SMD LED LTST-108TBKT Datenblatt - Größe 3,2x2,8x1,9mm - Spannung 2,8-3,8V - Leistung 80mW - Blau InGaN - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für eine oberflächenmontierbare (SMD) Leuchtdiode (LED). Diese Komponente ist für automatisierte Leiterplattenbestückungsprozesse (PCB) konzipiert und eignet sich somit für die Serienfertigung. Ihre kompakte Bauform adressiert die Anforderungen platzbeschränkter Anwendungen in verschiedenen elektronischen Bereichen.

1.1 Merkmale

• Konform mit der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).
• Verpackt auf 8mm-Trägerband auf 7-Zoll-Durchmesser-Spulen für automatisierte Bestückungsgeräte.
• Standardisiertes EIA-Gehäuse für Designkompatibilität.
• Eingangslogik-kompatibel, geeignet für direkte Ansteuerung durch Standard-Digitalschaltungen.
• Konzipiert für Kompatibilität mit automatischer Bestückung und Infrarot (IR)-Reflow-Lötprozessen.
• Vorkonditioniert auf JEDEC Feuchtesensitivitätsstufe 3.

1.2 Anwendungen

Diese LED ist für den Einsatz als Statusanzeige, Hintergrundbeleuchtung oder Signalleuchte in einer Vielzahl elektronischer Geräte vorgesehen. Typische Anwendungsgebiete sind:

• Telekommunikationsgeräte (z. B. schnurlose Telefone, Mobiltelefone).
• Büroautomationsgeräte (z. B. Notebook-Computer, Netzwerksysteme).
• Konsumelektronik und Haushaltsgeräte.
• Industrielle Steuerungs- und Überwachungsgeräte.
• Innenschilder und Frontplattenbeleuchtung.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

Die folgenden Abschnitte erläutern die kritischen elektrischen, optischen und Umgebungsparameter, die die Leistung und Betriebsgrenzen der Komponente definieren.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Ein Betrieb unter oder an diesen Grenzen wird nicht garantiert. Alle Werte gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C.

• Verlustleistung (Pd):80 mW. Dies ist die maximal zulässige Verlustleistung innerhalb des Bauteils, hauptsächlich als Wärme durch den Durchlassstrom.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_F(PEAK)):100 mA. Dies ist der maximale momentane Durchlassstrom, nur zulässig unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite).
• DC-Durchlassstrom (I_F):20 mA. Dies ist der empfohlene maximale kontinuierliche Durchlassstrom für einen zuverlässigen Dauerbetrieb.
• Betriebstemperaturbereich (T_opr):-40°C bis +85°C. Der Umgebungstemperaturbereich, für den das Bauteil ausgelegt ist.
• Lagertemperaturbereich (T_stg):-40°C bis +100°C. Der Temperaturbereich für die Lagerung im nicht betriebsbereiten Zustand.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Diese Eigenschaften werden unter Standard-Testbedingungen (Ta=25°C, I_F=20mA) gemessen und stellen typische Leistungswerte dar.

• Lichtstärke (I_V):112,0 - 280,0 mcd (Millicandela). Die wahrgenommene Helligkeit der LED, gemessen durch einen Sensor, der auf die CIE photopische Augenempfindlichkeit gefiltert ist. Die große Bandbreite wird durch ein Binning-System verwaltet.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):110° (typisch). Definiert als der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres axialen (auf der Achse liegenden) Wertes abfällt. Ein 110°-Winkel zeigt ein breites, diffuses Abstrahlmuster an, das für Indikatoranwendungen geeignet ist.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_p):468 nm (typisch). Die Wellenlänge, bei der die optische Ausgangsleistung maximal ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):465 - 475 nm. Dies ist die einzelne Wellenlänge, die vom menschlichen Auge wahrgenommen wird und die Farbe (Blau) definiert. Sie wird aus den CIE-Farbkoordinaten abgeleitet.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):25 nm (typisch). Die spektrale Bandbreite, gemessen bei halber Maximalintensität (Full Width at Half Maximum - FWHM).
• Durchlassspannung (V_F):2,8 - 3,8 V. Der Spannungsabfall über der LED bei Ansteuerung mit dem spezifizierten Durchlassstrom (20mA).
• Sperrstrom (I_R):10 μA (maximal) bei V_R=5V. Das Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt; dieser Parameter dient nur zu Testzwecken.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs in Leistungsgruppen oder \"Bins\" sortiert. Dies ermöglicht es Entwicklern, Komponenten auszuwählen, die spezifische Anwendungsanforderungen erfüllen.

3.1 Durchlassspannungs-Binning (V_F)

Einheiten in Volt bei I_F= 20mA. Toleranz innerhalb jedes Bins beträgt ±0,10V.

• Bin D7: 2,8V (Min) - 3,0V (Max)
• Bin D8: 3,0V - 3,2V
• Bin D9: 3,2V - 3,4V
• Bin D10: 3,4V - 3,6V
• Bin D11: 3,6V - 3,8V

3.2 Lichtstärke-Binning (I_V)

Einheiten in Millicandela (mcd) bei I_F= 20mA. Toleranz innerhalb jedes Bins beträgt ±11%.

• Bin R1: 112 mcd - 140 mcd
• Bin R2: 140 mcd - 180 mcd
• Bin S1: 180 mcd - 224 mcd
• Bin S2: 224 mcd - 280 mcd

3.3 Dominante Wellenlängen-Binning (λ_d)

Einheiten in Nanometern (nm) bei I_F= 20mA. Toleranz innerhalb jedes Bins beträgt ±1nm.

• Bin AC: 465,0 nm - 470,0 nm
• Bin AD: 470,0 nm - 475,0 nm

4. Analyse der Kennlinien

Typische Kennlinien geben Aufschluss darüber, wie sich Parameter mit den Betriebsbedingungen ändern. Diese sind für ein robustes Schaltungsdesign unerlässlich.

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

Die I-V-Kennlinie zeigt den exponentiellen Zusammenhang zwischen Strom und Spannung. Der Betrieb der LED erfordert einen strombegrenzenden Mechanismus (z. B. einen Vorwiderstand oder Konstantstromtreiber), um ein Überschreiten des maximalen Stroms zu verhindern, da kleine Spannungsanstiege zu großen Stromanstiegen führen können.

4.2 Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Diese Kurve zeigt typischerweise einen nahezu linearen Zusammenhang zwischen Treiberstrom und Lichtausbeute innerhalb des empfohlenen Betriebsbereichs. Bei sehr hohen Strömen kann die Effizienz jedoch aufgrund verstärkter thermischer Effekte abnehmen.

4.3 Spektrale Verteilung

Die spektrale Ausgangskurve ist um die Spitzenwellenlänge von 468 nm zentriert mit einer typischen Halbwertsbreite von 25 nm, was die Reinheit der Blaufarbe definiert.

4.4 Temperaturabhängigkeit

Schlüsselparameter wie Durchlassspannung und Lichtstärke sind temperaturabhängig. Die Durchlassspannung nimmt typischerweise mit steigender Sperrschichttemperatur ab, während die Lichtstärke im Allgemeinen abnimmt. Entwickler müssen das thermische Management berücksichtigen, insbesondere bei Hochleistungs- oder Hochtemperaturanwendungen.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die Komponente verfügt über ein Standard-SMD-Gehäuse. Kritische Abmessungen umfassen eine Bauteillänge von ca. 3,2 mm, eine Breite von 2,8 mm und eine Höhe von 1,9 mm. Alle Maßtoleranzen betragen ±0,2 mm, sofern nicht anders angegeben. Die Linsenfarbe ist wasserklar, die Lichtquellenfarbe ist InGaN-Blau.

5.2 Empfohlene Lötflächengeometrie auf der Leiterplatte

Ein Lötflächenlayout-Diagramm wird für das Design des PCB-Footprints bereitgestellt. Dieses Layout ist für die zuverlässige Lötstellenbildung während der Infrarot- oder Dampfphasen-Reflow-Lötung optimiert und gewährleistet eine korrekte mechanische Befestigung und Wärmeableitung.

5.3 Polaritätskennzeichnung

Die Kathode ist typischerweise durch eine visuelle Markierung auf dem Gehäuse gekennzeichnet, wie z. B. eine Kerbe, einen grünen Punkt oder eine abgeschrägte Ecke. Während der Montage muss die korrekte Polarität beachtet werden, um einen ordnungsgemäßen Betrieb sicherzustellen.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 IR-Reflow-Lötprofil

Ein empfohlenes Temperaturprofil, das mit J-STD-020B für bleifreie Lötprozesse konform ist, wird bereitgestellt. Wichtige Parameter sind:

• Vorwärmtemperatur:150-200°C
• Vorwärmzeit:Maximal 120 Sekunden.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C.
• Zeit oberhalb Liquidus:Gemäß dem bereitgestellten Profilverlauf.
• Gesamtlötzeit:Maximal 10 Sekunden bei Spitzentemperatur (maximal zwei Reflow-Zyklen erlaubt).

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 Handlöten

Falls Handlöten erforderlich ist, verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Temperatur von maximal 300°C. Die Kontaktzeit sollte auf maximal 3 Sekunden begrenzt werden und dies sollte nur einmal durchgeführt werden.

6.3 Reinigung

Wenn nach dem Löten eine Reinigung erforderlich ist, verwenden Sie nur spezifizierte Lösungsmittel. Das Eintauchen der LED in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute ist akzeptabel. Nicht spezifizierte chemische Reiniger können das Gehäusematerial beschädigen.

6.4 Lagerung und Handhabung

• Verschweißte Verpackung:Lagern bei ≤30°C und ≤70% relativer Luftfeuchtigkeit (RH). Die Haltbarkeit beträgt ein Jahr bei Lagerung in der original Feuchtigkeitsschutzbeutel mit Trockenmittel.
• Geöffnete Verpackung:Für Komponenten, die aus ihrem Feuchtigkeitsschutzbeutel entnommen wurden, sollte die Lagerumgebung 30°C und 60% RH nicht überschreiten. Es wird empfohlen, die IR-Reflow-Lötung innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) nach dem Öffnen abzuschließen.
• Verlängerte Exposition:LEDs, die länger als 168 Stunden exponiert waren, sollten vor der Lötmontage bei etwa 60°C für mindestens 48 Stunden getrocknet (\"gebaked\") werden, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und \"Popcorning\" während des Reflows zu verhindern.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Band- und Spulenspezifikationen

Die Komponenten werden in geprägter Trägerband mit Deckband geliefert.

• Trägerbandbreite: 8mm.
• Spulendurchmesser:7 Zoll (178mm).
• Stückzahl pro Spule:4000 Stück.
• Mindestbestellmenge (MOQ):500 Stück für Restmengen.
• Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA-481-Spezifikationen.

8. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

Die LED muss mit einer strombegrenzenden Einrichtung betrieben werden. Die einfachste Methode ist ein Vorwiderstand. Der Widerstandswert (R_s) kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R_s= (V_Versorgung- V_F) / I_F. Verwenden Sie den maximalen V_F-Wert aus dem Datenblatt (z. B. 3,8V), um unter allen Bedingungen ausreichenden Strom sicherzustellen. Beispiel: Bei einer 5V-Versorgung und einem Ziel-I_Fvon 20mA: R_s= (5V - 3,8V) / 0,020A = 60Ω. Ein 62Ω- oder 68Ω-Standardwiderstand wäre geeignet. Für Präzision oder Stabilität wird ein Konstantstromtreiber empfohlen.

8.2 Thermomanagement

Obwohl die Verlustleistung gering ist (80mW), ist ein effektives thermisches Design auf der Leiterplatte dennoch wichtig für Langlebigkeit und stabile Leistung, insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen oder in geschlossenen Räumen. Stellen Sie sicher, dass das PCB-Lötflächenlayout eine ausreichende Wärmeableitung bietet und berücksichtigen Sie das Gesamtplatinenlayout für die Wärmeabfuhr.

8.3 Optisches Design

Der breite 110°-Abstrahlwinkel macht diese LED für Anwendungen geeignet, die eine große Sichtbarkeit erfordern. Für fokussiertes oder gerichtetes Licht wären Sekundäroptiken (Linsen, Lichtleiter) erforderlich. Die wasserklare Linse ist optimal für die originale Farbwiedergabe.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Diese Komponente gehört zu einer Familie von Standard-SMD-LEDs. Ihre wichtigsten Unterscheidungsmerkmale sind die spezifische Kombination aus einem blauen InGaN-Chip, einem breiten Abstrahlwinkel und ihrer Binning-Struktur für V_F, I_V und λ_d. Im Vergleich zu nicht gebinnten oder grob gebinnten Alternativen bietet sie Entwicklern eine größere Kontrolle über Farbkonsistenz und Helligkeitsabgleich in Multi-LED-Arrays, was für Anwendungen wie Hintergrundbeleuchtung oder Statusanzeigen, bei denen ein einheitliches Erscheinungsbild erforderlich ist, entscheidend ist.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

10.1 Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

Spitzenwellenlänge (λ_p)ist die physikalische Wellenlänge, bei der die LED die meiste optische Leistung emittiert.Dominante Wellenlänge (λ_d)ist ein berechneter Wert basierend auf der menschlichen Farbwahrnehmung (CIE-Koordinaten), der die von uns gesehene Farbe am besten repräsentiert. Für monochromatische LEDs wie diese blaue liegen sie oft nahe beieinander, aber λ_dist der relevante Parameter für die Farbabstimmung.

10.2 Kann ich diese LED mit einer 3,3V-Versorgung ohne Widerstand betreiben?

No.Dies wird nicht empfohlen und würde die LED wahrscheinlich beschädigen. Die Durchlassspannung liegt zwischen 2,8V und 3,8V. Bei 3,3V würde eine LED mit einem V_Fam unteren Ende des Bereichs (z. B. 2,9V) einen unkontrollierten und möglicherweise zerstörerischen Stromstoß erfahren. Verwenden Sie immer einen strombegrenzenden Mechanismus.

10.3 Warum gibt es eine 168-Stunden-Bodenlebensdauer nach dem Öffnen der Feuchtigkeitsschutzbeutel?

SMD-Gehäuse können Feuchtigkeit aus der Atmosphäre aufnehmen. Während des Hochtemperatur-Reflow-Lötprozesses kann diese eingeschlossene Feuchtigkeit schnell verdampfen und einen Innendruck erzeugen, der das Gehäuse reißen lassen kann (\"Popcorning\" oder \"Delamination\"). Die 168-Stunden-Grenze ist die sichere Expositionszeit für die spezifizierte Feuchtesensitivitätsstufe (MSL 3), bevor ein Trocknungsvorgang erforderlich ist.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf eines Multi-Indikator-Statuspanels für einen Netzwerkrouter.Das Panel benötigt 10 identische blaue LEDs, um Link-Aktivität und Stromstatus anzuzeigen. Um sicherzustellen, dass alle LEDs gleich hell und im gleichen Blauton erscheinen, sollte der Entwickler beim Bestellen enge Bin-Codes angeben. Beispielsweise würde die Angabe von Bin S1 für die Intensität (180-224 mcd) und Bin AC für die Wellenlänge (465-470 nm) visuelle Konsistenz über das gesamte Panel hinweg garantieren. Die Ansteuerschaltung würde eine gemeinsame 5V-Schiene mit einzelnen 68Ω-Vorwiderständen für jede LED verwenden, berechnet auf Basis des maximalen V_F, um auch für LEDs in den höheren Spannungsbins ausreichenden Strom sicherzustellen.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiterbauelemente, die Licht durch Elektrolumineszenz emittieren. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen aus dem n-Typ-Material mit Löchern aus dem p-Typ-Material im aktiven Bereich. Dieser Rekombinationsprozess setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Farbe (Wellenlänge) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie der im aktiven Bereich verwendeten Halbleitermaterialien bestimmt. Diese spezielle LED verwendet Indiumgalliumnitrid (InGaN) als aktives Material, das in der Lage ist, hocheffizientes Licht im blauen Spektrum zu erzeugen.

13. Technologietrends

Die Entwicklung von SMD-LEDs konzentriert sich weiterhin auf mehrere Schlüsselbereiche: Steigerung der Lichtausbeute (mehr Lichtleistung pro elektrischem Watt), verbesserte Farbwiedergabe und -konsistenz, weitere Miniaturisierung der Gehäuse und erhöhte Zuverlässigkeit unter höheren Temperatur- und Strom-Betriebsbedingungen. Der Einsatz fortschrittlicher Halbleitermaterialien wie InGaN war entscheidend für die Realisierung hochheller blauer und grüner LEDs, die auch grundlegend für die Erzeugung von weißem Licht über Phosphorkonversion sind. Der Trend zu Automatisierung und dem Internet der Dinge (IoT) treibt die Nachfrage nach zuverlässigen, kompakten und energieeffizienten Indikatorlösungen wie dieser Komponente an.