SMD LED LTST-C950RKGKT-5A Datenblatt - 3,2x2,8x1,9mm - 2,0V - 75mW - Grün AlInGaP - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für die LTST-C950RKGKT-5A, eine hochhelle, oberflächenmontierbare LED-Lampe. Für automatisierte Bestückungsprozesse konzipiert, ist dieses Bauteil ideal für platzbeschränkte Anwendungen, die zuverlässige und effiziente Anzeigebeleuchtung erfordern.

1.1 Merkmale

• Entspricht den RoHS-Umweltstandards.
• Verwendet einen ultrahellen Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP) Halbleiterchip für hohe Lichtausbeute.
• Verfügt über eine Linsenkuppel für optimierte Lichtleistung und Betrachtungswinkel.
• Verpackt auf 12-mm-Trägerband, aufgewickelt auf 7-Zoll (178 mm) Spulen, kompatibel mit Standard-Automatikbestückungsgeräten.
• Entspricht den EIA-Standardgehäuseabmessungen (Electronic Industries Alliance).
• Entworfen für Kompatibilität mit integrierten Schaltkreisen (I.C.-kompatibel).
• Geeignet für Infrarot (IR)-Reflow-Lötverfahren.

1.2 Anwendungen

This LED is suited for a broad range of electronic equipment, including but not limited to:

• Telekommunikationsgeräte (schnurlose/Mobiltelefone).
• Büroautomatisierungsgeräte und Notebook-Computer.
• Netzwerksysteme und Haushaltsgeräte.
• Innenraum-Beschilderung und Display-Anwendungen.
• Tastatur- und Keyboard-Hintergrundbeleuchtung.
• Status- und Stromanzeigen.
• Mikrodisplays und symbolische Leuchten.

2. Gehäuseabmessungen und mechanische Informationen

Die LTST-C950RKGKT-5A ist in einem standardmäßigen oberflächenmontierbaren (SMD) Gehäuse untergebracht.

• Linsenfarbe:Wasserklar
• Chip-/Quellenfarbe:AlInGaP Grün
• Wichtige Abmessungen (typisch):Das Gehäuse misst etwa 3,2 mm in der Länge, 2,8 mm in der Breite und 1,9 mm in der Höhe. Alle Maßtoleranzen betragen ±0,1 mm, sofern in der detaillierten mechanischen Zeichnung nicht anders angegeben.

3. Grenzwerte und Kennwerte

3.1 Absolute Maximalwerte

Belastungen über diese Grenzwerte hinaus können dauerhafte Schäden am Bauteil verursachen. Alle Werte gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C.

• Verlustleistung (Pd):75 mW
• Spitzen-Durchlassstrom (IFP):80 mA (unter gepulsten Bedingungen: 1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite)
• Dauer-Durchlassstrom (IF):30 mA DC
• Betriebstemperaturbereich:-30°C bis +85°C
• Lagertemperaturbereich:-40°C bis +185°C
• Infrarot-Reflow-Lötbedingung:Hält einer Spitzentemperatur von 260°C für maximal 10 Sekunden stand.

3.2 Empfohlenes IR-Reflow-Profil

Für bleifreie Lötprozesse wird ein empfohlenes Reflow-Profil bereitgestellt. Wichtige Parameter umfassen eine Vorwärmzone bis 200°C, eine Spitzentemperatur von maximal 260°C und eine Zeit über 260°C von maximal 10 Sekunden. Das Profil sollte für das spezifische PCB-Design, die verwendete Lötpaste und den Ofen charakterisiert werden.

3.3 Elektrische und optische Kennwerte

Typische Leistungsparameter gemessen bei Ta=25°C und einem Durchlassstrom (IF) von 5mA, sofern nicht anders vermerkt.

• Lichtstärke (Iv):71,0 - 450,0 mcd (Millicandela). Die große Bandbreite wird durch Binning verwaltet (siehe Abschnitt 4).
• Betrachtungswinkel (2θ½):25 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke halb so groß ist wie auf der Mittelachse.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λP):574,0 nm (typisch).
• Dominante Wellenlänge (λd):564,5 - 573,5 nm. Dies definiert die wahrgenommene Farbe der LED und wird ebenfalls gebinnt.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):15,0 nm (typisch).
• Durchlassspannung (VF):1,6 - 2,2 V, mit einem typischen Wert von 2,0V bei 5mA.
• Sperrstrom (IR):10 µA (maximal) bei einer Sperrspannung (VR) von 5V.

Messhinweise:Die Lichtstärke wird mit einem Sensor gemessen, der auf die CIE photopische Augenempfindlichkeitskurve abgestimmt ist. Vorsicht vor elektrostatischer Entladung (ESD) ist beim Handling erforderlich; ordnungsgemäße Erdung und ESD-sichere Verfahren sind zwingend erforderlich.

4. Binning-System

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs anhand wichtiger Parameter in Bins sortiert.

4.1 Durchlassspannungs-Bin (VF)

Gebinnt bei IF=5mA. Bin-Codes 1 bis 6, mit VF-Bereichen von 1,60-1,70V (Bin 1) bis 2,10-2,20V (Bin 6). Toleranz pro Bin ±0,1V.

4.2 Lichtstärke-Bin (Iv)

Gebinnt bei IF=5mA. Bin-Codes Q, R, S, T, mit Iv-Bereichen von 71,0-112,0 mcd (Bin Q) bis 280,0-450,0 mcd (Bin T). Toleranz pro Bin ±15%.

4.3 Farbton-Bin (Dominante Wellenlänge, λd)

Gebinnt bei IF=5mA. Bin-Codes B, C, D, mit λd-Bereichen von 564,5-567,5 nm (Bin B) bis 570,5-573,5 nm (Bin D). Toleranz pro Bin ±1 nm.

5. Analyse typischer Kennlinien

Das Datenblatt enthält grafische Darstellungen wichtiger Zusammenhänge, die für Schaltungsdesign und thermisches Management wesentlich sind.

• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Zeigt, wie die Lichtleistung mit dem Strom ansteigt, typischerweise bei höheren Strömen aufgrund von Erwärmungseffekten sublinear.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Demonstriert den negativen Temperaturkoeffizienten der Lichtleistung; die Intensität nimmt mit steigender Sperrschichttemperatur ab.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom:Veranschaulicht die Dioden-Kennlinie (I-V), entscheidend für die Auswahl von Vorwiderstandswerten.
• Wellenlänge vs. Durchlassstrom:Kann eine leichte Verschiebung der Spitzen- oder dominanten Wellenlänge mit sich änderndem Treiberstrom zeigen.
• Abstrahlcharakteristik (Betrachtungswinkel):Ein Polardiagramm, das die räumliche Verteilung der Lichtintensität darstellt.

6. Benutzerhandbuch für Montage und Handhabung

6.1 Reinigung

Falls nach dem Löten eine Reinigung notwendig ist, nur spezifizierte Lösungsmittel verwenden. Die LED bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol tauchen. Nicht spezifizierte Chemikalien vermeiden, die das Epoxid-Gehäuse beschädigen könnten.

6.2 Empfohlenes PCB-Land Pattern (Lötflächenlayout)

Ein empfohlenes Lötflächenlayout wird bereitgestellt, um korrekte mechanische Ausrichtung, Lötnahtbildung und Wärmeableitung während des Reflow-Prozesses zu gewährleisten. Die Einhaltung dieses Musters hilft, "Tombstoning" zu verhindern und sorgt für zuverlässige Lötstellen.

6.3 Band- und Spulenverpackungsspezifikationen

Die LEDs werden in geprägter Trägerbandverpackung mit Schutzdeckband geliefert, aufgewickelt auf 7-Zoll (178 mm) Spulen. Die Standardspulenmenge beträgt 2000 Stück. Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA-481-Spezifikationen. Wichtige Bandabmessungen (Taschengröße, Teilung) und Spulenabmessungen (Nabendurchmesser, Flanschdurchmesser) sind detailliert angegeben, um Kompatibilität mit automatischen Bestückungsgeräten sicherzustellen.

7. Hinweise und Anwendungsnotizen

7.1 Anwendungsbereich

Diese LED ist für Standard-Handels- und Industrie-Elektronikgeräte konzipiert. Sie ist nicht für sicherheitskritische oder hochzuverlässige Anwendungen ausgelegt, bei denen ein Ausfall Leben oder Gesundheit gefährden könnte (z.B. Luftfahrt, medizinische Lebenserhaltung). Für solche Anwendungen ist eine Rücksprache mit dem Hersteller erforderlich.

7.2 Lagerbedingungen

• Versiegelte Verpackung:Lagern bei ≤ 30°C und ≤ 90% relativer Luftfeuchtigkeit (RH). Innerhalb eines Jahres nach Öffnen der Feuchtigkeitsschutzbeutel verwenden.
• Geöffnete Verpackung:Für aus der Trockenpackung entnommene Bauteile sollte die Lagerumgebung 30°C / 60% RH nicht überschreiten. Es wird empfohlen, den IR-Reflow innerhalb einer Woche abzuschließen (Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe 3, MSL 3). Bei längerer Lagerung einen versiegelten Behälter mit Trockenmittel verwenden. Bei Lagerung über eine Woche ist vor dem Löten ein Ausheizen bei 60°C für mindestens 20 Stunden erforderlich, um "Popcorning"-Schäden zu verhindern.

7.3 Lötrichtlinien

Detaillierte Lötparameter werden sowohl für Reflow- als auch für Handlötung bereitgestellt:

• Reflow-Lötung:Vorwärmen auf 150-200°C (max. 120 Sek.), Spitzentemperatur ≤ 260°C, Zeit über 260°C ≤ 10 Sek. (maximal zwei Reflow-Zyklen erlaubt).
• Handlötung:Lötspitzentemperatur ≤ 300°C, Lötzeit ≤ 3 Sekunden pro Lötfläche (nur einmal).

Die Bedeutung der Einhaltung von auf JEDEC basierenden Reflow-Profilen und den Richtlinien des Lötpastenherstellers wird betont, um die Verbindungszuverlässigkeit sicherzustellen und thermische Schäden an der LED zu vermeiden.

8. Technische Vertiefung und Designüberlegungen

8.1 Funktionsprinzip

Die LTST-C950RKGKT-5A basiert auf einem AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Halbleiterchip. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die seine Bandlückenenergie übersteigt, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Legierung ist darauf ausgelegt, Licht im grünen Wellenlängenbereich (um 574 nm) zu erzeugen. Die kuppelförmige Epoxidlinse dient dazu, mehr Licht aus dem Chip auszukoppeln und das Abstrahlmuster auf einen 25-Grad-Betrachtungswinkel zu formen.

8.2 Ansteuerung der LED

Eine Konstantstromquelle ist die ideale Methode zur Ansteuerung einer LED, da sie eine stabile Lichtleistung unabhängig von geringen Schwankungen der Durchlassspannung gewährleistet. Für einfache Anwendungen ist ein Vorwiderstand in Reihe mit einer Spannungsversorgung üblich. Der Widerstandswert (R) kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (V_Versorgung - VF_LED) / I_gewünscht. Unter Verwendung des typischen VF von 2,0V bei 5mA mit einer 5V-Versorgung ergibt sich: R = (5V - 2,0V) / 0,005A = 600Ω. Ein Designer sollte den maximalen VF aus dem Datenblatt (2,2V) für die ungünstigste Stromberechnung verwenden, um den absoluten Maximalstrom nicht zu überschreiten.

8.3 Thermomanagement

Obwohl es sich um ein kleines Bauteil handelt, ist das Thermomanagement entscheidend für Langlebigkeit und Leistung. Die maximale Verlustleistungsgrenze von 75 mW muss eingehalten werden. Betrieb bei hohen Strömen oder in hohen Umgebungstemperaturen erhöht die Sperrschichttemperatur, was zu reduzierter Lichtleistung (wie in den Kennlinien zu sehen), beschleunigtem Lichtstromrückgang und möglicherweise verkürzter Lebensdauer führt. Eine ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte unter und um den thermischen Anschluss (falls vorhanden) oder die Lötflächen der LED hilft bei der Wärmeableitung.

8.4 Optische Designüberlegungen

Der 25-Grad-Betrachtungswinkel macht diese LED geeignet für gerichtete Anzeigeanwendungen. Für die Hintergrundbeleuchtung eines Panels oder zur Erzeugung eines diffuseren Lichts wären sekundäre Optiken wie Lichtleiter oder Diffusorfolien erforderlich. Die wasserklare Linse erzeugt einen schmalen, intensiven Strahl, während eine diffundierte Linse ein breiteres, weicheres Abstrahlmuster erzeugen würde.

8.5 Vergleich und Auswahl

Bei der Auswahl einer LED vergleichen Ingenieure wichtige Parameter: Helligkeit (Iv), Farbe (Wellenlänge, CIE-Koordinaten), Betrachtungswinkel, Durchlassspannung und Gehäusegröße. Die AlInGaP-Technologie in dieser LED bietet im grünen/gelben Farbbereich im Vergleich zu älteren Technologien hohe Effizienz und gute Stabilität. Das Binning-System ermöglicht eine präzise Auswahl für Anwendungen, die eine enge Farb- oder Helligkeitsabstimmung über mehrere Einheiten hinweg erfordern.

8.6 Typische Benutzerfragen beantwortet

F: Kann ich diese LED mit 20mA dauerhaft betreiben?

A: Ja, der absolute maximale Dauerstrom beträgt 30mA. Betrieb bei 20mA liegt innerhalb der Spezifikation, aber Sie müssen sicherstellen, dass die Verlustleistung (VF * IF) 75 mW nicht überschreitet. Bei 20mA und einem typischen VF von 2,0V beträgt die Leistung 40 mW, was akzeptabel ist.

F: Warum gibt es eine so große Bandbreite bei der Lichtstärke (71-450 mcd)?

A: Dies ist die gesamte mögliche Streuung über die gesamte Produktion. Für eine spezifische Bestellung würden Sie ein Bin auswählen (z.B. Bin T: 280-450 mcd), um einen viel engeren, vorhersehbaren Helligkeitsbereich zu erhalten.

F: Wie interpretiere ich "Spitzen" vs. "dominante" Wellenlänge?

A: Die Spitzenwellenlänge (λP=574nm) ist die einzelne Wellenlänge, bei der das Emissionsspektrum am stärksten ist. Die dominante Wellenlänge (λd=564,5-573,5nm) wird aus dem CIE-Farbdiagramm berechnet und repräsentiert die wahrgenommene Farbe. λd ist für die Farbspezifikation in menschenzentrierten Anwendungen relevanter.

8.7 Anwendungsfallstudie: Statusanzeigepanel

Betrachten Sie den Entwurf eines Statusanzeigepanels für einen Netzwerkrouter mit vier identischen grünen LEDs. Um ein einheitliches Erscheinungsbild zu gewährleisten:

1. Binning:Spezifizieren Sie für alle vier LEDs dasselbe Farbton-Bin (z.B. Bin C: 567,5-570,5nm) und Lichtstärke-Bin (z.B. Bin S: 180-280 mcd). Dies garantiert nahezu identische Farbe und Helligkeit.
2. Schaltungsdesign:Verwenden Sie eine gemeinsame 5V-Schiene. Berechnen Sie den Vorwiderstand für 5mA-Ansteuerung unter Verwendung des maximalen VF (2,2V), um Helligkeitskonsistenz auch bei variierendem individuellem VF sicherzustellen: R = (5V - 2,2V) / 0,005A = 560Ω. Verwenden Sie Widerstände mit 1% Toleranz.
3. PCB-Layout:Folgen Sie dem empfohlenen Land Pattern. Fügen Sie eine kleine Kupferfläche hinzu, die mit der Kathodenlötfläche verbunden ist, um die Wärmeableitung zu unterstützen, insbesondere wenn die Leiterplatte eingeschlossen ist.
4. Bestückung:Befolgen Sie die MSL3-Richtlinien. Wenn die Spule geöffnet wird, planen Sie, alle LEDs innerhalb einer Woche zu löten oder sie ordnungsgemäß mit Trockenmittel zu lagern.

8.8 Technologietrends

AlInGaP-LEDs repräsentieren eine ausgereifte und hocheffiziente Technologie für das Bernstein- bis Rot-Farbspektrum, wobei Grün an der kurzwelligen Grenze ihrer Fähigkeiten liegt. Die laufende Entwicklung in der LED-Industrie konzentriert sich auf die Steigerung der Effizienz (Lumen pro Watt), die Verbesserung der Farbwiedergabe und die Senkung der Kosten. Für reine Grün- und Blautöne ist die InGaN (Indium-Gallium-Nitrid) Technologie dominant und verzeichnet weiterhin rapide Effizienzsteigerungen. Der Trend bei der Gehäusetechnik geht zu kleineren Bauformen, höherer Leistungsdichte und verbesserten Wärmepfaden (z.B. Flip-Chip-Designs), um die Wärme von immer helleren Chips abzuführen. Diese spezielle SMD-LED nutzt eine etablierte Gehäusetechnologie, die für Zuverlässigkeit und automatisierte Bestückung in der Massenproduktion von Konsum- und Industrie-Elektronik optimiert ist.