SMD LED LTST-T180TGKT Datenblatt - 120° Abstrahlwinkel - Wasserklares Gehäuse - Grün InGaN - 20mA - 3,2V typ. - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Der LTST-T180TGKT ist eine oberflächenmontierbare (SMD) Leuchtdiode (LED), die für die automatisierte Leiterplattenbestückung (PCB) konzipiert ist. Seine kompakte Bauweise macht ihn ideal für platzbeschränkte Anwendungen in einer Vielzahl von Konsum- und Industrieelektronikgeräten.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Diese LED bietet mehrere entscheidende Vorteile für die moderne Elektronikfertigung. Sie ist vollständig konform mit der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe) und gewährleistet so Umweltsicherheit. Das Bauteil wird auf industrieüblichen 8-mm-Trägerbändern auf 7-Zoll-(178-mm)-Spulen geliefert, was die Kompatibilität mit schnellen automatischen Bestückungsanlagen sicherstellt. Das Design ist mit Infrarot-(IR)-Reflow-Lötverfahren kompatibel, dem Standard für die Hochvolumen-Leiterplattenbestückung. Die LED ist zudem IC-kompatibel (Integrierter Schaltkreis), was die Treiberschaltungsauslegung vereinfacht. Primäre Zielmärkte sind Telekommunikationsgeräte (schnurlose und Mobiltelefone), Geräte der Büroautomatisierung (Notebooks, Netzwerksysteme), Haushaltsgeräte sowie Innenraum-Beschilderungen, bei denen eine zuverlässige Statusanzeige oder Symbolbeleuchtung erforderlich ist.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte Aufschlüsselung der elektrischen, optischen und thermischen Kenngrößen, die die Leistungsgrenzen und Betriebsbedingungen der LED definieren.

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. Die maximale Verlustleistung beträgt 76 mW. Der Spitzendurchlassstrom darf bei einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 0,1 ms 80 mA nicht überschreiten. Der Nennwert für den kontinuierlichen Gleichstrom beträgt 20 mA. Das Bauteil kann im Temperaturbereich von -40°C bis +100°C betrieben und gelagert werden.

2.2 Thermische Kenngrößen

Das thermische Management ist entscheidend für die Lebensdauer und Leistungsstabilität der LED. Die maximal zulässige Sperrschichttemperatur (Tj) beträgt 115°C. Der typische thermische Widerstand von der Sperrschicht zur Umgebung (Rθja) liegt bei 175°C/W. Dieser Parameter gibt an, wie effektiv Wärme vom Halbleiterübergang an die Umgebungsluft abgeführt werden kann; ein niedrigerer Wert ist besser. Ein ordnungsgemäßes Leiterplattenlayout mit ausreichender Wärmeableitung ist essenziell, um die Sperrschichttemperatur innerhalb sicherer Grenzen zu halten, insbesondere beim Betrieb mit maximalem Durchlassstrom.

2.3 Elektrische und optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C. Die Lichtstärke (Iv) liegt bei einem Durchlassstrom (IF) von 20 mA zwischen einem Minimum von 710 mcd und einem Maximum von 1540 mcd. Der Abstrahlwinkel (2θ1/2), definiert als der volle Winkel, bei dem die Intensität auf die Hälfte des axialen Werts abfällt, beträgt 120 Grad und bietet damit ein sehr breites Beleuchtungsfeld. Die Spitzen-Emissionswellenlänge (λP) beträgt 523 nm, was sie in den grünen Bereich des sichtbaren Spektrums einordnet. Die dominante Wellenlänge (λd), die die wahrgenommene Farbe definiert, liegt bei 20mA zwischen 515 nm und 530 nm. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt typischerweise 25 nm. Die Durchlassspannung (VF) bei 20mA liegt zwischen 2,8V und 3,8V. Der Sperrstrom (IR) beträgt maximal 10 μA bei einer angelegten Sperrspannung (VR) von 5V; es ist kritisch zu beachten, dass das Bauteil nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt ist und dieser Testzustand nur zu Informationszwecken dient.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um die Konsistenz in der Massenproduktion sicherzustellen, werden LEDs nach Leistungsklassen sortiert. Dies ermöglicht es Entwicklern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Spannungs-, Helligkeits- und Farbanforderungen ihrer Anwendung erfüllen.

3.1 Binning der Durchlassspannung (VF)

LEDs werden anhand ihres Durchlassspannungsabfalls bei 20mA in Klassen eingeteilt. Die Klassen-Codes sind D7 (2,8V-3,0V), D8 (3,0V-3,2V), D9 (3,2V-3,4V), D10 (3,4V-3,6V) und D11 (3,6V-3,8V). Die Toleranz innerhalb jeder Klasse beträgt ±0,1V. Die Auswahl von LEDs aus einer engeren Spannungsklasse kann helfen, eine gleichmäßige Helligkeit zu gewährleisten, wenn mehrere LEDs parallel geschaltet sind.

3.2 Binning der Lichtstärke (IV)

Die Helligkeit wird in drei Klassen sortiert: V1 (710-910 mcd), V2 (910-1185 mcd) und W1 (1185-1540 mcd). Die Toleranz für jede Helligkeitsklasse beträgt ±11%. Dieses Binning ist entscheidend für Anwendungen, die eine einheitliche visuelle Ausgabe über mehrere Anzeigen hinweg erfordern.

3.3 Binning der dominanten Wellenlänge (Wd)

Die Farbe (dominante Wellenlänge) wird wie folgt klassifiziert: AP (515-520 nm), AQ (520-525 nm) und AR (525-530 nm). Die Toleranz für jede Klasse beträgt ±1 nm. Dies gewährleistet einen konsistenten Grünton über alle Einheiten einer Produktionscharge, was für ästhetische und Signalzwecke wichtig ist.

4. Analyse der Leistungskurven

Während spezifische grafische Daten im Datenblatt referenziert werden, würden die typischen Kurven für diese Art von LED die wichtigsten Zusammenhänge veranschaulichen. Die Kurve für Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V) zeigt die für eine Diode charakteristische exponentielle Beziehung. Die Kurve für relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom zeigt typischerweise einen nahezu linearen Helligkeitsanstieg mit dem Strom bis zu einem Punkt, danach kann der Wirkungsgrad sinken. Die Kurve für relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur ist kritisch, da die LED-Ausgabe im Allgemeinen mit steigender Sperrschichttemperatur abnimmt. Die spektrale Verteilungskurve würde einen Peak bei oder nahe 523 nm mit einer charakteristischen Form zeigen, die durch die 25 nm Halbwertsbreite definiert ist. Das Verständnis dieser Kurven ist essenziell für den Entwurf robuster Treiberschaltungen und Wärmemanagementsysteme, um eine konsistente Leistung über die Lebensdauer des Produkts und über den spezifizierten Betriebstemperaturbereich hinweg zu erreichen.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen und Polarität

Die LED ist in einem standardmäßigen SMD-Gehäuse ausgeführt. Die Linsenfarbe ist wasserklar, und die Lichtquelle ist ein InGaN-Chip (Indiumgalliumnitrid), der grünes Licht erzeugt. Alle Abmessungen sind in Millimetern angegeben, mit einer Standardtoleranz von ±0,2 mm, sofern nicht anders angegeben. Die Kathode ist typischerweise durch eine visuelle Markierung auf dem Gehäuse gekennzeichnet, wie z.B. eine Kerbe oder ein grüner Punkt, die mit der entsprechenden Markierung auf dem Leiterplatten-Footprint ausgerichtet werden muss.

5.2 Empfohlene Leiterplatten-Lötfläche

Ein Land Pattern Diagramm für Infrarot- oder Dampfphasen-Reflow-Lötung wird bereitgestellt. Die Einhaltung dieses empfohlenen Footprints ist entscheidend für die Bildung ordnungsgemäßer Lötstellen, die Gewährleistung einer guten elektrischen Verbindung und die Bereitstellung ausreichender mechanischer Festigkeit. Das Pad-Design beeinflusst auch den Wärmeleitweg für die Wärmeableitung vom LED-Übergang zur Leiterplatte.

5.3 Band- und Spulenverpackung

Die Bauteile werden auf 8 mm breiten, geprägten Trägerbändern geliefert, die auf Spulen mit einem Durchmesser von 7 Zoll (178 mm) aufgewickelt sind. Jede Spule enthält 5000 Stück. Für Mengen unter einer vollen Spule gilt eine Mindestpackungsmenge von 500 Stück. Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA-481-Spezifikationen. Die Bandtaschen sind mit einem Deckband versiegelt, um die Bauteile vor Feuchtigkeit und Verunreinigung während der Lagerung und Handhabung zu schützen.

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

6.1 Lagerbedingungen

Eine ordnungsgemäße Lagerung ist entscheidend, um Feuchtigkeitsaufnahme zu verhindern, die während der Reflow-Lötung zu \"Popcorning\" oder Rissen führen kann. In der original versiegelten Feuchtigkeitsschutzbeutel mit Trockenmittel sollten LEDs bei ≤30°C und ≤70% relativer Luftfeuchtigkeit (RH) gelagert und innerhalb eines Jahres verwendet werden. Sobald der Beutel geöffnet ist, darf das Lagerumfeld 30°C und 60% RH nicht überschreiten. Bauteile, die länger als 168 Stunden (7 Tage) Umgebungsbedingungen ausgesetzt waren, sollten vor dem Löten bei etwa 60°C für mindestens 48 Stunden getrocknet werden, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen.

6.2 Lötempfehlungen

Die LED ist mit bleifreien (Pb-free) Infrarot-Reflow-Lötverfahren kompatibel. Ein mit J-STD-020B konformes vorgeschlagenes Profil wird bereitgestellt. Zu den wichtigsten Parametern gehören eine Vorwärmzone von 150-200°C für maximal 120 Sekunden und eine maximale Bauteilkörpertemperatur von 260°C für maximal 10 Sekunden. Der Reflow sollte auf maximal zwei Zyklen begrenzt werden. Für manuelle Nacharbeit mit einem Lötkolben sollte die Spitzentemperatur 300°C nicht überschreiten und die Kontaktzeit auf 3 Sekunden für einen einzigen Arbeitsgang begrenzt werden. Es wird betont, dass das optimale Profil vom spezifischen Leiterplattendesign, der Lotpaste und dem Ofen abhängt, daher ist eine Prozesscharakterisierung notwendig.

6.3 Reinigung

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

7. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

7.1 Ansteuerungsmethode

Eine LED ist ein stromgesteuertes Bauteil. Ihre Helligkeit ist primär eine Funktion des Durchlassstroms (IF), nicht der Spannung. Daher sollte sie immer mit einer Konstantstromquelle oder einem strombegrenzenden Widerstand in Reihe mit einer Spannungsquelle betrieben werden. Der Betrieb mit einer einfachen Spannungsquelle wird nicht empfohlen, da dies zu thermischem Durchgehen und Bauteilversagen führen kann. Der Wert des Vorwiderstands kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (V_Versorgung - VF_LED) / IF, wobei VF_LED die typische oder maximale Durchlassspannung aus dem Datenblatt ist, um sicherzustellen, dass der Strom unter ungünstigsten Bedingungen den Maximalwert nicht überschreitet.

7.2 Thermomanagement im Design

Angesichts des thermischen Widerstands von 175°C/W ist eine effektive Wärmeableitung für einen zuverlässigen Betrieb notwendig, insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen oder maximalem Strom. Die Leiterplatte selbst dient als primärer Kühlkörper. Die Verwendung einer größeren Kupferfläche, die über Wärmeleitungen mit Masse- oder Versorgungsebenen verbunden ist, kann die Wärmeableitung erheblich verbessern, die Sperrschichttemperatur senken und dadurch die Lichtausbeute und die Betriebslebensdauer erhöhen.

7.3 Anwendungsbeschränkungen

Diese LED ist für den Einsatz in gewöhnlichen elektronischen Geräten vorgesehen. Sie ist nicht für Anwendungen ausgelegt oder qualifiziert, die eine außergewöhnliche Zuverlässigkeit erfordern, insbesondere in sicherheitskritischen Systemen wie Luftfahrt, Verkehr, medizinischer Lebenserhaltung oder Sicherheitsvorrichtungen, bei denen ein Ausfall Leben oder Gesundheit gefährden könnte. Für solche Anwendungen ist die Konsultation des Herstellers für speziell qualifizierte Bauteile zwingend erforderlich.

8. Typische Anwendungsszenarien und Fallstudien

Szenario 1: Frontplatten-Statusanzeige:In einem Netzwerkrouter oder Industrie-Steuerpult können mehrere LTST-T180TGKT LEDs verwendet werden, um den Stromstatus, Netzwerkaktivität oder Systemfehler anzuzeigen. Der 120-Grad-Abstrahlwinkel stellt sicher, dass die Anzeige aus einem weiten Blickwinkel sichtbar ist. Durch die Auswahl von LEDs aus derselben Helligkeitsklasse (z.B. V2) kann eine einheitliche Helligkeit über alle Anzeigen hinweg erreicht werden.

Szenario 2: Hintergrundbeleuchtung für Folientastaturen:Das wasserklare Gehäuse und der weite Abstrahlwinkel machen diese LED geeignet für die Kantenbeleuchtung dünner Acryl- oder Polycarbonat-Lichtleiter, die hinter Symbolen auf Bedienfeldern für Geräte oder medizinische Geräte verwendet werden. Die grüne Farbe bietet eine klare, blendarme Beleuchtung.

Szenario 3: Symbolbeleuchtung in Umgebungen mit geringem Licht:Die LED kann zur Beleuchtung von Notausgangsschildern, Bedienfeldbeschriftungen oder Instrumenten in Umgebungen mit geringem Umgebungslicht verwendet werden. Ihre relativ hohe Lichtstärke (bis zu 1540 mcd) gewährleistet eine gute Sichtbarkeit.

9. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Kann ich diese LED direkt von einem 5V-Mikrocontroller-Pin ansteuern?

A: Nein. Ein Mikrocontroller-Pin kann typischerweise nicht kontinuierlich 20mA liefern, und noch wichtiger, ein direkter Anschluss an 5V würde die LED aufgrund des übermäßigen Stroms zerstören. Sie müssen einen strombegrenzenden Widerstand oder eine Transistortreiberschaltung verwenden.

F: Warum gibt es eine so große Spanne bei der Durchlassspannung (2,8V bis 3,8V)?

A: Dies ist auf normale Schwankungen in der Halbleiterfertigung zurückzuführen. Das Binning-System ermöglicht es Ihnen, Bauteile mit einem engeren Spannungsbereich für Ihr Design auszuwählen, um ein konsistentes Verhalten zu gewährleisten, insbesondere wenn LEDs parallel geschaltet sind.

F: Was passiert, wenn ich die maximale Sperrschichttemperatur von 115°C überschreite?

A: Ein Betrieb über Tj(max) hinaus beschleunigt den Alterungsprozess der LED, was zu einem schnellen Abfall der Lichtausbeute (Lichtstromrückgang) und einer deutlich verkürzten Betriebslebensdauer führt. In extremen Fällen kann es zu einem sofortigen katastrophalen Ausfall kommen.

F: Ist diese LED für den Außeneinsatz geeignet?

A: Das Datenblatt spezifiziert keine Schutzart (IP) oder Qualifikation für Außenumgebungsbedingungen (UV-Bestrahlung, Feuchtigkeit, thermische Zyklen). Sie ist primär für Innenanwendungen konzipiert. Für den Außeneinsatz wäre ein speziell dafür ausgelegtes und qualifiziertes LED-Gehäuse erforderlich.

10. Funktionsprinzip und Technologietrends

10.1 Grundlegendes Funktionsprinzip

Eine LED ist eine Halbleiter-p-n-Übergangsdiode. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, werden Elektronen aus dem n-dotierten Bereich und Löcher aus dem p-dotierten Bereich in den Übergangsbereich injiziert. Wenn diese Ladungsträger rekombinieren, wird Energie in Form von Photonen (Licht) freigesetzt. Die Lichtfarbe wird durch die Bandlücke des Halbleitermaterials bestimmt. Der LTST-T180TGKT verwendet einen InGaN-Chip (Indiumgalliumnitrid), das Standardmaterial für die Herstellung von grünen, blauen und weißen LEDs.

10.2 Branchentrends

Der allgemeine Trend bei SMD-LEDs geht hin zu höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), höherer Leistungsdichte in kleineren Gehäusen und verbesserter Farbkonstanz und Farbwiedergabe. Getrieben durch Anwendungen in der Automobilbeleuchtung und Allgemeinbeleuchtung liegt auch ein starker Fokus auf Zuverlässigkeit und Langlebigkeit. Darüber hinaus ist die Integration mit intelligenten Treibern und Sensoren für Smart-Lighting-Systeme ein aufstrebendes Gebiet. Während diese spezielle Komponente eine Standard-Indikator-LED ist, entwickelt sich die zugrunde liegende InGaN-Technologie weiter und erweitert die Leistungsgrenzen in allen LED-Kategorien.