SMD LED LTST-C950KGKT-5A Datenblatt - Grün AlInGaP - 5V Sperrspannung - 75mW Leistung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument erläutert die Spezifikationen einer hochleistungsfähigen, oberflächenmontierbaren LED für moderne elektronische Anwendungen. Das Bauteil nutzt fortschrittliches AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Halbleitermaterial zur Erzeugung eines hellen grünen Lichts. Es ist in einem kompakten, industrieüblichen Gehäuse untergebracht, das für automatisierte Bestückungsprozesse wie Pick-and-Place-Maschinen und Infrarot (IR) Reflow-Lötverfahren geeignet ist. Die LED wird als grünes Produkt klassifiziert und entspricht den relevanten Umweltrichtlinien.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die primären Vorteile dieser LED sind ihre ultrahohe Lichtstärke, erreicht durch die AlInGaP-Chip-Technologie, und ihre robuste Bauweise für die Serienfertigung. Wesentliche Zuverlässigkeitsmerkmale sind die Kompatibilität mit automatischen Bestückungsgeräten und Infrarot-Reflow-Lötprozessen. Dies macht sie zur idealen Komponente für Anwendungen in der Unterhaltungselektronik, für industrielle Anzeigen, Innenraumbeleuchtung im Automobilbereich sowie für allgemeine Status- oder Hintergrundbeleuchtung, bei der eine gleichmäßige, helle grüne Beleuchtung erforderlich ist.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Die elektrischen und optischen Kenngrößen definieren die Betriebsgrenzen und die Leistungsfähigkeit der LED. Das Verständnis dieser Parameter ist für einen korrekten Schaltungsentwurf und die langfristige Zuverlässigkeit entscheidend.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte geben die Grenzen an, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Sie sind nicht für den Normalbetrieb vorgesehen.

• Verlustleistung (Pd):75 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das LED-Gehäuse bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C als Wärme abführen kann.
• Spitzen-Strom in Durchlassrichtung (I_FP):80 mA. Dieser Strom kann unter gepulsten Bedingungen angelegt werden (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite), darf jedoch nicht überschritten werden.
• DC-Strom in Durchlassrichtung (I_F):30 mA. Dies ist der maximal empfohlene kontinuierliche Durchlassstrom für einen zuverlässigen Betrieb.
• Sperrspannung (V_R):5 V. Das Anlegen einer höheren Sperrspannung kann den PN-Übergang der LED zerstören.
• Betriebstemperaturbereich:-30°C bis +85°C. Die Funktionsfähigkeit des Bauteils ist innerhalb dieses Umgebungstemperaturbereichs garantiert.
• Lagertemperaturbereich:-40°C bis +85°C.

2.2 Elektro-optische Kenngrößen

Diese Parameter werden unter Standard-Testbedingungen gemessen (Ta=25°C, I_F=5mA) und repräsentieren typische Leistungswerte.

• Lichtstärke (I_V):112,0 - 450,0 mcd (Millicandela). Die Lichtausbeute ist gebinnt, wobei Minimal- und typische Werte angegeben sind. Der tatsächliche Wert hängt vom spezifischen Bin-Code ab.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):25 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke halb so groß ist wie die auf der Achse (0 Grad) gemessene Intensität. Ein Winkel von 25 Grad deutet auf einen relativ fokussierten Lichtstrahl hin.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_P):574,0 nm. Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung des emittierten Lichts ihr Maximum erreicht.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):564,5 - 573,5 nm. Dies ist die einzelne Wellenlänge, die vom menschlichen Auge wahrgenommen wird und die Farbe (Grün) der LED definiert. Sie wird aus dem CIE-Farbdiagramm abgeleitet.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):15 nm. Dieser Parameter gibt die spektrale Reinheit des Lichts an; ein kleinerer Wert bedeutet eine monochromatischere Ausgabe.
• Durchlassspannung (V_F):1,6 - 2,2 V. Der Spannungsabfall über der LED bei einem Strom von 5mA. Dieser Wert ist ebenfalls gebinnt.
• Sperrstrom (I_R):10 μA (max). Der geringe Leckstrom, der fließt, wenn die maximale Sperrspannung (5V) angelegt wird.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um Konsistenz in der Serienfertigung zu gewährleisten, werden LEDs basierend auf Schlüsselparametern in Bins sortiert. Dies ermöglicht es Entwicklern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Anforderungen an Farbe und elektrische Eigenschaften erfüllen.

3.1 Binning der Durchlassspannung

Bins sind von Code 1 bis Code 6 definiert, wobei jeder einen Bereich von 0,1V von 1,60V bis 2,20V bei 5mA abdeckt. Die Toleranz innerhalb jedes Bins beträgt ±0,1V. Die Auswahl von LEDs aus demselben Spannungs-Bin hilft, eine gleichmäßige Helligkeit in Parallelschaltungen oder bei Verwendung eines Konstantspannungs-Treibers zu erhalten.

3.2 Binning der Lichtstärke

Die Intensität ist in drei Kategorien gebinnt: R (112,0-180,0 mcd), S (180,0-280,0 mcd) und T (280,0-450,0 mcd). Die Toleranz für jedes Bin beträgt ±15%. Dieses Binning ist entscheidend für Anwendungen, die bestimmte Helligkeitsstufen oder Gleichmäßigkeit über mehrere LEDs hinweg erfordern.

3.3 Binning der dominanten Wellenlänge

Die Farbe (Grün-Ton) wird durch das Binning der dominanten Wellenlänge in drei Bereiche gesteuert: B (564,5-567,5 nm), C (567,5-570,5 nm) und D (570,5-573,5 nm). Die Toleranz beträgt ±1 nm. Dies gewährleistet eine konsistente wahrgenommene Farbe, was für ästhetische und Signal-Anwendungen von entscheidender Bedeutung ist.

4. Analyse der Leistungskurven

Während im Datenblatt auf spezifische Diagramme verwiesen wird (z.B. Abb.1, Abb.5), sind deren Aussagen standardisiert. Die Kurve für Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V) zeigt die für eine Diode typische exponentielle Beziehung. Die Lichtstärke ist innerhalb des sicheren Betriebsbereichs direkt proportional zum Durchlassstrom. Das Abstrahlwinkel-Diagramm (Abb.5) veranschaulicht das Strahlprofil mit 25 Grad Halbwertsbreite. Das Spektralverteilungsdiagramm (Abb.1) würde ein Maximum bei etwa 574nm mit einer Halbwertsbreite von 15nm zeigen und bestätigt damit die schmalbandige grüne Emission der AlInGaP-Technologie. Die Leistung nimmt bei extremen Temperaturen ab; die Lichtstärke sinkt typischerweise mit steigender Sperrschichttemperatur.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Die LED entspricht den EIA-Standardgehäuseabmessungen, obwohl spezifische Maße in der referenzierten Gehäusezeichnung enthalten sind. Das Bauteil verwendet eine Kuppellinse, die zur Formung der Lichtausgabe beiträgt und den Chip mechanisch schützt. Das Produkt wird auf 7-Zoll-Durchmesser-Spulen mit 8mm-Tape geliefert, was dem Standard für automatisierte SMD-Montagelinien entspricht. Die Tape-and-Reel-Spezifikationen entsprechen den ANSI/EIA 481-Standards. Ein empfohlenes Lötpad-Layout-Diagramm wird bereitgestellt, um eine korrekte Lötstellenbildung und mechanische Stabilität während und nach dem Reflow-Prozess zu gewährleisten.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Die LED ist mit Infrarot-Reflow-Lötprozessen kompatibel. Ein empfohlenes Profil für bleifreies Lot wird bereitgestellt. Zu den Schlüsselparametern gehören eine Vorwärmzone bis 150-200°C, eine Spitzentemperatur von maximal 260°C und eine Zeit oberhalb von 260°C, die auf maximal 10 Sekunden begrenzt ist. Das Profil sollte für das spezifische PCB-Design, die verwendete Lötpaste und den Ofen charakterisiert werden. Das Datenblatt verweist auf JEDEC-Standardprofile als zuverlässige Basis.

6.2 Handhabung und Lagerung

Die LED ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD). Während der Handhabung sind geeignete ESD-Vorkehrungen wie geerdete Handgelenkbänder und Arbeitsplätze zwingend erforderlich. Für die Lagerung sollten ungeöffnete Feuchtigkeitsschutzbeutel bei ≤30°C und ≤90% relativer Luftfeuchtigkeit aufbewahrt werden, mit einer Haltbarkeit von einem Jahr. Nach dem Öffnen sollten LEDs bei ≤30°C und ≤60% relativer Luftfeuchtigkeit gelagert und innerhalb einer Woche verwendet werden. Bei längerer Lagerung außerhalb des Originalbeutels wird vor dem Löten ein Ausheizen bei 60°C für 20 Stunden empfohlen, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" während des Reflow zu verhindern.

6.3 Reinigung

Falls eine Reinigung nach dem Löten erforderlich ist, sollten nur spezifizierte Lösungsmittel verwendet werden. Das Eintauchen der LED in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute ist akzeptabel. Nicht spezifizierte Chemikalien können das Gehäusematerial oder die Linse beschädigen.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die Standardverpackung ist 2000 Stück pro 7-Zoll-Spule. Für Restmengen kann eine Mindestbestellmenge von 500 Stück gelten. Das Tape ist mit einem Deckband versehen, das leere Taschen verschließt, und die maximale Anzahl aufeinanderfolgender fehlender Bauteile im Tape beträgt laut Industriestandard zwei. Die Teilenummer LTST-C950KGKT-5A kodiert spezifische Attribute, wobei die genaue Namenskonventionslogik proprietär ist.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese LED eignet sich für allgemeine Beleuchtungs- und Anzeigezwecke, bei denen hohe Helligkeit und Zuverlässigkeit erforderlich sind. Häufige Anwendungen sind Statusanzeigen in der Unterhaltungselektronik (Router, Ladegeräte, Geräte), Hintergrundbeleuchtung für kleine Displays oder Tasten, Panel-Beleuchtung in Automobil-Armaturenbrettern und Beschilderung.

8.2 Design-Überlegungen

• Strombegrenzung:Verwenden Sie stets einen Vorwiderstand oder einen Konstantstrom-Treiber, um den Durchlassstrom auf 30mA DC oder weniger zu begrenzen. Betrieb bei oder nahe dem Maximalwert verringert die Lebensdauer.
• Thermisches Management:Obwohl die Verlustleistung gering ist, kann eine ausreichende PCB-Kupferfläche oder thermische Durchkontaktierungen helfen, die Sperrschichttemperatur zu managen, insbesondere in Umgebungen mit hoher Umgebungstemperatur oder bei Betrieb mit höheren Strömen.
• Sperrspannungsschutz:In Schaltungen, in denen Sperrspannungs-Transienten möglich sind, sollte zum Schutz eine Diode parallel zur LED (Kathode an Anode) hinzugefügt werden, um die Sperrspannung unter 5V zu begrenzen.
• Optisches Design:Der 25-Grad-Abstrahlwinkel liefert einen fokussierten Strahl. Für eine breitere Ausleuchtung können sekundäre Optiken (Diffusoren, Linsen) erforderlich sein.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu älteren GaP (Galliumphosphid) grünen LEDs bietet die AlInGaP-Technologie eine deutlich höhere Lichtausbeute und Helligkeit. Im Vergleich zu einigen auf InGaN (Indium-Gallium-Nitrid) basierenden grünen LEDs bietet AlInGaP typischerweise eine überlegene Farbreinheit (schmalere spektrale Breite) und Stabilität über Temperatur- und Stromschwankungen hinweg. Die wasserklare Linse, im Gegensatz zu einer diffundierenden Linse, maximiert die Lichtausbeute und ist ideal für Anwendungen, die einen scharfen, klar definierten Strahl erfordern oder bei denen externe Diffusoren verwendet werden.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQs)

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

A: Nein. Die typische Durchlassspannung beträgt bei 5mA etwa 2,0V. Ein direkter Anschluss an 5V würde einen übermäßigen Stromfluss verursachen und die LED zerstören. Ein strombegrenzender Widerstand muss verwendet werden. Beispiel: Bei einer 5V-Versorgung und einem Zielstrom von 5mA wäre der Widerstandswert R = (5V - 2,0V) / 0,005A = 600Ω.

F: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

A: Die Spitzenwellenlänge ist das physikalische Maximum des emittierten Lichtspektrums. Die dominante Wellenlänge ist der wahrgenommene Farbpunkt im CIE-Diagramm. Für eine monochromatische Quelle wie diese grüne LED sind sie nahe beieinander, aber nicht identisch. Die dominante Wellenlänge ist für die Farbspezifikation relevanter.

F: Wie interpretiere ich die Bin-Codes bei der Bestellung?

A: Die vollständige Teilenummer kann spezifische Bin-Codes für Spannung (1-6), Intensität (R, S, T) und Wellenlänge (B, C, D) enthalten oder implizieren. Für konsistente Ergebnisse in einer Produktionscharge sollten Sie die erforderlichen Bin-Codes bei Ihrem Distributor oder Hersteller angeben.

11. Praktischer Design- und Anwendungsfall

Szenario: Entwurf eines Multi-LED-Status-Panels.Ein Entwickler benötigt 10 gleichmäßig helle grüne Anzeigen auf einem Bedienpanel. Er sollte:

1. LEDs aus demselben Lichtstärke-Bin (z.B. alle aus Bin T) und demselben dominanten Wellenlängen-Bin (z.B. alle aus Bin C) spezifizieren, um visuelle Konsistenz zu gewährleisten.

2. Die Treiberschaltung entwerfen. Bei Verwendung einer konstanten 3,3V-Schiene den strombegrenzenden Widerstand für jede LED berechnen. Angenommen, ein V_Faus Bin 4 (1,9V-2,0V) und ein Ziel-I_Fvon 10mA: R = (3,3V - 2,0V) / 0,01A = 130Ω. Ein 130Ω oder 150Ω Widerstand wäre geeignet.

3. Dem empfohlenen Lötpad-Layout auf der Leiterplatte für zuverlässiges Löten folgen.

4. Die Pick-and-Place-Maschine unter Verwendung der bereitgestellten Tape-and-Reel-Abmessungen programmieren.

5. Die Baugruppe mit dem empfohlenen IR-Reflow-Profil validieren und sicherstellen, dass Spitzentemperatur und Zeitlimits nicht überschritten werden.

12. Einführung in das Technologieprinzip

Diese LED basiert auf AlInGaP-Halbleitermaterial, das auf einem Substrat gewachsen wird. Bei Anlegen einer Durchlassspannung rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich des PN-Übergangs und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der Aluminium-, Indium-, Gallium- und Phosphid-Atome bestimmt die Bandlückenenergie des Halbleiters, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts vorgibt. In diesem Fall ist die Zusammensetzung darauf abgestimmt, Photonen im grünen Bereich des sichtbaren Spektrums (um 570nm) zu erzeugen. Die kuppelförmige Epoxidharzlinse dient zum Schutz des empfindlichen Halbleiterchips, verbessert die Lichtextraktion aus dem Material und formt das Abstrahlmuster.

13. Technologieentwicklungstrends

Der allgemeine Trend in der LED-Technologie geht hin zu höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), erhöhter Leistungsdichte und besserer Farbwiedergabe. Für Indikator-SMD-LEDs wie diese umfassen die Trends weitere Miniaturisierung (kleinere Gehäusegrößen), höhere Helligkeit bei gleichem Bauraum und verbesserte Zuverlässigkeit unter rauen Bedingungen (höhere Temperatur, Feuchtigkeit). Es wird auch zunehmend Wert auf präzises Farb-Binning und engere Toleranzen gelegt, um den Anforderungen von Anwendungen wie Vollfarb-Displays und Automobilbeleuchtung gerecht zu werden, bei denen Farbkonsistenz von größter Bedeutung ist. Die zugrundeliegende AlInGaP-Materialtechnologie wird weiterhin hinsichtlich Effizienz und Stabilität verfeinert, obwohl für reines Grün und Blau auch InGaN-basierte LEDs verbreitet sind und in verschiedenen Leistungssegmenten konkurrieren.