SMD LED LTST-S270KDKT Datenblatt - Roter AllnGaP Chip - 20mA - 50mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTST-S270KDKT ist eine oberflächenmontierbare (SMD) LED-Lampe, die für die automatisierte Leiterplattenbestückung (PCB) konzipiert ist. Sie zeichnet sich durch eine Miniaturbauform aus, die für platzbeschränkte Anwendungen geeignet ist. Das Bauteil nutzt einen ultrahellen Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AllnGaP) Halbleiterchip zur Erzeugung von rotem Licht, der in einem wasserklaren Linsengehäuse untergebracht ist. Diese Kombination ist für Anwendungen entwickelt, die hohe Zuverlässigkeit und Kompatibilität mit modernen Fertigungsprozessen erfordern.

1.1 Merkmale

• Konform mit der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).
• Seitlich abstrahlende Chip-Konfiguration mit verzinnten Anschlüssen für verbesserte Lötbarkeit.
• Verwendet eine ultrahelle AllnGaP-Chip-Technologie für hohe Lichtstärke.
• Verpackt in 8-mm-Tape auf 7-Zoll-Durchmesser-Spulen für die automatisierte Pick-and-Place-Montage.
• Entspricht den EIA-Standardgehäuseabmessungen (Electronic Industries Alliance).
• IC-kompatible Ansteuerungscharakteristik.
• Entwickelt für die Kompatibilität mit automatischen Bestückungsgeräten.
• Geeignet für Infrarot (IR)-Reflow-Lötprozesse.

1.2 Anwendungen

Diese LED ist für eine breite Palette elektronischer Geräte vorgesehen, bei denen kompakte Größe, Zuverlässigkeit und effiziente Montage entscheidend sind. Typische Anwendungsbereiche sind:

• Telekommunikation:Statusanzeigen in schnurlosen Telefonen, Mobiltelefonen und Netzwerkgeräten.
• Büroautomatisierung & Unterhaltungselektronik:Hintergrundbeleuchtung für Tastaturen und Keypads in Notebooks und anderen tragbaren Geräten.
• Haushaltsgeräte & Industrieelektronik:Strom-, Modus- oder Statusanzeigen.
• Display und Beschilderung:Mikrodisplays und Symbolbeleuchtung in Innenanwendungen.

2. Gehäuseabmessungen und mechanische Informationen

Die LED wird in einem Standard-SMD-Gehäuse geliefert. Die Linsenfarbe ist wasserklar, und die Lichtquellenfarbe ist rot vom AllnGaP-Chip. Alle Maßtoleranzen betragen ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben. Detaillierte mechanische Zeichnungen für das Bauteil, empfohlene PCB-Lötpads sowie Tape-and-Reel-Verpackungsdetails sind im Quelldokument enthalten, die für das PCB-Layout-Design und die Montageprozessplanung wesentlich sind.

3. Grenzwerte und Kenngrößen

3.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, bei deren Überschreitung dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Alle Werte gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C.

• Verlustleistung (Pd):50 mW
• Spitzen-Durchlassstrom (I_F(PEAK)):40 mA (bei 1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite)
• DC-Durchlassstrom (I_F):20 mA
• Sperrspannung (V_R):5 V
• Betriebstemperaturbereich (T_opr):-30°C bis +85°C
• Lagertemperaturbereich (T_stg):-40°C bis +85°C
• Infrarot-Lötbedingung:260°C Spitzentemperatur für maximal 10 Sekunden.

3.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Betriebsparameter, gemessen bei Ta=25°C und I_F=20 mA, sofern nicht anders angegeben.

• Lichtstärke (I_V):4,5 - 45,0 mcd (Millicandela). Gemessen mit einem Filter, der der CIE photopischen Augenempfindlichkeitskurve entspricht.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):130 Grad. Definiert als der volle Winkel, bei dem die Intensität die Hälfte des axialen (auf der Achse liegenden) Wertes beträgt.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_P):650,0 nm (typisch).
• Dominante Wellenlänge (λ_d):630,0 - 645,0 nm. Diese einzelne Wellenlänge definiert die wahrgenommene Farbe der LED im CIE-Farbdiagramm.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):20 nm (typisch). Die Breite des Emissionsspektrums bei halber maximaler Intensität.
• Durchlassspannung (V_F):1,6 - 2,4 V.
• Sperrstrom (I_R):10 µA (maximal) bei V_R=5V.

3.3 Hinweis zu elektrostatischer Entladung (ESD)

LEDs sind empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung und Spannungsspitzen. Während der Handhabung und Montage müssen geeignete ESD-Schutzmaßnahmen ergriffen werden. Dazu gehören die Verwendung geerdeter Handgelenkbänder, antistatischer Handschuhe und die Sicherstellung, dass alle Geräte und Arbeitsplätze ordnungsgemäß geerdet sind, um latente oder katastrophale Bauteilausfälle zu verhindern.

4. Binning-System

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs nach ihrer Lichtstärke in Bins sortiert. Der LTST-S270KDKT verwendet die folgenden Bin-Codes für seine rote Ausgabe, gemessen bei 20 mA.

• Bin J:4,5 - 7,1 mcd
• Bin K:7,1 - 11,2 mcd
• Bin L:11,2 - 18,0 mcd
• Bin M:18,0 - 28,0 mcd
• Bin N:28,0 - 45,0 mcd

Auf die Grenzen jedes Lichtstärke-Bins wird eine Toleranz von ±15% angewendet. Entwickler sollten den erforderlichen Bin-Code angeben, um die gewünschte Helligkeitsstufe in der endgültigen Anwendung zu garantieren.

5. Analyse der Kennlinien

Das Quelldokument enthält typische Kennlinien, die für das Verständnis des Bauteilverhaltens unter verschiedenen Bedingungen entscheidend sind. Diese Kurven veranschaulichen typischerweise die Beziehung zwischen Durchlassstrom und Lichtstärke (I_Fvs. I_V), Durchlassstrom und Durchlassspannung (I_Fvs. V_F) sowie den Einfluss der Umgebungstemperatur auf die Lichtstärke. Die Analyse dieser Kurven ermöglicht es Entwicklern, den Treiberstrom für Effizienz und Helligkeit zu optimieren, die Spannungsanforderungen für das Netzteil-Design zu verstehen und die thermische Degradation in Hochtemperaturumgebungen zu berücksichtigen.

6. Montage- und Handhabungsrichtlinien

6.1 Reinigung

Nicht spezifizierte chemische Reinigungsmittel können das LED-Gehäuse beschädigen. Falls nach dem Löten oder aufgrund von Verunreinigungen eine Reinigung erforderlich ist, verwenden Sie Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur. Die Tauchzeit sollte weniger als eine Minute betragen, um potenzielle Schäden an der Epoxidlinse oder der internen Struktur zu verhindern.

6.2 Lötprozess

Das Bauteil ist mit Infrarot (IR)-Reflow-Lötprozessen kompatibel, die für die SMD-Montage Standard sind. Ein bleifreier (Pb-freier) Prozessablauf wird empfohlen.

• Vorwärmen:150°C bis 200°C.
• Vorwärmzeit:Maximal 120 Sekunden.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C.
• Zeit oberhalb Liquidus:Maximal 10 Sekunden bei Spitzentemperatur. Der Reflow-Vorgang sollte nicht mehr als zweimal durchgeführt werden.

Für manuelle Nacharbeit mit einem Lötkolben sollte die Lötspitzentemperatur 300°C nicht überschreiten, und die Kontaktzeit sollte auf maximal 3 Sekunden pro Lötstelle begrenzt werden. Es ist entscheidend, JEDEC-konforme Reflow-Profile und die Empfehlungen des Lotpastenherstellers zu befolgen, um zuverlässige Lötstellen zu gewährleisten und thermische Schäden an der LED zu verhindern.

6.3 Lagerbedingungen

Eine ordnungsgemäße Lagerung ist entscheidend, um die Lötbarkeit und die Bauteilzuverlässigkeit aufrechtzuerhalten.

• Versiegelte Verpackung:Lagern bei ≤ 30°C und ≤ 90% relativer Luftfeuchtigkeit (RH). Die Haltbarkeit beträgt ein Jahr bei Lagerung im original feuchtigkeitsgeschützten Beutel mit Trockenmittel.
• Geöffnete Verpackung:Für Bauteile, die aus ihrer Originalverpackung entnommen wurden, darf die Lagerumgebung 30°C oder 60% RH nicht überschreiten. Es wird empfohlen, den IR-Reflow innerhalb einer Woche abzuschließen (Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe 3, MSL 3). Für eine längere Lagerung außerhalb des Originalbeutels verwenden Sie einen versiegelten Behälter mit Trockenmittel oder einen Stickstoff-Exsikkator. Bauteile, die länger als eine Woche gelagert wurden, sollten vor dem Löten etwa 20 Stunden bei ca. 60°C getrocknet (gebrannt) werden, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die Standardverpackung für die Großserienmontage ist 8 mm breites, geprägtes Trägertape, das auf 7-Zoll (178 mm) Durchmesser-Spulen aufgewickelt ist. Jede Spule enthält 4000 Stück. Das Tape ist mit einem Deckband versiegelt. Die Verpackung folgt den ANSI/EIA-481-Spezifikationen. Für kleinere Mengen ist eine Mindestpackung von 500 Stück erhältlich. Das Tape ist so ausgelegt, dass maximal zwei aufeinanderfolgende fehlende Bauteile (leere Taschen) zulässig sind.

8. Anwendungsdesign-Überlegungen

8.1 Treiberschaltungs-Design

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Um eine gleichmäßige Helligkeit beim Ansteuern mehrerer LEDs, insbesondere in Parallelschaltungen, sicherzustellen, ist es unerlässlich, einen strombegrenzenden Widerstand in Reihe mit jeder LED zu verwenden. Dies kompensiert die natürliche Schwankung der Durchlassspannung (V_F) von Bauteil zu Bauteil. Das direkte Ansteuern von LEDs von einer Spannungsquelle ohne Stromregelung kann zu übermäßigem Strom, thermischem Durchgehen und reduzierter Lebensdauer führen. Die einfache Reihenwiderstand-Methode (Schaltung A im Quelldokument) ist ein zuverlässiger und gängiger Ansatz.

8.2 Thermomanagement

Obwohl das Gehäuse klein ist, müssen die Verlustleistung (maximal 50 mW) und der Betriebstemperaturbereich (-30°C bis +85°C) beachtet werden. Die Lichtausbeute nimmt typischerweise mit steigender Sperrschichttemperatur ab. In Anwendungen, in denen die LED bei oder nahe ihrem maximalen Strom betrieben wird oder in hohen Umgebungstemperaturen, sollte das PCB-Layout berücksichtigt werden, um über Kupferpads und Leiterbahnen eine ausreichende Wärmeableitung zu gewährleisten.

8.3 Anwendungsbereich und Zuverlässigkeit

Dieses Produkt ist für den Einsatz in Standard-Handels- und Verbraucherelektronikgeräten vorgesehen. Für Anwendungen, die außergewöhnliche Zuverlässigkeit erfordern, bei denen ein Ausfall die Sicherheit oder Gesundheit gefährden könnte (z. B. Luftfahrt, medizinische Lebenserhaltung, Verkehrssteuerung), sind zusätzliche Qualifikation und Beratung erforderlich. Das Bauteil ist nicht für den kontinuierlichen Einsatz im Freien oder in rauen Umgebungen konzipiert, es sei denn, es ist angemessen geschützt.

9. Technischer Vergleich und Trends

Die Verwendung von AllnGaP-Technologie für rote LEDs stellt einen bedeutenden Fortschritt gegenüber älteren Technologien wie Galliumarsenidphosphid (GaAsP) dar. AllnGaP bietet eine überlegene Lumenausbeute, was zu höherer Helligkeit bei gleichem Treiberstrom und besserer Temperaturstabilität führt. Das seitlich abstrahlende Gehäuse (im Gegensatz zu oben abstrahlend) ist besonders vorteilhaft für Anwendungen, bei denen das Licht parallel zur PCB-Oberfläche gerichtet werden muss, wie z. B. in randbeleuchteten Panels oder Lichtleitern für Tastatur-Hintergrundbeleuchtung. Der Trend bei SMD-LEDs geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz, kleinerer Gehäuse und breiterer Kompatibilität mit automatisierten, hochtemperaturbeständigen Montageprozessen wie bleifreiem Reflow-Löten.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

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

A: Die Spitzenwellenlänge (λ_P) ist die Wellenlänge, bei der die optische Ausgangsleistung maximal ist. Die dominante Wellenlänge (λ_d) ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge, berechnet aus den CIE-Farbkoordinaten. λ_dist für die Farbangabe relevanter.

F: Kann ich diese LED ohne einen Reihenwiderstand betreiben?

A: Dies wird dringend abgeraten. Die Durchlassspannung hat einen Bereich (1,6V bis 2,4V). Das direkte Anschließen an eine Spannungsquelle, die auch nur leicht über ihrem V_Fliegt, kann einen großen, unkontrollierten Stromfluss verursachen, der die LED möglicherweise sofort oder mit der Zeit zerstört.

F: Warum ist der Abstrahlwinkel so groß (130°)?

A: Ein großer Abstrahlwinkel ist charakteristisch für das seitlich abstrahlende Gehäuse und das Linsendesign. Er ist vorteilhaft für Anwendungen, die eine breite, gleichmäßige Ausleuchtung über eine Fläche erfordern, anstatt eines fokussierten Lichtpunkts.

F: Wie wähle ich den richtigen Bin-Code aus?

A: Die Auswahl des Bin-Codes hängt von der für Ihre Anwendung erforderlichen Mindesthelligkeit ab. Wenn Ihr Design mindestens 15 mcd benötigt, sollten Sie Bin L oder höher (L, M, N) angeben. Die Verwendung eines höheren Bins stellt sicher, dass Ihre Helligkeitsanforderung auch mit der -15% Toleranz erfüllt wird.

11. Design- und Anwendungsfallstudie

Szenario: Hintergrundbeleuchtung einer Membrantastatur.

Ein Entwickler erstellt ein Medizingerät mit einer Silikon-Gummi-Tastatur, die für den Betrieb bei schwachem Licht eine rote Hintergrundbeleuchtung benötigt. Der Platz hinter der Tastatur ist extrem begrenzt.

Design-Entscheidungen:

1. Der LTST-S270KDKT wird aufgrund seiner seitlichen Abstrahlung ausgewählt, die ideal ist, um Licht in den Rand eines Lichtleiters einzukoppeln oder direkt die Seite einer transluzenten Tastaturbeschriftung von der PCB-Ebene aus zu beleuchten.

2. Der ultrahelle AllnGaP-Chip gewährleistet eine ausreichende Lichtausbeute, selbst wenn das Licht durch das Gummi-Tastaturmaterial diffundiert wird.

3. Ein Treiberstrom von 15 mA wird gewählt (unterhalb des Maximums von 20 mA), um langfristige Zuverlässigkeit sicherzustellen und die Wärmeentwicklung im geschlossenen Gerätegehäuse zu minimieren.

4. Bin M (18,0-28,0 mcd) wird spezifiziert, um ein helles, einheitliches Erscheinungsbild über alle Tasten hinweg zu garantieren.

5. Das PCB-Layout enthält die empfohlenen Lötpad-Abmessungen und verwendet einen 0805-großen strombegrenzenden Widerstand in Reihe mit jeder LED, berechnet basierend auf der Versorgungsspannung und der typischen V_Fder LED.

6. Die Montagefirma folgt dem vorgegebenen IR-Reflow-Profil, und die Bauteile werden vor der Verwendung in einer kontrollierten Umgebung gelagert, um den MSL3-Anforderungen zu entsprechen.

Dieser Ansatz führt zu einer zuverlässigen, gleichmäßig beleuchteten Tastatur, die den ästhetischen und funktionalen Anforderungen des Endprodukts gerecht wird.