SMD LED LTST-108KRKT Datenblatt - 3,2x2,8x1,9mm - 1,8-2,4V - 72mW - Wasserklares AlInGaP Rot - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument erläutert die Spezifikationen einer kompakten, oberflächenmontierbaren LED, die für die automatisierte Leiterplattenbestückung konzipiert ist. Das Bauteil ist für platzbeschränkte Anwendungen in einem breiten Spektrum elektronischer Geräte ausgelegt. Sein miniaturisierter Bauraum und die Kompatibilität mit Standardbestückungsprozessen machen es zu einer vielseitigen Komponente für die moderne Elektronikfertigung.

1.1 Kernvorteile

• Konform mit den RoHS-Umweltstandards.
• Verpackt auf 8-mm-Tape, aufgewickelt auf 7-Zoll-Durchmesser-Reels, geeignet für schnelle automatisierte Pick-and-Place-Anlagen.
• Verfügt über eine EIA-standardisierte Gehäuseform für einheitliches Design.
• IC-kompatible Logikpegel für einfache Integration in Steuerschaltungen.
• Konzipiert für die Infrarot-Reflow-Lötprozesse, die in SMT-Fertigungslinien üblich sind.
• Vorkonditioniert nach JEDEC Level 3 Feuchtesensitivitäts-Standards, was die Zuverlässigkeit nach dem Löten erhöht.

1.2 Zielanwendungen

Die LED eignet sich als Statusanzeige, Signalleuchte oder für Frontpanel-Hintergrundbeleuchtung in verschiedenen Bereichen wie Telekommunikation, Büroautomatisierung, Haushaltsgeräten und Industrieausrüstung.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

2.1 Absolute Maximalwerte (Grenzwerte)

Diese Grenzwerte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Ein Betrieb an oder über diesen Grenzen ist nicht garantiert.

• Verlustleistung (Pd):72 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das Gehäuse bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C als Wärme abführen kann. Eine Überschreitung dieses Limits birgt die Gefahr von Überhitzung und reduzierter Lebensdauer.
• Spitzen-Strom (I_FP):80 mA. Dies ist nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite). Es ermöglicht kurze, hochintensive Lichtblitze.
• DC-Durchlassstrom (I_F):30 mA. Dies ist der maximal empfohlene Dauerstrom für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb.
• Betriebstemperaturbereich:-40°C bis +85°C. Das Bauteil ist für den Betrieb innerhalb dieses Umgebungstemperaturbereichs ausgelegt.
• Lagertemperaturbereich:-40°C bis +100°C. Das Bauteil kann ohne angelegte Spannung innerhalb dieser Grenzen gelagert werden.

2.2 Elektro-optische Kenngrößen

Diese Parameter werden bei Ta=25°C und einem I_Fvon 20mA gemessen, was typischen Betriebsbedingungen entspricht.

• Lichtstärke (I_V):112 - 280 mcd (Millicandela). Der tatsächliche Ausgang wird gebinnt (siehe Abschnitt 4). Gemessen mit einem Filter, der der photopischen (CIE) Augenempfindlichkeit entspricht.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):110 Grad (typisch). Dieser weite Winkel zeigt ein diffuses, nicht fokussiertes Abstrahlverhalten an, das für Flächenbeleuchtung oder breit sichtbare Anzeigen geeignet ist.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_p):639 nm (typisch). Die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsabgabe am höchsten ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):631 nm (typisch). Die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge, die die Farbe (Rot) definiert. Toleranz ist ±1 nm.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):20 nm (typisch). Die Bandbreite des emittierten Lichts, ein Indikator für die Farbreinheit.
• Durchlassspannung (V_F):1,8V (Min), 2,4V (Max) bei 20mA. Der Spannungsabfall über der LED im leitenden Zustand. Toleranz ist ±0,1V.
• Sperrstrom (I_R):10 µA (Max) bei V_R=5V. Das Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt; dieser Parameter dient nur zu Testzwecken.

3. Erklärung des Binning-Systems

3.1 Lichtstärke (I_V) Binning

Um eine gleichmäßige Helligkeit über die Produktionschargen hinweg sicherzustellen, werden die LEDs nach ihrer Intensität sortiert (gebinnt). Der Bincode ist für Anwendungen, die ein einheitliches Erscheinungsbild erfordern, entscheidend.

Die Toleranz für jedes Intensitäts-Bin beträgt ±11%.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt enthält typische Kennlinien, die für die Designanalyse wesentlich sind.

• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Zeigt den nichtlinearen Zusammenhang zwischen Treiberstrom und Lichtausbeute. Die Ausgabe steigt mit dem Strom, kann aber bei höheren Werten sättigen.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Demonstriert den negativen Temperaturkoeffizienten der Lichtausbeute. Die Intensität nimmt typischerweise mit steigender Umgebungstemperatur ab, ein kritischer Faktor für das Wärmemanagement.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom:Veranschaulicht die exponentielle I-V-Kennlinie der Diode. Die Kurve hilft bei der Auswahl geeigneter strombegrenzender Widerstände und beim Verständnis der Anforderungen an die Stromversorgung.
• Spektrale Verteilung:Ein Diagramm, das die relative Strahlungsleistung über die Wellenlängen zeigt, zentriert um die Spitzenwellenlänge von 639 nm mit einer typischen Halbwertsbreite von 20 nm.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED entspricht einer standardisierten SMD-Gehäuseform. Wichtige Abmessungen (in Millimetern, Toleranz ±0,2mm sofern nicht anders angegeben) umfassen eine Baugröße von ca. 3,2mm x 2,8mm bei einer Höhe von 1,9mm. Die Kathode ist typischerweise durch eine Markierung oder eine abgeschrägte Ecke am Gehäuse gekennzeichnet.

5.2 Empfohlenes Lötflächen-Layout für die Leiterplatte

Ein Lötflächenmuster (Land Pattern) wird bereitgestellt, um eine korrekte Lötstellenbildung während des Reflow-Prozesses zu gewährleisten. Die Einhaltung dieser empfohlenen Kontur ist entscheidend für mechanische Stabilität, Wärmeableitung und die Vermeidung von "Tombstoning" (Aufklappen).

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

6.1 IR-Reflow-Lötprofil (Bleifrei)

Ein mit J-STD-020B konformes Temperaturprofil für bleifreie Prozesse wird vorgeschlagen. Wichtige Parameter sind:

• Vorwärmen:150°C bis 200°C.
• Vorwärmzeit:Maximal 120 Sekunden.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C.
• Zeit oberhalb der Liquidus-Temperatur:Entsprechend der Profilkurve, typischerweise 60-90 Sekunden.
• Anstiegs-/Abfallraten:Kontrolliert, um thermischen Schock zu minimieren.

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

6.2 Handlöten

Falls notwendig, ist Handlöten mit einem Lötkolben unter strengen Grenzen zulässig: Lötspitzentemperatur nicht über 300°C und Lötzeit begrenzt auf maximal 3 Sekunden pro Lötstelle, und dies nur einmalig.

6.3 Lagerbedingungen

• Verschweißte Verpackung:Lagern bei ≤ 30°C und ≤ 70% relativer Luftfeuchtigkeit. Innerhalb eines Jahres nach Öffnen der Feuchtigkeitsschutzbeutel verwenden.
• Geöffnete Verpackung:Für Bauteile, die aus dem verschweißten Beutel entnommen wurden, sollte die Umgebung 30°C / 60% r.F. nicht überschreiten. Es wird empfohlen, den IR-Reflow innerhalb von 168 Stunden (1 Woche) abzuschließen.
• Langzeitlagerung (Geöffnet):In einem verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder in einem Stickstoff-Exsikkator lagern. Bei einer Expositionszeit von >168 Stunden ist vor dem Löten ein Ausheizen bei 60°C für mindestens 48 Stunden erforderlich, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" (Aufplatzen) während des Reflow zu verhindern.

6.4 Reinigung

Wenn eine Reinigung nach dem Löten notwendig ist, verwenden Sie nur alkoholbasierte Lösungsmittel wie Isopropylalkohol oder Ethylalkohol. Bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute eintauchen. Vermeiden Sie nicht spezifizierte chemische Reiniger, die die Epoxidlinse beschädigen könnten.

7. Anwendungsvorschläge

7.1 Treiberschaltungs-Design

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Um gleichmäßige Helligkeit sicherzustellen und Stromkonzentration (Current Hogging) zu verhindern, muss für jede LED ein serieller strombegrenzender Widerstand verwendet werden, selbst wenn mehrere LEDs parallel an die gleiche Versorgungsspannung angeschlossen sind. Der Widerstandswert (R) kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (V_Versorgung- V_F) / I_F, wobei V_Fdie Durchlassspannung der LED beim gewünschten Strom I_F.

ist.

7.2 Thermische Aspekte

Obwohl die Verlustleistung gering ist (max. 72mW), ist es für Langlebigkeit und stabile Lichtausbeute entscheidend, die Sperrschichttemperatur innerhalb der Grenzwerte zu halten. Sorgen Sie für ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte oder thermische Durchkontaktierungen unter der thermischen Anschlussfläche des Bauteils (falls vorhanden), um Wärme abzuleiten, insbesondere in Umgebungen mit hoher Umgebungstemperatur oder bei Betrieb nahe dem Maximalstrom.

7.3 Optisches Design

Der 110-Grad-Abstrahlwinkel bietet weites, diffuses Licht. Für Anwendungen, die einen stärker gerichteten Strahl benötigen, können externe Linsen oder Lichtleiter erforderlich sein. Die wasserklare Linse mit dem roten AlInGaP-Chip bietet eine gute Farbsättigung.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu älteren Technologien wie GaAsP bietet diese AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) LED eine deutlich höhere Lichtausbeute, was zu einer helleren Leuchtkraft bei gleichem Treiberstrom führt. Der weite Abstrahlwinkel ist charakteristisch für das Gehäuse- und Linsendesign und unterscheidet sich von schmalwinkligen "Strohhut"-LEDs. Die Kompatibilität mit IR-Reflow und Tape-and-Reel-Verpackung unterscheidet sie von bedrahteten LEDs und spricht speziell die automatisierte, hochvolumige SMT-Fertigung an.

9. Häufig gestellte Fragen (Basierend auf technischen Parametern)

9.1 Kann ich diese LED dauerhaft mit 30mA betreiben?

Ja, 30mA ist der maximal empfohlene DC-Durchlassstrom. Für optimale Lebensdauer und Zuverlässigkeit ist der Betrieb mit einem niedrigeren Strom, z.B. 20mA (der Testbedingung), ratsam, sofern die Helligkeitsanforderungen der Anwendung dies zulassen.

9.2 Warum gibt es eine Spitzenstrom-Bewertung von 80mA, wenn der DC-Maximalwert nur 30mA beträgt?

Die 80mA-Bewertung gilt für sehr kurze Pulse (0,1ms Breite) mit einem niedrigen Tastverhältnis (10%). Dies ermöglicht es der LED-Sperrschicht, sich zwischen den Pulsen abzukühlen und verhindert thermische Überlastung. Dies ist nützlich für Multiplexing-Schemata oder zur Erzeugung sehr heller Stroboskopeffekte, jedoch nicht für Dauerbeleuchtung.

9.3 Was bedeutet "JEDEC Level 3" Vorkonditionierung?

Es bedeutet, dass das Bauteil klassifiziert wurde, eine "Bodenlebensdauer" von 168 Stunden (7 Tagen) unter Werksbedingungen (<30°C/60% r.F.) zu haben, nachdem der Feuchtigkeitsschutzbeutel geöffnet wurde, bevor es vor dem Reflow-Löten ausgeheizt werden muss. Diese Information ist für die Produktionsplanung entscheidend, um feuchtigkeitsbedingte Defekte zu vermeiden.

10. Praktisches AnwendungsbeispielSzenario: Entwurf einer Statusanzeigetafel für einen Netzwerkrouter._FMehrere LTST-108KRKT LEDs (z.B. für Strom, LAN, WAN, Wi-Fi Status) sollen verwendet werden. Um gleichmäßige Helligkeit zu gewährleisten, geben Sie beim Einkauf LEDs aus dem gleichen Intensitäts-Bin an (z.B. alle R2 oder S1). Entwerfen Sie die Leiterplatte mit dem empfohlenen Lötflächenlayout. Verwenden Sie eine 5V-Versorgungsspannung. Berechnen Sie den Serienwiderstand für jede LED: Angenommen, ein typisches V_Fvon 2,1V und ein Ziel-I

von 20mA, dann R = (5V - 2,1V) / 0,02A = 145 Ohm. Ein Standard-150-Ohm-Widerstand wäre geeignet. Befolgen Sie die Reflow-Profil-Richtlinien während der Bestückung. Dieser Ansatz garantiert konsistente, zuverlässige visuelle Anzeigen.

11. Einführung in das Funktionsprinzip

Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiterbauelemente, die Licht durch Elektrolumineszenz emittieren. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich (in diesem Fall aus AlInGaP). Die bei dieser Rekombination freigesetzte Energie wird als Photonen (Licht) emittiert. Die spezifische Materialzusammensetzung (AlInGaP) bestimmt die Bandlückenenergie, die die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts definiert, in diesem Fall rot. Die Epoxidlinse verkapselt den Chip, bietet mechanischen Schutz und formt das Lichtaustrittsmuster.

12. Technologietrends