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Datenblatt für seitlich strahlende SMD-LED LTST-S110TGKT - Gehäuseabmessungen - Durchlassspannung 3,2V - Lichtstärke bis zu 450mcd - Grün 530nm - Englisch Technisches Dokument

Vollständiges technisches Datenblatt für eine seitlich strahlende SMD-LED. Details umfassen elektrische/optische Kenngrößen, absolute Maximalwerte, Binning-Codes, Lötrichtlinien und Gehäusespezifikationen.
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PDF-Dokumentendeckel - Seitenansicht SMD LED LTST-S110TGKT Datenblatt - Gehäuseabmessungen - Durchlassspannung 3,2V - Lichtstärke bis zu 450mcd - Grün 530nm - Englisch Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument bietet umfassende technische Spezifikationen für eine seitlich abstrahlende oberflächenmontierbare LED (SMD). Das Bauteil ist für Anwendungen konzipiert, die einen weiten Betrachtungswinkel und hohe Helligkeit aus einem kompakten, seitlich emittierenden Gehäuse erfordern. Es nutzt einen InGaN (Indiumgalliumnitrid)-Halbleiterchip zur Erzeugung von grünem Licht und bietet ein ausgewogenes Verhältnis von Effizienz und Leistung, das für moderne elektronische Baugruppen geeignet ist.

Die LED ist auf 8 mm breitem Bandmaterial verpackt, das auf Spulen mit 7 Zoll Durchmesser aufgewickelt ist, wodurch sie vollständig mit den in der Serienfertigung eingesetzten Hochgeschwindigkeits-Automatikbestückungsgeräten kompatibel ist. Ihr Design entspricht der EIA (Electronic Industries Alliance)-Standardverpackung und gewährleistet so eine breite industrielle Kompatibilität.

2. Detaillierte Technische Parameter

2.1 Absolute Maximum Ratings

Die absoluten Grenzwerte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Diese Werte gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C und dürfen unter keinen Betriebsbedingungen überschritten werden.

2.2 Electrical & Optical Characteristics

Die typischen Betriebseigenschaften werden bei Ta=25°C und einem Vorwärtsstrom (IF) von 20 mA gemessen, sofern nicht anders angegeben. Diese Parameter definieren die erwartete Leistung unter normalen Betriebsbedingungen.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um Konsistenz in der Serienfertigung zu gewährleisten, werden LEDs anhand von Schlüsselparametern in Leistungsklassen sortiert. Dies ermöglicht es Konstrukteuren, Bauteile auszuwählen, die spezifische Anforderungen an Farbe, Helligkeit und Spannung erfüllen.

3.1 Forward Voltage Binning

Die Einheiten werden anhand ihrer Durchlassspannung (VF) bei 20mA kategorisiert. Die Toleranz innerhalb jeder Klasse beträgt +/-0,1V.

3.2 Luminous Intensity Binning

Die Einheiten werden nach ihrer Lichtstärke (Iv) bei 20mA sortiert. Die Toleranz innerhalb jedes Bins beträgt +/-15%.

3.3 Dominant Wavelength Binning

Die Einheiten werden anhand ihrer dominanten Wellenlänge (λd) bei 20mA kategorisiert. Die Toleranz innerhalb jedes Bins beträgt +/-1nm, was eine enge Farbkonstanz gewährleistet.

Die Auswahl aus spezifischen Bins ermöglicht eine präzise Farbabstimmung und Helligkeitsgleichmäßigkeit in Multi-LED-Anwendungen, wie z.B. Displays oder Hintergrundbeleuchtungsarrays.

4. Performance Curve Analysis

Obwohl im Datenblatt auf spezifische grafische Kurven verwiesen wird (z. B. Abbildung 1 für die spektrale Verteilung, Abbildung 5 für den Betrachtungswinkel), werden hier deren typische Implikationen analysiert. Diese Kurven sind wesentlich, um das Geräteverhalten unter variierenden Bedingungen zu verstehen.

Vorwärtsstrom vs. Lichtstärke (I-Iv-Kurve): Die Lichtstärke einer LED ist direkt proportional zum Durchlassstrom und folgt typischerweise einem nahezu linearen Verhältnis innerhalb des empfohlenen Betriebsbereichs. Das Überschreiten des maximalen Gleichstroms erhöht nicht nur die Helligkeit nichtlinear, sondern erzeugt auch übermäßige Wärme, was die Lebensdauer potenziell verkürzt und die dominante Wellenlänge verschieben kann.

Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve): Die I-V-Charakteristik einer LED ist exponentiell. Ein geringer Anstieg der Spannung über die typische Durchlassspannung (z.B. 3,2 V) hinaus kann einen großen, potenziell schädlichen Stromanstieg verursachen, wenn dieser nicht durch eine Treiberschaltung oder einen Vorwiderstand ordnungsgemäß strombegrenzt wird.

Temperaturabhängigkeit: Die LED-Leistung ist temperaturabhängig. Mit steigender Sperrschichttemperatur:

Diese Faktoren unterstreichen die Bedeutung eines ordnungsgemäßen Wärmemanagements im Leiterplattendesign.

5. Mechanical & Packaging Information

5.1 Abmessungen des Gehäuses

Die LED verfügt über ein seitlich strahlendes SMD-Gehäuse. Alle kritischen Abmessungen, einschließlich Gehäuselänge, -breite, -höhe und Anschlusslagen, sind in den Zeichnungen des Datenblatts mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,10 mm (0,004") angegeben. Diese Präzision gewährleistet eine zuverlässige Platzierung und Verlötung durch automatisierte Maschinen.

5.2 Soldering Pad Layout & Polarity

Das Datenblatt enthält einen vorgeschlagenen Lötpad-Fußabdruck für das PCB-Layout. Die Einhaltung dieser Empfehlungen ist entscheidend für eine zuverlässige Lötstelle und korrekte Ausrichtung. Das Bauteil verfügt über eine Polungsmarkierung (typischerweise eine Kathodenkennzeichnung auf dem Gehäuse). Die korrekte Orientierung muss während der Montage beachtet werden, da eine angelegte Sperrspannung die LED sofort beschädigen kann.

5.3 Tape-and-Reel-Spezifikationen

Das Bauteil wird auf einer geprägten Trägerbahn mit einer Schutzdeckbahn geliefert, die auf Spulen mit einem Durchmesser von 7 Zoll (178 mm) aufgewickelt ist. Die Standardmenge pro Spule beträgt 3000 Stück. Wichtige Bahnspezifikationen umfassen Taschenteilung, Bahnbreite und Spulenabmessungen, die den ANSI/EIA-481-1-A-Standards für automatische Handhabungsgeräte entsprechen.

6. Soldering & Assembly Guidelines

6.1 Reflow-Lötprofil

Es wird ein empfohlenes Infrarot (IR)-Reflow-Profil für bleifreie (Pb-freie) Lötprozesse bereitgestellt. Zu den Schlüsselparametern gehören:

Dieses Profil basiert auf JEDEC-Standards und dient als generisches Ziel; endgültige Profile sollten für spezifische Leiterplatten-Designs, Lotpasten und Ofeneigenschaften validiert werden.

6.2 Handlöten

Wenn Handlöten notwendig ist, muss äußerste Sorgfalt angewendet werden:

6.3 Reinigung

Falls eine Reinigung nach dem Löten erforderlich ist, sollten nur spezifizierte Lösungsmittel verwendet werden, um die Kunststofflinse und das Gehäuse der LED nicht zu beschädigen. Empfohlene Reinigungsmittel sind alkoholbasiert, wie Ethylalkohol oder Isopropylalkohol (IPA). Die LED sollte bei normaler Raumtemperatur für weniger als eine Minute eingetaucht werden. Aggressive oder nicht spezifizierte chemische Reiniger müssen vermieden werden.

6.4 Vorsichtsmaßnahmen gegen elektrostatische Entladung (ESD)

LEDs sind empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD) und elektrischen Überspannungen. Handhabungsvorsichtsmaßnahmen sind zwingend erforderlich:

7. Storage & Handling Conditions

Eine ordnungsgemäße Lagerung ist entscheidend, um die Lötbarkeit und die Zuverlässigkeit der Bauteile zu erhalten, insbesondere für feuchtigkeitsempfindliche SMD-Gehäuse.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Das seitliche Emissionsprofil und der weite Betrachtungswinkel machen diese LED ideal für mehrere Anwendungen:

8.2 Designüberlegungen

9. Technical Comparison & Differentiation

Im Vergleich zu Standard-SMD-LEDs mit Top-Emission bietet diese seitlich abstrahlende Variante einen deutlichen Vorteil in Anwendungen, bei denen die Leiterplattenoberfläche begrenzt ist oder Licht horizontal ausgerichtet werden muss. Ihre Hauptunterschiede umfassen:

10. Frequently Asked Questions (FAQ)

10.1 Was ist der Unterschied zwischen Peak Wavelength und Dominant Wavelength?

Peak Wavelength (λP) ist die einzelne Wellenlänge, bei der die LED die meiste optische Leistung emittiert. Dominante Wellenlänge (λd) wird aus den CIE-Farbkoordinaten berechnet und repräsentiert die wahrgenommene Farbe. Bei monochromatischen LEDs wie dieser grünen sind sie oft ähnlich, aber λd ist der relevantere Parameter für die Farbspezifikation in anwendungen, die auf die menschliche Wahrnehmung ausgerichtet sind.

10.2 Kann ich diese LED ohne einen strombegrenzenden Widerstand betreiben?

Nr. Die Durchlassspannung einer LED hat einen negativen Temperaturkoeffizienten und variiert von Bauteil zu Bauteil (wie in der Binning-Klassifizierung dargestellt). Ein direkter Anschluss an eine Spannungsquelle, selbst eine mit der typischen VF, führt zu einem unkontrollierten Stromfluss, der wahrscheinlich den absoluten Maximalwert überschreitet und das Bauteil sofort zerstört. Ein Vorwiderstand oder eine Konstantstromquelle ist zwingend erforderlich.

10.3 Warum gibt es ein Binning-System, und welches Bin sollte ich wählen?

Das Binning-System berücksichtigt natürliche Schwankungen in der Halbleiterfertigung. Es ermöglicht Ihnen, Bauteile auszuwählen, die Ihren spezifischen Anforderungen entsprechen:

Für die meisten allgemeinen Anwendungen ist die Angabe eines Bereichs (z. B. Bin AQ für Farbe, Bin R oder S für Intensität) ausreichend und kosteneffektiv.

10.4 Wie ist die Lötbedingung "260°C für 10 Sekunden" zu interpretieren?

Dies bedeutet, dass während des Reflow-Lötprozesses die an den Anschlüssen oder am Gehäuse der LED gemessene Temperatur 260 °C nicht überschreiten darf. Darüber hinaus sollte die Dauer, in der die Temperatur auf oder nahe diesem Spitzenwert liegt (typischerweise innerhalb von 5-10 °C des Spitzenwerts), 10 Sekunden nicht überschreiten. Das Überschreiten dieser Grenzwerte kann das Kunststoffgehäuse, den internen Die-Attach oder die Bonddrähte beschädigen.

11. Praktische Fallstudie zum Design

Szenario: Entwurf eines Statusindikators für ein tragbares medizinisches Gerät. Die Leiterplatte ist vertikal in einem schlanken Gehäuse montiert. Der Indikator muss aus einem weiten Winkel gut sichtbar sein und eine gleichmäßige grüne Farbe aufweisen.

Implementierung:

  1. Komponentenauswahl: Diese seitlich abstrahlende LED wird gewählt. Um Farbkonstanz zu gewährleisten, wird im Design die Bin-Klasse AQ (dominante Wellenlänge 525-530 nm) spezifiziert. Für ausreichende Helligkeit wird die Bin-Klasse S (180-280 mcd) ausgewählt.
  2. Schaltungsentwurf: Das Gerät wird von der 5V-Systemspannung versorgt. Ein Vorwiderstand wird zur Sicherheit unter Verwendung der maximalen VF aus dem Datenblatt berechnet: R = (5V - 3,6V) / 0,020A = 70 Ohm. Der nächstgelegene Normwert von 68 Ohm wird gewählt, was zu einem Strom von etwa (5V - 3,2V)/68Ω ≈ 26,5mA führt. Dieser liegt leicht über dem typischen Wert von 20mA, bleibt aber innerhalb des absoluten maximalen Gleichstromwerts. Ein Kleinsignal-MOSFET kann zur Mikrocontrollersteuerung hinzugefügt werden.
  3. PCB-Layout: Es wird das im Datenblatt vorgeschlagene Lötflächenlayout verwendet. Zusätzliche thermische Entlastungsflächen aus Kupfer werden an Kathoden- und Anodenanschlüssen hinzugefügt, um die Wärmeableitung zu verbessern, ohne manuelle Nacharbeit zu erschweren.
  4. Optische Integration: Ein einfacher, spritzgegossener Lichtleiter ist dafür ausgelegt, das seitlich emittierte Licht zu einer kleinen Öffnung auf der Frontplatte des Geräts zu leiten. Der 130° Betrachtungswinkel der LED gewährleistet eine effiziente Einkopplung in den Lichtleiter.
  5. Montage: Die LEDs verbleiben in ihren versiegelten Beuteln, bis sie unmittelbar vor dem Einsatz benötigt werden. Die bestückte Leiterplatte wird mittels eines validierten Lötprofils reflowgelötet, das die Grenze von 260°C für 10 Sekunden einhält.
Dieser Ansatz führt zu einer zuverlässigen, gleichmäßigen und hellen Statusanzeige, die für die Anwendung geeignet ist.

12. Einführung in das Technologieprinzip

Diese LED basiert auf InGaN (Indiumgalliumnitrid)-Halbleitertechnologie. Das Kernprinzip ist die Elektrolumineszenz. Wenn eine Vorwärtsspannung über den p-n-Übergang des Halbleiters angelegt wird, werden Elektronen aus dem n-Typ-Gebiet und Löcher aus dem p-Typ-Gebiet in den aktiven Bereich (das Quantentopf) injiziert. Dort rekombinieren Elektronen mit Löchern und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie des Halbleitermaterials bestimmt, die wiederum durch die präzise Zusammensetzung der InGaN-Legierung (das Verhältnis von Indium zu Gallium) gesteuert wird. Ein höherer Indiumanteil verschiebt die Emission im Allgemeinen zu längeren Wellenlängen (z. B. grün statt blau). Das seitlich abstrahlende Gehäuse wird erreicht, indem der Halbleiterchip seitlich im Anschlussrahmen montiert wird, sodass seine primäre Lichtemissionsfläche durch die Seite der geformten Kunststofflinse nach außen zeigt und nicht nach oben.

13. Industry Trends & Developments

Der SMD LED-Markt entwickelt sich weiter mit mehreren klaren Trends:

Während dieses spezifische Datenblatt ein ausgereiftes und zuverlässiges Produkt darstellt, würden neuere Generationen diese Trends wahrscheinlich mit besseren Leistungskennzahlen und möglicherweise kleineren Bauformen widerspiegeln.

LED-Spezifikationsterminologie

Vollständige Erklärung der LED-Fachbegriffe

Photoelektrische Leistung

Begriff Einheit/Darstellung Einfache Erklärung Warum es wichtig ist
Luminous Efficacy lm/W (Lumen pro Watt) Lichtausbeute pro Watt Strom, ein höherer Wert bedeutet eine höhere Energieeffizienz. Bestimmt direkt die Energieeffizienzklasse und die Stromkosten.
Lichtstrom lm (Lumen) Gesamtes von der Lichtquelle abgegebenes Licht, allgemein als "Helligkeit" bezeichnet. Bestimmt, ob das Licht hell genug ist.
Betrachtungswinkel ° (Grad), z.B. 120° Winkel, bei dem die Lichtintensität auf die Hälfte abfällt, bestimmt die Strahlbreite. Beeinflusst den Beleuchtungsbereich und die Gleichmäßigkeit.
CCT (Farbtemperatur) K (Kelvin), z.B. 2700K/6500K Wärte/Kühle des Lichts, niedrigere Werte gelblich/warm, höhere weißlich/kühl. Bestimmt die Lichtatmosphäre und geeignete Anwendungsszenarien.
CRI / Ra Einheitenlos, 0–100 Fähigkeit, Objektfarben präzise wiederzugeben, Ra≥80 ist gut. Beeinflusst die Farbtreue, wird an anspruchsvollen Orten wie Einkaufszentren und Museen eingesetzt.
SDCM MacAdam-Ellipsenschritte, z.B. "5-Schritt" Farbkonstanzmetrik, kleinere Schritte bedeuten eine gleichmäßigere Farbe. Gewährleistet eine einheitliche Farbe innerhalb derselben LED-Charge.
Dominante Wellenlänge nm (Nanometer), z.B. 620nm (rot) Wellenlänge, die der Farbe farbiger LEDs entspricht. Bestimmt den Farbton von roten, gelben, grünen monochromen LEDs.
Spektrale Verteilung Wellenlänge-Intensitäts-Kurve Zeigt die Intensitätsverteilung über die Wellenlängen. Beeinflusst die Farbwiedergabe und Qualität.

Electrical Parameters

Begriff Symbol Einfache Erklärung Design Considerations
Forward Voltage Vf Minimale Spannung zum Einschalten der LED, ähnlich einem "Startschwellenwert". Die Treiberspannung muss ≥ Vf sein, bei in Reihe geschalteten LEDs addieren sich die Spannungen.
Durchlassstrom If Stromwert für den normalen LED-Betrieb. Usually constant current drive, current determines brightness & lifespan.
Maximaler Impulsstrom Ifp Spitzenstrom, der für kurze Zeit toleriert wird, wird für Dimmen oder Blitzen verwendet. Pulse width & duty cycle must be strictly controlled to avoid damage.
Reverse Voltage Vr Maximale Sperrspannung, die die LED aushalten kann; eine Überschreitung kann zum Durchbruch führen. Die Schaltung muss einen umgekehrten Anschluss oder Spannungsspitzen verhindern.
Thermischer Widerstand Rth (°C/W) Der Wärmewiderstand vom Chip zum Lot, je niedriger desto besser. Hoher Wärmewiderstand erfordert eine stärkere Wärmeableitung.
ESD Immunity V (HBM), z.B. 1000V Fähigkeit, elektrostatische Entladungen zu widerstehen, ein höherer Wert bedeutet geringere Anfälligkeit. Antistatische Maßnahmen sind in der Produktion erforderlich, insbesondere für empfindliche LEDs.

Thermal Management & Reliability

Begriff Key Metric Einfache Erklärung Auswirkung
Junction Temperature Tj (°C) Tatsächliche Betriebstemperatur im LED-Chip. Jede Reduzierung um 10°C kann die Lebensdauer verdoppeln; zu hohe Temperaturen verursachen Lichtabfall und Farbverschiebung.
Lichtstromrückgang L70 / L80 (Stunden) Zeit bis zum Abfall der Helligkeit auf 70 % oder 80 % des Anfangswerts. Definiert direkt die "Lebensdauer" der LED.
Lumen Maintenance % (z.B. 70%) Prozentsatz der nach einer bestimmten Zeit erhaltenen Helligkeit. Gibt die Helligkeitserhaltung bei langfristiger Nutzung an.
Farbverschiebung Δu′v′ or MacAdam ellipse Grad der Farbveränderung während der Nutzung. Beeinflusst die Farbkonstanz in Beleuchtungsszenen.
Thermische Alterung Materialverschlechterung Verschlechterung aufgrund langfristiger hoher Temperaturen. Kann zu Helligkeitsabfall, Farbveränderung oder Unterbrechungsausfall führen.

Packaging & Materials

Begriff Häufige Typen Einfache Erklärung Features & Applications
Gehäusetyp EMC, PPA, Keramik Gehäusematerial schützt den Chip und bietet eine optische/thermische Schnittstelle. EMC: gute Wärmebeständigkeit, niedrige Kosten; Keramik: bessere Wärmeableitung, längere Lebensdauer.
Chip-Struktur Front, Flip Chip Anordnung der Chipelektroden. Flip-Chip: Bessere Wärmeableitung, höhere Effizienz, für Hochleistung.
Phosphor Coating YAG, Silicate, Nitride Überdeckt den blauen Chip, wandelt einen Teil in Gelb/Rot um und mischt zu Weiß. Unterschiedliche Leuchtstoffe beeinflussen Effizienz, CCT und CRI.
Linse/Optik Flach, Mikrolinse, TIR Optische Struktur auf der Oberfläche zur Steuerung der Lichtverteilung. Bestimmt den Betrachtungswinkel und die Lichtverteilungskurve.

Quality Control & Binning

Begriff Binning Content Einfache Erklärung Zweck
Lichtstromklasse Code z.B. 2G, 2H Nach Helligkeit gruppiert, jede Gruppe hat minimale/maximale Lumenwerte. Gewährleistet gleichmäßige Helligkeit in derselben Charge.
Spannungsbereich Code z.B. 6W, 6X Gruppiert nach Durchlassspannungsbereich. Erleichtert die Treiberanpassung und verbessert die Systemeffizienz.
Color Bin 5-step MacAdam ellipse Nach Farbkoordinaten gruppiert, um einen engen Bereich sicherzustellen. Garantiert Farbkonstanz und vermeidet ungleichmäßige Farbgebung innerhalb der Leuchte.
CCT Bin 2700K, 3000K etc. Nach CCT gruppiert, hat jede Gruppe einen entsprechenden Koordinatenbereich. Erfüllt die CCT-Anforderungen verschiedener Szenarien.

Testing & Certification

Begriff Norm/Test Einfache Erklärung Bedeutung
LM-80 Lumen-Erhaltungstest Langzeitbeleuchtung bei konstanter Temperatur, Aufzeichnung des Helligkeitsabfalls. Wird zur Schätzung der LED-Lebensdauer verwendet (mit TM-21).
TM-21 Lebensdauerabschätzungsstandard Schätzt die Lebensdauer unter realen Bedingungen basierend auf LM-80-Daten. Bietet wissenschaftliche Lebensdauervorhersage.
IESNA Illuminating Engineering Society Umfasst optische, elektrische und thermische Testmethoden. Branchenweit anerkannte Testgrundlage.
RoHS / REACH Umweltzertifizierung Stellt sicher, dass keine schädlichen Stoffe (Blei, Quecksilber) enthalten sind. Internationale Marktzugangsvoraussetzungen.
ENERGY STAR / DLC Energieeffizienzzertifizierung Energieeffizienz- und Leistungszertifizierung für Beleuchtung. Wird in der öffentlichen Beschaffung, in Förderprogrammen verwendet und steigert die Wettbewerbsfähigkeit.