SMD LED LTST-C950RTBKT Spezifikation - Gehäuse 3,2x2,8x1,9mm - Spannung 2,8-3,8V - Leistung 76mW - Blauer InGaN-Chip - Technisches Datenblatt

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für eine oberflächenmontierbare (SMD) LED-Lampe. Diese Komponente ist für die automatisierte Leiterplattenbestückung (PCB) konzipiert und eignet sich für platzbeschränkte Anwendungen in einer Vielzahl elektronischer Geräte.

1.1 Merkmale

• Konform mit der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).
• Kuppellinsendesign für optimierte Lichtverteilung.
• Verwendung eines ultrahellen Indium-Gallium-Nitrid (InGaN) Halbleiterchips.
• Verpackt auf 8-mm-Trägerband auf 7-Zoll-Durchmesser-Spulen für die automatisierte Handhabung.
• Entspricht den EIA-Standardgehäuseabmessungen (Electronic Industries Alliance).
• IC-kompatible (Integrierter Schaltkreis) Ansteuerungseigenschaften.
• Vollständig kompatibel mit Standard-Automatikbestückungsgeräten (Pick-and-Place).
• Konzipiert für Infrarot (IR) Reflow-Lötprozesse.

1.2 Zielanwendungen

Diese LED ist für den Einsatz in verschiedenen Bereichen entwickelt, die zuverlässige, kompakte Anzeige- oder Hintergrundbeleuchtungslösungen erfordern.

• Telekommunikation & Büroautomatisierung:Statusanzeigen in Routern, Modems, Druckern und Kopierern.
• Konsumgüter & Haushaltsgeräte:Strom-, Modus- oder Funktionsanzeigen.
• Industrieanlagen:Maschinenstatus-, Fehler- oder Betriebsmodus-Signalisierung.
• Tastaturbeleuchtung:Ausleuchtung für Umgebungen mit geringer Helligkeit.
• Statusanzeigen:Einschalten, Batterieladung, Netzwerkaktivität.
• Mikrodisplays & Symbolleuchten:Kleinformatige Informationsanzeigen und Symbolbeleuchtung.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

Der folgende Abschnitt beschreibt die kritischen elektrischen, optischen und thermischen Parameter, die den Leistungsbereich der Komponente definieren. Alle Messungen sind standardisiert bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C, sofern nicht anders angegeben.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte stellen die Belastungsgrenzen dar, bei deren Überschreitung dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Dauerbetrieb bei oder nahe diesen Grenzen wird nicht empfohlen und verringert die Zuverlässigkeit und Lebensdauer.

• Verlustleistung (Pd):76 mW. Dies ist die maximale Gesamtleistung, die das Gehäuse als Wärme abführen kann, berechnet aus der Durchlassspannung (Vf) und dem Strom (If).
• Spitzen-Durchlassstrom (Ifp):100 mA. Nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite), um Überhitzung zu verhindern.
• Dauer-Durchlassstrom (If):20 mA. Der empfohlene maximale Strom für zuverlässigen Dauerbetrieb.
• Betriebstemperaturbereich:-20°C bis +80°C. Der Umgebungstemperaturbereich, in dem das Bauteil ordnungsgemäß funktionieren soll.
• Lagertemperaturbereich:-30°C bis +100°C. Der sichere Temperaturbereich für das Bauteil im stromlosen Zustand.
• Infrarot-Reflow-Lötbedingung:260°C Spitzentemperatur für maximal 10 Sekunden. Dies definiert das Temperaturprofil, das die Komponente während der Leiterplattenbestückung aushalten kann.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Leistungsparameter unter Standardtestbedingungen.

• Lichtstärke (Iv):450 - 2800 mcd (Millicandela) bei If=20mA. Diese große Bandbreite wird durch ein Binning-System verwaltet (siehe Abschnitt 3). Die Messung verwendet einen Filter, der der CIE photopischen Augenempfindlichkeitskurve entspricht.
• Abstrahlwinkel (2θ½):25 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres Spitzen- (axialen) Wertes abfällt und definiert die Strahlbreite.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λp):468 nm (typisch). Die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsabgabe am höchsten ist.
• Dominante Wellenlänge (λd):460 - 475 nm bei If=20mA. Dies ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge, abgeleitet aus dem CIE-Farbtafeldiagramm. Sie wird ebenfalls gebinnt.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):25 nm (typisch). Die spektrale Bandbreite, gemessen bei halber Maximalintensität, gibt die Farbreinheit an.
• Durchlassspannung (Vf):2,8 - 3,8 V bei If=20mA. Der Spannungsabfall über der LED im Betrieb. Dieser Parameter wird gebinnt.
• Sperrstrom (Ir):10 μA (maximal) bei Vr=5V. LEDs sind nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt; dieser Parameter dient nur Testzwecken.

2.3 Thermische Betrachtungen

Obwohl nicht explizit in den bereitgestellten Daten grafisch dargestellt, ist das Wärmemanagement in den Nennwerten implizit enthalten. Das Überschreiten der maximalen Sperrschichttemperatur, abgeleitet aus der Verlustleistung und dem Wärmewiderstand des Gehäuses, beschleunigt den Lichtstromrückgang und kann zu katastrophalem Ausfall führen. Der spezifizierte Betriebstemperaturbereich von -20°C bis +80°C ist die Umgebungstemperatur; die Sperrschichttemperatur ist basierend auf Treiberstrom und Leiterplattenlayout höher.

3. Erklärung des Binning-Systems

Aufgrund inhärenter Schwankungen in der Halbleiterfertigung werden LEDs nach der Produktion nach Schlüsselparametern sortiert (gebinnt). Dieses System ermöglicht es Konstrukteuren, Bauteile auszuwählen, die spezifische Konsistenzanforderungen für ihre Anwendung erfüllen.

3.1 Durchlassspannungs-Binning (Vf)

Die Einheiten werden nach ihrem Durchlassspannungsabfall bei 20mA sortiert. Dies ist entscheidend für die Auslegung von strombegrenzenden Schaltungen und die Sicherstellung gleichmäßiger Helligkeit in Multi-LED-Arrays, die von einer Konstantspannungsquelle gespeist werden.

• Bin-Codes:D7 (2,80-3,00V), D8 (3,00-3,20V), D9 (3,20-3,40V), D10 (3,40-3,60V), D11 (3,60-3,80V).
• Toleranz:+/- 0,1V innerhalb jedes Bins.

3.2 Lichtstärke-Binning (Iv)

Dies ist der primäre Helligkeitssortierparameter, gemessen in Millicandela (mcd) bei 20mA.

• Bin-Codes:U (450-710 mcd), V (710-1120 mcd), W (1120-1800 mcd), X (1800-2800 mcd).
• Toleranz:+/- 15% innerhalb jedes Bins.

3.3 Farbton-Binning (Dominante Wellenlänge, λd)

Dieses Binning stellt Farbkonsistenz sicher, was für Anwendungen, bei denen mehrere LEDs zusammen betrachtet werden, entscheidend ist.

• Bin-Codes:AB (460,0-465,0 nm), AC (465,0-470,0 nm), AD (470,0-475,0 nm).
• Toleranz:+/- 1 nm innerhalb jedes Bins.

Eine vollständige Artikelnummer für die Bestellung würde typischerweise Codes für Vf-, Iv- und λd-Bins enthalten, um spezifische Leistungsmerkmale zu garantieren.

4. Analyse der Leistungskurven

Grafische Daten geben Einblick in das Bauteilverhalten unter variierenden Bedingungen. Die folgende Analyse basiert auf typischen Kurven, die für eine blaue InGaN-LED zu erwarten sind.

4.1 Strom-Spannungs-Kennlinie (I-V)

Die I-V-Kurve ist nichtlinear und zeigt einen scharfen Einschaltpunkt bei der Durchlassspannung (Vf). Oberhalb dieser Kniespannung steigt der Strom exponentiell mit einer kleinen Spannungserhöhung. Dies unterstreicht die Notwendigkeit, LEDs mit einer strombegrenzten Quelle (z.B. einem Konstantstromtreiber oder einer Spannungsquelle mit Vorwiderstand) anstatt einer reinen Spannungsquelle anzusteuern, um thermisches Durchgehen zu verhindern.

4.2 Lichtstärke vs. Durchlassstrom (Iv-If)

Diese Kurve zeigt, dass die Lichtstärke im typischen Arbeitsbereich (z.B. bis 20mA) annähernd proportional zum Durchlassstrom ist. Der Wirkungsgrad (Lumen pro Watt) kann jedoch bei einem Strom unterhalb des Maximalwertes seinen Höhepunkt erreichen. Ein Betrieb über dem empfohlenen Strom führt zu erhöhter Wärme, reduziertem Wirkungsgrad und beschleunigtem Degradationsprozess.

4.3 Temperaturabhängigkeit

Obwohl nicht explizit gezeigt, ist es eine grundlegende Eigenschaft, dass die LED-Leistung temperaturabhängig ist.

• Durchlassspannung (Vf):Nimmt mit steigender Sperrschichttemperatur ab (negativer Temperaturkoeffizient). Dies kann die Stabilität einfacher widerstandsbasierter Strombegrenzungsschaltungen beeinflussen.
• Lichtstärke (Iv):Nimmt mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Hochtemperaturbetrieb führt zu reduzierter Lichtausbeute.
• Wellenlänge (λd):Verschiebt sich typischerweise leicht mit der Temperatur, was in farbkritischen Anwendungen zu berücksichtigen ist.

4.4 Spektrale Verteilung

Das spektrale Ausgangsspektrum würde einen einzelnen, dominanten Peak im blauen Bereich (~468 nm) mit einer charakteristischen Halbwertsbreite (FWHM) von etwa 25 nm zeigen. Die Emission in anderen Teilen des sichtbaren Spektrums ist minimal, was typisch für eine monochromatische InGaN-LED ist.

5. Mechanische & Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das Bauteil entspricht einem Standard-SMD-Fußabdruck. Wichtige Abmessungen (in Millimetern) umfassen eine typische Bauteilgröße von ca. 3,2mm (L) x 2,8mm (B) x 1,9mm (H) mit einer Toleranz von ±0,1mm, sofern nicht anders angegeben. Der spezifische Bestückungsplatz (Footprint) wird für das Leiterplattendesign bereitgestellt.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Die Kathode ist typischerweise durch eine visuelle Markierung auf dem Gehäuse gekennzeichnet, wie z.B. eine Kerbe, ein grüner Punkt oder eine abgeschrägte Ecke der Linse. Der Leiterplatten-Footprint sollte eine entsprechende Markierung enthalten. Eine falsche Polungsverbindung verhindert das Leuchten der LED und kann bei Anlegen einer Sperrspannung über dem Maximalwert das Bauteil beschädigen.

5.3 Band- und Spulenspezifikationen

Die Komponente wird in geprägter Trägerbandverpackung für die automatisierte Bestückung geliefert.

• Bandbreite:8 mm.
• Spulendurchmesser:7 Zoll.
• Menge pro Spule:2000 Stück.
• Taschenversiegelung:Leere Taschen sind mit Deckband versiegelt.
• Verpackungsstandard:Entspricht den ANSI/EIA-481-Spezifikationen.

6. Löt- & Bestückungsrichtlinien

6.1 Empfohlenes IR-Reflow-Profil (Bleifreier Prozess)

Ein JEDEC-Standard-konformes Reflow-Profil wird für zuverlässiges Löten empfohlen.

• Vorwärmtemperatur:150-200°C.
• Vorwärmzeit:Maximal 120 Sekunden für gleichmäßiges Aufheizen und Aktivierung der Lötpaste.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C.
• Zeit oberhalb Liquidus (TAL):Das Beispielprofil schlägt ein Ziel von maximal 10 Sekunden bei Spitzentemperatur vor.
• Maximale Reflow-Zyklen:Zweimal empfohlen.

Hinweis:Das optimale Profil hängt vom spezifischen Leiterplattendesign, der Lötpaste und dem Ofen ab. Die angegebenen Werte sind Richtlinien; eine platinenbezogene Charakterisierung wird empfohlen.

6.2 Handlötung (falls erforderlich)

Mit äußerster Vorsicht verwenden, um thermischen Schock zu vermeiden.

• Lötkolbentemperatur:Maximal 300°C.
• Lötzeit:Maximal 3 Sekunden pro Lötpad.
• Maximale Zyklen:Nur einmal.

6.3 Reinigung

Falls eine Reinigung nach dem Löten notwendig ist, verwenden Sie nur zugelassene Lösungsmittel, um die Epoxidlinse nicht zu beschädigen.

• Empfohlene Lösungsmittel:Ethylalkohol oder Isopropylalkohol.
• Verfahren:Bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute eintauchen. Verwenden Sie keine Ultraschallreinigung, es sei denn, sie wurde als sicher für die Komponente verifiziert.
• Vermeiden:Nicht spezifizierte oder aggressive chemische Reinigungsmittel.

7. Lagerung & Handhabung

7.1 Vorsichtsmaßnahmen gegen elektrostatische Entladung (ESD)

Dieses Bauteil ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung. Während der Handhabung und Bestückung müssen geeignete ESD-Schutzmaßnahmen getroffen werden.

• Verwendung geerdeter Handgelenkbänder oder antistatischer Handschuhe.
• Sicherstellen, dass alle Arbeitsplätze, Werkzeuge und Geräte ordnungsgemäß geerdet sind.
• Lagerung und Transport in leitfähiger oder antistatischer Verpackung.

7.2 Feuchtigkeitssensitivität & Lagerung

Das Gehäuse ist feuchtigkeitsempfindlich (wahrscheinlich MSL 3).

• Versiegelte Verpackung:Lagern bei ≤30°C und ≤90% r.F. Verwendung innerhalb eines Jahres ab dem Trockenpackungsdatum.
• Geöffnete Verpackung:Für Komponenten, die aus der originalen Feuchtigkeitssperrbeutel entnommen wurden, sollte die Lagerumgebung 30°C / 60% r.F. nicht überschreiten.
• Bodenlebensdauer:Es wird empfohlen, den IR-Reflow innerhalb einer Woche nach Öffnen der Trockenpackung abzuschließen.
• Erweiterte Lagerung (außerhalb der Tüte):In einem verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder in einem Stickstoff-Exsikkator lagern.
• Nachbacken:Bei Exposition von mehr als einer Woche vor dem Löten bei etwa 60°C für mindestens 20 Stunden backen, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" während des Reflows zu verhindern.

8. Anwendungshinweise & Designüberlegungen

8.1 Strombegrenzung

Immer einen Strombegrenzungsmechanismus verwenden. Die einfachste Methode ist ein Vorwiderstand, berechnet als R = (Versorgungsspannung - Vf) / If, wobei Vf der Maximalwert aus dem Bin oder Datenblatt sein sollte, um sicherzustellen, dass der Strom unter ungünstigsten Bedingungen das Limit nicht überschreitet. Für bessere Stabilität und Effizienz über Temperatur- und Bauteil-zu-Bauteil-Vf-Schwankungen hinweg, sollte die Verwendung eines Konstantstromtreibers in Betracht gezogen werden.

8.2 Wärmemanagement auf der Leiterplatte

Obwohl ein kleines Bauteil, erzeugt die Verlustleistung (bis zu 76mW) Wärme.

• Verwenden Sie das empfohlene Leiterplatten-Pad-Layout, um den Wärmetransport vom thermischen Pad der LED (falls vorhanden) zum Kupfer auf der Platine zu erleichtern.
• Thermische Durchkontaktierungen unter dem Pad einplanen, um Wärme zu inneren oder unteren Leiterplattenlagen abzuleiten.
• Vermeiden Sie die Platzierung der LED in der Nähe anderer wärmeerzeugender Komponenten.
• Für Hochstrom- oder Hochtemperaturanwendungen den maximalen Durchlassstrom reduzieren (deraten), um die Sperrschichttemperatur innerhalb sicherer Grenzen zu halten.

8.3 Optisches Design

Der 25-Grad-Abstrahlwinkel bietet einen relativ fokussierten Strahl. Für breitere Ausleuchtung sind Sekundäroptiken (z.B. Diffusoren, Lichtleiter) erforderlich. Die wasserklare Linse ist für Anwendungen geeignet, bei denen die blaue Chipfarbe gewünscht ist; für ein diffuses Erscheinungsbild müsste extern eine milchig-weiße oder farbige Diffusorlinse hinzugefügt werden.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

9.1 Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

Spitzenwellenlänge (λp)ist der tatsächliche Peak der spektralen Leistungsverteilungskurve (468 nm).Dominante Wellenlänge (λd)ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge, berechnet aus den CIE-Farbkoordinaten, und kann sich leicht von λp unterscheiden (460-475 nm). λd ist für die Farbspezifikation relevanter.

9.2 Kann ich diese LED mit 30mA für mehr Helligkeit betreiben?

Nein. Der absolute Maximalwert für den Dauer-Durchlassstrom beträgt 20 mA. Das Überschreiten dieses Wertes erhöht die Sperrschichttemperatur über die Auslegungsgrenzen hinaus, was zu schnellem Lichtstromrückgang, Farbverschiebung und potenziellem katastrophalem Ausfall führt. Für höhere Lichtausbeute wählen Sie einen LED-Bin mit höherer Lichtstärke oder ein für höheren Strom ausgelegtes Produkt.

9.3 Warum ist der Durchlassspannungsbereich so breit (2,8-3,8V)?

Dies ist eine Eigenschaft der Halbleiterfertigungsschwankungen. Das Binning-System (D7 bis D11) existiert genau, um dies zu handhaben. Für konsistente Leistung in einem Array spezifizieren und verwenden Sie LEDs aus demselben Vf-Bin, oder verwenden Sie einen Konstantstromtreiber, der Vf-Unterschiede inhärent ausgleicht.

9.4 Ist diese LED für Automotive- oder Medizinanwendungen geeignet?

Das Datenblatt gibt an, dass die LED für gewöhnliche elektronische Geräte vorgesehen ist. Für Anwendungen, die außergewöhnliche Zuverlässigkeit erfordern oder bei denen ein Ausfall die Sicherheit gefährden könnte (Automotive, Medizin, Luftfahrt), ist eine Konsultation mit dem Hersteller erforderlich, um Bauteile zu erhalten, die nach den relevanten Industriestandards (z.B. AEC-Q102 für Automotive) qualifiziert und getestet sind.

10. Technologieeinführung & Trends

10.1 InGaN-Chip-Technologie

Diese LED verwendet einen Indium-Gallium-Nitrid (InGaN) Halbleiterchip. InGaN ist das Materialsystem, das effiziente Emission im blauen, grünen und weißen (über Phosphorkonversion) Bereich des Spektrums ermöglicht. Seine Entwicklung war entscheidend für die Schaffung von weißen LEDs und Vollfarbdisplays. Die Technologie bietet hohe Effizienz, gute Zuverlässigkeit und die Fähigkeit, sehr helle Bauteile aus kleinen Chipflächen zu produzieren.

10.2 Branchentrends

Der allgemeine Trend bei SMD-LEDs geht in Richtung:

• Höherer Effizienz (lm/W):Reduzierung des Energieverbrauchs bei gleicher Lichtausbeute.
• Verbesserter Farbkonsistenz:Engere Binning-Toleranzen für Anwendungen wie Display-Hintergrundbeleuchtung.
• Höherer Zuverlässigkeit & Lebensdauer:Insbesondere für anspruchsvolle Anwendungen wie Automotive-Beleuchtung.
• Miniaturisierung:Fortgesetzte Verkleinerung der Gehäusegröße (z.B. 0201, 01005 Metrik) für ultra-kompakte Geräte.
• Integrierte Lösungen:LEDs mit eingebauten strombegrenzenden Widerständen, Zenerdioden zum ESD-Schutz oder Multi-Chip-Gehäusen für Farbmischung.

Diese Komponente repräsentiert eine ausgereifte, etablierte Produktkategorie, die für zuverlässige Leistung in Hochvolumen-, automatisierten Bestückungsumgebungen optimiert ist.