LTST-S320TGKT SMD LED Datenblatt - Seitenemittierend - 3,2x2,0x1,1mm - 3,2V - 76mW - Grün - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTST-S320TGKT ist eine hochleistungsfähige, seitenemittierende Oberflächenmontage-Leuchtdiode (SMD LED). Sie nutzt einen fortschrittlichen Indium-Gallium-Nitrid (InGaN)-Halbleiterchip zur Erzeugung von hellem grünem Licht. Diese Komponente ist speziell für Anwendungen konzipiert, bei denen die Beleuchtung von der Seite des Bauteils und nicht von oben erforderlich ist. Ihr kompaktes, EIA-standardisiertes Gehäuse und die Tape-and-Reel-Verpackung machen sie ideal für die in der modernen Elektronikfertigung üblichen automatisierten Hochvolumen-Montageprozesse.

Zu den Hauptvorteilen dieser LED gehören ihre Konformität mit der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe), was sie als umweltfreundliches Produkt klassifiziert. Sie verfügt über eine wasserklare Linse, die den Lichtausgang maximiert, und einen verzinnten Leadframe für hervorragende Lötbarkeit. Das Bauteil ist vollständig mit Infrarot (IR)-Reflow-Lötprozessen kompatibel, dem Standard für die Montage von Leiterplatten mit Oberflächenmontagetechnik (SMT). Ihr Design gewährleistet die Kompatibilität mit automatischen Bestückungsgeräten und optimiert so die Fertigungslinie.

2. Detaillierte technische Spezifikationen

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb der LED unter diesen Bedingungen wird nicht empfohlen. Die maximale Verlustleistung beträgt 76 Milliwatt (mW) bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C. Der DC-Vorwärtsstrom sollte kontinuierlich 20 mA nicht überschreiten. Für gepulsten Betrieb ist ein Spitzenvorwärtsstrom von 100 mA unter einem strikten Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 0,1 Millisekunden zulässig. Das Bauteil kann in einem Umgebungstemperaturbereich von -20°C bis +80°C betrieben und bei Temperaturen von -30°C bis +100°C gelagert werden.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Gemessen unter Standardtestbedingungen von Ta=25°C und einem Vorwärtsstrom (IF) von 20 mA, zeigt die LED ihre Kernleistungswerte. Die Lichtstärke (Iv) hat einen typischen Wert von 150 Millicandela (mcd), mit einem spezifizierten Mindestwert von 71,0 mcd. Dieser Parameter quantifiziert die wahrgenommene Helligkeit des abgegebenen Lichts. Der Abstrahlwinkel (2θ1/2), definiert als der volle Winkel, bei dem die Intensität auf die Hälfte ihres axialen Wertes abfällt, beträgt 130 Grad und bietet ein breites Strahlprofil, das sich für Seitenbeleuchtung eignet.

Die spektralen Eigenschaften werden durch die Spitzenemissionswellenlänge (λP) von 530 Nanometern (nm) und die dominante Wellenlänge (λd) von 525 nm definiert. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt 35 nm und gibt die Reinheit der grünen Farbe an. Elektrisch beträgt die Vorwärtsspannung (VF) typischerweise 3,2 Volt, mit einem Bereich von 2,8V bis 3,6V. Der Sperrstrom (IR) ist garantiert 10 Mikroampere (μA) oder weniger, wenn eine Sperrspannung (VR) von 5V angelegt wird, obwohl das Bauteil nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt ist.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um die Konsistenz in der Massenproduktion sicherzustellen, werden LEDs anhand von Schlüsselparametern in Bins sortiert. Dies ermöglicht es Konstrukteuren, Bauteile auszuwählen, die die spezifischen Toleranzanforderungen ihrer Anwendung erfüllen.

3.1 Vorwärtsspannungs-Binning

Die Vorwärtsspannung wird in 0,2V-Schritten gebinnt. Die Bincodes D7, D8, D9 und D10 entsprechen den Spannungsbereichen von 2,80-3,00V, 3,00-3,20V, 3,20-3,40V bzw. 3,40-3,60V, jeweils mit einer Toleranz von ±0,1V.

3.2 Lichtstärke-Binning

Die Lichtstärke wird in die Bins Q, R und S kategorisiert. Bin Q umfasst 71,0-112,0 mcd, Bin R umfasst 112,0-180,0 mcd und Bin S umfasst 180,0-280,0 mcd. Innerhalb jedes Bins gilt eine Toleranz von ±15%.

3.3 Dominante Wellenlängen-Binning

Die dominante Wellenlänge, die die wahrgenommene Farbe definiert, wird als AP (520,0-525,0 nm), AQ (525,0-530,0 nm) und AR (530,0-535,0 nm) gebinnt. Die Toleranz für jeden Bin beträgt ±1 nm.

4. Analyse der Leistungskurven

Obwohl im Datenblatt auf spezifische grafische Kurven verwiesen wird (z.B. Abbildung 1 für die spektrale Verteilung, Abbildung 5 für den Abstrahlwinkel), kann ihr typisches Verhalten beschrieben werden. Die Beziehung zwischen Vorwärtsstrom (IF) und Vorwärtsspannung (VF) ist exponentiell, charakteristisch für eine Diode. Die Lichtstärke ist innerhalb des empfohlenen Betriebsbereichs annähernd proportional zum Vorwärtsstrom. Die Spitzenwellenlänge kann mit zunehmendem Strom eine leichte negative Verschiebung (zu kürzeren Wellenlängen) und mit steigender Sperrschichttemperatur eine positive Verschiebung (zu längeren Wellenlängen) aufweisen. Das Verständnis dieser Trends ist entscheidend für den Entwurf stabiler und konsistenter Beleuchtungssysteme.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED entspricht einem standardmäßigen SMD-Fußabdruck. Zu den Hauptabmessungen gehören Gehäuselänge, -breite und -höhe. Das Datenblatt enthält eine detaillierte mechanische Zeichnung mit allen kritischen Maßen, einschließlich Anschlussabstand und Gesamtgröße, die für das Leiterplatten-Landpattern-Design wesentlich sind.

5.2 Polaritätskennzeichnung und Pad-Layout

Die Komponente hat eine klare Polaritätsmarkierung, typischerweise eine Kerbe oder einen Punkt auf dem Gehäuse, die die Kathode anzeigt. Das Datenblatt enthält eine Zeichnung mit empfohlenen Lötpad-Abmessungen, um eine ordnungsgemäße Lötstellenbildung und mechanische Stabilität zu gewährleisten. Es empfiehlt auch die optimale Ausrichtung für den Lötprozess, um das "Tombstoning" (Abheben eines Endes vom Pad) zu verhindern.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 IR-Reflow-Lötprofil

Das Bauteil ist für bleifreie Lötprozesse qualifiziert. Ein empfohlenes Reflow-Profil gemäß JEDEC-Standards wird bereitgestellt. Zu den Schlüsselparametern gehören eine Vorwärmzone (150-200°C), ein kontrollierter Temperaturanstieg, eine Spitzentemperatur von maximal 260°C und eine Zeit oberhalb von 260°C, die auf maximal 10 Sekunden begrenzt ist. Die gesamte Vorwärmzeit sollte maximal 120 Sekunden betragen. Dieses Profil muss für die spezifische Leiterplattenbestückung sorgfältig charakterisiert werden, um die Zuverlässigkeit sicherzustellen.

6.2 Handlöten

Falls Handlöten notwendig ist, muss äußerste Vorsicht walten. Die Temperatur der Lötspitze sollte 300°C nicht überschreiten, und die Kontaktzeit mit einem Anschluss sollte auf maximal 3 Sekunden begrenzt werden. Dies sollte nur einmal durchgeführt werden, um thermische Schäden am Epoxidgehäuse und dem Halbleiterchip zu verhindern.

6.3 Reinigung und Lagerung

Wenn nach dem Löten eine Reinigung erforderlich ist, sollten nur spezifizierte alkoholbasierte Lösungsmittel wie Isopropylalkohol oder Ethylalkohol verwendet werden. Das Eintauchen sollte bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute erfolgen. Nicht spezifizierte Chemikalien können das Gehäuse beschädigen. Für die Lagerung sollten ungeöffnete Feuchtigkeitsschutzbeutel bei ≤30°C und ≤90% relativer Luftfeuchtigkeit (RH) aufbewahrt werden. Einmal geöffnet, sollten LEDs bei ≤30°C und ≤60% RH gelagert und innerhalb einer Woche verwendet werden. Für eine längere Lagerung außerhalb des Originalbeutels wird empfohlen, vor dem Löten mindestens 20 Stunden bei 60°C zu backen, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" während des Reflow zu verhindern.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die LEDs werden auf 8 mm breiter, geprägter Trägerbahn geliefert, die auf 7-Zoll (178 mm) große Spulen aufgewickelt ist. Jede Spule enthält 3000 Stück. Die Bahntaschen sind mit einem schützenden Deckband versiegelt. Die Verpackung folgt den ANSI/EIA-481-Spezifikationen. Für Restmengen gilt eine Mindestpackungsmenge von 500 Stück.

8. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese seitenemittierende LED ist ideal für Anwendungen, die Randbeleuchtung oder Statusanzeige von der Seite eines Geräts erfordern. Häufige Anwendungen sind Hintergrundbeleuchtung für Folientastaturen, Seitenbeleuchtung für LCD-Displays in Handheld-Geräten, Statusanzeigen auf den Blenden von Unterhaltungselektronik (wie Routern, Set-Top-Boxen) und Hintergrundbeleuchtung für Symbole oder Text auf Frontplatten.

8.2 Schaltungsentwurf

Ein strombegrenzender Widerstand ist zwingend erforderlich, wenn die LED von einer Spannungsquelle angesteuert wird. Der Widerstandswert (R) kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (V_Versorgung - VF) / IF, wobei VF die Vorwärtsspannung der LED ist (für ein konservatives Design den Maximalwert verwenden) und IF der gewünschte Vorwärtsstrom (z.B. 20 mA) ist. Die Ansteuerung der LED mit einer Konstantstromquelle ist für optimale Helligkeit und Farbkonstanz vorzuziehen, insbesondere bei Temperaturschwankungen.

8.3 Thermomanagement

Obwohl die Verlustleistung gering ist, ist ein ordnungsgemäßes thermisches Design auf der Leiterplatte für die Langzeitzuverlässigkeit wichtig. Eine ausreichende Kupferfläche um die LED-Pads herum hilft bei der Wärmeableitung und hält eine niedrigere Sperrschichttemperatur aufrecht, was den Lichtausgang und die Lebensdauer erhält.

8.4 ESD-Vorsichtsmaßnahmen (Elektrostatische Entladung)

LEDs sind empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung. Handhabungsverfahren sollten die Verwendung von geerdeten Handgelenkbändern, antistatischen Matten und leitfähigen Behältern umfassen. Alle Montagegeräte müssen ordnungsgemäß geerdet sein.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Das primäre Unterscheidungsmerkmal dieser Komponente ist ihr seitlich abstrahlendes optisches Design, das sich von den häufigeren, nach oben abstrahlenden SMD LEDs unterscheidet. Im Vergleich zu älteren Technologien wie AlGaInP (für rot/gelb) bietet der InGaN-Chip eine höhere Effizienz und Helligkeit im grün/blauen Spektrum. Der 130-Grad-Abstrahlwinkel bietet eine sehr breite Ausleuchtung, was für Anwendungen vorteilhaft ist, die eine Lichtausbreitung entlang einer Oberfläche erfordern. Ihre Kompatibilität mit Standard-IR-Reflow-Prozessen stellt sie in Einklang mit der modernen SMT-Montage, im Gegensatz zu älteren Durchsteck-LEDs, die Wellenlötung erfordern.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Kann ich diese LED ohne einen strombegrenzenden Widerstand betreiben?

A: Nein. Eine LED ist ein stromgesteuertes Bauteil. Ein direkter Anschluss an eine Spannungsquelle führt zu übermäßigem Stromfluss und zerstört sie sofort. Verwenden Sie immer einen Vorwiderstand oder eine Konstantstromquelle.

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

A: Die Spitzenwellenlänge (λP) ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung maximal ist. Die dominante Wellenlänge (λd) wird aus dem CIE-Farbdiagramm abgeleitet und repräsentiert die einzelne Wellenlänge eines reinen monochromatischen Lichts, das der wahrgenommenen Farbe der LED entsprechen würde. λd ist für die Farbangabe relevanter.

F: Kann ich diese LED für Dauerbetrieb bei 20mA verwenden?

A: Ja, 20mA ist der empfohlene kontinuierliche DC-Vorwärtsstrom. Stellen Sie jedoch sicher, dass die Umgebungstemperatur und das thermische Leiterplattendesign es ermöglichen, dass die Sperrschichttemperatur innerhalb sicherer Grenzen bleibt, um die spezifizierte Leistung und Lebensdauer aufrechtzuerhalten.

F: Warum sind die Lagerbedingungen für SMD LEDs so wichtig?

A: Das Epoxidkunststoffgehäuse kann Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen. Während des Hochtemperatur-Reflow-Lötprozesses kann diese eingeschlossene Feuchtigkeit schnell verdampfen und einen Innendruck erzeugen, der das Gehäuse zum Reißen bringen oder den Chip ablösen kann – ein Phänomen, das als "Popcorning" bekannt ist. Richtige Lagerung und Trocknung (Baking) verhindern dies.

11. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf einer seitlich beleuchteten Statusanzeige für einen WLAN-Router.Die LED muss auf der Hauptplatine montiert werden, die mit einem bleifreien IR-Reflow-Prozess bestückt wird. Das Licht soll durch ein kleines Fenster an der Seite des Kunststoffgehäuses des Routers scheinen, um "Eingeschaltet" und "Netzwerkaktivität" (blinkend) anzuzeigen.



Umsetzung:Die LTST-S320TGKT wird aufgrund ihrer Seitenemission und grünen Farbe ausgewählt. Zwei LEDs werden nahe dem Rand der Leiterplatte platziert, ausgerichtet mit den Lichtleitern im Gehäuse. Das Leiterplatten-Landpattern wird gemäß den empfohlenen Pad-Abmessungen im Datenblatt entworfen. Ein 150Ω strombegrenzender Widerstand wird für eine 5V-Versorgung berechnet (unter Verwendung von VF_max=3,6V, IF=20mA: R = (5-3,6)/0,02 = 70Ω, ein 150Ω-Widerstand liefert einen sichereren Strom von ~9mA). Der GPIO-Pin des Mikrocontrollers steuert die LED über diesen Widerstand an. Die Montage folgt dem spezifizierten Reflow-Profil, und das fertige Produkt bietet klare, breitwinklige Seitenbeleuchtung.

12. Einführung in das Technologieprinzip

Diese LED basiert auf InGaN-Halbleitertechnologie. Wenn eine Vorwärtsspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich injiziert. Ihre Rekombination setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der Indium-Gallium-Nitrid-Legierung in der Quantentopfstruktur bestimmt die Bandlückenenergie und folglich die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts – in diesem Fall grün bei etwa 530nm. Die seitlich abstrahlende Eigenschaft wird durch die Platzierung des Chips im Gehäuse und die Formgebung des Reflektors und der Epoxy-Linse erreicht, die den primären Lichtausgang seitlich lenkt.

13. Branchentrends

Der Trend bei SMD LEDs geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), kleinerer Gehäusegrößen für Anwendungen mit höherer Dichte und verbesserter Farbkonstanz durch engere Binning-Toleranzen. Es wird auch zunehmend Wert auf Zuverlässigkeit unter rauen Bedingungen (höhere Temperatur, Feuchtigkeit) für Automobil- und Industrieanwendungen gelegt. Darüber hinaus ist die Integration von Steuerelektronik direkt mit dem LED-Chip (z.B. für adressierbare RGB-LEDs) eine bedeutende Entwicklung, obwohl für einfache Anzeige-LEDs wie diese der Fokus auf Kosteneffizienz, Zuverlässigkeit und Kompatibilität mit automatisierten Hochgeschwindigkeits-Montagelinien bleibt.