SMD LED LTST-M140TGKT Datenblatt - 3,2x1,6x1,2mm - 3,8V Max - 80mW - Grüne Wasserklares Gehäuse - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für den LTST-M140TGKT, eine oberflächenmontierbare (SMD) Leuchtdiode (LED). Diese Komponente ist für automatisierte Leiterplattenbestückungsprozesse (PCB) konzipiert und eignet sich für Anwendungen, bei denen Platz eine kritische Einschränkung darstellt. Die LED verfügt über ein wasserklares Gehäuse, das einen InGaN (Indiumgalliumnitrid) Halbleiterchip umschließt, der grünes Licht emittiert.

Die primären Designziele für diese LED-Familie umfassen Kompatibilität mit der Serienfertigung, Zuverlässigkeit unter Standardbetriebsbedingungen und konsistente optische Leistung. Diese LEDs sind so konstruiert, dass sie den Anforderungen moderner elektronischer Geräte gerecht werden und bieten eine ausgewogene Kombination aus Größe, Leistung und Kosteneffizienz für Anzeige- und Beleuchtungsfunktionen.

1.1 Merkmale

• Konform mit der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).
• Verpackt in industrieüblichem 12-mm-Tape auf 7-Zoll-Durchmesser-Spulen für automatisierte Bestückungsgeräte.
• EIA-Standardgehäuseform (Electronic Industries Alliance).
• Eingangs-/Ausgangscharakteristiken sind mit Standard-IC-Logikpegeln (integrierte Schaltung) kompatibel.
• Konzipiert für die Kompatibilität mit automatischen Bestückungs- und Montagesystemen.
• Widersteht Infrarot (IR)-Reflow-Lötprozessen, die üblicherweise in der Oberflächenmontagetechnik (SMT) verwendet werden.
• Vorkonditioniert auf JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council) Feuchtesensitivitätsstufe 3, was eine Standzeit von 168 Stunden bei <30°C/60% relativer Luftfeuchtigkeit nach Öffnen der Verpackung angibt.

1.2 Anwendungen

Diese LED ist für den Einsatz als Statusanzeige, Hintergrundbeleuchtung oder Signalquelle in einer Vielzahl elektronischer Produkte vorgesehen. Typische Anwendungsbereiche sind:

• Telekommunikationsgeräte (z. B. Router, Switches, Telefone).
• Büroautomatisierungsgeräte (z. B. Drucker, Scanner, Multifunktionsgeräte).
• Haushaltsgeräte und Unterhaltungselektronik.
• Industrielle Steuerpulte und Ausrüstung.
• Frontplatten-Hintergrundbeleuchtung für Displays und Tasten.
• Symbolische oder informative Leuchten in Innenräumen.

2. Gehäuseabmessungen und mechanische Informationen

Der LTST-M140TGKT verwendet ein Standard-SMD-LED-Gehäuse. Die Gehäusefarbe ist als \"Wasserklar\" spezifiziert, und die Lichtquellenfarbe ist Grün, erzeugt durch den InGaN-Chip.

Wichtige mechanische Hinweise:

• Alle linearen Abmessungen in der Gehäusezeichnung sind in Millimetern (mm) angegeben.
• Die Standardmaßtoleranz beträgt ±0,2 mm (±0,008 Zoll), sofern in der Zeichnung nichts anderes vermerkt ist.
• Das Gehäuse ist für Stabilität während des Reflow-Lötprozesses und für zuverlässige optische Leistung über die Lebensdauer des Produkts ausgelegt.

3. Grenzwerte und Kenngrößen

Alle Spezifikationen gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C, sofern nicht anders angegeben. Das Überschreiten der absoluten Maximalwerte kann zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen.

3.1 Absolute Maximalwerte

• Verlustleistung (Pd):80 mW
• Spitzenstrom in Durchlassrichtung (I_F(PEAK)):100 mA (Maximal zulässig unter gepulsten Bedingungen mit einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 0,1 ms).
• Dauerstrom in Durchlassrichtung (I_F):20 mA (DC).
• Betriebstemperaturbereich (T_opr):-40°C bis +85°C.
• Lagertemperaturbereich (T_stg):-40°C bis +100°C.

3.2 Empfohlenes IR-Reflow-Profil für bleifreie Prozesse

Die Komponente ist für bleifreie Lötprozesse qualifiziert. Das empfohlene Reflow-Profil entspricht dem J-STD-020B-Standard. Schlüsselparameter dieses Profils umfassen eine kontrollierte Vorwärmphase, eine definierte Zeit oberhalb der Liquidustemperatur und eine Spitzentemperatur von maximal 260°C. Die spezifischen Anstiegsraten, Haltezeiten und Abkühlraten müssen für die jeweilige Leiterplattenbestückung optimiert werden, aber das Profil gewährleistet die Integrität des LED-Gehäuses während des Lötvorgangs.

3.3 Elektrische und optische Kenngrößen

Typische Leistung wird bei I_F= 20 mA, Ta = 25°C gemessen.

• Lichtstrom (Φ_v):0,84 lm (Min), 2,70 lm (Max). Gemessen mit einem Sensor/Filter, der der CIE photopischen Augenempfindlichkeitskurve entspricht.
• Lichtstärke (I_v):280 mcd (Min), 900 mcd (Max). Dies ist ein abgeleiteter Wert aus dem Lichtstrom zur Referenz; die primäre optische Spezifikation ist der Lichtstrom.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):120 Grad (typisch). Definiert als der volle Winkel, bei dem die Intensität halb so groß ist wie die maximale axiale Intensität.
• Spitzenemissionswellenlänge (λ_P):518 nm (typisch). Die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung maximal ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):520 nm bis 535 nm. Die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge, die die Farbe definiert. Die Toleranz innerhalb einer Binning-Klasse beträgt ±1 nm.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):35 nm (typisch). Die spektrale Breite bei 50% der Spitzenintensität.
• Durchlassspannung (V_F):2,8 V (Min), 3,8 V (Max) bei 20mA. Toleranz für eine spezifische Binning-Klasse: ±0,1V.
• Sperrstrom (I_R):10 μA (Max) bei V_R= 5V. Das Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt; dieser Test dient ausschließlich der Qualitätsprüfung.

Wichtige Messhinweise:

1. Lichtstrom ist die primäre photometrische Größe. Die Lichtstärke (mcd) wird zur Referenz basierend auf Standardmessbedingungen angegeben.
2. Der Abstrahlwinkel ist durch die Halbwertspunkte definiert.
3. Die dominante Wellenlänge wird aus den CIE-Farbkoordinaten abgeleitet.
4. Die Sperrspannungsprüfung dient der internen Qualitätssicherung; die LED sollte in Anwendungsschaltungen keiner Sperrspannung ausgesetzt werden.

4. Binning-Klassensystem

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs anhand von Schlüsselparametern in Klassen (Bins) sortiert. Dies ermöglicht es Entwicklern, die geeignete Klasse für die Anforderungen ihrer Anwendung auszuwählen.

4.1 Durchlassspannung (V_F) Klasse

Binning bei I_F= 20 mA für die Farbe Grün.

Bin-Code D7: 2,8V - 3,0V

Bin-Code D8: 3,0V - 3,2V

Bin-Code D9: 3,2V - 3,4V

Bin-Code D10: 3,4V - 3,6V

Bin-Code D11: 3,6V - 3,8V

Toleranz innerhalb jeder Klasse: ±0,1V.

4.2 Lichtstrom / Lichtstärke Klasse

Binning bei I_F= 20 mA für die Farbe Grün. Lichtstärke dient der Referenz.

Bin-Code E1: 0,84 lm - 1,07 lm (280 mcd - 355 mcd)

Bin-Code E2: 1,07 lm - 1,35 lm (355 mcd - 450 mcd)

Bin-Code F1: 1,35 lm - 1,68 lm (450 mcd - 560 mcd)

Bin-Code F2: 1,68 lm - 2,13 lm (560 mcd - 710 mcd)

Bin-Code G1: 2,13 lm - 2,70 lm (710 mcd - 900 mcd)

Toleranz für jede Lichtstärke-Klasse: ±11%.

4.3 Farbton (Dominante Wellenlänge) Klasse

Binning bei I_F= 20 mA für die Farbe Grün.

Bin-Code AP: 520,0 nm - 525,0 nm

Bin-Code AQ: 525,0 nm - 530,0 nm

Bin-Code AR: 530,0 nm - 535,0 nm

Toleranz innerhalb jeder Klasse: ±1 nm.

5. Typische Kennlinien

Grafische Darstellungen wichtiger Kenngrößen werden zur Unterstützung des Designs bereitgestellt. Diese Kurven sind typisch und basieren auf Tests bei 25°C Umgebungstemperatur.

• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Zeigt die nichtlineare Beziehung zwischen Treiberstrom und Lichtausbeute.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom:Veranschaulicht die Dioden-I-V-Kennlinie.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt die Abnahme der Lichtausbeute mit steigender Sperrschichttemperatur.
• Spektrale Leistungsverteilung:Stellt die relative Strahlungsleistung als Funktion der Wellenlänge dar, zentriert um 518 nm.
• Abstrahlcharakteristik:Ein Polardiagramm, das die Winkelverteilung der Lichtstärke zeigt.

Diese Kurven sind wesentlich für die Auslegung geeigneter Treiberschaltungen, das Management thermischer Effekte und das Verständnis der räumlichen Lichtverteilung für das optische Systemdesign.

6. Benutzerhandbuch und Handhabungshinweise

6.1 Reinigung

Nicht spezifizierte chemische Reinigungsmittel sollten nicht verwendet werden, da sie das LED-Gehäusematerial (Epoxidharz-Linse) beschädigen können. Falls eine Reinigung nach dem Löten erforderlich ist, ist die empfohlene Methode das Eintauchen der LED in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für eine Dauer von maximal einer Minute. Die Bewegung sollte sanft sein, um mechanische Belastung zu vermeiden.

6.2 Empfohlenes PCB-Landmuster

Ein vorgeschlagenes Lötpad-Layout für Infrarot- oder Dampfphasen-Reflow-Löten wird bereitgestellt. Dieses Muster ist darauf ausgelegt, eine zuverlässige Lötstellenbildung, eine korrekte Selbstausrichtung während des Reflow-Lötens aufgrund der Oberflächenspannung und einen ausreichenden Wärmeausgleich zu gewährleisten. Die Abmessungen balancieren Lötmenge, Lötstellenfestigkeit und die Verhinderung von Lötbrücken.

6.3 Tape-and-Reel-Verpackungsspezifikationen

Die LEDs werden in geprägter Trägerfolie mit einer Schutzdeckfolie geliefert, aufgewickelt auf 7-Zoll (178 mm) Durchmesser-Spulen. Detaillierte Abmessungen für die Taschengröße, Folienbreite, Teilung und Spulennabe sind spezifiziert, um die Kompatibilität mit automatischen SMT-Bestückungsgeräten zu gewährleisten. Die Standardspulenmenge beträgt 3000 Stück.

6.4 Spulen- und Verpackungshinweise

• Leere Taschen in der Folie sind mit der Deckfolie versiegelt.
• Standardverpackung: 3000 Stück pro 7-Zoll-Spule.
• Eine Mindestbestellmenge (MOQ) von 500 Stück ist für Restmengen verfügbar.
• Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA-481-Spezifikationen.
• Gemäß der Folien-Spezifikation sind maximal zwei aufeinanderfolgende fehlende Bauteile (leere Taschen) zulässig.

7. Warnhinweise und Anwendungsnotizen

7.1 Bestimmungsgemäße Anwendung

Diese LED ist für den Einsatz in Standard-Elektronikgeräten für kommerzielle und industrielle Zwecke konzipiert, einschließlich Büroautomatisierung, Telekommunikation, Haushaltsgeräten und allgemeinen Anzeigeanwendungen. Sie ist nicht speziell für Anwendungen ausgelegt oder getestet, bei denen ein Ausfall zu einem direkten Risiko für Leben, Gesundheit oder Sicherheit führen könnte (z. B. Flugverkehrskontrolle, medizinische Lebenserhaltungssysteme, Verkehrssicherheitssysteme). Für solche Hochzuverlässigkeitsanwendungen ist eine Konsultation mit dem Komponentenhersteller zur Eignungsbewertung zwingend erforderlich.

7.2 Lagerbedingungen

Verschlossene Feuchtigkeitssperrbeutel (MBB):Lagern bei ≤30°C und ≤70% relativer Luftfeuchtigkeit (RH). Die Komponenten haben eine Haltbarkeit von einem Jahr ab dem Datumscode, wenn sie im Originalbeutel mit Trockenmittel gelagert werden.

Nach Öffnen des Beutels:Die \"Standzeit\" bei ≤30°C / ≤60% RH beträgt 168 Stunden (JEDEC MSL 3). Komponenten, die länger dieser Zeit ausgesetzt sind, können Feuchtigkeit aufnehmen, was zu potenziellem \"Popcorning\" oder Delaminierung während des Reflow-Lötens führen kann.

Verlängerte Lagerung (außerhalb des Beutels):Für eine Lagerung über 168 Stunden hinaus, bewahren Sie die Komponenten in einem verschlossenen Behälter mit frischem Trockenmittel oder in einem stickstoffgespülten Exsikkator auf.

Nachbacken:Komponenten, die die 168-Stunden-Standzeit überschritten haben, müssen vor dem Löten bei etwa 60°C für mindestens 48 Stunden gebacken werden, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen.

7.3 Lötempfehlungen

Reflow-Löten (Primärmethode):

- Vorwärmtemperatur: 150-200°C.

- Zeit oberhalb der Liquidustemperatur (Vorwärmzeit): maximal 120 Sekunden.

- Maximale Bauteilkörpertemperatur: 260°C.

- Zeit bei Spitzentemperatur: maximal 10 Sekunden.

- Maximale Anzahl an Reflow-Zyklen: Zwei.

Handlöten (Lötkolben):Nur für Reparatur oder Nacharbeit verwenden.

- Lötspitzentemperatur: maximal 300°C.

- Lötzeit pro Anschluss: maximal 3 Sekunden.

- Maximale Anzahl an Handlötzzyklen: Eins.

Wichtiger Hinweis:Das optimale Reflow-Profil hängt vom spezifischen PCB-Design, der Anzahl der Komponenten, der Lötpaste und den Ofeneigenschaften ab. Die bereitgestellten Richtlinien und das JEDEC-basierte Profil sind Ausgangspunkte, die für die tatsächliche Produktionslinie validiert werden müssen.

8. Designüberlegungen und technische Analyse

8.1 Treiberschaltungsdesign

Der Durchlassspannungsbereich (V_F) von 2,8V bis 3,8V bei 20mA erfordert eine Konstantstrom-Treiberschaltung für eine stabile Lichtausbeute, insbesondere wenn mehrere LEDs in Reihe geschaltet werden oder wenn Helligkeitskonsistenz kritisch ist. Ein einfacher Vorwiderstand kann für Einzel-LED-Anwendungen mit niedrigen Kosten verwendet werden, aber der Strom variiert mit der spezifischen V_Fder LED und der Versorgungsspannung. Beispielsweise ergibt sich bei einer 5V-Versorgung und einem Zielstrom von 20mA der Vorwiderstand (R_S) als R_S= (V_Versorgung- V_F) / I_F. Unter Verwendung der maximalen V_Fvon 3,8V ergibt sich R_S= (5 - 3,8) / 0,02 = 60Ω. Die Verwendung der minimalen V_Fvon 2,8V mit demselben Widerstand führt zu I_F= (5 - 2,8) / 60 ≈ 36,7mA, was den absoluten Maximal-Dauerstrom überschreitet. Daher wird eine geregelte Stromquelle oder eine sorgfältige Widerstandsauswahl basierend auf der ungünstigsten V_F-Binning-Klasse empfohlen.

8.2 Thermomanagement

Bei einer maximalen Verlustleistung von 80mW (bei 20mA und bis zu 3,8V) ist das Thermomanagement wichtig, um Langlebigkeit und stabile Lichtausbeute zu gewährleisten. Die Lichtstärke nimmt mit steigender Sperrschichttemperatur ab, wie in den Kennlinien gezeigt. Um den Temperaturanstieg zu minimieren:

1. Verwenden Sie das empfohlene PCB-Landmuster, um eine ausreichende Wärmeleitung vom LED-Gehäuse zur Leiterplatte zu gewährleisten.

2. Erwägen Sie die Verwendung von Wärmedurchkontaktierungen (Thermal Vias) in der Leiterplatte unter dem thermischen Pad der LED (falls vorhanden), um Wärme zu inneren Lagen oder zur gegenüberliegenden Seite der Platine abzuleiten.

3. Vermeiden Sie einen Dauerbetrieb am absoluten Maximalstrom.

4. Sorgen Sie für ausreichende Luftzirkulation im Endproduktgehäuse, wenn die Verlustleistung bei hochdichten Layouts ein Problem darstellt.

8.3 Optische Designüberlegungen

Der 120-Grad-Abstrahlwinkel und das wasserklare Gehäuse erzeugen ein breites, diffuses Abstrahlmuster, das für Statusanzeigen geeignet ist, die aus einem weiten Blickwinkel sichtbar sein müssen. Für Anwendungen, die einen stärker fokussierten Strahl erfordern, wären Sekundäroptiken (z. B. Linsen, Lichtleiter) erforderlich. Die Binning-Klassen für die dominante Wellenlänge (AP, AQ, AR) ermöglichen eine Auswahl basierend auf dem gewünschten Grünton, was für farbcodierte Anzeigen oder ästhetische Abstimmung in Hintergrundbeleuchtungsarrays wichtig sein kann.

8.4 Vergleich mit alternativen Technologien

Der Einsatz von InGaN-Technologie für grüne LEDs bietet Vorteile in Effizienz und Helligkeit im Vergleich zu älteren Technologien wie Galliumphosphid (GaP). InGaN-LEDs haben typischerweise eine schmalere spektrale Bandbreite, was zu einer gesättigteren grünen Farbe führt. Der 120-Grad-Abstrahlwinkel ist ein gängiger Standard, der eine gute Balance zwischen weiter Sichtbarkeit und axialer Intensität bietet. Für Anwendungen, die ein noch weiteres Sichtfeld erfordern, könnten diffundierte Gehäusetypen oder Seitenansichtsgehäuse in Betracht gezogen werden.

8.5 Zuverlässigkeit und Lebensdauerfaktoren

Die LED-Lebensdauer wird hauptsächlich von der Betriebssperrschichttemperatur und dem Treiberstrom beeinflusst. Ein Betrieb deutlich innerhalb der spezifizierten Grenzen – beispielsweise bei 15-18mA statt 20mA – kann die Betriebslebensdauer erheblich verlängern. Die korrekte Einhaltung des Lötprofils verhindert thermischen Schock und Gehäusespannungen. Die Befolgung der Handhabungsverfahren für Feuchtesensitivität (MSL 3) ist entscheidend, um latente Ausfälle zu verhindern, die durch feuchtigkeitsbedingte Gehäuserisse während des Reflow-Lötens verursacht werden.