SMD LED LTST-C950TGKT Datenblatt - Ultrahelle grüne InGaN-LED - 20mA - 76mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für eine hochleistungsfähige, oberflächenmontierbare LED für moderne elektronische Anwendungen. Das Bauteil nutzt einen fortschrittlichen InGaN-Halbleiterchip zur Erzeugung eines brillanten grünen Lichts. Seine kompakte Bauform und das standardisierte Gehäuse machen es ideal für automatisierte Bestückungsprozesse und platzbeschränkte Designs.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die primären Vorteile dieser LED sind ihre außergewöhnliche Lichtstärke, die Einhaltung von Umweltvorschriften und die robuste Bauweise für die Serienfertigung. Sie ist für den Einsatz in automatischen Pick-and-Place-Anlagen ausgelegt und hält standardmäßigen Infrarot (IR)-Reflow-Lötprofilen stand, was für eine effiziente Leiterplattenbestückung entscheidend ist.

Der Zielmarkt umfasst ein breites Spektrum an Konsum- und Industrieelektronik. Zu den Hauptanwendungsgebieten zählen Telekommunikationsgeräte wie Mobil- und Schnurlostelefone, tragbare Computer wie Notebooks, Netzwerkinfrastruktursysteme, verschiedene Haushaltsgeräte sowie Innenraumbeleuchtung oder Display-Anwendungen. Ihre Zuverlässigkeit und Helligkeit machen sie auch für Statusanzeigen, Tastaturbeleuchtung und die Integration in Mikrodisplays geeignet.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

Dieser Abschnitt beschreibt die absoluten Grenzwerte und Betriebseigenschaften der LED. Alle Parameter gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C, sofern nicht anders angegeben.

2.1 Absolute Maximalwerte

Die absoluten Maximalwerte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Ein Dauerbetrieb an oder nahe diesen Grenzen wird nicht empfohlen. Die Werte sind wie folgt:

• Verlustleistung (Pd):76 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das Bauteil als Wärme abführen kann.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP):100 mA. Dieser Strom ist nur unter gepulsten Bedingungen mit einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 0,1ms zulässig.
• Dauer-Durchlassstrom (I_F):20 mA. Dies ist der empfohlene maximale Strom für Gleichstrombetrieb.
• Betriebstemperaturbereich:-20°C bis +80°C. Das Bauteil funktioniert garantiert innerhalb dieses Umgebungstemperaturbereichs.
• Lagertemperaturbereich:-30°C bis +100°C.
• Infrarot-Lötbedingung:Hält einer Spitzentemperatur von 260°C für 10 Sekunden stand, was dem Standard für bleifreie Bestückungsprozesse entspricht.

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Die folgende Tabelle listet die typischen und garantierten Leistungsparameter unter normalen Betriebsbedingungen (I_F= 20mA, Ta=25°C).

• Lichtstärke (I_V):Reicht von mindestens 1120 mcd bis maximal 7100 mcd, wobei typische Werte innerhalb dieser breiten Spanne liegen. Die Intensität wird mit einem Sensor gemessen, der auf die CIE-Photopische Augenempfindlichkeitskurve gefiltert ist.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):25 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte des auf der Mittelachse gemessenen Wertes abfällt. Er deutet auf ein relativ fokussiertes Strahlprofil hin.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_P):530 nm. Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Ausgangsleistung am stärksten ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):520 nm bis 535 nm. Dieser Parameter, abgeleitet vom CIE-Farbdiagramm, definiert die wahrgenommene Lichtfarbe und ist für die Farbspezifikation relevanter als die Spitzenwellenlänge.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):35 nm. Dies gibt die spektrale Reinheit oder Bandbreite des emittierten Lichts an.
• Durchlassspannung (V_F):2,8 V bis 3,8 V bei 20mA. Der Spannungsabfall über der LED im Betrieb.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 10 μA bei einer Sperrspannung (V_R) von 5V. Das Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt; dieser Test dient nur der Qualitätsprüfung.

3. Erklärung des Bin-Sortiersystems

Um Konsistenz in der Serienfertigung zu gewährleisten, werden LEDs basierend auf Schlüsselparametern in Leistungsklassen (Bins) sortiert. Dies ermöglicht es Entwicklern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Schaltungsanforderungen erfüllen.

3.1 Durchlassspannungs-Klasse (V_F)

LEDs werden nach ihrem Durchlassspannungsabfall bei 20mA kategorisiert. Die Bin-Codes (D7 bis D11) repräsentieren steigende Spannungsbereiche von 2,8V-3,0V bis zu 3,6V-3,8V, mit einer Toleranz von ±0,1V pro Bin. Dies ist entscheidend für die Auslegung der strombegrenzenden Schaltung und für gleichmäßige Helligkeit in Parallelschaltungen.

3.2 Lichtstärke-Klasse (I_V)

Dies ist die primäre Helligkeitsklassifizierung. Die Codes W, X, Y und Z repräsentieren aufsteigende Minimal-/Maximal-Intensitätsbereiche von 1120-1800 mcd bis zu 4500-7100 mcd, mit einer Toleranz von ±15% pro Bin. Die Auswahl hängt von der für die Anwendung erforderlichen Helligkeitsstufe ab.

3.3 Farbton-Klasse (Dominante Wellenlänge)

LEDs werden nach Farbpunkt mittels dominanter Wellenlänge sortiert. Die Codes AP (520-525 nm), AQ (525-530 nm) und AR (530-535 nm) ermöglichen die Auswahl für spezifische Grünanforderungen, mit einer engen Toleranz von ±1 nm pro Bin. Dies gewährleistet Farbkonsistenz in Anwendungen, bei denen mehrere LEDs nebeneinander verwendet werden.

4. Analyse der Leistungskurven

Während spezifische grafische Daten im Datenblatt referenziert sind, werden die typischen Zusammenhänge zwischen Schlüsselparametern nachstehend beschrieben.

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

Die LED zeigt eine nichtlineare I-V-Charakteristik, typisch für Dioden. Die Durchlassspannung (V_F) steigt mit dem Strom an, bleibt aber bei dem Nenn-Antriebsstrom von 20mA innerhalb der spezifizierten Bin-Bereiche. Ein Betrieb über dem absoluten Maximalstrom führt zu einem steileren Anstieg von V_Fund erzeugt übermäßige Wärme.

4.2 Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Die Lichtausbeute (Lichtstärke) ist in ihrem normalen Betriebsbereich annähernd proportional zum Durchlassstrom. Allerdings kann die Effizienz bei sehr hohen Strömen aufgrund erhöhter thermischer Effekte abnehmen. Der Betrieb der LED mit ihrem Nennstrom von 20mA gewährleistet optimale Leistung und Langlebigkeit.

4.3 Temperaturcharakteristiken

Wie alle Halbleiter ist die LED-Leistung temperaturabhängig. Die Durchlassspannung (V_F) hat typischerweise einen negativen Temperaturkoeffizienten, d.h. sie nimmt leicht ab, wenn die Sperrschichttemperatur steigt. Bedeutender ist, dass die Lichtstärke mit steigender Temperatur abnimmt. Ein angemessenes Wärmemanagement in der Anwendung ist entscheidend, um eine konstante Helligkeit und Bauteilzuverlässigkeit über den spezifizierten Betriebstemperaturbereich aufrechtzuerhalten.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen und Polaritätskennzeichnung

Das Bauteil entspricht einem standardisierten SMD-Gehäuse. Zu den Hauptabmessungen gehören die Bauteilgröße, die Anschlussabstände und die Gesamthöhe. Die Kathode ist typischerweise durch eine visuelle Markierung auf dem Gehäuse gekennzeichnet, wie z.B. eine Kerbe, ein Punkt oder eine grüne Tönung auf der entsprechenden Linsenfläche. Die korrekte Polarisierungsausrichtung während der Bestückung ist für die ordnungsgemäße Funktion zwingend erforderlich.

5.2 Empfohlenes Leiterplatten-Pad-Layout

Ein empfohlenes Leiterplatten (PCB)-Pad-Layout wird bereitgestellt, um zuverlässiges Löten und mechanische Stabilität zu gewährleisten. Dieses Layout berücksichtigt den Platzbedarf des Bauteils und ermöglicht eine gute Lötflankenbildung während des Reflow-Prozesses. Die Einhaltung dieser Empfehlung hilft, "Tombstoning" (Aufstellen des Bauteils auf einer Seite) zu verhindern und sorgt für eine korrekte Ausrichtung.

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

6.1 IR-Reflow-Lötparameter

Das Bauteil ist mit bleifreien Infrarot-Reflow-Lötprozessen kompatibel. Ein empfohlenes Profil wird bereitgestellt, das im Allgemeinen Folgendes umfasst:

• Vorwärmen:150-200°C für maximal 120 Sekunden, um die Leiterplatte allmählich zu erwärmen und das Flussmittel zu aktivieren.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C. Die Bauteiltemperatur darf diesen Wert nicht überschreiten.
• Zeit oberhalb der Liquidus-Temperatur (TAL):Die Zeit innerhalb von 5°C der Spitzentemperatur sollte auf maximal 10 Sekunden begrenzt werden.
• Anzahl der Zyklen:Das Bauteil kann unter diesen Bedingungen maximal zwei Reflow-Zyklen standhalten.

Es ist entscheidend zu beachten, dass das optimale Profil vom spezifischen PCB-Design, dem Lotpaste und dem verwendeten Ofen abhängt. Die angegebenen Werte sind Richtlinien, die für den tatsächlichen Produktionsaufbau validiert werden sollten.

6.2 Handlötung

Falls Handlötung erforderlich ist, ist äußerste Vorsicht geboten. Die Lötspitzentemperatur sollte 300°C nicht überschreiten und die Kontaktzeit mit dem LED-Anschluss sollte auf maximal 3 Sekunden begrenzt werden. Wärme sollte auf das PCB-Pad und nicht direkt auf den LED-Körper aufgebracht werden, um thermische Schäden zu vermeiden.

6.3 Reinigung

Falls eine Nachlötreinigung erforderlich ist, sollten nur spezifizierte Lösungsmittel verwendet werden. Empfohlene Mittel sind Ethylalkohol oder Isopropylalkohol (IPA). Die LED sollte bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute eingetaucht werden. Aggressive oder nicht spezifizierte Chemikalien können die Epoxidlinse oder das Gehäusematerial beschädigen.

6.4 Lager- und Handhabungsbedingungen

Elektrostatische Entladung (ESD):Das Bauteil ist ESD-empfindlich. Es müssen geeignete Handhabungsverfahren befolgt werden, einschließlich der Verwendung geerdeter Handgelenkbänder, antistatischer Matten sowie ESD-sicherer Verpackungen und Geräte.

Feuchtigkeitsempfindlichkeit:Das Gehäuse hat eine Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL). Wie angegeben, sollten die Bauteile, wenn die original versiegelte feuchtigkeitsdichte Beutel geöffnet wird, innerhalb einer Woche (MSL 3) einem IR-Reflow unterzogen werden. Für eine längere Lagerung außerhalb des Originalbeutels müssen sie in einem Trockenschrank oder versiegelten Behälter mit Trockenmittel gelagert werden. Bauteile, die länger als eine Woche gelagert wurden, erfordern möglicherweise einen Trocknungsprozess (z.B. 60°C für 20 Stunden), um aufgenommene Feuchtigkeit vor dem Löten zu entfernen, um "Popcorning"-Schäden während des Reflow zu verhindern.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Band- und Rollenspezifikationen

Die Bauteile werden verpackt für die automatisierte Bestückung geliefert. Sie sind in einer geprägten Trägerbahn montiert, die mit einer Schutzdeckfolie versiegelt ist. Das Band ist auf eine Standardrolle mit einem Durchmesser von 7 Zoll (178 mm) aufgewickelt.

Wichtige Verpackungsdetails umfassen:

• Stückzahl pro Rolle:2000 Stück.
• Mindestbestellmenge (MOQ):Für Restmengen wird ein Minimum von 500 Stück angegeben.
• Taschenabdeckung:Leere Bauteiltaschen im Band sind mit Deckfolie versiegelt.
• Fehlende Bauteile:Gemäß Verpackungsstandard sind maximal zwei aufeinanderfolgende fehlende Lampen zulässig.
• Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA-481-Spezifikationen und gewährleistet die Kompatibilität mit standardmäßigen automatischen Bestückungsgeräten.

8. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

Die gebräuchlichste Ansteuerungsmethode ist eine Konstantstromquelle oder ein einfacher strombegrenzender Widerstand in Reihe mit einer Spannungsversorgung. Der Widerstandswert (R_limit) kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R_limit= (V_supply- V_F) / I_F. Die Verwendung der maximalen V_Faus dem Bin (z.B. 3,8V) in dieser Berechnung stellt sicher, dass der Strom selbst bei einem Bauteil mit niedriger V_F20mA nicht überschreitet. Für Anwendungen, die eine stabile Helligkeit erfordern, wird ein dedizierter LED-Treiber-IC empfohlen, insbesondere bei Betrieb mit einer variablen Spannungsquelle wie einer Batterie.

8.2 Wärmemanagement-Design

Obwohl die Verlustleistung relativ gering ist (max. 76mW), ist eine effektive Wärmeableitung wichtig, um Leistung und Lebensdauer aufrechtzuerhalten, insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen oder in geschlossenen Räumen. Die Kupferpads auf der Leiterplatte dienen als primärer Kühlkörper. Eine Vergrößerung der mit den Kathoden- und Anodenpads verbundenen Kupferfläche, die Verwendung von Wärmeleitungen zur Verbindung mit inneren oder unteren Kupferschichten und eine ausreichende Luftzirkulation helfen, die Sperrschichttemperatur zu managen.

8.3 Optische Designüberlegungen

Der 25-Grad-Abstrahlwinkel liefert einen fokussierten Strahl. Für eine breitere Ausleuchtung können sekundäre Optiken wie Diffusoren oder Lichtleiter erforderlich sein. Die Wahl des Bins für Lichtstärke und dominante Wellenlänge sollte auf den Helligkeits- und Farbgleichmäßigkeitsanforderungen der Endanwendung basieren. Das Mischen von Bins innerhalb eines einzelnen Produkts wird nicht empfohlen, wenn visuelle Konsistenz wichtig ist.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich diese LED mit einer 5V-Versorgung und einem Widerstand betreiben?

A: Ja. Zum Beispiel, mit einer typischen V_Fvon 3,2V bei 20mA: R = (5V - 3,2V) / 0,02A = 90 Ohm. Ein Standard-91-Ohm-Widerstand wäre geeignet. Überprüfen Sie den Strom immer mit der tatsächlichen V_FIhres spezifischen Bins.

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

A: Spitzenwellenlänge (λ_P) ist das tatsächliche Maximum der spektralen Ausgangskurve. Dominante Wellenlänge (λ_d) ist ein berechneter Wert, der die einzelne Wellenlänge eines reinen monochromatischen Lichts darstellt, das für das menschliche Auge die gleiche Farbe wie die LED hätte. λ_dist für das Farbabgleichen relevanter.

F: Wie interpretiere ich den Lichtstärke-Bin-Code (z.B. "Y")?

A: Der Bin-Code definiert einen garantierten Bereich. Ein Bauteil aus dem "Y"-Bin hat eine Lichtstärke zwischen 2800 mcd und 4500 mcd, gemessen unter Standardbedingungen (20mA, Ta=25°C).

F: Ist diese LED für den Außeneinsatz geeignet?

A: Das Datenblatt gibt einen Betriebstemperaturbereich von -20°C bis +80°C und typische Innenanwendungen an. Für den Außeneinsatz sind die mögliche Exposition gegenüber Feuchtigkeit, UV-Strahlung und Temperaturen außerhalb des spezifizierten Bereichs zu berücksichtigen, was zusätzliche Schutzmaßnahmen oder eine andere Produktklasse erfordern kann.

10. Technologieeinführung und Trends

10.1 InGaN-Halbleitertechnologie

Diese LED basiert auf Indiumgalliumnitrid (InGaN)-Halbleitermaterial. InGaN ermöglicht die effiziente Erzeugung von Licht im blauen, grünen und weißen (in Kombination mit einem Leuchtstoff) Spektralbereich. Die Effizienz und Helligkeit von InGaN-LEDs hat sich im Vergleich zu früheren Technologien wie Galliumphosphid (GaP) erheblich verbessert, was sie zum Standard für hochleistungsfähige grüne und blaue LEDs macht.

10.2 Branchentrends

Der allgemeine Trend in der SMD-LED-Technologie geht weiterhin in Richtung höherer Lichtausbeute (mehr Lichtausbeute pro Watt elektrischer Eingangsleistung), verbesserter Farbwiedergabe und kleinerer Gehäusegrößen für höhere Packungsdichten. Ein weiterer starker Fokus liegt auf verbesserter Zuverlässigkeit und Langlebigkeit unter verschiedenen Umwelteinflüssen. Die Kompatibilität mit bleifreien, hochtemperaturbeständigen Reflow-Prozessen, wie bei diesem Bauteil, ist mittlerweile eine grundlegende Anforderung, die durch globale Umweltvorschriften (z.B. RoHS) vorangetrieben wird.