SMD LED LTST-C281TGKT-2A Datenblatt - Abmessungen 1,6x0,8x0,35mm - Spannung 2,5-3,1V - Grün - Technisches Dokument auf Deutsch

1. Produktübersicht

Der LTST-C281TGKT-2A ist eine SMD-LED (Surface-Mount Device), die für moderne, platzbeschränkte elektronische Anwendungen konzipiert ist. Er gehört zu einer Familie von Miniatur-LEDs, die für automatisierte Leiterplattenbestückungsprozesse (PCB-Assembly) optimiert sind. Der primäre Markt für dieses Bauteil umfasst tragbare und kompakte Elektronik, bei denen der verfügbare Platz auf der Leiterplatte begrenzt ist.

Der Kernvorteil dieser LED ist ihr außergewöhnlich flaches Profil von nur 0,35 mm, was sie für Anwendungen wie ultradünne Displays, Tastatur-Hintergrundbeleuchtung und Statusanzeigen in Handheld-Geräten geeignet macht. Sie nutzt einen InGaN (Indiumgalliumnitrid)-Halbleiterchip, der für die effiziente Erzeugung von hochhelligem grünem Licht bekannt ist. Das Bauteil ist vollständig mit der RoHS-Richtlinie (Restriction of Hazardous Substances) konform und erfüllt somit internationale Umweltstandards. Es wird auf 8 mm breitem Trägerband geliefert, das auf 7-Zoll-(178 mm)-Spulen aufgewickelt ist und den EIA-Standards entspricht, was eine schnelle, automatisierte Bestückung ermöglicht.

1.1 Zielanwendungen

Diese LED ist vielseitig einsetzbar und findet Verwendung in einem breiten Spektrum elektronischer Geräte. Zu den Hauptanwendungsgebieten gehören:

• Telekommunikationsgeräte:Statusanzeigen und Hintergrundbeleuchtung in schnurlosen Telefonen, Mobiltelefonen und Netzwerkhardware.
• Büroautomatisierung:Hintergrundbeleuchtung für Tastaturen und Tastenfelder in Notebooks und anderen Peripheriegeräten.
• Unterhaltungselektronik & Haushaltsgeräte:Netz-/Einschaltanzeigen, Funktionsstatusleuchten und Display-Hintergrundbeleuchtung.
• Industrieausrüstung:Pilot-/Anzeigelampen und Signalleuchten in Steuerungssystemen.
• Mikrodisplays & Symbolbeleuchtung:Verwendung in kompakten Informationsanzeigen und zur Symbolbeleuchtung.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, bei deren Überschreitung dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter oder an diesen Grenzen wird nicht garantiert und sollte in zuverlässigen Designs vermieden werden.

• Verlustleistung (Pd):76 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das LED-Gehäuse als Wärme abführen kann, ohne dass Leistung oder Zuverlässigkeit beeinträchtigt werden. Eine Überschreitung dieses Limits riskiert eine Überhitzung des Halbleiterübergangs.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP):100 mA. Dies ist der maximal zulässige momentane Durchlassstrom, typischerweise unter gepulsten Bedingungen spezifiziert (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite). Er liegt deutlich über dem Dauerstromwert, um transiente Bedingungen zu berücksichtigen, darf aber nicht für den Gleichstrombetrieb verwendet werden.
• DC-Durchlassstrom (I_F):20 mA. Dies ist der empfohlene maximale Dauer-Durchlassstrom für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb. Die Auslegung der Treiberschaltung für einen Betrieb bei oder unterhalb dieses Stroms ist entscheidend für die Lebensdauer.
• Betriebstemperaturbereich (T_opr):-20°C bis +80°C. Der Umgebungstemperaturbereich, in dem die LED gemäß ihren Spezifikationen funktionieren wird. Das Verhalten außerhalb dieses Bereichs ist nicht charakterisiert.
• Lagertemperaturbereich (T_stg):-30°C bis +100°C. Der Temperaturbereich für die Lagerung des Bauteils im stromlosen Zustand.
• Infrarot-Lötbedingung:260°C für 10 Sekunden. Dies definiert das maximale Temperaturprofil, das die LED während des Reflow-Lötens aushalten kann, was für bleifreie Bestückungsprozesse entscheidend ist.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen bei einer Standard-Umgebungstemperatur von 25°C. Sie definieren das erwartete Verhalten des Bauteils unter normalen Betriebsbedingungen.

• Lichtstärke (I_V):35,5 - 90 mcd (Millicandela) bei I_F= 2mA. Dies ist ein Maß für die vom menschlichen Auge wahrgenommene Helligkeit der LED. Der weite Bereich zeigt an, dass ein Binning-System verwendet wird (siehe Abschnitt 3). Die Testbedingung verwendet einen Sensor, der auf die CIE-Photopische Augenempfindlichkeitskurve gefiltert ist.
• Betrachtungswinkel (2θ_1/2):130 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte des auf der Achse (0°) gemessenen Wertes abfällt. Ein solch weiter Betrachtungswinkel deutet auf ein lambertisches oder nahezu lambertisches Abstrahlverhalten hin, das für Flächenbeleuchtung eher geeignet ist als für fokussierte Strahlen.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_P):525 nm. Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung des emittierten Lichts ihr Maximum erreicht. Es ist eine physikalische Eigenschaft des InGaN-Chips.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):520,0 - 535,0 nm bei I_F= 2mA. Dieser Wert wird aus dem CIE-Farbtafeld abgeleitet und repräsentiert die einzelne Wellenlänge, die die wahrgenommene Farbe (Grün) der LED am besten beschreibt. Es ist der Schlüsselparameter für die Farbkonstanz.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):25 nm. Dies ist die Breite des Emissionsspektrums bei halber Maximalleistung. Eine geringere Halbwertsbreite deutet auf eine spektral reinere, gesättigtere Farbe hin.
• Durchlassspannung (V_F):2,5 - 3,1 V bei I_F= 2mA. Der Spannungsabfall über der LED beim Betrieb mit dem spezifizierten Strom. Dieser Bereich erfordert eine sorgfältige Auslegung der strombegrenzenden Schaltung.
• Sperrstrom (I_R):10 μA (max.) bei V_R= 5V. LEDs sind nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt. Dieser Parameter zeigt einen kleinen Leckstrom an, falls versehentlich eine Sperrspannung angelegt wird. Das Datenblatt warnt ausdrücklich, dass das Bauteil nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt ist.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um die Konsistenz in der Massenproduktion sicherzustellen, werden LEDs anhand von Schlüsselparametern in Bins (Gruppen) sortiert. Dies ermöglicht es Designern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Anforderungen an Farbe, Helligkeit und Durchlassspannung erfüllen.

3.1 Durchlassspannung (V_F) Rang

Die Bins sind in 0,1V-Schritten von 2,5V bis 3,1V bei einem Prüfstrom von 2mA definiert. Zum Beispiel umfasst der Bin-Code '10' LEDs mit V_Fzwischen 2,5V und 2,6V, während '13' solche zwischen 3,0V und 3,1V umfasst. Für jedes Bin gilt eine Toleranz von ±0,1V. Die Auswahl von LEDs aus einem engen V_F-Bin kann helfen, eine gleichmäßige Helligkeit sicherzustellen, wenn mehrere LEDs parallel betrieben werden.

3.2 Lichtstärke (I_V) Rang

Bins sind für die bei 2mA gemessene Lichtstärke definiert. Die Codes reichen von 'N2' (35,5-45 mcd) bis 'Q1' (71-90 mcd). Für jedes Bin gilt eine Toleranz von ±15%. Dieses Binning ist entscheidend für Anwendungen, die eine konsistente wahrgenommene Helligkeit über mehrere Anzeigen oder Hintergrundbeleuchtungszonen hinweg erfordern.

3.3 Farbton (Dominante Wellenlänge) Rang

Dieses Binning stellt die Farbkonstanz sicher. Die dominante Wellenlänge wird in 5nm-Schritten gebinnt: 'AP' (520,0-525,0 nm), 'AQ' (525,0-530,0 nm) und 'AR' (530,0-535,0 nm). Pro Bin wird eine enge Toleranz von ±1 nm eingehalten. Für Anwendungen, bei denen Farbabgleich kritisch ist (z.B. Mehrfarbdisplays oder Verkehrssignale), ist die Spezifikation eines engen Farbton-Bins unerlässlich.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt verweist auf typische Kennlinien, die für das Verständnis des Bauteilverhaltens unter variierenden Bedingungen wesentlich sind. Obwohl die spezifischen Grafiken nicht im Text wiedergegeben sind, werden ihre Implikationen im Folgenden analysiert.

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

Diese Kurve zeigt die exponentielle Beziehung zwischen Strom und Spannung für eine Halbleiterdiode. Für die LED zeigt sie die Schwellspannung (ca. 2,5-3,1V) und wie V_Fmit I_Fansteigt. Die Kurve ist entscheidend für die Auslegung eines geeigneten strombegrenzenden Treibers, da LEDs stromgesteuerte Bauteile sind. Eine kleine Änderung der Spannung kann zu einer großen Stromänderung führen und möglicherweise die Maximalwerte überschreiten.

4.2 Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Dieses Diagramm zeigt typischerweise, dass die Lichtstärke im normalen Betriebsbereich (z.B. bis 20mA) annähernd linear mit dem Durchlassstrom ansteigt. Der Wirkungsgrad (Lumen pro Watt) kann jedoch bei einem Strom unterhalb des Maximalwerts seinen Höhepunkt erreichen. Ein Betrieb oberhalb dieses Punktes maximaler Effizienz erzeugt mehr Wärme für abnehmende Lichtausbeute und verringert die Gesamtzuverlässigkeit.

4.3 Spektrale Verteilung

Das Spektrumdiagramm würde einen einzelnen Peak um 525 nm mit einer charakteristischen Breite (Δλ) von etwa 25 nm zeigen. Dies bestätigt die monochromatische grüne Emission des InGaN-Chips. Form und Breite des Spektrums beeinflussen die Farbreinheit und wie sich das LED-Licht mit anderen Farben mischt.

5. Mechanische & Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED hat einen kompakten SMD-Fußabdruck. Wichtige Abmessungen (alle in Millimetern, Toleranz ±0,1 mm sofern nicht anders angegeben) umfassen eine Bauteilgröße von etwa 1,6 mm Länge und 0,8 mm Breite. Das bemerkenswerteste Merkmal ist ihre Höhe von nur 0,35 mm, was sie als \"superflach\" qualifiziert. Das Gehäuse verfügt über eine wasserklare Linse, die das Licht nicht streut und so das native Chip-Abstrahlverhalten (130° Betrachtungswinkel) erhält.

5.2 Empfohlene PCB-Lötfläche (Pad)

Das Datenblatt liefert ein Land Pattern Design für die Leiterplatte. Dieses Muster ist entscheidend für die Bildung ordnungsgemäßer Lötstellen während des Reflow-Prozesses, um eine gute elektrische Verbindung, mechanische Festigkeit und Wärmeableitung zu gewährleisten. Die Einhaltung des empfohlenen Pad-Layouts hilft, Tombstoning (Abheben eines Endes) zu verhindern und sorgt für eine konsistente Ausrichtung.

5.3 Polaritätskennzeichnung

SMD-LEDs haben eine Anode (+) und eine Kathode (-). Das Diagramm im Datenblatt zeigt typischerweise die Polarität an, oft durch Markierung der Kathodenseite des Gehäuses oder durch Darstellung der internen Chip-Orientierung. Die korrekte Polarität ist für den Betrieb zwingend erforderlich.

6. Löt- & Montagerichtlinien

6.1 IR-Reflow-Lötbedingungen

Für bleifreie Lötprozesse wird ein spezifisches Temperaturprofil empfohlen. Die Spitzentemperatur sollte 260°C nicht überschreiten, und die Zeit oberhalb von 260°C sollte auf maximal 10 Sekunden begrenzt sein. Eine Vorwärmphase (z.B. 150-200°C) ist notwendig, um die Baugruppe langsam zu erwärmen und das Flussmittel im Lotpaste zu aktivieren. Das Profil sollte für die spezifische PCB-Baugruppe charakterisiert werden, da Platinendicke, Bauteildichte und Ofentyp das Ergebnis beeinflussen. Das Datenblatt verweist auf die Einhaltung von JEDEC-Standards für Reflow-Profile.

6.2 Handlötung

Falls Handlötung notwendig ist, sollte diese mit äußerster Sorgfalt durchgeführt werden. Die empfohlene maximale Lötspitzentemperatur beträgt 300°C, und die Kontaktzeit sollte auf 3 Sekunden pro Lötstelle begrenzt werden. Übermäßige Hitze kann das Epoxid-Gehäuse der LED und die internen Bonddrähte beschädigen.

6.3 Reinigung

Es sollten nur spezifizierte Reinigungsmittel verwendet werden. Empfohlene Lösungsmittel sind Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur, wobei die Tauchzeit auf weniger als eine Minute begrenzt sein sollte. Aggressive oder nicht spezifizierte Chemikalien können die LED-Linse und das Gehäusematerial rissig machen, trüben oder beschädigen.

6.4 Lagerung & Handhabung

• ESD-Vorsichtsmaßnahmen:LEDs sind empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD). Die Handhabung sollte mit Erdungsarmbändern, antistatischen Handschuhen und an ordnungsgemäß geerdeten Arbeitsplätzen erfolgen.
• Feuchtigkeitssensitivität:Das Gehäuse ist feuchtigkeitsempfindlich. Ungeöffnete Spulen sollten bei ≤30°C und ≤90% relativer Luftfeuchtigkeit (RH) gelagert werden. Sobald die originale feuchtigkeitsdichte Verpackung geöffnet ist, sind die LEDs mit der Feuchtigkeitssensitivitätsstufe (MSL) 2a bewertet. Das bedeutet, sie müssen innerhalb von 672 Stunden (28 Tagen) nach dem Aussetzen an die Umgebungsbedingungen der Fabrik (≤30°C/60% RH) gelötet werden. Für eine längere Lagerung nach dem Öffnen sollten sie in einem verschlossenen Behälter mit Trockenmittel aufbewahrt werden. Wenn die Expositionszeit 672 Stunden überschreitet, ist vor dem Löten ein Ausheizen bei 60°C für mindestens 20 Stunden erforderlich, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und \"Popcorning\" während des Reflow zu verhindern.

7. Verpackungs- & Bestellinformationen

7.1 Band- und Spulenspezifikationen

Die LEDs werden auf geprägter Trägerband mit Schutzdeckband geliefert. Die Bandbreite beträgt 8 mm, aufgewickelt auf eine Standard-7-Zoll-(178 mm)-Spule. Jede Spule enthält 5000 Stück. Für Mengen unter einer vollen Spule gilt eine Mindestpackmenge von 500 Stück. Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA-481-Spezifikationen und gewährleistet die Kompatibilität mit automatisierter Bestückungsausrüstung.

8. Anwendungsvorschläge & Designüberlegungen

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

Die LED muss mit einer Konstantstromquelle oder über einen in Reihe mit einer Spannungsversorgung geschalteten strombegrenzenden Widerstand betrieben werden. Der Widerstandswert (R) kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (V_supply- V_F) / I_F. Es ist entscheidend, die maximale V_Faus dem Bin oder Datenblatt zu verwenden, um sicherzustellen, dass der Strom auch bei Worst-Case-Bauteiltoleranzen das Limit nicht überschreitet. Beispiel: Bei einer 5V-Versorgung, einer V_Fvon 3,1V und einem gewünschten I_Fvon 20mA: R = (5 - 3,1) / 0,02 = 95 Ohm. Ein Standard-100-Ohm-Widerstand wäre eine sichere Wahl, was zu einem etwas geringeren Strom führt.

8.2 Thermomanagement

Obwohl die Verlustleistung gering ist (max. 76 mW), verlängert ein ordnungsgemäßes thermisches Design die Lebensdauer. Stellen Sie sicher, dass die empfohlene PCB-Lötfläche verwendet wird, da sie als Kühlkörper dient. Vermeiden Sie es, die LED in der Nähe anderer wärmeerzeugender Komponenten zu platzieren. Ein Betrieb mit niedrigeren Strömen (z.B. 10mA statt 20mA) reduziert die interne Erwärmung deutlich und kann die Betriebslebensdauer erheblich erhöhen.

8.3 Optisches Design

Der 130-Grad-Betrachtungswinkel bietet eine breite, gleichmäßige Ausleuchtung. Für Anwendungen, die einen stärker fokussierten Strahl benötigen, wären externe Sekundäroptiken (Linsen) erforderlich. Die wasserklare Linse bietet die höchstmögliche Lichtausbeute, kann aber ein sichtbares helles Chip-Bild (\"Hot Spot\") verursachen. Wenn diffuse, gleichmäßige Beleuchtung benötigt wird, sollten LEDs mit diffuser Linse in Betracht gezogen oder eine Lichtleiter-/Diffusorfolie in der Anwendung hinzugefügt werden.

9. Technischer Vergleich & Differenzierung

Der primäre Differenzierungsfaktor des LTST-C281TGKT-2A ist seine ultraflache Höhe von 0,35 mm. Im Vergleich zu Standard-SMD-LEDs wie 0603 (0,8 mm Höhe) oder sogar 0402 (0,6 mm Höhe) ermöglicht dieses Bauteil Designs mit strengeren Z-Höhenbeschränkungen. Die Verwendung eines InGaN-Chips bietet im Vergleich zu älteren Technologien wie AlGaInP für grünes Licht in ähnlicher Gehäusegröße eine höhere Helligkeit und Effizienz. Seine Kompatibilität mit Standard-IR-Reflow-Prozessen und der Band-und-Spulen-Verpackung macht ihn zu einem direkten Ersatz für viele bestehende Designs, die Miniaturisierung oder Leistungssteigerungen anstreben.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

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

A: Ja, 20mA ist der maximal empfohlene DC-Durchlassstrom. Für maximale Zuverlässigkeit und Langlebigkeit sollte ein Betrieb mit einem niedrigeren Strom, z.B. 10-15mA, in Betracht gezogen werden.

F: Warum gibt es einen so großen Bereich bei der Lichtstärke (35,5 bis 90 mcd)?

A: Dies spiegelt den Binning-Prozess wider. Sie müssen beim Bestellen den gewünschten IV-Bin-Code (N2, P1, P2, Q1) angeben, um LEDs innerhalb eines bestimmten Helligkeitsbereichs zu erhalten.

F: Wie stelle ich eine konsistente Farbe über mehrere LEDs in meinem Produkt sicher?

A: Geben Sie beim Bestellen einen engen Farbton-Bin-Code an (z.B. nur AQ). Dies stellt sicher, dass alle LEDs eine dominante Wellenlänge innerhalb eines 5-nm-Bereichs haben, was zu einem visuell konsistenten Grün führt.

F: Mein Reflow-Ofenprofil hat einen Peak bei 250°C. Ist das akzeptabel?

A: Ja, eine Spitzentemperatur von 250°C liegt unter dem Maximalwert von 260°C und ist im Allgemeinen akzeptabel, vorausgesetzt, andere Aspekte des Profils (Zeit oberhalb der Liquidustemperatur, Anstiegsraten) sind kontrolliert.

11. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario: Hintergrundbeleuchtung einer Membrantastatur für ein Medizingerät.

Das Gerät benötigt eine flache, zuverlässige grüne Hintergrundbeleuchtung für seine Tasten. Der LTST-C281TGKT-2A wird aufgrund seiner 0,35 mm Höhe gewählt, die in den Schichtaufbau des Membranschalters passt. LEDs aus dem \"Q1\"-Helligkeits-Bin und dem \"AQ\"-Farbton-Bin werden ausgewählt, um eine helle, gleichmäßige und konsistente grüne Beleuchtung über alle Tasten hinweg sicherzustellen. Sie werden auf einer flexiblen Leiterplatte platziert und über einen Konstantstrom-Treiber-IC mit jeweils 15 mA betrieben, um Helligkeit mit Langzeit-Zuverlässigkeit in Einklang zu bringen. Die Baugruppe durchläuft einen sorgfältig profilierten IR-Reflow-Prozess, und die LEDs werden vor der Verwendung in einem Trockenschrank gelagert, um den MSL-Anforderungen zu entsprechen.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiterbauelemente, die Licht durch Elektrolumineszenz emittieren. Wenn eine Durchlassspannung über den p-n-Übergang des Halbleitermaterials (in diesem Fall InGaN) angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich. Dieser Rekombinationsprozess setzt Energie in Form von Photonen (Lichtteilchen) frei. Die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie des Halbleitermaterials bestimmt. InGaN wird üblicherweise verwendet, um Licht im blauen, grünen und cyanfarbenen Bereich des Spektrums zu erzeugen. Die spezifische Dotierung und Struktur des Chips ist darauf ausgelegt, hohe Effizienz und die gewünschte grüne Farbe bei 525 nm zu erreichen.

13. Technologietrends

Der Trend bei SMD-LEDs für die Unterhaltungselektronik geht weiterhin in Richtung weiterer Miniaturisierung, erhöhter Effizienz (Lumen pro Watt) und höherer Zuverlässigkeit. Der Übergang zu ultraflachen Gehäusen wie dem hier diskutierten 0,35-mm-Profil ermöglicht immer schlankere Endprodukte. Ein weiterer Fokus liegt auf der Verbesserung der Farbkonstanz und der Erweiterung der Farbgamuts für Displayanwendungen. Darüber hinaus ist die Integration von Treiberschaltungen oder mehreren LED-Chips in einem einzigen Gehäuse (z.B. RGB-LEDs) ein wachsender Trend, um das Systemdesign zu vereinfachen. Die zugrundeliegende Halbleitertechnologie, insbesondere für grüne LEDs, ist ein aktives Forschungsgebiet, um die \"grüne Lücke\" zu schließen und Effizienzen zu erreichen, die mit blauen und roten LEDs vergleichbar sind.