SMD LED LTST-108TBL Datenblatt - Blaue InGaN LED - 3,2x1,6x1,1mm - 3,4V Max - 102mW - Technisches Dokument auf Deutsch

1. Produktübersicht

Die LTST-108TBL ist eine oberflächenmontierbare (SMD) Leuchtdiode (LED), die für die automatisierte Leiterplattenbestückung (PCB) konzipiert ist. Ihre kompakte Bauweise macht sie für anspruchsvolle Platzverhältnisse in einer Vielzahl elektronischer Geräte geeignet.

1.1 Kernvorteile

• Minimale Baugröße:Das kompakte EIA-Standardgehäuse ermöglicht hochdichte Leiterplattenlayouts.
• Automatisierungskompatibilität:Geliefert auf 7-Zoll-Spulen mit 8 mm breitem Trägerband, voll kompatibel mit automatischen Bestückungsanlagen.
• Robuste Fertigung:Kompatibel mit Infrarot (IR)-Reflow-Lötverfahren, unterstützt bleifreie (Pb-free) Fertigungslinien.
• Umweltkonformität:Das Produkt erfüllt die RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).
• Zuverlässigkeit:Die Bauteile sind vorbehandelt, um die Feuchtesensitivität auf JEDEC Level 3 zu beschleunigen, was die Zuverlässigkeit während des Lötprozesses sicherstellt.

1.2 Zielmarkt & Anwendungen

Diese LED ist für den Einsatz in Consumer-, Commercial- und Industrie-Elektronik entwickelt, wo zuverlässige, flache Statusanzeigen benötigt werden.

• Telekommunikation:Statusanzeigen in Routern, Modems und Netzwerk-Switches.
• Büroautomatisierung & Computer:Strom-/Aktivitätsleuchten in Laptops, Desktop-PCs und Peripheriegeräten.
• Haushaltsgeräte & Unterhaltungselektronik:Kontrollleuchten auf Bedienfeldern.
• Industrieausrüstung:Maschinenstatus- und Fehleranzeigen.
• Allgemeine Anwendungen:Frontplatten-Hintergrundbeleuchtung, Signal- und Symbolbeleuchtung.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Ein Betrieb unter diesen Bedingungen ist nicht garantiert.

• Verlustleistung (Pd):102 mW bei Ta=25°C. Dies ist die maximale Leistung, die das Gehäuse als Wärme abführen kann.
• DC-Durchlassstrom (IF):30 mA Dauerbetrieb. Das Überschreiten dieses Stroms erhöht die Sperrschichttemperatur deutlich und beschleunigt den Lichtstromrückgang.
• Spitzen-Durchlassstrom:80 mA, nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite) für kurze Signalimpulse.
• Derating-Faktor:0,38 mA/°C linear ab 25°C. Der maximal zulässige Gleichstrom muss mit steigender Umgebungstemperatur reduziert werden, um die Grenz-Sperrschichttemperatur nicht zu überschreiten.
• Betriebs- & Lagertemperatur:-40°C bis +85°C bzw. -40°C bis +100°C, definieren die Umgebungsgrenzen für Betrieb und Nicht-Betrieb.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Gemessen bei Ta=25°C mit IF=20mA, sofern nicht anders angegeben. Dies sind die typischen Leistungsparameter.

• Lichtstärke (Iv):Liegt zwischen 330,0 mcd (min) und 520,0 mcd (max), der typische Wert hängt vom Bin-Rang ab. Gemessen mit einem Sensor, der auf die CIE photopische Augenempfindlichkeitskurve gefiltert ist.
• Abstrahlwinkel (2θ½):Ein weiter Winkel von 110 Grad (typisch), definiert als der Winkel, bei dem die Intensität halb so groß ist wie die axiale (auf der Achse) Intensität.
• Spitzenwellenlänge (λp):Typisch 471 nm, gibt den spektralen Peak des emittierten Lichts an.
• Dominante Wellenlänge (λd):Liegt zwischen 457 nm und 467 nm. Dies ist die einzelne Wellenlänge, die das menschliche Auge als Farbe (Blau) wahrnimmt. Die Toleranz pro Bin beträgt ±1 nm.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Typisch 26 nm, beschreibt die spektrale Reinheit oder Bandbreite des emittierten blauen Lichts.
• Durchlassspannung (VF):Zwischen 2,6V (min) und 3,4V (max) bei 20mA. Dieser Parameter ist gebinnt, um Konsistenz im Schaltungsdesign zu gewährleisten.
• Sperrstrom (IR):Maximal 5 µA bei VR=5V. Das Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt; dieser Test dient nur der Qualitätssicherung.
• Kapazität (C):Typisch 40 pF bei VF=0V, f=1 MHz, relevant für Überlegungen zur Hochgeschwindigkeitsschaltung.

3. Erklärung des Bin-Rang-Systems

Das Produkt wird basierend auf Schlüsselparametern in Bins sortiert, um Leistungskonsistenz innerhalb einer Produktionscharge sicherzustellen. Designer können Bins spezifizieren, um den Anwendungsanforderungen zu entsprechen.

3.1 Durchlassspannungs-Rang (VF)

Einheit: Volt @ 20mA. Toleranz pro Bin: ± 0,10V.

• F4:2,6V (Min) - 2,8V (Max)
• F5:2,8V - 3,0V
• F6:3,0V - 3,2V
• F7:3,2V - 3,4V

3.2 Lichtstärke-Rang (Iv)

Einheit: Millicandela (mcd) @ 20mA. Toleranz pro Bin: ± 11%.

• T2:330,0 mcd (Min) - 410,0 mcd (Max)
• U1:410,0 mcd - 520,0 mcd

3.3 Dominante Wellenlängen-Rang (WD)

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

• AC:457,0 nm (Min) - 462,0 nm (Max)
• AD:462,0 nm - 467,0 nm

4. Analyse der Kennlinien

Typische Kennlinien geben Aufschluss über das Verhalten des Bauteils unter verschiedenen Bedingungen. Alle Kurven gelten für 25°C, sofern nicht anders angegeben.

4.1 Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Diese Kurve zeigt einen nahezu linearen Zusammenhang zwischen Durchlassstrom (IF) und Lichtausbeute (Iv) im empfohlenen Betriebsbereich. Ein Betrieb der LED über 20mA bringt abnehmende Effizienzgewinne und erhöht die Wärmeentwicklung.

4.2 Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur

Die Lichtausbeute nimmt mit steigender Umgebungstemperatur ab. Dieser thermische Quencheffekt ist charakteristisch für Halbleiter-LEDs und muss in Designs, die bei erhöhten Temperaturen arbeiten, berücksichtigt werden.

4.3 Durchlassspannung vs. Durchlassstrom

Diese exponentielle Kurve veranschaulicht die Dioden-I-V-Kennlinie. Die spezifizierte VF bei 20mA ist der typische Arbeitspunkt. Die Kurve hilft beim Entwurf der strombegrenzenden Schaltung.

4.4 Spektrale Verteilung

Das Diagramm zeigt einen einzelnen Peak um 471 nm (typisch) mit einer Halbwertsbreite von etwa 26 nm und bestätigt die monochromatische blaue Emission des InGaN-Halbleitermaterials.

5. Mechanische & Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LTST-108TBL ist in einem standardmäßigen SMD-Gehäuse untergebracht. Wichtige Abmessungen (in Millimetern, Toleranz ±0,2 mm, sofern nicht anders angegeben) umfassen eine Baugröße von etwa 3,2 mm (L) x 1,6 mm (B) x 1,1 mm (H). Die Linse ist wasserklar. Die Kathode ist typischerweise durch eine Markierung auf dem Gehäuse oder einen grünlichen Stich in der Linse gekennzeichnet.

5.2 Empfohlenes PCB-Lötflächenlayout

Ein Lötflächenlayout (Land Pattern) wird für Infrarot- oder Dampfphasen-Reflow-Lötung bereitgestellt. Dieses Layout gewährleistet eine korrekte Lötnahtbildung, mechanische Stabilität und Wärmeableitung während der Montage. Die Einhaltung dieses Layouts ist entscheidend für zuverlässige Lötstellen und die Wärmeableitung vom LED-Chip.

6. Löt- & Montagerichtlinien

6.1 IR-Reflow-Lötprofil (Bleifreier Prozess)

Ein detailliertes Temperaturprofil, das mit J-STD-020B konform ist, wird für die bleifreie Montage spezifiziert.

• Vorwärmen:150°C bis 200°C.
• Vorwärmzeit:Maximal 120 Sekunden.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C.
• Zeit oberhalb Liquidus:Das empfohlene Profil zeigt eine spezifische Dauer.
• Lötzeit:Maximal 10 Sekunden bei Spitzentemperatur (max. zwei Reflow-Zyklen).

Hinweis:Das optimale Profil hängt vom spezifischen PCB-Design, der Lotpaste und dem Ofen ab. Das bereitgestellte Profil dient als generisches Ziel basierend auf JEDEC-Standards.

6.2 Handlötung (Falls erforderlich)

• Lötkolbentemperatur:Maximal 300°C.
• Lötzeit:Maximal 3 Sekunden pro Lötfläche (nur einmal).

6.3 Lagerbedingungen

• Versiegelte Verpackung:Lagern bei ≤ 30°C und ≤ 70 % r.F. Innerhalb eines Jahres verwenden, wenn die Feuchtigkeitsschutztüte mit Trockenmittel intakt ist.
• Geöffnete Verpackung:Lagern bei ≤ 30°C und ≤ 60 % r.F. Es wird empfohlen, die IR-Reflow-Lötung innerhalb von 168 Stunden (1 Woche) nach dem Öffnen abzuschließen.
• Längere Lagerung (Geöffnet):In einem versiegelten Behälter mit Trockenmittel oder in Stickstoffatmosphäre lagern. Bei einer Expositionszeit >168 Stunden vor dem Löten bei etwa 60°C für mindestens 48 Stunden backen, um Feuchtigkeit zu entfernen und \"Popcorning\" während des Reflows zu verhindern.

6.4 Reinigung

Falls nach dem Löten eine Reinigung notwendig ist, nur spezifizierte Lösungsmittel verwenden. Die LED bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol tauchen. Keine Ultraschallreinigung oder nicht spezifizierte Chemikalien verwenden.

7. Verpackungs- & Bestellinformationen

7.1 Trägerband- und Spulenspezifikationen

Das Bauteil wird gemäß ANSI/EIA 481 in geprägtem Trägerband geliefert.

• Bandbreite:8 mm.
• Spulendurchmesser:7 Zoll (178 mm).
• Stückzahl pro Spule:4000 Stück.
• Mindestbestellmenge (MOQ):500 Stück für Restmengen.
• Taschenversiegelung:Leere Taschen sind mit Deckband versiegelt.
• Fehlende Bauteile:Gemäß Spezifikation sind maximal zwei aufeinanderfolgende fehlende LEDs erlaubt.

8. Anwendungsvorschläge & Designüberlegungen

8.1 Ansteuerungsmethode

LEDs sind strombetriebene Bauteile. Um eine gleichmäßige Helligkeit zu gewährleisten, insbesondere bei Parallelschaltung mehrerer LEDs, sollte jede LED von einer Konstantstromquelle angesteuert werden oder einen eigenen strombegrenzenden Widerstand haben. Die Ansteuerung mit einer Konstantspannungsquelle ohne Vorwiderstand wird nicht empfohlen, da dies aufgrund des negativen Temperaturkoeffizienten von VF zu thermischem Durchgehen führen kann.

8.2 Thermomanagement

Obwohl das Gehäuse klein ist, ist ein korrektes thermisches Design für die Lebensdauer entscheidend. Stellen Sie sicher, dass das PCB-Lötflächenlayout eine ausreichende Wärmeableitung bietet. Vermeiden Sie den Betrieb mit maximalem Strom (30mA) bei hohen Umgebungstemperaturen, ohne den Derating-Faktor (0,38 mA/°C) zu berücksichtigen. Hohe Sperrschichttemperaturen beschleunigen den Lichtstromrückgang und können die Betriebslebensdauer verkürzen.

8.3 Optisches Design

Der weite 110-Grad Abstrahlwinkel macht diese LED für Anwendungen geeignet, die eine breite Sichtbarkeit erfordern. Für fokussiertes oder gerichtetes Licht können Sekundäroptiken (Linsen, Lichtleiter) erforderlich sein. Die wasserklare Linse ist optimal für Anwendungen, bei denen die wahre Chipfarbe gewünscht ist.

9. Technischer Vergleich & Differenzierung

Im Vergleich zu älteren Technologien wie GaP-basierten blauen LEDs bietet diese InGaN (Indiumgalliumnitrid)-LED eine deutlich höhere Lichtausbeute und eine gesättigtere blaue Farbe. Innerhalb ihrer Bauform sind die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale ihr weiter Abstrahlwinkel, die spezifische Binnung für Farb- und Intensitätskonsistenz sowie die robuste Bauweise für IR-Reflow-Kompatibilität, die nicht bei allen kostengünstigen SMD-LEDs vorhanden ist.

10. Häufig gestellte Fragen (Basierend auf technischen Parametern)

10.1 Kann ich diese LED dauerhaft mit 30mA betreiben?

Ja, 30mA ist der maximal zulässige DC-Durchlassstrom bei 25°C. Für eine optimale Lebensdauer und Zuverlässigkeit ist es jedoch oft ratsam, LEDs unterhalb ihres absoluten Maximalwerts zu betreiben, z.B. bei der Testbedingung von 20mA. Wenden Sie stets den Derating-Faktor an, wenn die Umgebungstemperatur 25°C übersteigt.

10.2 Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

Spitzenwellenlänge (λp)ist die Wellenlänge am höchsten Punkt im spektralen Leistungsdichtespektrum der LED (typisch 471 nm).Dominante Wellenlänge (λd)ist eine kolorimetrische Größe, die aus dem CIE-Farbdiagramm abgeleitet wird; es ist die einzelne Wellenlänge, die der wahrgenommenen Farbe der LED am besten entspricht (457-467 nm). λd ist für die Farbspezifikation in visuellen Anwendungen relevanter.

10.3 Warum gibt es eine Lagerzeitbegrenzung nach dem Öffnen der Tüte?

SMD-Gehäuse können Feuchtigkeit aus der Atmosphäre aufnehmen. Während des Hochtemperatur-Reflow-Lötprozesses kann diese eingeschlossene Feuchtigkeit schnell verdampfen und einen Innendruck erzeugen, der zu Delamination des Gehäuses oder Rissen im Chip (\"Popcorning\") führen kann. Die 168-Stunden-Lagerzeit und Backverfahren sind Gegenmaßnahmen gegen diesen Fehlermodus.

11. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario:Entwurf eines Statusanzeigepanels für einen Netzwerk-Switch mit 24 identischen blauen Strom-/Aktivitäts-LEDs.

Designüberlegungen:

1. Stromansteuerung:Verwendung einer Konstantstromtreiber-IC oder 24 identischer strombegrenzender Widerstände (berechnet für ~20mA aus der Systemspannung und dem VF-Bin der LED, z.B. F5: ~2,9V typ).
2. Helligkeitsgleichmäßigkeit:Beim Lieferanten einen engen Iv-Bin (z.B. U1: 410-520 mcd) und VF-Bin (z.B. F5) spezifizieren, um sicherzustellen, dass alle 24 LEDs gleich hell erscheinen.
3. PCB-Layout:Umsetzung des empfohlenen Lötflächenlayouts für jede LED, um zuverlässige automatische Lötung und Wärmeableitung zu gewährleisten.
4. Montage:Einhaltung des spezifizierten bleifreien Reflow-Profils. Sicherstellen, dass die Panels innerhalb von 168 Stunden nach dem Öffnen der LED-Spule montiert werden oder dass die LEDs bei längerer Lagerung ordnungsgemäß gebacken wurden.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Eine LED ist eine Halbleiter-p-n-Übergangsdiode. Wird eine Durchlassspannung angelegt, injizieren Elektronen aus dem n-dotierten Bereich und Löcher aus dem p-dotierten Bereich in den aktiven Bereich (den Übergang). Wenn diese Ladungsträger rekombinieren, wird Energie in Form von Photonen (Licht) freigesetzt. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des Lichts wird durch die Bandlückenenergie des im aktiven Bereich verwendeten Halbleitermaterials bestimmt. Die LTST-108TBL verwendet eine Indiumgalliumnitrid (InGaN)-Verbindungshalbleiter, die für die Emission von Photonen im blauen Spektrum (~470 nm) ausgelegt ist.

13. Technologietrends

Die Entwicklung effizienter blauer InGaN-LEDs war eine grundlegende Errungenschaft in der Festkörperbeleuchtung und ermöglichte die Herstellung weißer LEDs (durch Phosphorkonversion) und Vollfarbdisplays. Aktuelle Trends in der SMD-LED-Technologie umfassen kontinuierliche Verbesserungen der Lichtausbeute (Lumen pro Watt), höhere maximale Leistungsdichte in kleineren Gehäusen, verbesserte Farbwiedergabeindizes (CRI) für weiße LEDs und die Integration anspruchsvollerer Funktionen wie integrierte Treiber oder Steuerschaltungen. Der Trend zur Miniaturisierung und Kompatibilität mit fortschrittlichen Montageprozessen, wie in diesem Datenblatt dargestellt, bleibt in der gesamten Branche bestehen.