LTST-S320KSKT Gelbe SMD LED Datenblatt - Seitenemittierend - 3,2x2,0x1,1mm - 2,4V Max - 75mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTST-S320KSKT ist eine oberflächenmontierbare (SMD) Leuchtdiode (LED), die für Anwendungen konzipiert ist, die eine seitlich emittierende Lichtquelle erfordern. Sie nutzt einen Ultrahellen Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP) Halbleiterchip zur Erzeugung von gelbem Licht. Das Bauteil verfügt über eine wasserklare Linse und einen verzinnten Anschlussrahmen, verpackt in einem standardkonformen EIA-Gehäuse. Es wird auf 8-mm-Trägerband geliefert, das auf 7-Zoll (178 mm) Spulen aufgewickelt ist, wodurch es voll kompatibel mit Hochgeschwindigkeits-Bestückungsautomaten und Standard-Infrarot (IR)-Reflow-Lötprozessen ist.

1.1 Kernmerkmale und Vorteile

• Hohe Helligkeit:Die AlInGaP-Chip-Technologie liefert eine hohe Lichtstärke mit typischen Werten von 45,0 bis 180,0 Millicandela (mcd) bei einem Durchlassstrom von 20mA.
• Seitenemittierendes Design:Das Gehäuse ist so konstruiert, dass es Licht zur Seite emittiert. Dies ist ideal für Hintergrundbeleuchtungen von Anzeigen, kantbeleuchtete Paneele und Statusanzeigen, bei denen seitliche Beleuchtung erforderlich ist.
• Kompatibilität:Das Bauteil ist IC-kompatibel und für den Einsatz mit automatischen Bestückungssystemen ausgelegt, was den Fertigungsprozess optimiert.
• Umweltkonformität:Das Produkt entspricht der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe) und ist als "Green Product" klassifiziert.
• Reflow-lötbar:Es ist für Infrarot-Reflow-Lötprozesse mit einer Spitzentemperatur von 260°C für 10 Sekunden ausgelegt und eignet sich für bleifreie (Pb-free) Fertigungslinien.

2. Detaillierte Analyse der technischen 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.

• Verlustleistung (Pd):75 mW. Dies ist die maximale Leistung, die die LED als Wärme abführen kann, ohne dass die Leistung nachlässt oder ein Ausfall eintritt.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_F(PEAK)):80 mA. Dies ist der maximal zulässige Pulsstrom, spezifiziert bei einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 0,1ms. Er darf selbst kurzzeitig nicht überschritten werden.
• DC-Durchlassstrom (I_F):30 mA. Dies ist der maximal empfohlene kontinuierliche Durchlassstrom für einen zuverlässigen Dauerbetrieb.
• Sperrspannung (V_R):5 V. Das Anlegen einer Sperrspannung über diesem Wert kann zu einem sofortigen und katastrophalen Ausfall des LED-Übergangs führen.
• Betriebstemperaturbereich (T_opr):-30°C bis +85°C. Der Umgebungstemperaturbereich, in dem die LED ordnungsgemäß funktionieren soll.
• Lagertemperaturbereich (T_stg):-40°C bis +85°C. Der Temperaturbereich für die Lagerung des Bauteils im nicht betriebenen Zustand.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Diese Parameter werden bei einer Umgebungstemperatur (T_a) von 25°C gemessen und definieren die typische Leistung des Bauteils.

• Lichtstärke (I_V):Min. 45,0 mcd, Typ. (siehe Binning), Max. 180,0 mcd @ I_F=20mA. Gemessen mit einem Sensor, der auf die CIE photopische (menschliche Augen-) Empfindlichkeitskurve abgestimmt ist.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):130 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres Spitzenwerts (auf der Achse) abfällt. Ein derart großer Abstrahlwinkel ist charakteristisch für seitlich emittierende Gehäuse.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_P):588 nm. Die spezifische Wellenlänge, bei der die LED die meiste optische Leistung emittiert.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):587,0 - 594,5 nm @ I_F=20mA. Dies ist die einzelne Wellenlänge, die das menschliche Auge als die Farbe (gelb) wahrnimmt. Sie wird aus dem CIE-Farbdiagramm abgeleitet.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):15 nm. Dies gibt die spektrale Reinheit an; ein kleinerer Wert bedeutet eine monochromatischere Lichtquelle.
• Durchlassspannung (V_F):Min. 1,80 V, Typ. (siehe Binning), Max. 2,40 V @ I_F=20mA. Der Spannungsabfall über der LED im Betrieb.
• Sperrstrom (I_R):Max. 10 μA @ V_R=5V. Ein kleiner Leckstrom, der fließt, wenn das Bauteil innerhalb seiner Maximalwerte in Sperrrichtung betrieben wird.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonstanz in der Produktion zu gewährleisten, werden LEDs basierend auf Schlüsselparametern in Bins sortiert. Die LTST-S320KSKT verwendet ein dreidimensionales Binning-System.

3.1 Binning der Durchlassspannung

Einheit: Volt (V) @ 20mA. Toleranz pro Bin: ±0,1V.

- Bin F2:1,80V (Min) bis 2,10V (Max)

- Bin F3:2,10V (Min) bis 2,40V (Max)

3.2 Binning der Lichtstärke

Einheit: Millicandela (mcd) @ 20mA. Toleranz pro Bin: ±15%.

- Bin P:45,0 mcd (Min) bis 71,0 mcd (Max)

- Bin Q:71,0 mcd (Min) bis 112,0 mcd (Max)

- Bin R:112,0 mcd (Min) bis 180,0 mcd (Max)

3.3 Binning der dominanten Wellenlänge

Einheit: Nanometer (nm) @ 20mA. Toleranz pro Bin: ±1nm.

- Bin J:587,0 nm (Min) bis 589,5 nm (Max)

- Bin K:589,5 nm (Min) bis 592,0 nm (Max)

- Bin L:592,0 nm (Min) bis 594,5 nm (Max)

Die vollständige Artikelnummer, einschließlich der Bincodes (z.B. LTST-S320KSKT), spezifiziert die genauen Leistungsmerkmale des Bauteils. Entwickler sollten den geeigneten Bin auswählen, um die Anforderungen ihrer Anwendung an Helligkeit und Farbkonstanz zu erfüllen.

4. Analyse der Leistungskurven

Während spezifische grafische Kurven im Datenblatt (Seiten 6-9) referenziert werden, basiert die folgende Analyse auf den bereitgestellten Tabellendaten und dem Standardverhalten von LEDs.

4.1 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve)

Die Durchlassspannung (V_F) hat einen typischen Bereich von 1,80V bis 2,40V bei 20mA. Wie bei allen Dioden ist die I-V-Beziehung exponentiell. Der Betrieb der LED deutlich unter 20mA führt zu einer niedrigeren V_F, während der Betrieb mit dem maximalen DC-Strom von 30mA V_F und die Verlustleistung erhöht. Ein strombegrenzender Widerstand oder eine Konstantstromquelle ist für einen stabilen Betrieb unerlässlich.

4.2 Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Die Lichtstärke ist innerhalb des Betriebsbereichs annähernd proportional zum Durchlassstrom. Allerdings kann die Effizienz bei sehr hohen Strömen aufgrund der erhöhten Sperrschichttemperatur sinken. Das Binning-System gewährleistet eine vorhersagbare Helligkeit unter der Standardtestbedingung von 20mA.

4.3 Temperaturabhängigkeit

Die Leistung von AlInGaP-LEDs wird von der Temperatur beeinflusst. Mit steigender Sperrschichttemperatur nimmt die Durchlassspannung typischerweise leicht ab, während die Lichtausbeute abnimmt. Der spezifizierte Betriebstemperaturbereich von -30°C bis +85°C gewährleistet eine zuverlässige Funktion, jedoch sollten Designs die Wärmeableitung managen, um optimale Helligkeit und Lebensdauer zu erhalten, insbesondere bei Betrieb nahe dem Maximalstrom oder in hohen Umgebungstemperaturen.

5. Mechanische & Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das Bauteil entspricht einer standardkonformen EIA-Gehäuseform. Wichtige Abmessungen (in Millimetern) umfassen die Bauteilgröße und den Anschlussabstand, die für das PCB-Footprint-Design entscheidend sind. Das seitlich emittierende Design bedeutet, dass die primäre Lichtaustrittsfläche auf der längeren Seite des Gehäuses liegt.

5.2 Vorgeschlagenes Lötpad-Layout und Polarität

Das Datenblatt enthält ein empfohlenes Land Pattern (Lötpad-Design) für die Leiterplatte. Die Einhaltung dieses Musters gewährleistet eine korrekte Lötstellenbildung und mechanische Stabilität während des Reflow-Prozesses. Das Bauteil hat eine Polarisierungsmarkierung (typischerweise eine Kathodenkennzeichnung auf dem Gehäuse). Die korrekte Ausrichtung ist entscheidend, da das Anlegen einer Sperrspannung die LED zerstören kann.

6. Löt- & Bestückungsrichtlinien

6.1 Infrarot-Reflow-Lötprofil

Ein empfohlenes Reflow-Profil für bleifreie Prozesse wird bereitgestellt. Wichtige Parameter sind:

- Vorwärmen:150-200°C für maximal 120 Sekunden, um die Platine allmählich zu erwärmen und das Flussmittel zu aktivieren.

- Spitzentemperatur:Maximal 260°C.

- Zeit oberhalb Liquidus:Das Bauteil sollte der Spitzentemperatur maximal 10 Sekunden ausgesetzt sein. Der Reflow-Vorgang sollte maximal zweimal durchgeführt werden.

6.2 Handlöten

Falls Handlöten notwendig ist:

- Lötkolbentemperatur:Maximal 300°C.

- Lötzeit:Maximal 3 Sekunden pro Anschluss.

- Häufigkeit:Sollte nur einmal durchgeführt werden, um thermische Belastung zu minimieren.

6.3 Reinigung

Wenn nach dem Löten eine Reinigung erforderlich ist, sollten nur spezifizierte Lösungsmittel verwendet werden. Das Datenblatt empfiehlt, die LED bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol zu tauchen. Nicht spezifizierte Chemikalien können das Kunststoffgehäuse oder die Linse beschädigen.

6.4 Lagerung und Handhabung

• ESD-Vorsichtsmaßnahmen:LEDs sind empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD). Verwenden Sie während der Handhabung Erdungsarmbänder, antistatische Matten und ordnungsgemäß geerdete Geräte.
• Feuchtigkeitssensitivität:Während die versiegelte Spule Schutz bietet, sollten aus der Verpackung entnommene Bauteile umgehend verwendet werden. Bei Lagerbedarf sollten sie in einer trockenen Umgebung (<60% rel. Feuchte, <30°C) aufbewahrt werden. Für eine längere Lagerung außerhalb der Originalverpackung wird ein versiegelter Behälter mit Trockenmittel oder ein Stickstoff-Exsikkator empfohlen. Bauteile, die länger als eine Woche gelagert wurden, müssen möglicherweise vor dem Löten getrocknet (z.B. 60°C für 20 Stunden) werden, um "Popcorning" während des Reflow zu verhindern.

7. Verpackung und Bestellung

Die Standardverpackung ist 8-mm-Trägerband auf 7-Zoll (178 mm) Spulen.

- Menge pro Spule:3000 Stück.

- Mindestbestellmenge (MOQ):500 Stück für Restmengen.

- Band-Spezifikationen:Konform mit ANSI/EIA-481. Leere Taschen sind mit Deckband versiegelt. Die maximal zulässige Anzahl aufeinanderfolgender fehlender Bauteile beträgt zwei.

8. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• Unterhaltungselektronik:Seitenbeleuchtung für Tasten-Hintergrundbeleuchtung, Netzanzeigen oder Statusleuchten in Haushaltsgeräten, Audioequipment und Fernbedienungen.
• Messtechnik:Pultanzeigen und Hintergrundbeleuchtungen für Messgeräte, Industrie-Steuerungen und medizinische Geräte (vorbehaltlich entsprechender Zuverlässigkeitsvalidierung).
• Automobil-Innenraumbeleuchtung:Niedrigleistungs-Statusanzeigen, wobei eine Qualifizierung nach Automotive-Standards erforderlich wäre.
• Dekorative Beleuchtung:Kantenbeleuchtung für Acrylpaneele oder Schilder.

8.2 Kritische Designüberlegungen

1. Strombegrenzung:Immer einen Vorwiderstand oder eine Konstantstromquelle verwenden. Den Widerstandswert mit R = (V_Versorgung- V_F) / I_F berechnen. Den maximalen V_F-Wert aus dem Bin verwenden, um sicherzustellen, dass der Strom auch bei Bauteiltoleranzen die Grenzwerte nicht überschreitet.
2. Thermisches Management:Sicherstellen, dass das PCB-Layout eine ausreichende Wärmeableitung bietet, insbesondere bei Verwendung mehrerer LEDs oder Betrieb bei hohen Umgebungstemperaturen. Die Verlustleistungsgrenze von 75mW muss eingehalten werden.
3. Optisches Design:Der 130-Grad-Abstrahlwinkel bietet einen breiten Strahl. Für gerichteteres Licht können externe Linsen oder Lichtleiter erforderlich sein. Die wasserklare Linse bietet minimale Lichtstreuung.
4. Wellenformauswahl:Für Anwendungen, die eine höhere scheinbare Helligkeit oder Multiplexing erfordern, kann ein gepulster Betrieb bis zum Spitzenstrom (80mA, 1/10 Tastverhältnis) verwendet werden, wobei der mittlere Strom den DC-Nennwert nicht überschreiten darf.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die LTST-S320KSKT unterscheidet sich durch ihre spezifische Kombination von Eigenschaften:

- Material (AlInGaP):Im Vergleich zu älteren GaAsP- oder GaP-Technologien bietet AlInGaP für gelbe und bernsteinfarbene LEDs eine deutlich höhere Effizienz und Helligkeit, was bei gleicher Lichtleistung zu einem geringeren Stromverbrauch führt.

- Gehäuse (Seitenemittierend):Im Gegensatz zu oben emittierenden LEDs ist dieses Gehäuse speziell für Anwendungen konstruiert, bei denen das Licht parallel zur PCB-Oberfläche austreten muss, was vertikalen Platz spart und die optische Kopplung in Lichtleiter vereinfacht.

- Verzinnung:Die verzinnten Anschlüsse bieten eine ausgezeichnete Lötharkeit und sind mit bleifreien Prozessen kompatibel, was im Vergleich zu älteren bleihaltigen Beschichtungen bessere Umwelt- und Zuverlässigkeitseigenschaften bietet.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQs)

10.1 Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

Spitzenwellenlänge (λ_P):Die Wellenlänge am höchsten Punkt des Emissionsspektrums der LED (588 nm).Dominante Wellenlänge (λ_d):Die einzelne Wellenlänge, die das menschliche Auge als die Farbe der LED wahrnimmt (587-594,5 nm), berechnet aus den Farbkoordinaten. Die dominante Wellenlänge ist für die Farbspezifikation relevanter.

10.2 Kann ich diese LED kontinuierlich mit 30mA betreiben?

Ja, 30mA ist der maximal empfohlene DC-Durchlassstrom. Der Betrieb bei diesem Maximum erzeugt jedoch mehr Wärme und kann die Lebensdauer der LED im Vergleich zu einem Betrieb mit einem niedrigeren Strom wie 20mA verringern. Eine angemessene thermische Auslegung ist bei 30mA entscheidend.

10.3 Wie interpretiere ich den Bincode in der Artikelnummer?

Die vollständige Artikelnummer LTST-S320KSKT enthält eingebettete Bincodes für Durchlassspannung (F), Lichtstärke (P/Q/R) und dominante Wellenlänge (J/K/L). Konsultieren Sie die Bincode-Tabellen in den Abschnitten 3.1-3.3, um den spezifischen Leistungsbereich des bestellten Bauteils zu verstehen.

10.4 Ist ein Kühlkörper erforderlich?

Für eine einzelne LED, die mit 20mA betrieben wird, ist in der Regel kein separater Kühlkörper erforderlich, wenn die Leiterplatte eine angemessene Kupferfläche zur Wärmeverteilung bietet. Für Arrays, Hochstrombetrieb oder hohe Umgebungstemperaturen sollte eine thermische Analyse durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass die Sperrschichttemperatur innerhalb sicherer Grenzen bleibt.

11. Praktisches Anwendungsbeispiel

11.1 Entwurf einer Niedrigleistungs-Statusanzeige

Szenario:Ein Produkt benötigt eine gelbe, seitlich emittierende Status-LED, die von einer 5V-Digitallogikschiene versorgt wird.

Entwurfsschritte:

1. Arbeitspunkt wählen:Wählen Sie I_F= 15mA für eine gute Balance zwischen Helligkeit und Lebensdauer.

2. Vorwiderstand berechnen:Verwenden Sie für einen sicheren Entwurf die maximale V_F aus dem ungünstigsten Bin (F3: 2,40V). R = (5V - 2,40V) / 0,015A = 173,3Ω. Den nächstgelegenen Standardwert, 180Ω, wählen.

3. Leistung prüfen:Leistung in der LED: P_LED= V_F* I_F≈ 2,4V * 0,015A = 36mW, deutlich unter dem Maximum von 75mW. Leistung im Widerstand: P_R= (I_F)² * R = (0,015)² * 180 = 40,5mW. Mindestens einen Widerstand in 0805-Baugröße verwenden.

4. PCB-Layout:Die LED gemäß dem vorgeschlagenen Land Pattern platzieren. Sicherstellen, dass das Kathodenpad (markiert) mit Masse oder der niedrigeren Spannungsseite verbunden ist.

12. Einführung in das Technologieprinzip

Die LTST-S320KSKT basiert auf AlInGaP-Halbleitertechnologie. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich injiziert, wo sie rekombinieren. In AlInGaP-Materialien setzt diese Rekombination Energie hauptsächlich in Form von Photonen (Licht) im gelben Bereich des sichtbaren Spektrums (um 590 nm) frei. Die spezifische Farbe (dominante Wellenlänge) wird durch die präzise atomare Zusammensetzung (Bandlücke) der während der Herstellung aufgewachsenen Halbleiterschichten bestimmt. Das seitlich emittierende Gehäuse verwendet einen reflektierenden Hohlraum und eine klare Epoxidlinse, um das erzeugte Licht aus der Seite des Bauteils zu lenken.

13. Branchentrends und Entwicklungen

Der allgemeine Trend bei SMD-LEDs wie dieser geht in Richtung:

- Höhere Effizienz:Fortschritte in der Materialwissenschaft zielen darauf ab, mehr Lumen pro Watt (lm/W) zu erzeugen und so den Energieverbrauch bei gleicher Lichtleistung zu reduzieren.

- Verbesserte Farbkonstanz:Engere Binning-Toleranzen und fortschrittliche Fertigungsprozesse führen zu geringeren Schwankungen in Farbe und Helligkeit innerhalb einer Produktionscharge, was für Anwendungen mit mehreren LEDs entscheidend ist.

- Miniaturisierung:Während dies ein Standardgehäuse ist, entwickelt die Branche weiterhin kleinere Bauformen für Hochdichteanwendungen.

- Erhöhte Zuverlässigkeit:Verbesserungen bei Gehäusematerialien (Epoxid, Anschlussrahmen) und Fertigungsprozessen verlängern weiterhin die Betriebslebensdauer und die Toleranz gegenüber rauen Umgebungsbedingungen wie hoher Temperatur und Feuchtigkeit.