Technisches Datenblatt für die SMD-LED LTST-M140KRKT - AlInGaP Rot - 120° Abstrahlwinkel - 2,0V typ. - 30mA max.

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für die LTST-M140KRKT, eine oberflächenmontierbare (SMD) Leuchtdiode (LED). Diese Komponente gehört zu einer Baureihe von LEDs, die in Miniaturgrößen und speziellen Konfigurationen entwickelt wurden, um die automatisierte Leiterplattenbestückung (PCB) zu erleichtern. Ihre kompakte Bauform macht sie besonders geeignet für platzbeschränkte Anwendungen in einem breiten Spektrum elektronischer Geräte.

1.1 Merkmale

• Konform mit der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).
• Verpackt auf 12-mm-Trägerband, aufgewickelt auf 7-Zoll-Spulen für die automatisierte Handhabung.
• Standard-EIA-Gehäuseform (Electronic Industries Alliance).
• Eingangs-/Ausgangscharakteristik ist mit IC-Logikpegeln (integrierte Schaltung) kompatibel.
• Entwickelt für die Kompatibilität mit Standard-Automatikbestückungsgeräten (Pick-and-Place).
• Widersteht Infrarot-Reflow-Lötprozessen (IR), die üblicherweise in der Oberflächenmontagetechnik (SMT) verwendet werden.
• Vorkonditioniert, um die JEDEC-Feuchtesensitivitätsstufe 3 (Joint Electron Device Engineering Council) zu erreichen.

1.2 Anwendungen

Die Bauteile sind für den Einsatz in einer Vielzahl elektronischer Geräte vorgesehen, die eine zuverlässige, kompakte Anzeige- oder Lichtquelle erfordern. Typische Anwendungsgebiete sind:

• Telekommunikationsgeräte (z. B. schnurlose Telefone, Mobiltelefone).
• Büroautomatisierungsgeräte (z. B. Notebook-Computer, Netzwerksysteme).
• Haushaltsgeräte und Unterhaltungselektronik.
• Industrielle Steuerungs- und Messgeräte.
• Status- und Stromversorgungsanzeigen.
• Signal- und Symbolbeleuchtung.
• Frontplatten- und Display-Hintergrundbeleuchtung.

2. Gehäuseabmessungen und mechanische Informationen

Die LED wird in einem oberflächenmontierbaren Gehäuse geliefert. Die Linsenfarbe ist wasserklar, und das Lichtquellenmaterial ist Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP), das rotes Licht emittiert. Alle Maßangaben sind in Millimetern (mm) angegeben. Die allgemeine Maßtoleranz beträgt ±0,2 mm, sofern nicht anders angegeben. Detaillierte Maßzeichnungen für das Bauteil selbst sowie für das empfohlene Lötflächenlayout auf der Leiterplatte sind im Datenblatt enthalten, um einen korrekten Footprint-Entwurf für zuverlässiges Löten zu gewährleisten.

3. Grenzwerte und Kenngrößen

Alle Grenzwerte gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C. Das Überschreiten dieser Grenzwerte kann zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen.

3.1 Absolute Maximalwerte

• Verlustleistung (Pd):72 mW
• Spitzen-Durchlassstrom (IFP):80 mA (unter gepulsten Bedingungen: 1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Impulsbreite)
• Dauer-Durchlassstrom (IF):30 mA (DC)
• Sperrspannung (VR):5 V
• Betriebstemperaturbereich:-40°C bis +85°C
• Lagertemperaturbereich:-40°C bis +100°C

3.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Die folgenden Parameter werden bei Ta=25°C und einem Durchlassstrom (IF) von 20 mA gemessen, sofern nicht anders angegeben.

• Lichtstrom (Φv):Typischer Wert wird angegeben; Minimal- und Maximalwerte werden durch den Bin-Rang definiert (siehe Abschnitt 4). Gemessen mit einem Filter, der der CIE-Photopischen Augenempfindlichkeitskurve entspricht.
• Lichtstärke (Iv):Typischer Wert wird angegeben; Minimal- und Maximalwerte werden durch den Bin-Rang definiert. Dies ist ein abgeleiteter Referenzwert.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):120 Grad (typisch). Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke halb so groß ist wie auf der Mittelachse gemessen.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λP):639 nm (typisch). Die Wellenlänge, bei der die spektrale Strahlungsintensität maximal ist.
• Dominante Wellenlänge (λd):631 nm (typisch). Die einzelne Wellenlänge, die die wahrgenommene Farbe im CIE-Farbdiagramm definiert. Toleranz ist ±1 nm.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):20 nm (typisch). Die spektrale Breite, gemessen bei halber Maximalintensität.
• Durchlassspannung (VF):2,0 V (typisch), 2,4 V (maximal) bei IF=20mA. Toleranz ist ±0,1 V.
• Sperrstrom (IR):10 μA (maximal) bei VR=5V.

3.3 Lötprofil

Ein empfohlenes Infrarot-Reflow-Lötprofil (IR) für bleifreie (Pb-freie) Bestückungsprozesse, konform mit dem J-STD-020B-Standard, wird bereitgestellt. Das Profil umfasst Vorwärm-, Halte-, Reflow- und Abkühlphasen mit spezifischen Zeit- und Temperaturgrenzen, wobei die maximale Gehäusetemperatur 260°C nicht überschreiten darf. Die Einhaltung solcher Profile ist entscheidend, um thermische Schäden am LED-Gehäuse während der Bestückung zu verhindern.

4. Bin-Rang-System

Um die Konsistenz der Lichtausbeute sicherzustellen, werden die LEDs anhand ihres gemessenen Lichtstroms in Bins sortiert. Der Bin-Code definiert einen spezifischen Bereich. Für die LTST-M140KRKT (rote Farbe, getestet bei 20mA) sind die definierten Bins:

• B2:Lichtstrom 0,27 - 0,34 lm (Lichtstärke 90 - 112 mcd)
• C1:Lichtstrom 0,34 - 0,42 lm (Lichtstärke 112 - 140 mcd)
• C2:Lichtstrom 0,42 - 0,54 lm (Lichtstärke 140 - 180 mcd)
• D1:Lichtstrom 0,54 - 0,67 lm (Lichtstärke 180 - 224 mcd)
• D2:Lichtstrom 0,67 - 0,84 lm (Lichtstärke 224 - 280 mcd)

Die Toleranz für jedes Lichtstärke-Bin beträgt ±11%. Der Lichtstärkewert (mcd) dient Referenzzwecken. Entwickler sollten beim Bestellen den erforderlichen Bin-Code angeben, um den für ihre Anwendung notwendigen Helligkeitsgrad zu garantieren.

5. Typische Kennlinien

Das Datenblatt enthält grafische Darstellungen wichtiger Kennwerte zur Unterstützung der Designanalyse. Diese Kurven, typischerweise über dem Durchlassstrom oder der Umgebungstemperatur aufgetragen, geben Aufschluss über das Bauteilverhalten unter nicht standardmäßigen Bedingungen. Übliche Kurven sind:

• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Zeigt, wie die Lichtausgabe mit dem Strom bis zum Maximalwert ansteigt.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom:Veranschaulicht die IV-Kennlinie der Diode.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt die thermische Degradation der Lichtausgabe, was für Hochtemperaturanwendungen entscheidend ist.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die das Maximum bei ~639nm und die spektrale Breite zeigt.
• Abstrahlwinkel-Diagramm:Ein Polardiagramm, das die Winkelverteilung der Lichtstärke zeigt.

6. Benutzerhandbuch und Handhabungshinweise

6.1 Reinigung

Falls eine Reinigung nach dem Löten erforderlich ist, dürfen nur spezifizierte Lösungsmittel verwendet werden. Das Eintauchen der LED in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute ist zulässig. Die Verwendung nicht spezifizierter oder aggressiver chemischer Reiniger kann das Kunststoffgehäuse und die Linse beschädigen.

6.2 Lagerung und Feuchtesensitivität

Diese Komponente ist feuchteempfindlich. Solange die versiegelte feuchtigkeitsdichte Verpackung (mit Trockenmittel) ungeöffnet ist, sollten LEDs bei ≤30°C und ≤70% relativer Luftfeuchtigkeit (RLF) gelagert und innerhalb eines Jahres verwendet werden. Sobald die Originalverpackung geöffnet wurde, darf das Lagerumfeld 30°C und 60% RLF nicht überschreiten. Komponenten, die der Umgebungsluft ausgesetzt waren, sollten innerhalb von 168 Stunden (JEDEC Level 3) einer IR-Reflow-Lötung unterzogen werden. Für eine Lagerung über diesen Zeitraum hinaus müssen sie in einem versiegelten Behälter mit Trockenmittel oder in einer Stickstoffatmosphäre gelagert werden. LEDs, die länger als 168 Stunden außerhalb der Verpackung gelagert wurden, müssen vor der Lötmontage etwa 48 Stunden lang bei ca. 60°C getrocknet (gebrannt) werden, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und ein \"Popcorning\" während des Reflow zu verhindern.

6.3 Lötempfehlungen

Zwei primäre Lötverfahren werden unterstützt:

Reflow-Löten (Empfohlen):

- Vorwärmtemperatur: 150-200°C

- Vorwärmzeit: maximal 120 Sekunden

- Spitzentemperatur: maximal 260°C (Gehäuse)

- Zeit über Liquidus: maximal 10 Sekunden

- Anzahl der Reflow-Zyklen: maximal zwei Mal

Handlöten (Lötkolben):

- Lötspitzentemperatur: maximal 300°C

- Lötzeit pro Anschluss: maximal 3 Sekunden

- Anzahl der Lötzyklen: nur einmal

Es ist entscheidend zu beachten, dass das optimale Reflow-Profil vom spezifischen Leiterplattendesign, der verwendeten Lötpaste und dem Ofen abhängt. Das bereitgestellte Profil dient als Richtlinie basierend auf JEDEC-Standards.

6.4 Treiberschaltungsentwurf

Eine LED ist ein stromgesteuertes Bauteil. Ihre Lichtausgabe ist primär eine Funktion des Durchlassstroms, nicht der Spannung. Um eine gleichmäßige Helligkeit sicherzustellen und Schäden zu verhindern, muss die Treiberschaltung eine strombegrenzende Einrichtung enthalten. Beim Parallelschalten mehrerer LEDs wird dringend empfohlen, für jede LED einen eigenen strombegrenzenden Widerstand in Reihe zu schalten. Diese Praxis gleicht geringfügige Unterschiede in der Durchlassspannung (VF) einzelner Bauteile aus, gewährleistet eine gleichmäßige Stromverteilung und damit eine einheitliche Lichtstärke über alle LEDs im Array. Das direkte Ansteuern von LEDs von einer Spannungsquelle ohne Stromregelung wird nicht empfohlen, da dies zu thermischem Durchgehen und Bauteilausfall führen kann.

7. Verpackung und Trägerband- & Spulenspezifikationen

Die LEDs werden im Trägerband- und Spulenformat geliefert, das mit Hochgeschwindigkeits-Automatikbestückungsgeräten kompatibel ist. Wichtige Verpackungsdetails sind:

• Bandbreite: 12 mm.
• Spulendurchmesser: 7 Zoll.
• Stückzahl pro voller Spule: 3000 Stück.
• Mindestbestellmenge für Restposten: 500 Stück.
• Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA-481-Spezifikationen.
• Leere Taschen im Trägerband sind mit einem Deckband versiegelt.
• Pro Spule sind maximal zwei aufeinanderfolgende fehlende Bauteile zulässig.

Detaillierte Maßzeichnungen für das Trägerband, das Deckband und die Spule werden bereitgestellt, um die Kompatibilität mit Zuführsystemen sicherzustellen.

8. Anwendungshinweise und Warnungen

8.1 Bestimmungsgemäße Verwendung

Diese LED ist für den Einsatz in Standard-Elektronikgeräten für allgemeine Zwecke, wie z. B. Unterhaltungselektronik, Bürogeräte und Haushaltsgeräte, konzipiert. Sie ist nicht speziell für Anwendungen entwickelt oder qualifiziert, bei denen ein Ausfall ohne vorherige Konsultation und zusätzliche Qualifizierung zu einer direkten Gefährdung von Leben, Gesundheit oder Sicherheit führen könnte. Zu solchen Anwendungen gehören, sind aber nicht beschränkt auf: Luftfahrt, Verkehr, Verkehrsleitsysteme, medizinische/Lebenserhaltungssysteme und kritische Sicherheitseinrichtungen.

8.2 Thermomanagement

Obwohl das Gehäuse eine spezifizierte Verlustleistung hat, ist ein effektives Thermomanagement auf Leiterplattenebene für die Aufrechterhaltung von Leistung und Lebensdauer unerlässlich, insbesondere bei Betrieb bei hohen Umgebungstemperaturen oder nahe dem Maximalstrom. Das Leiterplattenlayout sollte eine ausreichende Kupferfläche um die Lötflächen herum vorsehen, die als Kühlkörper dient und Wärme von der LED-Sperrschicht ableitet.

8.3 Optische Designüberlegungen

Der 120-Grad-Abstrahlwinkel bietet ein breites, diffuses Abstrahlmuster, das für Statusanzeigen und Hintergrundbeleuchtung geeignet ist, bei denen eine weite Sichtbarkeit gewünscht ist. Für Anwendungen, die einen stärker fokussierten Strahl erfordern, wären Sekundäroptiken (z. B. Linsen oder Reflektoren) erforderlich. Die wasserklare Linse minimiert die Lichtabsorption und maximiert die Ausgangsleistung des AlInGaP-Chips.

9. Technologie- und Materialübersicht

Die LTST-M140KRKT nutzt für ihren lichtemittierenden Bereich das Halbleitermaterial Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP). Die AlInGaP-Technologie eignet sich besonders gut für die Herstellung hocheffizienter roter, oranger und bernsteinfarbener LEDs. Im Vergleich zu älteren Technologien wie Gallium-Arsenid-Phosphid (GaAsP) bietet AlInGaP eine deutlich höhere Lichtausbeute, eine bessere Temperaturstabilität und eine längere Betriebsdauer. Das Licht wird durch Elektrolumineszenz erzeugt, bei der sich Elektronen mit Löchern im aktiven Bereich des Halbleiters rekombinieren und Energie in Form von Photonen freisetzen. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Schichten ist darauf ausgelegt, Photonen bei der Ziel-Dominanzwellenlänge von 631 nm zu erzeugen, die vom menschlichen Auge als rotes Licht wahrgenommen wird.