SMD LED LTST-M670KGKT Datenblatt - AlInGaP Grün - 2,4V - 72mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTST-M670KGKT ist eine hochhellige, oberflächenmontierbare LED für moderne elektronische Anwendungen. Sie nutzt einen Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP)-Halbleiterwerkstoff zur Erzeugung eines grünen Lichts. Das Bauteil ist in einem standardmäßigen, EIA-kompatiblen Gehäuse mit wasserklarer Linse untergebracht, was die Lichtauskopplung maximiert und einen weiten Betrachtungswinkel bietet. Diese LED ist speziell für die Kompatibilität mit automatischen Bestückungsanlagen und Infrarot (IR)-Reflow-Lötprozessen ausgelegt und eignet sich somit für die Serienfertigung. Ihre Kernvorteile umfassen konstante Leistung, Umweltkonformität und einfache Integration in automatisierte Fertigungslinien.

2. Detaillierte technische Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Die Betriebsgrenzen des Bauteils sind bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C definiert. Eine Überschreitung kann dauerhafte Schäden verursachen. Der maximale Dauer-Durchlassstrom (DC) beträgt 30 mA. Im gepulsten Betrieb ist ein Spitzen-Durchlassstrom von 80 mA bei einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 0,1 ms zulässig. Die maximale Verlustleistung liegt bei 72 mW. Die LED hält eine Sperrspannung von bis zu 5 V aus. Der Betriebstemperaturbereich reicht von -40°C bis +85°C, der Lagertemperaturbereich von -40°C bis +100°C.

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Die wichtigsten Leistungsparameter werden bei Ta=25°C und einem Durchlassstrom (IF) von 20 mA gemessen. Die typische Durchlassspannung (VF) beträgt 2,4 V, im Bereich von 2,0 V bis 2,4 V. Die Lichtstärke (IV) hat einen typischen Wert von 180 Millicandela (mcd), mit einem spezifizierten Mindestwert von 56 mcd. Der Betrachtungswinkel (2θ1/2), definiert als der volle Winkel, bei dem die Intensität auf die Hälfte des Achswerts abfällt, beträgt 120 Grad. Die Peak-Emissionswellenlänge (λP) liegt bei 574 nm, die dominante Wellenlänge (λd) bei 571 nm. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt 15 nm. Der Sperrstrom (IR) ist maximal 10 μA bei einer angelegten Sperrspannung (VR) von 5 V.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Produkt wird anhand von drei Schlüsselparametern in Bins eingeteilt, um Anwendungskonsistenz zu gewährleisten. Dies ermöglicht es Entwicklern, LEDs mit eng gruppierten Eigenschaften für ein einheitliches Erscheinungsbild und Leistung in ihren Designs auszuwählen.

3.1 Binning der Durchlassspannung

Die Durchlassspannung wird in 0,2-V-Schritten gebinnt. Die Bincodes sind D2 (1,80V - 2,00V), D3 (2,00V - 2,20V) und D4 (2,20V - 2,40V). Für jedes Bin gilt eine Toleranz von ±0,1 V.

3.2 Binning der Lichtstärke

Die Lichtstärke ist in fünf Bins kategorisiert: P2 (56,0 - 71,0 mcd), Q1 (71,0 - 90,0 mcd), Q2 (90,0 - 112,0 mcd), R1 (112,0 - 140,0 mcd) und R2 (140,0 - 180,0 mcd). Jedes Bin hat eine Toleranz von ±11%.

3.3 Binning der dominanten Wellenlänge

Die dominante Wellenlänge, die die wahrgenommene Farbe definiert, wird wie folgt gebinnt: B (564,5 - 567,5 nm), C (567,5 - 570,5 nm), D (570,5 - 573,5 nm) und E (573,5 - 576,5 nm). Die Toleranz für jedes Bin beträgt ±1 nm.

4. Analyse der Leistungskurven

Obwohl spezifische grafische Kurven im Datenblatt referenziert sind (z.B. Abbildung 1 für die spektrale Ausgabe, Abbildung 5 für das Abstrahlcharakteristik), erlauben die bereitgestellten Daten eine Analyse der Schlüsselbeziehungen. Die Durchlassspannung zeigt eine logarithmische Beziehung zum Durchlassstrom, typisch für Diodenverhalten. Die Lichtstärke ist innerhalb des spezifizierten Betriebsbereichs direkt proportional zum Durchlassstrom. Die spektralen Eigenschaften mit einem Peak bei 574 nm und einer schmalen Halbwertsbreite von 15 nm deuten auf eine reine, gesättigte grüne Farbe hin. Der weite Betrachtungswinkel von 120 Grad deutet auf ein lambertisches oder nahezu lambertisches Abstrahlverhalten hin, was eine gute Sichtbarkeit außerhalb der Achse bietet.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Bauteilabmessungen

Die LED entspricht einem standardmäßigen EIA-Oberflächenmontage-Gehäuseumriss. Alle kritischen Abmessungen, einschließlich Gehäuselänge, -breite, -höhe und Anschlussabstand, sind in den Datenblattzeichnungen mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,2 mm angegeben. Das Gehäuse ist für eine stabile Platzierung während der Bestückung ausgelegt.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Die Kathode wird typischerweise durch eine visuelle Markierung auf dem Gehäuse identifiziert, wie z.B. eine Kerbe, einen Punkt oder eine grüne Markierung, wie in der Gehäusezeichnung angegeben. Die korrekte Polarisierungsausrichtung ist für den Schaltungsbetrieb entscheidend.

5.3 Empfohlenes PCB-Pad-Layout

Für die Leiterplatte wird ein Lötflächenmuster (Land Pattern) vorgeschlagen, um zuverlässige Lötstellenbildung während des Reflow-Lötens zu gewährleisten. Dieses Muster berücksichtigt die korrekte Ausbildung des Lötfilets und des Wärmeabzugs.

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

6.1 IR-Reflow-Lötprofil

Das Bauteil ist mit bleifreiem IR-Reflow-Löten kompatibel. Ein empfohlenes Profil, abgestimmt auf den J-STD-020B-Standard, wird bereitgestellt. Schlüsselparameter umfassen eine Vorwärmtemperatur von 150-200°C, eine Vorwärmzeit von bis zu 120 Sekunden und eine Spitzentemperatur von maximal 260°C für höchstens 10 Sekunden. Das Profil sollte für die spezifische Leiterplattenbestückung charakterisiert werden.

6.2 Handlötung

Falls Handlötung erforderlich ist, sollte die Lötspitzentemperatur 300°C nicht überschreiten und die Kontaktzeit auf maximal 3 Sekunden pro Vorgang begrenzt werden.

6.3 Reinigung

Falls nach dem Löten eine Reinigung erforderlich ist, sollten nur spezifizierte alkoholbasierte Lösungsmittel wie Ethylalkohol oder Isopropylalkohol verwendet werden. Die LED sollte bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute eingetaucht werden. Nicht spezifizierte Chemikalien können das Gehäuse beschädigen.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Band- und Spulenspezifikationen

Die LEDs werden in geprägter Trägerband mit einer Breite von 8 mm geliefert, aufgewickelt auf Spulen mit 7 Zoll (178 mm) Durchmesser. Jede Spule enthält 2000 Stück. Das Band ist mit einem Deckband versiegelt. Eine Mindestbestellmenge von 500 Stück ist für Restposten verfügbar.

7.2 Verpackungsstandards

Die Verpackung entspricht den EIA-481-1-B-Spezifikationen. Die maximale Anzahl aufeinanderfolgender fehlender Bauteile im Band beträgt zwei.

8. Lagerung und Handhabung

Für ungeöffnete, mit Trockenmittel versehene Feuchtigkeitsschutzbeutel sollten die LEDs bei ≤30°C und ≤70% relativer Luftfeuchtigkeit (RH) gelagert und innerhalb eines Jahres verwendet werden. Nach dem Öffnen der Originalverpackung darf die Lagerumgebung 30°C und 60% RH nicht überschreiten. Bauteile, die ihrer Originalverpackung entnommen wurden, sollten innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) dem IR-Reflow unterzogen werden. Für eine längere Lagerung sollten sie in einem verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder in einem Stickstoff-Exsikkator aufbewahrt werden. LEDs, die länger als 168 Stunden außerhalb der Verpackung gelagert wurden, müssen vor dem Löten etwa 48 Stunden bei ca. 60°C getrocknet (gebacken) werden, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und ein \"Popcorning\" während des Reflow zu verhindern.

9. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

9.1 Treiberschaltungsdesign

LEDs sind strombetriebene Bauteile. Um gleichmäßige Helligkeit sicherzustellen und Stromkonzentration zu verhindern, muss ein strombegrenzender Widerstand in Reihe mit jeder LED oder jedem parallelen LED-Zweig geschaltet werden, wenn sie parallel geschaltet sind. Das Betreiben der LED mit einer Konstantstromquelle ist die effektivste Methode, um eine stabile Lichtausgabe aufrechtzuerhalten. Der Widerstandswert kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (Vcc - VF) / IF, wobei Vcc die Versorgungsspannung, VF die LED-Durchlassspannung (für Designreserve Maximalwert verwenden) und IF der gewünschte Durchlassstrom (z.B. 20 mA) ist.

9.2 Thermomanagement

Obwohl die Verlustleistung relativ gering ist (max. 72 mW), ist ein geeignetes thermisches Design auf der Leiterplatte für die Langzeitzuverlässigkeit wichtig, insbesondere bei Betrieb bei hohen Umgebungstemperaturen oder hohen Strömen. Eine ausreichende Kupferfläche um die LED-Pads herum hilft bei der Wärmeableitung.

9.3 Typische Anwendungsszenarien

Diese LED eignet sich für eine Vielzahl von Anwendungen, einschließlich Statusanzeigen, Hintergrundbeleuchtung für Symbole oder Icons, Panelbeleuchtung, Unterhaltungselektronik und allgemeine Signalisierung. Ihre Kompatibilität mit automatisierten Prozessen macht sie ideal für Serienprodukte.

10. Technischer Vergleich und Differenzierung

Der Einsatz von AlInGaP-Technologie für grünes Licht bietet Vorteile gegenüber traditionellen auf Galliumphosphid (GaP) basierenden grünen LEDs, typischerweise höhere Effizienz und hellere Ausgangsleistung. Der 120-Grad-Betrachtungswinkel ist breiter als bei vielen speziellen \"hochgerichteten\" LEDs, was sie vielseitig für Anwendungen macht, die Weitwinkelsichtbarkeit erfordern. Die explizite Kompatibilität mit JEDEC-standardisierten IR-Reflow-Profilen unterscheidet sie von LEDs, die möglicherweise nur für Hand- oder Wellenlötung geeignet sind, und passt sie an moderne SMT-Bestückungslinien an.

11. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Kann ich diese LED ohne einen strombegrenzenden Widerstand betreiben?

A: Nein. Der Betrieb einer LED direkt an einer Spannungsquelle wird nicht empfohlen und wird das Bauteil aufgrund von Überstrom wahrscheinlich zerstören. Immer einen Reihenwiderstand oder Konstantstromtreiber verwenden.

F: Was ist der Unterschied zwischen Peak-Wellenlänge und dominanter Wellenlänge?

A: Die Peak-Wellenlänge (λP) ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung maximal ist. Die dominante Wellenlänge (λd) wird aus dem CIE-Farbdiagramm abgeleitet und repräsentiert die einzelne Wellenlänge des Spektrums, die der wahrgenommenen Farbe der LED entspricht. λd ist für die Farbangabe relevanter.

F: Wie interpretiere ich den Bincode in der Artikelnummer?

A: Die spezifischen Bincodes für VF, IV und λd sind nicht in der Basis-Artikelnummer LTST-M670KGKT eingebettet. Sie werden während der Fertigung zugewiesen und sollten bei der Bestellung basierend auf den im Datenblatt bereitgestellten Bintabellen angegeben werden, um sicherzustellen, dass Sie LEDs mit den gewünschten Eigenschaften erhalten.

F: Ist das Trocknen (Baking) vor dem Löten immer notwendig?

A: Trocknen ist nur erforderlich, wenn die Bauteile länger als 168 Stunden Umgebungsbedingungen außerhalb ihres originalen Feuchtigkeitsschutzbeutels ausgesetzt waren. Dies dient dazu, feuchtigkeitsinduzierte Gehäuserisse während des Hochtemperatur-Reflow-Prozesses zu verhindern.

12. Design- und Anwendungsfallstudie

Betrachten Sie ein Design für ein Multi-Indikator-Statuspanel auf einem Industriecontroller. Zehn grüne Status-LEDs werden benötigt. Um gleichmäßige Helligkeit zu gewährleisten, sollten LEDs aus demselben Lichtstärke-Bin (z.B. R1: 112-140 mcd) ausgewählt werden. Um die Treiberschaltung zu vereinfachen, können alle LEDs parallel geschaltet werden, jede mit ihrem eigenen strombegrenzenden Widerstand, berechnet für eine 5V-Versorgung: R = (5V - 2,4V) / 0,02A = 130 Ohm (ein Standard-130- oder 150-Ohm-Widerstand kann verwendet werden). Das PCB-Layout sollte das empfohlene Pad-Layout einbeziehen und kleine Wärmeabzugsleitungen vorsehen. Die Bestückung würde das spezifizierte IR-Reflow-Profil verwenden. Dieser Ansatz garantiert konsistente visuelle Leistung und zuverlässige Fertigung.

13. Einführung in das Technologieprinzip

Die LTST-M670KGKT basiert auf Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP)-Halbleitermaterial. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich injiziert. Ihre Rekombination setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die wiederum die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts bestimmt – in diesem Fall grün. Die wasserklare Epoxidlinse ist nicht eingefärbt; ihre Funktion ist es, den Halbleiterchip zu schützen, das Abstrahlverhalten auf einen weiten Betrachtungswinkel zu formen und die Lichtauskopplung vom Chip zu verbessern.

14. Branchentrends und Entwicklungen

Der Trend bei SMD-LEDs für Indikatoranwendungen geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz (mehr Lichtausbeute pro elektrischer Leistungseinheit), kleinerer Gehäusegrößen für höhere Leiterplattendichten und verbesserter Farbkonstanz durch engere Binning. Es gibt auch einen starken Trend zu verbesserter Zuverlässigkeit unter rauen Bedingungen und Kompatibilität mit bleifreien, Hochtemperatur-Lötprozessen. Der Trend zur Automatisierung in allen Fertigungssektoren unterstreicht die Bedeutung von Bauteilen wie diesem, die für Band- und Spulenverpackung und Reflow-Löten ausgelegt sind, um manuelle Arbeit zu reduzieren und Produktionsdurchsatz und -konsistenz zu erhöhen.