SMD LED LTST-010KGKT Datenblatt - 3.0x1.5x1.1mm - 2.4V Max - 72mW - Wasserklares AlInGaP Grün - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTST-010KGKT ist eine oberflächenmontierbare (SMD) Leuchtdiode (LED), die für die automatisierte Leiterplattenbestückung (PCB) konzipiert ist. Ihr winziger Bauraum macht sie für platzbeschränkte Anwendungen in einer Vielzahl von Konsum- und Industrie-Elektronik geeignet.

1.1 Kernvorteile

• Miniaturgröße:Das kompakte Gehäuse ermöglicht hochdichte Leiterplattenlayouts.
• Automatisierungskompatibilität:Verpackt auf 12-mm-Trägerband auf 7-Zoll-Spulen ist sie voll kompatibel mit Standard-Bestückungsautomaten und automatisierten Montagegeräten.
• Prozesskompatibilität:Ausgelegt für Infrarot-Reflow-Lötprozesse (IR), entspricht modernen bleifreien (Pb-free) Fertigungsstandards.
• Materialkonformität:Das Produkt erfüllt die RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).
• Großer Abstrahlwinkel:Bietet einen typischen Abstrahlwinkel von 110 Grad (2θ1/2) für eine breite Lichtverteilung.

1.2 Zielmarkt & Anwendungen

Diese LED ist für den Einsatz als Statusanzeige, Hintergrundbeleuchtung oder Signalleuchte in verschiedenen elektronischen Geräten vorgesehen. Hauptanwendungsbereiche sind:

• Telekommunikationsgeräte (z.B. schnurlose/Mobiltelefone)
• Tragbare Computer (z.B. Notebooks)
• Netzwerksysteme und Haushaltsgeräte
• Industrielle Steuerpulte und Indoor-Beschilderung
• Büroautomatisierungsgeräte

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Alle Spezifikationen gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C, sofern nicht anders angegeben.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, bei deren Überschreitung dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter diesen Bedingungen ist nicht garantiert.

• Verlustleistung (Pd):72 mW
• Spitzen-Strom (IFP):80 mA (unter gepulsten Bedingungen: 1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite)
• Dauer-Strom (IF):30 mA DC
• Betriebstemperaturbereich:-40°C bis +85°C
• Lagertemperaturbereich:-40°C bis +100°C

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Dies sind die typischen Leistungsparameter unter Standardtestbedingungen (IF = 20mA).

• Lichtstärke (Iv):Mindestens 56 mcd, typische Werte variieren je nach Bin, maximal 180 mcd. Gemessen mit einem Sensor, der auf die CIE photopische Augenempfindlichkeitskurve gefiltert ist.
• Durchlassspannung (VF):Reicht von 1,8V (Min) bis 2,4V (Max). Der typische Wert hängt vom Durchlassspannungs-Bin (D2, D3, D4) ab.
• Spitzenwellenlänge (λP):Ca. 570 nm.
• Dominante Wellenlänge (λd):Typisch 571 nm, mit spezifischen Bins von 564,5 nm bis 576,5 nm.
• Spektrale Bandbreite (Δλ):Ca. 15 nm (Halbwertsbreite).
• Sperrstrom (IR):Maximal 10 μA bei einer Sperrspannung (VR) von 5V.Hinweis:Diese LED ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt; dieser Parameter dient nur Testzwecken.

3. Erklärung des Bin-Sortiersystems

Das Produkt wird in Leistungs-Bins sortiert, um Anwendungskonsistenz zu gewährleisten. Entwickler können Bins spezifizieren, um ihre Anforderungen an Helligkeit, Farbe und Spannungsabfall zu erfüllen.

3.1 Lichtstärke (Iv) Rang

Das Binning stellt eine vorhersagbare Mindesthelligkeit sicher. Einheiten sind Millicandela (mcd) bei 20mA.

• P2:56 – 71 mcd
• Q1:71 – 90 mcd
• Q2:90 – 112 mcd
• R1:112 – 140 mcd
• R2:140 – 180 mcd

Toleranz innerhalb jedes Bins beträgt ±11%.

3.2 Durchlassspannung (VF) Rang

Das Spannungs-Binning hilft beim Entwurf von Strombegrenzungsschaltungen und der Vorhersage des Stromverbrauchs. Einheiten sind Volt (V) bei 20mA.

• D2:1,8 – 2,0 V
• D3:2,0 – 2,2 V
• D4:2,2 – 2,4 V

Toleranz innerhalb jedes Bins beträgt ±0,1V.

3.3 Farbton / Dominante Wellenlänge (λd) Rang

Dieses Binning steuert die wahrgenommene Farbe des grünen Lichts. Einheiten sind Nanometer (nm) bei 20mA.

• B:564,5 – 567,5 nm
• C:567,5 – 570,5 nm
• D:570,5 – 573,5 nm
• E:573,5 – 576,5 nm

Toleranz innerhalb jedes Bins beträgt ±1 nm.

4. Analyse der Kennlinien

Typische Kennlinien geben Einblick in das Verhalten des Bauteils unter verschiedenen Bedingungen. Diese sind für einen robusten Schaltungsentwurf unerlässlich.

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

Die I-V-Kennlinie zeigt die typische exponentielle Beziehung einer Diode. Die Durchlassspannung (VF) steigt mit dem Strom (IF) und ist auch temperaturabhängig. Entwickler müssen diese Kurve nutzen, um geeignete Vorwiderstände auszuwählen, um sicherzustellen, dass die LED innerhalb ihres spezifizierten Strombereichs arbeitet, insbesondere unter Berücksichtigung der Variation über die Spannungs-Bins (D2-D4).

4.2 Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Diese Kurve zeigt, dass die Lichtstärke im typischen Arbeitsbereich (bis zu 30mA DC) annähernd proportional zum Durchlassstrom ist. Die Effizienz kann jedoch bei sehr hohen Strömen aufgrund erhöhter thermischer Effekte abnehmen. Ein Betrieb bei oder unterhalb der empfohlenen 20mA-Testbedingung gewährleistet stabile Leistung und Langlebigkeit.

4.3 Spektrale Verteilung

Die spektrale Ausgangskurve ist um die Spitzenwellenlänge von 570 nm zentriert mit einer typischen Halbwertsbreite von 15 nm. Diese relativ schmale Bandbreite ist charakteristisch für die AlInGaP-Technologie (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid), die im Vergleich zu älteren Technologien wie phosphorkonvertierten LEDs eine gesättigte grüne Farbe erzeugt.

5. Mechanische & Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LTST-010KGKT entspricht einem industrieüblichen SMD-Gehäuse. Wichtige Abmessungen (in Millimetern) sind eine typische Baugröße von ca. 3,0mm Länge, 1,5mm Breite und 1,1mm Höhe. Toleranzen betragen typisch ±0,1mm, sofern nicht anders angegeben. Das Gehäuse verfügt über eine wasserklare Linse über einer AlInGaP-grünen Lichtquelle.

5.2 Empfohlenes PCB-Land Pattern

Ein vorgeschlagenes Lötpad-Layout wird bereitgestellt, um zuverlässige Lötstellenbildung während des Reflow-Lötens zu gewährleisten. Dieses Muster ist so gestaltet, dass es eine ordnungsgemäße Benetzung und mechanische Stabilität erleichtert und gleichzeitig das Risiko von "Tombstoning" (Bauteil stellt sich auf) minimiert. Das Pad-Design ist sowohl für Infrarot- als auch Dampfphasen-Reflow-Prozesse optimiert.

5.3 Polaritätskennzeichnung

Die Kathode ist typischerweise durch eine visuelle Markierung auf dem LED-Gehäuse gekennzeichnet, wie z.B. eine Kerbe, ein grüner Punkt oder eine abgeschrägte Ecke der Linse. Das Diagramm im Datenblatt muss konsultiert werden, um die genaue Polaritätsmarkierung für dieses spezifische Bauteil zu bestätigen. Die korrekte Polarität ist während der Montage kritisch, um die Funktion des Bauteils sicherzustellen.

6. Löt- & Montagerichtlinien

6.1 IR-Reflow-Lötprofil

Für bleifreie Lötprozesse wird ein J-STD-020B-konformes Profil empfohlen. Wichtige Parameter sind:

• Vorwärmen:150-200°C für maximal 120 Sekunden, um Platine und Bauteile allmählich zu erwärmen.
• Spitzentemperatur:Sollte 260°C nicht überschreiten.
• Zeit über Liquidus (TAL):Die Dauer, in der das Lot geschmolzen ist, sollte gemäß den Spezifikationen des Lotpastenherstellers kontrolliert werden, typischerweise innerhalb der im bereitgestellten Profilgraphen gezeigten Grenzen.

Das Profil ist entscheidend, um thermischen Schock zu verhindern, der die interne Struktur oder die Epoxidlinse der LED beschädigen kann.

6.2 Handlötung (falls erforderlich)

Bei manueller Lötung ist äußerste Vorsicht geboten:

• Lötkolbentemperatur:Maximal 300°C.
• Lötzeit:Maximal 3 Sekunden pro Lötstelle.
• Begrenzung:Lötung sollte nur einmal durchgeführt werden. Vermeiden Sie das Wiedererwärmen bestehender Lötstellen.

6.3 Reinigung

Wenn eine Nachlötreinigung notwendig ist, sollten nur spezifizierte Lösungsmittel verwendet werden. Empfohlene Mittel sind Ethylalkohol oder Isopropylalkohol. Die LED sollte bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute eingetaucht werden. Nicht spezifizierte chemische Reiniger können die Epoxidlinse oder Gehäusemarkierungen beschädigen.

6.4 Lagerung & Feuchtigkeitssensitivität

Die LEDs sind feuchtigkeitsempfindlich. Wenn die versiegelte feuchtigkeitsdichte Tüte (mit Trockenmittel) ungeöffnet ist, sollten sie bei ≤30°C und ≤70% r.F. gelagert und innerhalb eines Jahres verwendet werden. Sobald die Originaltüte geöffnet ist:

• Die Lagerbedingungen sollten 30°C und 60% r.F. nicht überschreiten.
• Es wird empfohlen, den IR-Reflow-Prozess innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) nach dem Öffnen abzuschließen.
• Für eine Lagerung über 168 Stunden hinaus sollten die LEDs vor dem Löten bei etwa 60°C für mindestens 48 Stunden getrocknet ("rebaked") werden, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" (Gehäuserisse während des Reflow) zu verhindern.

7. Verpackungs- & Bestellinformationen

7.1 Band- und Spulenspezifikationen

Das Produkt wird in geprägter Trägerbandverpackung für die automatisierte Handhabung geliefert.

• Bandbreite:12 mm.
• Spulendurchmesser:7 Zoll (178 mm).
• Stückzahl pro Spule:4000 Stück (volle Spule).
• Mindestbestellmenge (MOQ):500 Stück für Teil-/Restspulen.
• Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA-481-Spezifikationen. Das Band ist mit einem Deckband versiegelt, um die Bauteile zu schützen.

8. Anwendungsdesign-Überlegungen

8.1 Treiberschaltungsentwurf

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Um gleichmäßige Helligkeit und Langlebigkeit zu gewährleisten, muss eine Konstantstromquelle oder ein strombegrenzender Widerstand verwendet werden. Der Widerstandswert (R) kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (Vcc - VF) / IF, wobei Vcc die Versorgungsspannung, VF die Durchlassspannung des gewählten Bins ist (für Worst-Case-Stromberechnung den Maximalwert verwenden) und IF der gewünschte Durchlassstrom (z.B. 20mA) ist. Das parallele Betreiben mehrerer LEDs ohne individuelle Strombegrenzung wird aufgrund der VF-Variation nicht empfohlen, da dies zu erheblichen Helligkeitsunterschieden führen kann.

8.2 Thermomanagement

Obwohl die Verlustleistung gering ist (max. 72mW), ist ein effektives Thermomanagement auf der Leiterplatte dennoch wichtig, insbesondere in Umgebungen mit hoher Umgebungstemperatur oder beim Betrieb nahe der Maximalwerte. Eine übermäßige Sperrschichttemperatur verringert die Lichtausbeute und beschleunigt den Alterungsprozess. Eine ausreichende Kupferfläche um die Lötpads herum kann helfen, Wärme abzuleiten.

8.3 Optisches Design

Der 110-Grad-Abstrahlwinkel macht diese LED für die Flächenausleuchtung geeignet. Für Anwendungen, die einen fokussierteren Strahl erfordern, wären Sekundäroptiken (z.B. Linsen, Lichtleiter) notwendig. Die wasserklare Linse zeigt die wahre Farbe des AlInGaP-Chips, ein gesättigtes Grün.

9. Technologieeinführung & Vergleich

9.1 AlInGaP-Technologie

Die LTST-010KGKT nutzt einen Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP) Halbleiterwerkstoff für ihren lichtemittierenden Bereich. Diese Technologie ist bekannt für die Erzeugung von hocheffizientem Licht im bernsteinfarbenen, orangen, roten und grün-gelben Teil des Spektrums. Im Vergleich zu älteren Technologien wie Galliumphosphid (GaP) bieten AlInGaP-LEDs eine deutlich höhere Lichtausbeute und gesättigtere Farbreinheit. Die hier erreichte grüne Emission liegt im 570nm-Bereich, der für das menschliche Auge sehr gut sichtbar ist.

9.2 Abgrenzung zu anderen grünen LEDs

Grüne LEDs können auch mit Indium-Gallium-Nitrid (InGaN) Technologie hergestellt werden, die typischerweise ein bläulich-grünes oder reines Grün bei kürzeren Wellenlängen (um 520-530nm) erzeugt. Das auf AlInGaP basierende Grün (um 570nm) erscheint oft gelblicher-grün oder "limetten"-grün. Die Wahl hängt von den spezifischen Farbkoordinaten der Anwendung ab. AlInGaP-Grün in diesem Wellenlängenbereich hat im Vergleich zu einigen InGaN-Grün-LEDs im Allgemeinen eine sehr stabile Farbe über Treiberstrom und Temperatur.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQs)

10.1 Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

Spitzenwellenlänge (λP)ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung maximal ist.Dominante Wellenlänge (λd)ist die einzelne Wellenlänge monochromatischen Lichts, die der wahrgenommenen Farbe der LED entspricht, wenn sie mit einer Referenzweißlichtquelle verglichen wird. Bei LEDs mit relativ symmetrischem Spektrum liegen sie oft nahe beieinander. Die dominante Wellenlänge steht in direkterem Zusammenhang mit der menschlichen Farbwahrnehmung.

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

Nein, dies wird nicht empfohlen und würde die LED wahrscheinlich zerstören.Bei einer typischen VF von 2,0-2,4V würde ein direkter Anschluss an 3,3V einen übermäßigen Stromfluss verursachen, der den absoluten Maximalwert von 30mA DC weit überschreitet. Bei Verwendung einer Spannungsquelle ist immer ein Vorwiderstand in Reihe erforderlich.

10.3 Wie interpretiere ich die Bin-Codes bei der Bestellung?

Sie können eine Kombination von Bins angeben, um LEDs mit eng gruppierten Eigenschaften zu erhalten. Zum Beispiel würde die Anforderung "Iv=R1, VF=D3, λd=C" Ihnen LEDs mit einer Lichtstärke zwischen 112-140 mcd, einer Durchlassspannung zwischen 2,0-2,2V und einer dominanten Wellenlänge zwischen 567,5-570,5 nm liefern. Wenn kein Bin angegeben wird, erhalten Sie Produkte aus der Standard-Produktionsmischung.

10.4 Ist diese LED für den Außeneinsatz geeignet?

Das Datenblatt gibt einen Betriebstemperaturbereich von -40°C bis +85°C an, der viele Außenbedingungen abdeckt. Längerer direkter Sonneneinstrahlung, UV-Strahlung und Feuchtigkeit können jedoch die Epoxidlinse mit der Zeit schädigen. Für raue Außenumgebungen sollten speziell dafür ausgelegte und verpackte LEDs (z.B. mit Silikonverkapselung) in Betracht gezogen werden.

11. Design-in Fallstudienbeispiel

11.1 Frontplatten-Statusanzeige für einen Netzwerk-Switch

Anforderung:Bereitstellung einer klaren, grünen Link/Aktivitätsstatusanzeige, die aus verschiedenen Blickwinkeln auf einem Rack-Mount-Gerät sichtbar ist.

Designwahl:Die LTST-010KGKT wurde aufgrund ihres 110° Abstrahlwinkels ausgewählt, der Sichtbarkeit auch bei schrägem Blickwinkel gewährleistet. Das AlInGaP-Grün bietet eine deutliche, aufmerksamkeitserregende Farbe.

Umsetzung:Es wird eine Gruppe von 8 LEDs verwendet, eine pro Port. Um gleichmäßige Helligkeit zu gewährleisten, werden alle LEDs aus demselben Lichtstärke-Bin spezifiziert (z.B. R1). Sie werden von einer 5V-Schiene über individuelle 150Ω Vorwiderstände angesteuert (berechnet für eine VF von 2,2V typ. und IF=20mA: R = (5V - 2,2V) / 0,02A = 140Ω; 150Ω ist der nächstgelegene Normwert). Das PCB-Layout verwendet das empfohlene Land Pattern mit einer kleinen thermischen Entlastungsverbindung zu einer Massefläche für die Wärmeableitung.

12. Technologietrends

12.1 Effizienz und Miniaturisierung

Der allgemeine Trend bei SMD-LEDs geht weiterhin in Richtung höherer Lichtausbeute (mehr Licht pro elektrischer Watt) und weiterer Miniaturisierung. Während dieses Bauteil eine ausgereifte Gehäusegröße darstellt, entstehen neue Gehäuse wie Chip-Scale-LEDs (CSLED), die noch kleinere Bauräume bieten. Das Streben nach Energieeffizienz in der gesamten Elektronik treibt LEDs an, die die erforderliche Helligkeit bei niedrigeren Strömen liefern.

12.2 Farbstabilität und Konsistenz

Fortschritte in der epitaktischen Schichtabscheidung und Verpackungsmaterialien zielen darauf ab, die Farbkonsistenz (Verringerung der Streuung innerhalb eines Bins) und Stabilität über die Lebensdauer des Bauteils und bei Temperaturschwankungen zu verbessern. Dies ist besonders wichtig für Anwendungen, bei denen mehrere LEDs nebeneinander verwendet werden, wie z.B. in Vollfarbdisplays oder Hintergrundbeleuchtungsarrays.

12.3 Integration

Es gibt einen wachsenden Trend zur Integration der LED-Treiberschaltung (Konstantstromquelle, PWM-Dimmsteuerung) direkt in Module oder sogar auf das LED-Gehäuse selbst, was den Entwurf für Endanwender vereinfacht und die Gesamtsystemzuverlässigkeit verbessert.