SMD LED Chip LTST-C171TBKT Datenblatt - Größe 1,6x0,8x0,6mm - Spannung 2,8-3,8V - Blaue Farbe - 76mW Leistung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Der LTST-C171TBKT ist ein oberflächenmontierbarer (SMD) Chip-LED, der für die moderne Elektronikmontage konzipiert ist. Er gehört zur Familie superflacher Bauteile und zeichnet sich durch eine kompakte Bauform mit einer Höhe von nur 0,80 mm aus. Dies macht ihn geeignet für Anwendungen, bei denen Platzbeschränkungen und eine geringe Bauhöhe kritische Designfaktoren sind. Das Bauteil nutzt einen InGaN-Halbleiter (Indiumgalliumnitrid) zur Erzeugung von blauem Licht, eingekapselt in einem wasserklaren Linsengehäuse. Es ist für die Kompatibilität mit automatischen Bestückungsgeräten und Standard-Reflow-Lötprozessen, einschließlich Infrarot- (IR) und Dampfphasenverfahren, ausgelegt und erleichtert so die Serienfertigung.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Die Betriebsgrenzen des Bauteils sind bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C definiert. Der maximale Dauer-DC-Vorwärtsstrom ist mit 20 mA spezifiziert. Für den Impulsbetrieb ist ein Spitzen-Vorwärtsstrom von 100 mA bei einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Impulsbreite von 0,1 ms zulässig. Die maximale Verlustleistung beträgt 76 mW. Die Sperrspannungsfestigkeit beträgt 5 V, ein Dauerbetrieb unter Sperrspannung ist jedoch untersagt. Der Betriebstemperaturbereich erstreckt sich von -20°C bis +80°C, während der Lagerbereich mit -30°C bis +100°C breiter ist. Das Bauteil ist für das Löten bei 260°C für 5 Sekunden in IR-/Wellenlötprozessen und bei 215°C für 3 Minuten in Dampfphasenprozessen ausgelegt.

2.2 Elektrische und optische Kennwerte

Die wichtigsten Leistungsparameter werden bei Ta=25°C und einem Vorwärtsstrom (IF) von 20 mA gemessen. Die Lichtstärke (IV) hat einen typischen Bereich von mindestens 28,0 mcd bis maximal 180,0 mcd. Die Flussspannung (VF) liegt zwischen 2,80 V und 3,80 V. Das Bauteil emittiert blaues Licht mit einer typischen Spitzenemissionswellenlänge (λP) von 468 nm und einem Bereich der dominanten Wellenlänge (λd) von 465,0 nm bis 475,0 nm. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt typischerweise 25 nm und gibt Aufschluss über die spektrale Reinheit. Der Abstrahlwinkel (2θ1/2) beträgt 130 Grad und bietet ein breites Beleuchtungsfeld. Der Sperrstrom (IR) beträgt maximal 10 μA bei einer Sperrspannung (VR) von 5V.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Das Produkt wird basierend auf drei Schlüsselparametern in Bins eingeteilt, um Konsistenz im Anwendungsdesign zu gewährleisten.

3.1 Binning der Flussspannung

Die Flussspannung wird in 0,2V-Schritten von 2,80V bis 3,80V gebinnt. Die Bin-Codes lauten D7 (2,80-3,00V), D8 (3,00-3,20V), D9 (3,20-3,40V), D10 (3,40-3,60V) und D11 (3,60-3,80V). Innerhalb jedes Bins gilt eine Toleranz von ±0,1V.

3.2 Binning der Lichtstärke

Die Lichtstärke ist in vier Bins kategorisiert: N (28,0-45,0 mcd), P (45,0-71,0 mcd), Q (71,0-112,0 mcd) und R (112,0-180,0 mcd). Für jedes Lichtstärke-Bin gilt eine Toleranz von ±15%.

3.3 Binning der dominanten Wellenlänge

Die blaue Farbe wird durch zwei Bins für die dominante Wellenlänge definiert: AC (465,0-470,0 nm) und AD (470,0-475,0 nm). Die Toleranz für jedes Bin beträgt ±1 nm.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auf typische Leistungskurven, die für Entwicklungsingenieure wesentlich sind. Diese Kurven stellen grafisch die Beziehung zwischen Vorwärtsstrom und Lichtstärke, den Einfluss der Umgebungstemperatur auf die Lichtstärke und die spektrale Leistungsverteilung des emittierten blauen Lichts dar. Die Analyse der IV-Kurve hilft bei der Auswahl des geeigneten Vorwiderstands, um die gewünschte Helligkeit bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Effizienz zu erreichen. Die Temperaturabsenkungskurve zeigt, wie die Lichtleistung abnimmt, wenn die Umgebungstemperatur über 30°C steigt, mit einer durch den Absenkungsfaktor definierten Rate. Die spektrale Verteilungskurve bestätigt die Spitzen- und dominante Wellenlänge und stellt sicher, dass die emittierte Farbe den Anwendungsanforderungen entspricht.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die Chip-LED folgt den EIA-Standardgehäuseabmessungen. Alle kritischen Abmessungen sind in Millimetern angegeben, mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,10 mm, sofern nicht anders angegeben. Das superflache Profil von 0,80 mm ist ein wesentliches mechanisches Merkmal.

5.2 Polaritätskennzeichnung & Lötflächen-Design

Das Bauteil verfügt über Anoden- und Kathodenanschlüsse. Das Datenblatt enthält einen vorgeschlagenen Lötflächen-Layout (Land Pattern), um eine zuverlässige Lötstellenbildung und korrekte Ausrichtung während des Reflow-Lötens zu gewährleisten. Die Einhaltung dieses Footprints ist entscheidend für mechanische Stabilität und Wärmemanagement.

5.3 Band- und Spulen-Spezifikationen

Das Bauteil wird auf 8-mm-Bändern auf Spulen mit 7 Zoll Durchmesser geliefert, kompatibel mit automatischen Bestückungsgeräten. Die Standardspulenmenge beträgt 3000 Stück. Die Verpackung folgt den ANSI/EIA 481-1-A-1994-Spezifikationen, wobei leere Bauteiltaschen durch ein Deckband versiegelt sind.

6. Löt- und Montageanleitung

6.1 Reflow-Lötprofile

Detaillierte vorgeschlagene Reflow-Profile werden sowohl für normale (Zinn-Blei) als auch für bleifreie Lötprozesse bereitgestellt. Das bleifreie Profil ist speziell für SnAgCu-Lötpaste kalibriert. Zu den wichtigsten Parametern gehören Vorwärmtemperatur und -zeit, Zeit oberhalb der Liquidustemperatur, Spitzentemperatur (max. 260°C) und Zeit bei Spitzentemperatur (max. 5 Sekunden).

6.2 Lagerungs- und Handhabungshinweise

LEDs sollten in einer Umgebung gelagert werden, die 30°C und 70% relative Luftfeuchtigkeit nicht überschreitet. Bauteile, die aus ihrer ursprünglichen Feuchtigkeitssperrbeutel entnommen wurden, sollten innerhalb von 672 Stunden (28 Tagen) reflow-gelötet werden. Bei einer Lagerung über diesen Zeitraum hinaus wird empfohlen, die Bauteile vor der Montage etwa 24 Stunden bei ca. 60°C zu backen, um feuchtigkeitsbedingte Schäden (Popcorning) während des Reflow-Lötens zu verhindern.

6.3 Reinigungshinweise

Wenn nach dem Löten eine Reinigung erforderlich ist, sollten nur spezifizierte Lösungsmittel verwendet werden. Das Eintauchen der LED in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute ist zulässig. Die Verwendung nicht spezifizierter Chemikalien kann das Gehäusematerial beschädigen.

7. Anwendungsempfehlungen

7.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese blaue SMD-LED eignet sich für Hintergrundbeleuchtung in Unterhaltungselektronik (z.B. Tastaturen, Anzeigelampen), Statusanzeigen in Kommunikations- und Bürogeräten sowie dekorative Beleuchtungsanwendungen. Ihr flaches Profil macht sie ideal für schlanke Geräte wie Smartphones, Tablets und Ultra-Flach-Displays.

7.2 Treiberschaltungs-Design

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Um eine gleichmäßige Helligkeit zu gewährleisten, wenn mehrere LEDs parallel geschaltet werden, wird dringend empfohlen, für jede LED einen eigenen Vorwiderstand in Reihe zu schalten. Das direkte Parallelschalten mehrerer LEDs an einer einzigen Stromquelle (Schaltungsmodell B) wird nicht empfohlen, da geringe Unterschiede in der Flussspannung (Vf) einzelner LEDs zu erheblichen Unterschieden in der Stromaufteilung und folglich zu ungleichmäßiger Helligkeit führen können.

7.3 Schutz vor elektrostatischer Entladung (ESD)

Die LED ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung. Während der Handhabung und Montage müssen geeignete ESD-Schutzmaßnahmen ergriffen werden. Dazu gehören die Verwendung geerdeter Handgelenkbänder oder antistatischer Handschuhe, die Sicherstellung, dass alle Arbeitsplätze und Geräte ordnungsgemäß geerdet sind, und die Aufrechterhaltung einer kontrollierten Luftfeuchtigkeit im Montagebereich.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Das primäre Unterscheidungsmerkmal dieses Bauteils ist seine ultrageringe Höhe von 0,80 mm, was im Vergleich zu Standard-LED-Gehäusen vorteilhaft ist. Die Kombination aus einem breiten Abstrahlwinkel von 130 Grad und einer klar definierten Binning-Struktur für Lichtstärke, Spannung und Wellenlänge bietet Entwicklern eine vorhersehbare Leistung. Seine Kompatibilität mit Standard-IR-, Dampfphasen- und Wellenlötprozessen bietet Flexibilität in der Fertigung, ohne dass spezielle Ausrüstung erforderlich ist.

9. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

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

A: Die Spitzenwellenlänge (λP) ist die Wellenlänge, bei der das Emissionsspektrum seine maximale Intensität hat. Die dominante Wellenlänge (λd) wird aus dem CIE-Farbdiagramm abgeleitet und repräsentiert die einzelne Wellenlänge, die der wahrgenommenen Farbe des Lichts am besten entspricht. Für das Design ist die dominante Wellenlänge für die Farbangabe relevanter.

F: Kann ich diese LED ohne einen Vorwiderstand betreiben?

A: Es wird nicht empfohlen. Die Flussspannung hat einen Bereich (2,8-3,8V). Ein direkter Anschluss an eine Spannungsquelle in diesem Bereich kann zu übermäßigem Strom führen, wenn die Vf der LED am unteren Ende liegt, und sie möglicherweise beschädigen. Ein Vorwiderstand ist notwendig, um den Betriebsstrom zuverlässig einzustellen und zu begrenzen.

F: Wie beeinflusst die Temperatur die Leistung?

A: Mit steigender Umgebungstemperatur nimmt die Lichtstärke typischerweise ab. Das Datenblatt gibt einen Absenkungsfaktor für den Vorwärtsstrom über 30°C an. Außerdem hat die Flussspannung einen negativen Temperaturkoeffizienten, was bedeutet, dass sie mit steigender Temperatur leicht abnimmt.

10. Design-in Fallstudie

Betrachten Sie ein Design für ein tragbares Gerät, das mehrere blaue Statusanzeigen benötigt. Der Entwickler wählt den LTST-C171TBKT aufgrund seiner geringen Bauhöhe. Um eine gleichmäßige Helligkeit über alle 5 Anzeigen zu gewährleisten, spezifiziert er LEDs aus demselben Lichtstärke-Bin (z.B. Bin Q) und Flussspannungs-Bin (z.B. Bin D9). Eine konstante Spannungsquelle von 5V ist verfügbar. Unter Verwendung der typischen Vf von 3,3V (Mittelpunkt von D9) und eines Zielstroms von 20 mA wird der Vorwiderstandswert berechnet als R = (5V - 3,3V) / 0,020A = 85 Ohm. Ein Standard-82-Ohm- oder 91-Ohm-Widerstand würde gewählt, wobei die Leistungsaufnahme überprüft wird. Das PCB-Layout verwendet die empfohlenen Lötflächenabmessungen und beinhaltet geeignete ESD-Schutzzonen im Montagebereich.

11. Einführung in das Funktionsprinzip

Dies ist eine Halbleiter-Leuchtdiode. Wenn eine Flussspannung an Anode und Kathode angelegt wird, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich des InGaN-Halbleitermaterials injiziert. Diese Ladungsträger rekombinieren und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Bandlücke des InGaN-Materials bestimmt die Wellenlänge der emittierten Photonen, die in diesem Fall im blauen Bereich des sichtbaren Spektrums liegt. Die wasserklare Epoxidharzlinse formt den Lichtaustritt und bietet Umweltschutz.

12. Technologietrends

Der Trend bei SMD-LEDs geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), kleinerer Gehäusegrößen und verbessertem Wärmemanagement, um höhere Treiberströme zu ermöglichen. Es liegt auch ein Fokus auf engeren Binning-Toleranzen, um für anspruchsvolle Anwendungen wie Display-Hintergrundbeleuchtung eine konsistentere Farbe und Helligkeit zu bieten. Der Trend zur Miniaturisierung in der Unterhaltungselektronik treibt die Entwicklung noch dünnerer Gehäuse als der hier vorgestellten 0,80 mm voran.