SMD LED LTST-020KFKT Datenblatt - 2.0x1.25x1.1mm - 1.8-2.4V - 72mW - Orange AlInGaP - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für die LTST-020KFKT, eine oberflächenmontierbare (SMD) Leuchtdiode (LED). Diese Komponente gehört zu einer Familie von Miniatur-LEDs, die für die automatisierte Leiterplattenbestückung (PCB) und Anwendungen entwickelt wurden, bei denen Platz eine kritische Einschränkung darstellt. Das Bauteil nutzt Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP) Halbleitertechnologie, um eine orange Lichtemission zu erzeugen. Seine kompakte Bauform und Kompatibilität mit Standard-Industrieprozessen machen es für die Integration in eine Vielzahl moderner elektronischer Geräte geeignet.

1.1 Merkmale

• Konform mit der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).
• Verpackt in industrieüblicher 12-mm-Tape auf 7-Zoll-Spulen für automatisierte Bestückungssysteme (Pick-and-Place).
• Standard EIA (Electronic Industries Alliance) Gehäuseabmessungen.
• Kompatible Logikpegel für integrierte Schaltkreise (I.C.).
• Entwickelt für die Kompatibilität mit automatischen Bestückungs- und Montagegeräten.
• Geeignet für Infrarot (IR) Reflow-Lötprozesse.
• Vorkonditioniert entsprechend JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council) Feuchtesensitivitätsstufe 3.

1.2 Anwendungen

Die LTST-020KFKT ist für vielseitige Einsätze in mehreren Branchen konzipiert. Hauptanwendungsbereiche sind:

• Telekommunikation:Statusanzeigen in Routern, Modems und Netzwerk-Switches.
• Büroautomatisierung:Hintergrundbeleuchtung für Tasten und Statusanzeigen in Druckern, Scannern und Kopierern.
• Unterhaltungselektronik:Strom-/Ladeanzeigen in Smartphones, Tablets, Laptops und Haushaltsgeräten.
• Industrieausrüstung:Pultanzeigen für Maschinen, Steuerungssysteme und Messgeräte.
• Allgemeine Anzeige:Signal- und Symbolbeleuchtung, Frontplatten-Hintergrundbeleuchtung und allgemeine Statusanzeige.

2. Gehäuseabmessungen und mechanische Spezifikationen

Die LED ist in einem kompakten, industrieüblichen 020-Gehäuse untergebracht. Die wichtigsten mechanischen Abmessungen sind wie folgt:

• Gehäuselänge: 2,0 mm
• Gehäusebreite: 1,25 mm
• Gehäusehöhe: 1,1 mm
• Anschlussabstand: 1,05 mm

Linsenfarbe:Wasserklar

Emittierte Farbe:Orange (AlInGaP)

Hinweise:Alle Abmessungen sind in Millimetern angegeben. Toleranzen betragen ±0,2 mm, sofern nicht anders angegeben. Das Gehäuse enthält eine Polungsmarkierung (typischerweise eine Kathodenkennzeichnung) für die korrekte Ausrichtung während der Montage.

3. Grenzwerte und Kenngrößen

Alle Spezifikationen gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C, sofern nicht anders angegeben. Das Überschreiten der absoluten Maximalwerte kann zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen.

3.1 Absolute Maximalwerte

• Verlustleistung (Pd):72 mW
• Spitzen-Durchlassstrom (I_F(peak)):80 mA (bei 1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Impulsbreite)
• Dauer-Durchlassstrom (I_F):30 mA DC
• Betriebstemperaturbereich (T_opr):-40°C bis +85°C
• Lagertemperaturbereich (T_stg):-40°C bis +100°C

3.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Die folgende Tabelle zeigt die typischen Leistungsparameter, wenn das Bauteil unter Standard-Testbedingungen (I_F= 20mA) betrieben wird.

• Lichtstärke (I_V):90,0 - 280,0 mcd (Millicandela). Gemessen mit einem Filter, der der CIE photopischen Augenempfindlichkeitskurve entspricht.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):110 Grad (typisch). Definiert als der volle Winkel, bei dem die Intensität auf die Hälfte ihres axialen Wertes abfällt.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_p):611 nm (typisch).
• Dominante Wellenlänge (λ_d):600 - 612 nm. Abgeleitet aus den CIE-Farbwertkoordinaten.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):17 nm (typisch).
• Durchlassspannung (V_F):1,8 - 2,4 V. Toleranz beträgt ±0,1V.
• Sperrstrom (I_R):10 μA (maximal) bei V_R= 5V. Hinweis: Dieses Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt; dieser Parameter dient nur zu Infrarot-Testzwecken.

4. Bin-Sortiersystem

Um Konsistenz in Produktion und Anwendung zu gewährleisten, werden LEDs basierend auf Schlüsselparametern in Leistungsklassen (Bins) sortiert.

4.1 Durchlassspannung (V_F) Klasse

Sortierung bei I_F= 20mA. Toleranz pro Bin: ±0,10V.

D2: 1,8V - 2,0V

D3: 2,0V - 2,2V

D4: 2,2V - 2,4V

4.2 Lichtstärke (I_V) Klasse

Sortierung bei I_F= 20mA. Toleranz pro Bin: ±11%.

Q2: 90 - 112 mcd

R1: 112 - 140 mcd

R2: 140 - 180 mcd

S1: 180 - 220 mcd

S2: 220 - 280 mcd

4.3 Dominante Wellenlänge (λ_d) Klasse

Sortierung bei I_F= 20mA. Toleranz pro Bin: ±1nm.

P: 600 - 603 nm

Q: 603 - 606 nm

R: 606 - 609 nm

S: 609 - 612 nm

5. Typische Leistungskurven und Analyse

Das Verständnis der Beziehung zwischen Betriebsbedingungen und Leistung ist für ein optimales Design entscheidend.

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

Die I-V-Kennlinie ist nichtlinear, typisch für eine Diode. Die Durchlassspannung (V_F) weist einen positiven Temperaturkoeffizienten auf, d.h. sie nimmt bei gegebenem Strom leicht ab, wenn die Sperrschichttemperatur steigt. Entwickler müssen dies beim Entwurf von strombegrenzenden Schaltungen berücksichtigen.

5.2 Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Die Lichtausbeute (Lichtstärke) ist im normalen Betriebsbereich (bis zum Nenndauerstrom) annähernd proportional zum Durchlassstrom. Allerdings kann die Effizienz bei sehr hohen Strömen aufgrund erhöhter thermischer Effekte sinken. Ein dauerhafter Betrieb über dem absoluten Maximalwert beschleunigt den Lichtstromrückgang und verkürzt die Lebensdauer.

5.3 Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur

Wie die meisten LEDs nimmt die Lichtstärke des AlInGaP-Chips mit steigender Umgebungs- (und damit Sperrschicht-) Temperatur ab. Diese thermische Entlastung muss in Anwendungen berücksichtigt werden, in denen die LED in Hochtemperaturumgebungen oder mit begrenzter Wärmeableitung arbeitet. Das Datenblatt enthält eine Kurve, die diesen Zusammenhang zeigt, was für eine gleichbleibende Helligkeit unter allen erwarteten Betriebsbedingungen entscheidend ist.

5.4 Spektrale Verteilung

Das Emissionsspektrum ist um 611 nm (orange) zentriert. Die spektrale Halbwertsbreite von etwa 17 nm zeigt eine relativ reine, monochromatische Orange-Farbe im Vergleich zu breitbandigeren Quellen wie phosphorkonvertierten weißen LEDs. Dies macht sie für Anwendungen geeignet, die eine spezifische Farbanzeige oder Filterung erfordern.

6. Montage- und Handhabungsrichtlinien

6.1 Empfohlene Leiterplatten-Pad-Anordnung

Es wird ein Lötflächen-Layout (Land Pattern) bereitgestellt, um zuverlässiges Löten und korrekte Ausrichtung zu gewährleisten. Die empfohlenen Pad-Abmessungen berücksichtigen die Bildung von Lötfilets während des Reflow-Prozesses. Die Verwendung der spezifizierten Pad-Geometrie hilft, "Tombstoning" (Bauteil stellt sich auf einer Seite auf) zu verhindern und sorgt für eine gute mechanische und elektrische Verbindung.

6.2 Lötprozess

Das Bauteil ist mit Infrarot (IR) Reflow-Lötprozessen, einschließlich bleifreiem (Pb-free) Löten, kompatibel. Ein mit J-STD-020B konformer Reflow-Profilvorschlag wird bereitgestellt, mit folgenden Schlüsselparametern:

Vorwärmtemperatur:150°C - 200°C

Vorwärmzeit:Maximal 120 Sekunden

Spitzen-Reflow-Temperatur:Maximal 260°C

Zeit oberhalb Liquidus:Entsprechend der Lotpasten-Spezifikation

Abkühlrate:Kontrolliert, um thermische Spannungen zu minimieren.

Hinweis:Das tatsächliche Profil muss für die spezifische Leiterplattenbestückung charakterisiert werden, unter Berücksichtigung von Platinendicke, Bauteildichte und Lotpastentyp.

6.3 Handlöten (falls erforderlich)

Falls manuelle Reparatur erforderlich ist, verwenden Sie eine temperaturgeregelte Lötstation.

Lötspitzentemperatur:Maximal 300°C

Lötzeit:Maximal 3 Sekunden pro Pad.

Vermeiden Sie mechanische Belastung des LED-Gehäuses während oder nach dem Löten.

6.4 Reinigung

Falls eine Nachlötreinigung erforderlich ist, verwenden Sie nur zugelassene Lösungsmittel. Tauchen Sie die LED bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol. Verwenden Sie keine Ultraschallreinigung oder nicht spezifizierte chemische Reiniger, da diese die Epoxidlinse oder Gehäusedichtungen beschädigen können.

6.5 Lagerung und Feuchtesensitivität

Die LEDs sind feuchteempfindlich (MSL Level 3).

Verschweißter Beutel:Lagern bei ≤ 30°C und ≤ 70% r.F. Innerhalb eines Jahres nach Versiegelungsdatum verwenden.

Nach Öffnen des Beutels:Lagern bei ≤ 30°C und ≤ 60% r.F. Es wird empfohlen, den IR-Reflow innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) nach Exposition gegenüber Umgebungsluft abzuschließen.

Längere Lagerung (geöffnet):In einem verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder in einem Stickstoff-Exsikkator lagern.

Nachbacken:Bauteile, die länger als 168 Stunden exponiert waren, sollten vor dem Löten bei etwa 60°C für mindestens 48 Stunden getrocknet (gebacken) werden, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" während des Reflow zu verhindern.

7. Verpackung und Tape & Reel Spezifikationen

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

• Spulendurchmesser:Standard 7 Zoll (178 mm).
• Tapebreite:12 mm.
• Taschenabstand:4,0 mm.
• Stückzahl pro Spule:4.000 Stück (volle Spule).
• Mindestbestellmenge (MOQ):500 Stück für Restspulen.
• Deckfolie:Wird aufgebracht, um die Bauteile in den Taschen zu versiegeln.
• Verpackungsstandards:Konform mit ANSI/EIA-481 Spezifikationen.
• Fehlende Bauteile:Gemäß Spulenspezifikation sind maximal zwei aufeinanderfolgende leere Taschen erlaubt.

8. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

8.1 Strombegrenzung

Eine LED ist ein stromgesteuertes Bauteil. Ein Vorwiderstand zur Strombegrenzung ist zwingend erforderlich, wenn sie von einer Spannungsquelle gespeist wird. Der Widerstandswert (R) kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (V_versorgung- V_F) / I_F. Verwenden Sie für ein konservatives Design den maximalen V_F-Wert aus dem Datenblatt (2,4V), um sicherzustellen, dass der Strom den gewünschten Wert nicht überschreitet. Beispiel: Für 20mA aus einer 5V-Versorgung: R = (5V - 2,4V) / 0,020A = 130Ω. Der nächstgelegene Standardwert (z.B. 120Ω oder 150Ω) wird ausgewählt, unter Berücksichtigung der Nennleistung (P = I²R).

8.2 Thermomanagement

Obwohl klein, erzeugt die LED an der Halbleitersperrschicht Wärme. Die Nennverlustleistung (72mW) und der Betriebstemperaturbereich (-40°C bis +85°C) müssen eingehalten werden. Für Dauerbetrieb bei oder nahe dem Maximalstrom (30mA) muss die Leiterplatte für ausreichende Wärmeableitung sorgen. Dies kann die Verwendung von Wärmeleitungen unter dem thermischen Pad der LED (falls vorhanden), die Verbindung mit einer Kupferfläche und den Betrieb in geschlossenen, unbelüfteten Räumen vermeiden. Übermäßige Sperrschichttemperatur führt zu reduzierter Lichtausbeute, beschleunigter Alterung und möglichem vorzeitigem Ausfall.

8.3 ESD (Elektrostatische Entladung) Vorsichtsmaßnahmen

Obwohl in diesem Datenblatt nicht explizit bewertet, sind LEDs im Allgemeinen empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung. Während der Montage und Handhabung sollten Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen beachtet werden: Verwenden Sie geerdete Arbeitsplätze, Handgelenkbänder und leitfähige Behälter.

8.4 Optisches Design

Der 110-Grad-Abstrahlwinkel bietet ein breites, diffuses Abstrahlmuster, das für Statusanzeigen geeignet ist, die aus verschiedenen Blickwinkeln sichtbar sein sollen. Für Anwendungen, die einen fokussierteren Strahl erfordern, wären Sekundäroptiken (Linsen oder Lichtleiter) notwendig. Die wasserklare Linse ermöglicht es, die wahre Chipfarbe (orange) ohne Einfärbung zu sehen.

9. Technischer Vergleich und Auswahlhilfe

Die LTST-020KFKT bietet eine spezifische Kombination von Eigenschaften. Bei der Auswahl einer LED für ein Design sollten folgende Punkte mit Alternativen verglichen werden:

• Technologie (AlInGaP):Bietet hohe Effizienz und gute Farbreinheit im Orange/Rot/Bernstein-Spektrum. Sie hat typischerweise eine bessere Temperaturstabilität und längere Lebensdauer als ältere Technologien wie GaAsP.
• Gehäusegröße (020):Eines der kleinsten standardmäßigen SMD-LED-Gehäuse, ideal für hochintegrierte Leiterplatten. Größere Gehäuse (z.B. 0402, 0603) können manuell einfacher zu handhaben sein oder eine etwas höhere Leistungsaufnahme bieten.
• Helligkeit (90-280mcd):Dieser Helligkeitsbereich ist für Innenraum-Anzeigen und Hintergrundbeleuchtung geeignet. Für sonnenlichttaugliche Anwendungen oder Fernsignalisierung wären höherintensive LEDs erforderlich.
• Spannung (1,8-2,4V):Die relativ niedrige Durchlassspannung ermöglicht den Betrieb von Niederspannungs-Logikversorgungen (3,3V, 5V) mit minimalem Spannungsabfall am Vorwiderstand, was die Energieeffizienz verbessert.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

10.1 Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

Spitzenwellenlänge (λ_p):Die einzelne Wellenlänge, bei der das Emissionsspektrum seine maximale Intensität hat (611 nm typisch für diese LED).

Dominante Wellenlänge (λ_d):Die einzelne Wellenlänge von monochromatischem Licht, die, kombiniert mit einer spezifizierten weißen Referenz, der wahrgenommenen Farbe der LED entspricht. Sie wird aus den CIE-Farbwertkoordinaten abgeleitet und korreliert stärker mit der Farbwahrnehmung des menschlichen Auges (600-612 nm für diese LED).

10.2 Kann ich diese LED ohne Vorwiderstand betreiben?

No.Der direkte Betrieb einer LED an einer Spannungsquelle führt zu übermäßigem Stromfluss, der schnell den absoluten Maximalwert für den Durchlassstrom (30mA DC) überschreitet und zu sofortigem oder schnellem Ausfall führt. Ein Vorwiderstand oder eine Konstantstrom-Treiberschaltung ist immer erforderlich.

10.3 Wie interpretiere ich die Bin-Codes bei der Bestellung?

Der vollständige Produktcode (z.B. LTST-020KFKT) kann Suffixe enthalten, die spezifische Bins für V_F, I_V und λ_d angeben. Konsultieren Sie den Hersteller oder Distributor für verfügbare Bin-Kombinationen. Die Auswahl engerer Bins gewährleistet eine konsistentere Leistung über alle Einheiten in Ihrer Produktion, kann sich aber auf Kosten und Verfügbarkeit auswirken.

10.4 Ist diese LED für Automotive-Anwendungen geeignet?

Dieses Standard-Datenblatt führt keine AEC-Q101 Automotive-Qualifikation auf. Für den Einsatz in Automotive-Umgebungen (erweiterte Temperaturbereiche, Vibration, Feuchtigkeit) sollte eine speziell nach Automotive-Standards qualifizierte LED ausgewählt werden.

11. Praktisches Designbeispiel

Szenario:Entwurf einer "EIN"-Anzeige für ein 3,3V-Mikrocontroller-basiertes Gerät.

Ziel:Klar sichtbare orange Anzeige mit einem Durchlassstrom von etwa 15mA (konservativ für lange Lebensdauer).

Schritte:

1. Parameterauswahl:Aus dem Datenblatt einen typischen V_F-Wert von 2,1V für die Berechnung verwenden. Ziel I_F= 15mA.

2. Widerstandsberechnung:R = (V_versorgung- V_F) / I_F= (3,3V - 2,1V) / 0,015A = 80Ω.

3. Standardwert & Leistungsprüfung:Einen Standard-82Ω-Widerstand wählen. Verlustleistung im Widerstand: P = I²R = (0,015)²* 82 = 0,01845W. Ein Standard-1/16W (0,0625W) oder 1/10W Widerstand ist mehr als ausreichend.

4. Leiterplatten-Layout:Den 82Ω-Widerstand in Reihe mit der Anode der LED platzieren. Die Kathode der LED mit Masse verbinden. Dem empfohlenen Pad-Layout aus Abschnitt 6.1 für die LED folgen. Sicherstellen, dass die Polarität korrekt ist (Kathodenmarkierung auf dem PCB-Silk passt zur LED-Markierung).

5. Erwartete Leistung:Bei 15mA ist die Lichtstärke proportional niedriger als unter der 20mA-Testbedingung, aber für eine Pultanzeige immer noch ausreichend. Der niedrigere Strom reduziert auch die Sperrschichttemperatur und verbessert die Langzeitzuverlässigkeit.