht möglich ist.

Zu den Hauptvorteilen dieses Bauteils zählt seine Konformität mit der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe), wodurch es als umweltfreundliches Produkt eingestuft wird. Das Gehäuse verfügt über eine wasserklare Linse, die den Lichtausgang maximiert, und wird auf industrieüblicher 8-mm-Trägerbahn auf 7-Zoll-Spulen geliefert, was die Kompatibilität mit schnellen automatischen Bestückungsanlagen gewährleistet. Das Bauteil ist zudem für Standard-Lötverfahren mit Infrarot-Rückfluss (IR-Reflow) ausgelegt und erleichtert so die Integration in optimierte SMT-Fertigungslinien (Surface-Mount Technology).

2. Detaillierte technische Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Ein Betrieb unter diesen Bedingungen ist nicht garantiert und sollte für eine zuverlässige Leistung vermieden werden.

• Verlustleistung (Pd):75 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das LED-Gehäuse als Wärme abführen kann, ohne die maximale Sperrschichttemperatur zu überschreiten.
• Spitzenstrom in Durchlassrichtung (I_F(PEAK)):80 mA. Dieser Strom darf nur unter gepulsten Bedingungen angelegt werden, speziell bei einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 0,1 ms. Er ist nützlich für Multiplexing oder kurze Hochintensitätsblitze.
• Dauerstrom in Durchlassrichtung (I_F):30 mA DC. Dies ist der maximal empfohlene Strom für Dauerbetrieb, um langfristige Zuverlässigkeit und stabile Lichtausbeute zu gewährleisten.
• Sperrspannung (V_R):5 V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann zu sofortigem und katastrophalem Ausfall des LED-Übergangs führen.
• Betriebs- & Lagertemperatur:-30°C bis +85°C bzw. -40°C bis +85°C. Diese Bereiche gewährleisten die mechanische Integrität und Leistung der LED unter verschiedenen Umgebungsbedingungen.
• Lötbedingungen:Hält 260°C für 10 Sekunden stand, was typischen bleifreien (Pb-freien) Reflow-Lötprofilen entspricht.

2.2 Elektro-optische Kenngrößen

Gemessen bei einer Standard-Umgebungstemperatur (T_a) von 25°C und einem Durchlassstrom (I_F) von 20 mA definieren diese Parameter die Kernleistung der LED.

• Lichtstärke (I_V):Liegt zwischen einem Minimum von 18,0 mcd und einem typischen Wert von 54,0 mcd. Die tatsächliche gelieferte Intensität wird sortiert (siehe Abschnitt 3), was vorhersehbare Helligkeitsstufen für das Design bietet.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):130 Grad. Dieser große Abstrahlwinkel ist charakteristisch für seitlich abstrahlende LEDs mit diffundierender Linse und bietet ein breites, gleichmäßiges Beleuchtungsmuster, das für Statusanzeigen geeignet ist.
• Spitzenwellenlänge (λ_P):639 nm. Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsabgabe maximal ist, und definiert den wahrgenommenen Farbton des roten Lichts.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):631 nm. Abgeleitet vom CIE-Farbdiagramm ist dies die einzelne Wellenlänge, die die vom menschlichen Auge wahrgenommene Farbe am besten repräsentiert.
• Spektrale Bandbreite (Δλ):20 nm. Diese schmale Bandbreite weist auf eine hohe Farbreinheit hin, wobei der Großteil des emittierten Lichts um die Spitzenwellenlänge konzentriert ist.
• Durchlassspannung (V_F):Typischerweise 2,4 V, maximal 2,4 V bei 20 mA. Dieser Parameter ist entscheidend für den Entwurf der strombegrenzenden Schaltung.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 10 µA bei einer Sperrspannung von 5 V, was auf eine gute Übergangsqualität hinweist.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um die Konsistenz der Helligkeit über Produktionschargen hinweg sicherzustellen, verwendet die LTST-S320KRKT ein Lichtstärke-Binning-System. Jede LED wird getestet und basierend auf ihrer gemessenen Intensität bei 20 mA in einen spezifischen Bin-Code sortiert.

• Bin-Code M:18,0 - 28,0 mcd
• Bin-Code N:28,0 - 45,0 mcd
• Bin-Code P:45,0 - 71,0 mcd
• Bin-Code Q:71,0 - 112,0 mcd
• Bin-Code R:112,0 - 180,0 mcd

Auf jede Intensitätsklasse wird eine Toleranz von +/-15 % angewendet. Entwickler sollten die geeignete Klasse basierend auf den Helligkeitsanforderungen ihrer Anwendung auswählen. Beispielsweise können hochsichtbare Anzeigen Bin R oder Q erfordern, während weniger kritische Statusleuchten Bin M oder N verwenden können. Dieses System ermöglicht vorhersehbare Leistung und vereinfacht die Bestandsverwaltung für Hersteller.

4. Analyse der Leistungskurven

Obwohl im Datenblatt auf spezifische grafische Kurven verwiesen wird (z. B. Abb.1, Abb.6), sind deren Implikationen für AlInGaP-LEDs standardmäßig. Entwickler können die folgenden allgemeinen Zusammenhänge erwarten:

• I-V-Kurve (Strom-Spannungs-Kurve):Die Durchlassspannung (V_F) zeigt einen logarithmischen Zusammenhang mit dem Strom. Sie bleibt im empfohlenen Betriebsstrombereich relativ stabil um die typischen 2,4 V, steigt jedoch mit höheren Strömen und Temperaturen an.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Die Intensität ist bis zum maximalen Nennstrom annähernd proportional zum Durchlassstrom. Die Effizienz (Lumen pro Watt) erreicht jedoch typischerweise ihren Höhepunkt bei einem Strom, der unter dem absoluten Maximum liegt, und nimmt danach aufgrund thermischer Effekte ab.
• Temperaturabhängigkeit:Die Lichtstärke von AlInGaP-LEDs hat einen negativen Temperaturkoeffizienten. Mit steigender Sperrschichttemperatur nimmt die Lichtausbeute ab. Die Durchlassspannung nimmt ebenfalls leicht mit steigender Temperatur ab. Ein ordnungsgemäßes Wärmemanagement ist entscheidend für eine konstante Helligkeit.
• Spektrale Verteilung:Das Emissionsspektrum ist eine gaußähnliche Kurve, die bei 639 nm (Spitze) zentriert ist und eine Halbwertsbreite von 20 nm aufweist. Die dominante Wellenlänge (631 nm) kann sich mit steigender Sperrschichttemperatur und Treiberstrom leicht verschieben (typischerweise zu längeren Wellenlängen).

5. Mechanische & Gehäuseinformationen

Die LED entspricht den EIA-Standardgehäuseabmessungen für seitlich abstrahlende SMD-LEDs. Zu den wichtigsten mechanischen Merkmalen gehören:

• Gehäusetyp:Standard-Seitenansichts-SMD-Gehäuse.
• Linse:Wasserklar, nicht diffundiert (für die KRKT-Variante), maximiert den Lichtausgang.
• Anschlüsse:Verzinnte (Sn) Anschlüsse, die eine gute Lötbarkeit und Kompatibilität mit bleifreien Prozessen bieten.
• Polaritätskennzeichnung:Die Kathode wird typischerweise durch eine Markierung auf dem Gehäuse identifiziert, wie z. B. eine Kerbe, einen Punkt oder einen gekürzten Anschluss. Das Datenblatt enthält ein Diagramm, das das vorgeschlagene Lötpad-Layout und die Ausrichtung zeigt, um eine korrekte Platzierung sicherzustellen.
• Trägerbahn und Spule:Verpackt in 8 mm breiter, geprägter Trägerbahn auf Spulen mit 7 Zoll (178 mm) Durchmesser. Die Standardmenge pro Spule beträgt 3000 Stück. Diese Verpackung entspricht den ANSI/EIA-481-Spezifikationen für die automatische Handhabung.

6. Löt- & Bestückungsrichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Ein vorgeschlagenes Infrarot-Rückflussprofil für bleifreie Bestückung wird bereitgestellt. Zu den wichtigsten Parametern gehören:

• Vorwärmen:150-200°C für maximal 120 Sekunden, um die Platine und die Bauteile allmählich zu erwärmen und thermischen Schock zu minimieren.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C. Das Bauteil ist für 10 Sekunden bei dieser Spitzentemperatur ausgelegt.
• Zeit über Liquidus (TAL):Das Profil sollte so charakterisiert sein, dass eine ordnungsgemäße Lötstellenbildung ohne Überhitzung der LED gewährleistet ist. Das Beispielprofil basiert auf JEDEC-Standards.

6.2 Handlöten

Falls Handlöten erforderlich ist, verwenden Sie einen temperaturgeregelten Lötkolben mit maximal 300°C. Begrenzen Sie die Kontaktzeit auf 3 Sekunden pro Anschluss und führen Sie diesen Vorgang nur einmal durch, um Schäden am Kunststoffgehäuse und den internen Bonddrähten zu vermeiden.

6.3 Lagerung & Handhabung

• ESD-Empfindlichkeit (Elektrostatische Entladung):LEDs sind anfällig für ESD. Verwenden Sie geeignete antistatische Vorkehrungen wie geerdete Handgelenkbänder, leitfähige Matten und ESD-sichere Verpackungen während der Handhabung.
• Feuchtigkeitssensitivität:Während die versiegelte Spule Schutz bietet, sollten Bauteile, die aus ihrer Originalverpackung entnommen wurden, innerhalb einer Woche verwendet werden. Für längere Lagerung bewahren Sie sie in einer trockenen Umgebung (< 30°C, < 60 % relative Luftfeuchtigkeit) oder in einem versiegelten Behälter mit Trockenmittel auf. Wenn sie länger als eine Woche unverpackt gelagert wurden, wird vor dem Löten ein Ausheizen bei 60°C für 20+ Stunden empfohlen, um "Popcorning" (Gehäuserissbildung durch verdampfende Feuchtigkeit während des Reflow) zu verhindern.
• Reinigung:Wenn eine Nachlötreinigung erforderlich ist, verwenden Sie nur spezifizierte Lösungsmittel wie Isopropylalkohol (IPA) oder Ethylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute. Vermeiden Sie aggressive oder nicht spezifizierte Chemikalien, die die Epoxidlinse oder das Gehäuse beschädigen könnten.

7. Anwendungsvorschläge

7.1 Typische Anwendungsszenarien

• Unterhaltungselektronik:Strom-, Batterie- oder Funktionsstatusanzeigen auf Smartphones, Tablets, Routern und Audiogeräten.
• Industriesteuerungen:Pultmontierte Anzeigen für Maschinenstatus, Störmeldungen oder Betriebsarten.
• Automobilinnenraum:Hintergrundbeleuchtung für Tasten, Schalter oder kleinere Statusanzeigen (vorbehaltlich spezifischer automobiler Qualifikationen, die dieses Standardbauteil möglicherweise nicht besitzt).
• Messtechnik:Anzeigelampen auf Prüfgeräten, medizinischen Geräten (für nicht-kritische Funktionen) und Kommunikationshardware.

7.2 Designüberlegungen

• Strombegrenzung:Betreiben Sie die LED immer mit einer Konstantstromquelle oder einem strombegrenzenden Widerstand in Reihe mit einer Spannungsquelle. Berechnen Sie den Widerstandswert mit R = (V_quelle- V_F) / I_F. Für eine 5-V-Versorgung und einen Zielstrom I_Fvon 20 mA mit V_F=2,4 V: R = (5 - 2,4) / 0,02 = 130 Ω. Verwenden Sie den nächstgelegenen Standardwert (z. B. 120 Ω oder 150 Ω) und überprüfen Sie den tatsächlichen Strom.
• Wärmemanagement:Obwohl die Verlustleistung gering ist, sorgen Sie für ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte oder Wärmeleitungen um die Lötpads herum, um Wärme vom LED-Übergang abzuleiten, insbesondere bei Betrieb nahe dem Maximalstrom oder in hohen Umgebungstemperaturen.
• Optical Design:Optisches Design:

Die seitliche Abstrahlcharakteristik erfordert, dass das Design einen Lichtleiter oder ein richtig positioniertes Sichtfenster enthält, um das Licht zur gewünschten Position auf dem Produktgehäuse zu lenken.

8. Technischer Vergleich & Differenzierung

• Die LTST-S320KRKT unterscheidet sich auf dem Markt durch mehrere Schlüsselmerkmale:Chip-Technologie:
• Die Verwendung von AlInGaP bietet im Vergleich zu älterem GaAsP oder Standard-GaP eine deutlich höhere Lichtausbeute und bessere Temperaturstabilität, was zu hellerem und konsistenterem rotem Licht führt.Seitliches Abstrahlgehäuse:
• Bietet eine Designalternative zu senkrecht abstrahlenden LEDs und löst spezifische Layout-Herausforderungen, bei denen Licht parallel zur Leiterplatte verlaufen muss.Hochhelligkeits-Binning:
• Die Verfügbarkeit von Klassen bis zu 180 mcd (Bin R) ermöglicht Anwendungen, die sehr hohe Sichtbarkeit erfordern.Robuste Prozesskompatibilität:

Die explizite Kompatibilität mit IR-Reflow und automatischer Bestückung optimiert die Fertigung und reduziert im Vergleich zu Durchsteckalternativen die Montagekosten und -komplexität.

9. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Kann ich diese LED direkt von einem Mikrocontroller-GPIO-Pin ansteuern?

A: Das hängt von der Stromquellenfähigkeit des GPIO ab. Viele MCU-Pins können nur 10-25 mA liefern. Bei 20 mA liegen Sie wahrscheinlich an oder über der Grenze. Es ist sicherer, den GPIO zur Steuerung eines Transistors (z. B. eines MOSFET) zu verwenden, der den höheren LED-Strom schaltet.

F: Warum gibt es einen Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge (639 nm) und dominanter Wellenlänge (631 nm)?

A: Die Spitzenwellenlänge ist das physikalische Maximum des Emissionsspektrums. Die dominante Wellenlänge ist ein berechneter Wert basierend auf der menschlichen Farbwahrnehmung (CIE-Diagramm). Die Empfindlichkeit des menschlichen Auges (photopische Reaktion) verursacht diese Verschiebung, wodurch die "scheinbare" Farbe 631 nm entspricht.

F: Was passiert, wenn ich die LED kontinuierlich mit 30 mA betreibe?

A: Obwohl dies der maximale DC-Nennwert ist, erzeugt der Betrieb am absoluten Maximum mehr Wärme, verringert mit der Zeit die Lichtausbeute und kann möglicherweise die Lebensdauer der LED verkürzen. Für optimale Zuverlässigkeit wird für die meisten Anwendungen ein Derating auf 15-20 mA empfohlen.

F: Wie interpretiere ich den Bin-Code bei der Bestellung?

A: Geben Sie den erforderlichen Lichtstärke-Bin-Code (z. B. "P") in Ihrer Bestellung an, um sicherzustellen, dass Sie LEDs mit einer Helligkeit im Bereich von 45-71 mcd erhalten. Dies garantiert Konsistenz im Erscheinungsbild Ihres Produkts.

10. Design-FallstudieSzenario:

Entwurf einer Statusanzeige für ein kompaktes IoT-Sensormodul. Die Leiterplatte ist dicht bestückt, und die Anzeige muss von der Seite des geschlossenen Gehäuses aus sichtbar sein.Umsetzung:

Die LTST-S320KRKT wird aufgrund ihrer seitlichen Abstrahleigenschaft ausgewählt. Sie wird am Rand der Leiterplatte platziert. Ein 120-Ω-Strombegrenzungswiderstand ist in Reihe mit einer 3,3-V-Schiene geschaltet, was zu einem ungefähren Durchlassstrom von (3,3 V - 2,4 V)/120 Ω = 7,5 mA führt. Dies bietet ausreichende Helligkeit für den Innenbereich bei minimalem Stromverbrauch, einem kritischen Faktor für batteriebetriebene IoT-Geräte. Der große Abstrahlwinkel der LED gewährleistet Sichtbarkeit, selbst wenn der Betrachtungswinkel des Benutzers nicht perfekt ausgerichtet ist. Das Bauteil wird mit Standard-SMT-Bestückung platziert, und das IR-Reflow-Profil wird so angepasst, dass es innerhalb der Grenze von 260°C für 10 s bleibt, was eine zuverlässige Lötstelle ohne thermische Schäden sicherstellt.

11. Einführung in das Technologieprinzip

Die LTST-S320KRKT basiert auf AlInGaP-Halbleitertechnologie. Dieses Material ist ein Verbindungshalbleiter aus der III-V-Gruppe. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, werden Elektronen aus dem n-dotierten Bereich und Löcher aus dem p-dotierten Bereich in den aktiven Bereich injiziert. Dort rekombinieren sie und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung von Aluminium, Indium, Gallium und Phosphid in der aktiven Schicht bestimmt die Bandlückenenergie des Halbleiters, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts vorgibt. Für diese rote LED ist die Bandlücke so ausgelegt, dass Photonen mit einer Energie von etwa 639 nm erzeugt werden. Die wasserklare Epoxidlinse verkapselt den Chip, bietet mechanischen Schutz, formt das Lichtausgangsmuster (130-Grad-Abstrahlwinkel) und verbessert die Lichtextraktion aus dem Halbleitermaterial.

12. Branchentrends