Technisches Datenblatt für die SMD-LED LTST-S320TBKT - Seitenansicht - 3,2x1,6x1,2mm - 2,8-3,8V - 76mW - Blau InGaN

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für eine miniaturisierte, seitlich abstrahlende SMD-LED (Surface Mount Device). Das Bauteil ist für die automatisierte Leiterplattenbestückung (PCB) konzipiert und eignet sich für Anwendungen, bei denen Platz eine kritische Einschränkung darstellt. Seine kompakte Bauform und zuverlässige Leistung machen es zu einer idealen Komponente für moderne Elektronikgeräte.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die Hauptvorteile dieser LED sind ihre hohe Helligkeit durch einen InGaN-Halbleiterchip (Indiumgalliumnitrid), ein weiter Abstrahlwinkel von 130 Grad und die volle Kompatibilität mit den in der Serienfertigung üblichen IR-Reflow-Lötverfahren. Das Gehäuse ist zur Verbesserung der Lötbarkeit verzinnt und wird auf industrieüblichen 8-mm-Trägerbändern und 7-Zoll-Rollen geliefert, was eine effiziente Pick-and-Place-Automatisierung ermöglicht.

Die Zielanwendungen umfassen ein breites Spektrum von Konsum- und Industrie-Elektronik. Typische Einsatzgebiete sind Statusanzeigen, Tastatur- oder Keypad-Hintergrundbeleuchtung, Symbolbeleuchtung auf Bedienfeldern und die Integration in Mikrodisplays. Ihre Zuverlässigkeit und Leistung prädestinieren sie für Telekommunikationsgeräte, Büroautomationsgeräte, Haushaltsgeräte und verschiedene industrielle Steuerungssysteme.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Ein gründliches Verständnis der elektrischen und optischen Parameter ist für ein korrektes Schaltungsdesign und das Erreichen der gewünschten Leistung unerlässlich.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Sie gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C.

• Verlustleistung (Pd):76 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das Bauteil sicher als Wärme abführen kann.
• Dauer-Durchlassstrom (IF):20 mA DC. Dies ist der empfohlene Maximalstrom für einen zuverlässigen Dauerbetrieb.
• Spitzen-Durchlassstrom:100 mA, nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite). Das Überschreiten des DC-Stromwerts, selbst kurzzeitig, kann die LED schädigen.
• Betriebstemperaturbereich:-20°C bis +80°C. Das Bauteil funktioniert garantiert innerhalb dieses Umgebungstemperaturbereichs.
• Lagertemperaturbereich:-30°C bis +100°C.
• Löttemperatur:Hält IR-Reflow-Lötungen mit einer Spitzentemperatur von 260°C für bis zu 10 Sekunden stand, was dem Standard für bleifreie (Pb-free) Bestückungsprozesse entspricht.

2.2 Elektro-optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen bei Ta=25°C und einem Durchlassstrom (IF) von 20 mA, sofern nicht anders angegeben.

• Lichtstärke (Iv):Liegt zwischen einem Minimum von 28,0 Millicandela (mcd) und einem Maximum von 180,0 mcd. Der tatsächliche Wert wird durch die Binning-Klasse des Bauteils bestimmt (siehe Abschnitt 3).
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):130 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte des auf der Mittelachse gemessenen Werts abfällt. Das Seitenansicht-Gehäuse ist für die Lichtabstrahlung senkrecht zur Montageebene ausgelegt, was diesen Parameter für Seitenbeleuchtungsanwendungen entscheidend macht.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λP):Typischerweise 468 Nanometer (nm), was sie in den blauen Bereich des sichtbaren Spektrums einordnet.
• Dominante Wellenlänge (λd):Liegt zwischen 465,0 nm und 475,0 nm. Dies ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge, die die Farbe definiert.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Etwa 25 nm. Dies gibt die spektrale Reinheit oder Bandbreite des emittierten blauen Lichts an.
• Durchlassspannung (VF):Liegt bei 20 mA zwischen 2,8 Volt und 3,8 Volt. Dies ist der Spannungsabfall über der LED im Betrieb und ist entscheidend für das Treiberdesign.
• Sperrstrom (IR):Maximal 10 Mikroampere (μA) bei einer angelegten Sperrspannung (VR) von 5V. LEDs sind nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt; dieser Parameter dient nur Testzwecken.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Aufgrund von Fertigungstoleranzen werden LEDs nach Leistungsklassen sortiert. Dieses System ermöglicht es Entwicklern, Bauteile mit eng tolerierten Eigenschaften für eine konsistente Anwendungsleistung auszuwählen.

3.1 Binning der Durchlassspannung (VF)

LEDs werden nach ihrem Durchlassspannungsabfall bei 20 mA gruppiert. Die Klassen reichen von D7 (2,80V - 3,00V) bis D11 (3,60V - 3,80V) mit einer Toleranz von ±0,1V pro Klasse. Die Auswahl von LEDs aus derselben VF-Klasse gewährleistet eine gleichmäßige Helligkeit und Stromverteilung, wenn mehrere Bauteile parallel geschaltet sind.

3.2 Binning der Lichtstärke (Iv)

Dies ist die primäre Helligkeitsklassifizierung. Die Klassen sind definiert als 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) mit einer Toleranz von ±15% pro Klasse. Dies ermöglicht eine präzise Steuerung des Lichtausgangspegels in der Endanwendung.

3.3 Binning der dominanten Wellenlänge (λd)

LEDs werden nach Farbort sortiert. Für diese blaue LED sind die Klassen AC (465,0-470,0 nm) und AD (470,0-475,0 nm) mit einer engen Toleranz von ±1 nm. Dies gewährleistet minimale Farbabweichungen zwischen verschiedenen LEDs in einem Array oder einer Anzeige.

4. Analyse der Kennlinien

Grafische Daten geben einen tieferen Einblick in das Bauteilverhalten unter verschiedenen Bedingungen.

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

Die I-V-Kennlinie ist nichtlinear. Die Kurve zeigt, dass eine kleine Spannungserhöhung über die Einschaltspannung (~2,8V) hinaus einen schnellen Stromanstieg verursacht. Daher müssen LEDs von einer strombegrenzten Quelle und nicht von einer Konstantspannungsquelle angesteuert werden, um thermisches Durchgehen und Zerstörung zu verhindern.

4.2 Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Diese Kurve zeigt, dass die Lichtleistung innerhalb des spezifizierten Betriebsbereichs annähernd proportional zum Durchlassstrom ist. Die Effizienz (Lumen pro Watt) kann jedoch bei sehr hohen Strömen aufgrund erhöhter Wärmeentwicklung abnehmen.

4.3 Spektrale Verteilung

Das Spektralausgangsdiagramm zeigt einen einzelnen Peak um 468 nm, charakteristisch für InGaN-basierte blaue LEDs. Die relativ schmale Halbwertsbreite deutet auf eine gute Farbsättigung hin.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das Bauteil entspricht einem industrieüblichen SMD-Fußabdruck. Wichtige Abmessungen sind eine Gehäuselänge von ca. 3,2 mm, eine Breite von 1,6 mm und eine Höhe von 1,2 mm. Alle Toleranzen betragen typischerweise ±0,1 mm. Das Seitenansicht-Design bedeutet, dass die primäre lichtemittierende Fläche auf der schmalen Seite des Gehäuses liegt.

5.2 Lötpads-Layout und Polarität

Ein empfohlenes Lötpads-Layout (Footprint) für das Leiterplattendesign wird bereitgestellt. Die Kathode (negativer Anschluss) ist typischerweise durch eine Markierung auf dem LED-Gehäuse gekennzeichnet, z.B. eine Kerbe, einen grünen Punkt oder eine abgeschrägte Ecke. Die Leiterplattenbeschriftung sollte die Polarität klar angeben, um Bestückungsfehler zu vermeiden. Die richtige Pad-Größe und -Abstand sind entscheidend für zuverlässige Lötstellen und die Vermeidung von "Tombstoning" während des Reflow-Prozesses.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 IR-Reflow-Lötprofil

Das Bauteil ist für bleifreie Lötprozesse ausgelegt. Das empfohlene Profil umfasst eine Vorwärmzone (150-200°C), einen kontrollierten Temperaturanstieg, eine Spitzentemperatur von maximal 260°C und eine Verweilzeit bei Spitzentemperatur von maximal 10 Sekunden. Die Gesamtzahl der Reflow-Zyklen sollte auf zwei begrenzt werden. Dieses Profil basiert auf JEDEC-Standards, um die Gehäuseintegrität und zuverlässige elektrische Verbindungen sicherzustellen.

6.2 Lagerung und Handhabung

Die LEDs sind feuchtigkeitsempfindlich (MSL 3). In der original versiegelten Feuchtigkeitsschutzbeutel mit Trockenmittel gelagert, beträgt die Lagerfähigkeit ein Jahr bei ≤30°C und ≤90% relativer Luftfeuchtigkeit. Nach Öffnen der Verpackung sollten die Bauteile innerhalb einer Woche unter Umgebungsbedingungen von ≤30°C und ≤60% relativer Luftfeuchtigkeit verarbeitet werden. Bei längerer Exposition ist vor dem Löten ein Ausheizen bei 60°C für mindestens 20 Stunden erforderlich, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" (Gehäuserissbildung während des Reflow) zu verhindern.

6.3 Reinigung

Falls eine Nachlötreinigung erforderlich ist, sollten nur alkoholbasierte Lösungsmittel wie Isopropanol (IPA) oder Ethanol verwendet werden. Die LED sollte bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute eingetaucht werden. Aggressive oder nicht spezifizierte Chemikalien können die Epoxidlinse oder das Gehäuse beschädigen.

6.4 Vorsichtsmaßnahmen gegen elektrostatische Entladung (ESD)

Diese LED ist anfällig für Schäden durch elektrostatische Entladung. Während der Handhabung und Montage müssen geeignete ESD-Schutzmaßnahmen getroffen werden. Dazu gehören geerdete Arbeitsplätze, Handgelenkbänder, leitfähige Bodenmatten und antistatische Verpackungen.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Band- und Rollenspezifikationen

Die Bauteile werden auf geprägter Trägerbandfolie mit einer Breite von 8 mm geliefert. Das Band ist auf einer Standardrolle mit 7 Zoll (178 mm) Durchmesser aufgewickelt. Jede Rolle enthält 3000 Stück. Das Band ist mit einem Schutzdeckband versiegelt. Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA-481-Standards.

7.2 Mindestbestellmengen

Die Standardverpackungsmenge ist eine Rolle (3000 Stück). Für Mengen unter einer vollen Rolle ist eine Mindestpackung von 500 Stück für Restbestände erhältlich.

8. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

8.1 Treiberschaltungs-Design

Verwenden Sie stets einen Konstantstromtreiber oder einen strombegrenzenden Widerstand in Reihe mit der LED, wenn sie an eine Spannungsquelle angeschlossen wird. Der Widerstandswert kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (V_Quelle - VF_LED) / I_gewünscht. Angesichts des VF-Bereichs (2,8-3,8V) sollte für den ungünstigsten Fall ausgelegt werden, um sicherzustellen, dass der Strom selbst bei einer LED mit niedriger VF niemals den absoluten Maximalwert überschreitet.

8.2 Thermomanagement

Obwohl die Verlustleistung gering ist (76 mW), ist ein effektives Thermomanagement dennoch wichtig für die Lebensdauer und die Aufrechterhaltung der Lichtleistung. Stellen Sie sicher, dass die Leiterplatte über ausreichend Kupferfläche verfügt, die mit dem thermischen Pad (falls vorhanden) oder den Lötpads der LED verbunden ist, um Wärme abzuleiten. Betrieb bei hohen Umgebungstemperaturen oder mit maximalem Strom verkürzt die Lebensdauer des Bauteils.

8.3 Optische Integration

Das Seitenansicht-Abstrahlprofil ist ideal für die Kantenbeleuchtung von Lichtleitern, die Beleuchtung von Symbolen auf einer vertikalen Fläche oder die Hintergrundbeleuchtung von Tasten neben der Leiterplatte. Berücksichtigen Sie beim Entwurf von Lichtleitern oder Diffusoren den 130-Grad-Abstrahlwinkel, um eine gleichmäßige Ausleuchtung des Zielbereichs zu gewährleisten.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu SMD-LEDs in Draufsicht bietet diese Seitenansicht-Variante einen deutlichen mechanischen Vorteil für platzbeschränkte Designs, bei denen Licht parallel zur Leiterplattenebene abgestrahlt werden muss. Die Verwendung eines InGaN-Chips bietet im Vergleich zu älteren Technologien eine höhere Effizienz und hellere blaue Lichtleistung. Ihre Kompatibilität mit Standard-IR-Reflow und Band-und-Rolle-Verpackung macht sie für automatisierte Serienfertigung kostengünstig und unterscheidet sie von LEDs, die manuell gelötet werden müssen.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

10.1 Kann ich diese LED direkt an eine 5V-Versorgung anschließen?

Nein. Ein direkter Anschluss an 5V würde einen übermäßigen Stromfluss verursachen und die LED sofort zerstören. Sie müssen stets einen Reihen-Strombegrenzungswiderstand oder einen speziellen Konstantstrom-LED-Treiber verwenden.

10.2 Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

Die Spitzenwellenlänge (λP) ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsabgabe maximal ist. Die dominante Wellenlänge (λd) wird aus den Farbkoordinaten im CIE-Farbdiagramm abgeleitet und repräsentiert die wahrgenommene Farbe. Für eine monochromatische Quelle wie diese blaue LED liegen sie sehr nahe beieinander, aber λd ist für die Farbangabe relevanter.

10.3 Warum sind die Lagerbedingungen nach Öffnen der Verpackung so streng?

Das Epoxid-Verpackungsmaterial kann Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen. Während des Hochtemperatur-Reflow-Lötprozesses kann diese eingeschlossene Feuchtigkeit schnell verdampfen und einen Innendruck erzeugen, der das Gehäuse zum Reißen bringen kann ("Popcorning"). Die MSL-3-Klassifizierung und das Ausheizverfahren verhindern diesen Fehlermodus.

11. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf einer Statusanzeigetafel für einen Netzwerkrouter.Die Tafel hat kleine, vertikale Schlitze für Statusicons (Strom, Internet, Wi-Fi). Eine Seitenansicht-LED ist auf der Hauptplatine direkt hinter jedem Schlitz montiert. Ihr 130-Grad-Abstrahlwinkel sorgt für eine gleichmäßige Ausleuchtung des Icons von innen. Der Entwickler wählt LEDs aus derselben Lichtstärke-Klasse (z.B. Klasse Q) und Durchlassspannungs-Klasse (z.B. Klasse D9), um zu garantieren, dass alle Statusleuchten bei Ansteuerung durch eine gemeinsame Stromquelle identische Helligkeit und Farbe aufweisen. Das Leiterplattenlayout folgt der empfohlenen Pad-Geometrie, und die Bestückungsfirma verwendet das spezifizierte JEDEC-konforme Reflow-Profil.

12. Funktionsprinzip

Dies ist ein Halbleiter-Photonikbauteil. Es basiert auf einer InGaN-Heterostruktur. Wird eine Flussspannung angelegt, werden Elektronen und Löcher aus den n- bzw. p-dotierten Halbleiterschichten in die aktive Zone injiziert. Diese Ladungsträger rekombinieren strahlend und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die spezifische Bandlückenenergie des InGaN-Materials bestimmt die Wellenlänge des emittierten Lichts, die in diesem Fall im blauen Spektrum liegt (~468 nm). Die Epoxidlinse verkapselt den Chip, bietet mechanischen Schutz und formt den Lichtausgangsstrahl.

13. Technologietrends

Die zugrundeliegende Technologie für blaue LEDs, InGaN, war eine bahnbrechende Entwicklung in der Festkörperbeleuchtung und ermöglichte weiße LEDs (durch Phosphor-Konversion) und Vollfarbdisplays. Aktuelle Trends in der SMD-LED-Technologie konzentrieren sich auf die Steigerung der Lichtausbeute (mehr Licht pro Watt), die Verbesserung des Farbwiedergabeindex (CRI) für weiße LEDs, die Erzielung höherer Zuverlässigkeit und längerer Lebensdauer sowie die Ermöglichung noch kleinerer Gehäusegrößen für ultraminiaturisierte Anwendungen. Fortschritte bei Verpackungsmaterialien zielen auch darauf ab, Wärme besser zu managen und breitere Abstrahlwinkel oder besser kontrollierte Strahlprofile zu bieten.