SMD LED LTST-C21TGKT Datenblatt - 3,2x1,6x1,1mm - 2,8-3,8V - 76mW - Grün mit klarer Linse - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für die LTST-C21TGKT, eine Oberflächenmontage (SMD) LED-Lampe. Diese Komponente gehört zu einer Familie von Miniatur-LEDs, die speziell für die automatisierte Leiterplattenbestückung (PCB) und Anwendungen mit strengen Platzbeschränkungen entwickelt wurde. Die kompakte Bauform und die standardisierte Verpackung machen sie besonders geeignet für die Integration in moderne Elektronikfertigungsprozesse.

Die Haupteinsatzgebiete dieser LED sind breit gefächert und umfassen Telekommunikationsgeräte, Geräte der Büroautomatisierung, verschiedene Haushaltsgeräte und industrielle Steuerungssysteme. Ihre Hauptfunktionen sind die Verwendung als Statusanzeige, die Hintergrundbeleuchtung von Tastaturen und Keypads, Mikrodisplays sowie als Signal- oder Symbolleuchte in Innenraum-Beschilderungen.

1.1 Hauptmerkmale

• RoHS-Konformität:Das Bauteil wird gemäß der Richtlinie zur Beschränkung gefährlicher Stoffe hergestellt und ist frei von spezifischen Schadstoffen wie Blei, Quecksilber und Cadmium.
• Reverse-Mount-Design:Besitzt eine einzigartige Chip-on-Board-Struktur, bei der der LED-Chip in umgekehrter Orientierung montiert ist, was Vorteile in speziellen optischen Designs und Bestückungsszenarien bieten kann.
• Ultraheller InGaN-Chip:Verwendet einen Indiumgalliumnitrid (InGaN)-Halbleiter zur Erzeugung einer hochintensiven grünen Lichtemission.
• Kompatibel mit automatisierter Bestückung:Geliefert auf Standard-8-mm-Trägerbändern auf 7-Zoll-(178-mm)-Spulen gemäß EIA-Standards, voll kompatibel mit Hochgeschwindigkeits-Pick-and-Place-Automaten.
• Reflow-lötbar:Das Gehäuse ist für Standard-Infrarot (IR)-Reflow-Lötprozesse in SMT-Montagelinien ausgelegt.
• IC-kompatibel:Die elektrischen Eigenschaften sind für den direkten Anschluss an Standard-IC-Ausgänge geeignet.

2. Gehäuseabmessungen und Konfiguration

Die LTST-C21TGKT ist in einem kompakten, industrieüblichen SMD-Gehäuse untergebracht. Die Linse ist wasserklar, während die Lichtquelle selbst ein grüner InGaN-Emitter ist. Die typischen Gehäuseabmessungen betragen etwa 3,2 mm Länge, 1,6 mm Breite und 1,1 mm Höhe. Für das mechanische Design müssen Konstrukteure stets auf die detaillierte Maßzeichnung zurückgreifen. Alle angegebenen Maße sind in Millimetern, mit einer Standardtoleranz von ±0,1 mm, sofern in der Zeichnung nicht anders angegeben.

3. Grenzwerte und Kenngrößen

Das Verständnis der absoluten Maximalwerte ist entscheidend für einen zuverlässigen Betrieb und zur Vermeidung eines vorzeitigen Bauteilversagens. Diese Werte geben die Grenzen an, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden führen kann.

3.1 Absolute Maximalwerte (Ta=25°C)

• Verlustleistung (Pd):76 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das Bauteil als Wärme abführen kann.
• Spitzen-Strom (I_F(PEAK)):100 mA. Dies ist der maximal zulässige momentane Durchlassstrom, typischerweise unter gepulsten Bedingungen spezifiziert (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite), um Überhitzung zu verhindern.
• Dauerstrom (I_F):20 mA. Dies ist der empfohlene maximale Gleichstrom für Dauerbetrieb.
• Betriebstemperaturbereich (T_opr):-20°C bis +80°C. Der Umgebungstemperaturbereich, für den das Bauteil ausgelegt ist.
• Lagertemperaturbereich (T_stg):-30°C bis +100°C. Der Temperaturbereich für die Lagerung im nicht betriebsbereiten Zustand.
• Infrarot-Reflow-Lötbedingung:Hält einer Spitzentemperatur von 260°C für maximal 10 Sekunden stand. Definiert die thermische Belastbarkeit während der Leiterplattenbestückung.

3.2 Elektrische und optische Kenngrößen (Ta=25°C)

Diese Parameter definieren die typische Leistung der LED unter Standardtestbedingungen.

• Lichtstärke (I_V):Liegt zwischen einem Minimum von 180,0 mcd und einem Maximum von 1120,0 mcd bei einem Durchlassstrom (I_F) von 20 mA. Der tatsächliche Wert ist gebinnt (siehe Abschnitt 4). Die Intensität wird mit einem Sensor gemessen, der auf die CIE-Photopische Augenempfindlichkeitskurve gefiltert ist.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):70 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres Spitzenwerts (auf der Achse) abfällt und definiert die Strahlausbreitung.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_P):Typisch 530 nm. Die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsabgabe am höchsten ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):Typisch 525 nm bei I_F=20mA. Dies ist die einzelne Wellenlänge, die vom menschlichen Auge wahrgenommen wird und die Farbe des Lichts am besten repräsentiert, abgeleitet aus dem CIE-Farbdiagramm.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Etwa 35 nm. Die Bandbreite des emittierten Spektrums, gemessen bei halber Spitzenintensität.
• Durchlassspannung (V_F):Zwischen 2,8 V und 3,8 V bei I_F=20mA. Der Spannungsabfall über der LED im leitenden Zustand.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 10 μA bei einer Sperrspannung (V_R) von 5V. LEDs sind nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt; dieser Parameter dient nur Testzwecken.

3.3 Wichtige Hinweise zu den Kenngrößen

• Empfindlichkeit gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD):LEDs sind anfällig für Schäden durch statische Elektrizität und Spannungsspitzen. Während der Handhabung sind geeignete ESD-Schutzmaßnahmen wie geerdete Handgelenkbänder, antistatische Handschuhe und geerdete Geräte zwingend erforderlich.
• Betrieb mit Sperrspannung:Das Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt. Der Sperrstrom-Parameter dient nur Informations- und Testzwecken.

4. Binning-System

Um Anwendungskonsistenz zu gewährleisten, werden LEDs nach wichtigen Leistungsparametern sortiert (gebinnt). Die LTST-C21TGKT verwendet ein zweidimensionales Binning-System.

4.1 Lichtstärke (I_V) Bins

Grüne Farbe, gemessen in Millicandela (mcd) bei 20mA. Toleranz innerhalb jedes Bins beträgt ±15%.

• Bin-Code S:180,0 – 280,0 mcd
• Bin-Code T:280,0 – 450,0 mcd
• Bin-Code U:450,0 – 710,0 mcd
• Bin-Code V:710,0 – 1120,0 mcd

4.2 Farbton (Dominante Wellenlänge) Bins

Grüne Farbe, gemessen in Nanometern (nm) bei 20mA. Toleranz für jeden Bin beträgt ±1 nm.

• Bin-Code AP:520,0 – 525,0 nm
• Bin-Code AQ:525,0 – 530,0 nm
• Bin-Code AR:530,0 – 535,0 nm

Eine vollständige Teilenummer enthält typischerweise diese Bin-Codes, um die genaue Leistungsklasse zu spezifizieren.

5. Typische Kennlinien

Grafische Daten geben einen tieferen Einblick in das Bauteilverhalten unter verschiedenen Bedingungen. Obwohl hier keine spezifischen Kurvendiagramme dargestellt sind, enthält das Datenblatt typischerweise die folgenden wesentlichen Graphen für die Designanalyse:

• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I_V/ I_F):Zeigt, wie die Lichtausbeute mit dem Strom ansteigt, oft sublinear bei höheren Strömen aufgrund von Erwärmung und Effizienzabfall.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom (V_F/ I_F):Veranschaulicht die Dioden-Kennlinie, entscheidend für den Entwurf der strombegrenzenden Schaltung.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur (I_V/ T_a):Zeigt die thermische Abhängigkeit der Lichtausbeute, die generell mit steigender Sperrschichttemperatur abnimmt.
• Spektrale Leistungsverteilung:Ein Diagramm der relativen Intensität über der Wellenlänge, das das Maximum bei ~530 nm und die ~35 nm spektrale Breite zeigt.
• Abstrahlcharakteristik:Ein Polardiagramm, das die räumliche Verteilung der Lichtintensität darstellt und den 70-Grad-Abstrahlwinkel bestätigt.

6. Montage- und Handhabungsrichtlinien

6.1 Empfohlene Lötpads auf der Leiterplatte

Ein empfohlenes Land Pattern (Footprint) für die Leiterplatte wird bereitgestellt, um eine korrekte Lötstellenbildung, mechanische Stabilität und Wärmemanagement zu gewährleisten. Dieses Muster umfasst typischerweise Pad-Abmessungen und Abstände, die etwas größer als die Bauteilanschlüsse sind, um eine gute Benetzung und Filetbildung zu ermöglichen.

6.2 Lötprozess

Das Bauteil ist für bleifreie (Pb-freie) Lötprozesse qualifiziert. Ein empfohlener IR-Reflow-Profil gemäß JEDEC-Standards wird bereitgestellt. Wichtige Parameter sind:

• Vorwärmen:150°C – 200°C.
• Vorwärmzeit:Maximal 120 Sekunden für gleichmäßiges Aufheizen und Aktivierung der Lötpaste.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C.
• Zeit oberhalb der Liquidus-Temperatur (am Peak):Maximal 10 Sekunden. Das Bauteil sollte nicht mehr als zwei Reflow-Zyklen ausgesetzt werden.

Für manuelle Nacharbeit mit einem Lötkolben sollte die Lötspitzentemperatur 300°C nicht überschreiten und die Kontaktzeit auf maximal 3 Sekunden pro Reparaturvorgang begrenzt sein. Es ist entscheidend, den Richtlinien des Lötpastenherstellers zu folgen und das Profil für das spezifische Leiterplattendesign zu charakterisieren.

6.3 Reinigung

Falls eine Nachlötreinigung 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 chemische Reiniger können die Epoxidlinse oder das Gehäuse beschädigen.

6.4 Lagerung und Feuchtigkeitssensitivität

Die LEDs sind in einer feuchtigkeitsdichten Beutel mit Trockenmittel verpackt. Im versiegelten Zustand sollten sie bei ≤ 30°C und ≤ 90% relativer Luftfeuchtigkeit (RH) gelagert und innerhalb eines Jahres verwendet werden. Nach dem Öffnen des Originalbeutels haben die Bauteile die Feuchtigkeitssensitivitätsstufe (MSL) 3. Das bedeutet, sie müssen innerhalb einer Woche nach Exposition unter Fabrikumgebungsbedingungen (≤ 30°C / 60% RH) dem IR-Reflow-Löten unterzogen werden. Für eine Lagerung von mehr als einer Woche außerhalb des Originalbeutels müssen sie in einem versiegelten Behälter mit Trockenmittel oder in einer Stickstoffatmosphäre gelagert werden. Bauteile, die länger als eine Woche exponiert waren, erfordern vor der Montage ein Ausheizen bei etwa 60°C für mindestens 20 Stunden, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und \"Popcorning\"-Schäden während des Reflow zu verhindern.

7. Verpackungsspezifikationen

Das Produkt wird im Tape-and-Reel-Format geliefert, das mit automatischen Bestückungsgeräten kompatibel ist.

• Bandbreite:8 mm.
• Spulendurchmesser:7 Zoll (178 mm).
• Stückzahl pro Spule:3000 Stück.
• Mindestbestellmenge (MOQ):500 Stück für Restmengen.
• Taschenversiegelung:Leere Taschen im Band sind mit einem Deckband verschlossen.
• Fehlende Bauteile:Gemäß Verpackungsstandard sind maximal zwei aufeinanderfolgende fehlende LEDs zulässig.
• Standard:Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA-481-Spezifikationen.

8. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

8.1 Ansteuerungsmethode

Eine LED ist ein stromgesteuertes Bauteil. Um eine konsistente und stabile Lichtstärke, Farbe und Lebensdauer zu gewährleisten, muss sie von einer Konstantstromquelle und nicht von einer Konstantspannungsquelle angesteuert werden. Die Durchlassspannung (V_F) hat eine Toleranz und einen negativen Temperaturkoeffizienten (sie sinkt mit steigender Temperatur). Die Verwendung eines einfachen Vorwiderstands mit einer Spannungsversorgung ist für einfache Indikatoren üblich, aber für Anwendungen mit stabiler Helligkeit wird ein dedizierter LED-Treiber-IC oder eine anspruchsvollere Stromregelschaltung empfohlen. Das Design muss die absoluten Maximalwerte für Dauerstrom (20mA) und Pulsstrom (100mA) einhalten.

8.2 Thermomanagement

Obwohl die Verlustleistung mit 76mW relativ gering ist, ist ein effektives Thermomanagement dennoch wichtig, um Leistung und Zuverlässigkeit zu erhalten, insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen oder bei Betrieb nahe der Maximalwerte. Die Kupferpads auf der Leiterplatte dienen als primärer Kühlkörper. Die Einhaltung des empfohlenen Pad-Layouts, die Verwendung von Wärmeleitungen unter dem Pad (falls für das Gehäuse anwendbar) und eine ausreichende Luftzirkulation tragen dazu bei, die Sperrschichttemperatur der LED innerhalb sicherer Grenzen zu halten und so die Lichtausbeute und Lebensdauer zu erhalten.

8.3 Optische Integration

Der 70-Grad-Abstrahlwinkel bietet ein breites, diffuses Abstrahlmuster, das für Flächenbeleuchtung und Statusanzeigen geeignet ist. Für Anwendungen, die einen fokussierteren Strahl erfordern, können sekundäre Optiken wie Linsen oder Lichtleiter notwendig sein. Die wasserklare Linse ermöglicht die Emission der wahren Chipfarbe (grün) ohne Einfärbung.

8.4 Polarität und Ausrichtung

Als Diode hat die LED eine Anode (+) und eine Kathode (-). Das Gehäuse enthält einen Polarisationsindikator, typischerweise eine Kerbe, einen grünen Punkt oder eine abgeschrägte Ecke auf der Kathodenseite. Die korrekte Ausrichtung auf der Leiterplatte ist für das Leuchten des Bauteils essentiell. Das Reverse-Mount-Design kann spezifische Auswirkungen darauf haben, wie Licht aus dem Gehäuse austritt, was im optischen Design berücksichtigt werden sollte.

9. Zuverlässigkeit und Anwendungsbereich

Die beschriebenen LEDs sind für den Einsatz in Standard-Kommerz- und Industrie-Elektronikgeräten vorgesehen, einschließlich Büroautomatisierung, Kommunikation, Netzwerksystemen und Haushaltsgeräten. Für Anwendungen, die außergewöhnliche Zuverlässigkeit erfordern, bei denen ein Ausfall Sicherheit, Gesundheit oder Leben gefährden könnte – wie in der Luftfahrt, im Transportwesen, in der Medizin oder in kritischen Sicherheitssystemen – sind vor der Integration spezielle Qualifikationen und Beratung erforderlich. Die bereitgestellten Hinweise zu Lagerung, Handhabung und Löten sind grundlegend, um die erwartete Zuverlässigkeit in den vorgesehenen Anwendungen zu erreichen.