SMD LED LTST-C990KSKT-BL Datenblatt - Abmessungen 3,2x2,8x1,9mm - Spannung 1,8-2,4V - Leistung 62,5mW - Gelb - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für die LTST-C990KSKT-BL, eine oberflächenmontierbare (SMD) LED-Lampe. Für die automatisierte Leiterplattenbestückung (PCB) konzipiert, ist dieses Bauteil ideal für platzbeschränkte Anwendungen in einer Vielzahl von Konsum- und Industrieelektronikgeräten.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die Hauptvorteile dieser LED sind ihr miniaturisierter Bauraum, die hohe Helligkeit dank eines AlInGaP-Halbleiterchips und die volle Kompatibilität mit automatischen Bestückungsmaschinen und Infrarot-Reflow-Lötprozessen. Sie ist nach RoHS konform entwickelt. Die Zielanwendungen sind vielfältig und umfassen Telekommunikationsgeräte (z.B. schnurlose und Mobiltelefone), Büroautomatisierungsgeräte wie Notebooks, Netzwerksysteme, Haushaltsgeräte sowie Innenraumbeleuchtung für Schilder oder Symbole. Konkrete Anwendungen sind Hintergrundbeleuchtung von Tastaturen, Statusanzeigen, Mikrodisplays und allgemeine Signalleuchten.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

Die folgenden Abschnitte erläutern die kritischen elektrischen, optischen und thermischen Parameter, die den Leistungsbereich der LED definieren.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte geben die Grenzen an, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Sie sind nicht für den Normalbetrieb vorgesehen. Bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C: Der maximal zulässige Dauerstrom (IF) beträgt 25 mA. Das Bauteil kann einen höheren Spitzenstrom von 60 mA verkraften, jedoch nur unter gepulsten Bedingungen mit einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 0,1 ms. Die maximal zulässige Sperrspannung (VR) beträgt 5 V. Die gesamte Verlustleistung sollte 62,5 mW nicht überschreiten. Der Betriebstemperaturbereich liegt zwischen -30°C und +85°C, während der Lagertemperaturbereich von -40°C bis +85°C reicht. Die Komponente hält einem Infrarot-Reflow-Lötprozess mit einer Spitzentemperatur von 260°C für maximal 10 Sekunden stand.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Diese Eigenschaften werden unter Standardtestbedingungen (Ta=25°C, IF=20 mA) gemessen und stellen typische Werte dar. Die Lichtstärke (Iv), ein Maß für die wahrgenommene Helligkeit, reicht von minimal 450,0 mcd bis maximal 1120,0 mcd. Der Betrachtungswinkel, definiert als 2θ1/2, bei dem die Intensität die Hälfte des Achswerts beträgt, liegt bei 75 Grad, was auf ein relativ breites Abstrahlverhalten hinweist. Die Peak-Wellenlänge (λP) beträgt typischerweise 591,0 nm. Die dominante Wellenlänge (λd), die den wahrgenommenen Farbpunkt im CIE-Farbdiagramm definiert, wird zwischen 584,5 nm und 594,5 nm spezifiziert, was sie eindeutig im gelben Bereich des Spektrums verortet. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt etwa 15 nm. Die Flussspannung (VF) bei 20 mA liegt zwischen 1,8 V und 2,4 V. Der Sperrstrom (IR) bei 5 V beträgt maximal 10 µA.

2.3 Thermische Betrachtungen

Obwohl nicht explizit in Kurven im vorliegenden Auszug detailliert, sind die maximale Verlustleistung von 62,5 mW und der spezifizierte Betriebstemperaturbereich die wesentlichen thermischen Parameter. Entwickler müssen sicherstellen, dass das PCB-Layout und die Anwendungsumgebung eine ausreichende Wärmeableitung ermöglichen, um die Sperrschichttemperatur innerhalb sicherer Grenzen zu halten, da eine Überschreitung der Maximalwerte die Leistung und Lebensdauer beeinträchtigt.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonstanz in der Produktion zu gewährleisten, werden LEDs basierend auf gemessenen Parametern in Bins sortiert. Dieses System ermöglicht es Entwicklern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Anwendungsanforderungen erfüllen.

3.1 Flussspannungs-Binning (VF)

Für die gelbe Variante wird die Flussspannung bei einem Prüfstrom von 20 mA in zwei Bins sortiert: Bin F2 (1,80 V bis 2,10 V) und Bin F3 (2,10 V bis 2,40 V). Die Toleranz für jedes Bin beträgt ±0,1 V. Die Auswahl von LEDs aus demselben VF-Bin hilft, eine gleichmäßige Stromverteilung zu gewährleisten, wenn mehrere Bauteile parallel geschaltet sind.

3.2 Lichtstärke-Binning (Iv)

Die Lichtstärke wird in zwei Bins kategorisiert: Bin U (450,0 mcd bis 710,0 mcd) und Bin V (710,0 mcd bis 1120,0 mcd). Die Toleranz beträgt ±15 % des Bin-Bereichs. Dies ermöglicht eine Auswahl basierend auf den erforderlichen Helligkeitsstufen, wobei Bin V eine höhere Ausgangsleistung bietet.

3.3 Farbton-Binning (Dominante Wellenlänge)

Die dominante Wellenlänge, die den präzisen Gelbton bestimmt, ist in vier Bins unterteilt: Bin H (584,5 nm bis 587,0 nm), Bin J (587,0 nm bis 589,5 nm), Bin K (589,5 nm bis 592,0 nm) und Bin L (592,0 nm bis 594,5 nm). Die Toleranz für jedes Bin beträgt ±1 nm. Dieses präzise Binning ist entscheidend für Anwendungen, die eine strenge Farbabstimmung erfordern, wie z.B. Multi-LED-Displays oder Statusanzeigen, bei denen Farbkonstanz von größter Bedeutung ist.

4. Analyse der Leistungskurven

Während die spezifischen grafischen Kurven im Text erwähnt, aber nicht dargestellt sind, würden typische Diagramme für ein solches Bauteil die folgenden enthalten, die einen tieferen Einblick in das Verhalten unter variierenden Bedingungen geben.

4.1 Vorwärtsstrom vs. Flussspannung (I-V-Kurve)

Diese Kurve zeigt die nichtlineare Beziehung zwischen dem durch die LED fließenden Strom und dem Spannungsabfall über ihr. Sie ist wesentlich für die Auslegung der strombegrenzenden Schaltung (z.B. Vorwiderstand oder Konstantstromtreiber), um einen stabilen Betrieb bei der gewünschten Helligkeitsstufe zu gewährleisten, ohne den maximalen Stromwert zu überschreiten.

4.2 Lichtstärke vs. Vorwärtsstrom

Diese Darstellung zeigt, wie die Lichtausbeute mit dem Vorwärtsstrom ansteigt. Sie ist typischerweise über einen Bereich linear, sättigt jedoch bei höheren Strömen. Der Betrieb nahe dem maximalen Dauerstrom kann höhere Helligkeit bieten, kann jedoch den Wirkungsgrad verringern und den Lichtstromabfall über die Zeit beschleunigen.

4.3 Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur

Diese Kennlinie zeigt den negativen Einfluss einer steigenden Sperrschichttemperatur auf die Lichtausbeute. Mit steigender Temperatur nimmt die Lichtstärke generell ab. Das Verständnis dieser Entlastungskennlinie ist entscheidend für Anwendungen in erhöhten Umgebungstemperaturen, um sicherzustellen, dass ausreichende Helligkeit erhalten bleibt.

4.4 Spektrale Verteilung

Ein Spektraldiagramm würde die relative abgestrahlte Leistung in Abhängigkeit von der Wellenlänge zeigen, zentriert um den 591 nm Peak mit einer Halbwertsbreite von ~15 nm. Dies bestätigt die monochromatische gelbe Emission des AlInGaP-Chips.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED ist in einem standardmäßigen, EIA-konformen SMD-Gehäuse untergebracht. Wichtige Abmessungen sind eine Länge von 3,2 mm, eine Breite von 2,8 mm und eine Höhe von 1,9 mm. Alle Maßtoleranzen betragen ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben. Das Bauteil verfügt über eine wasserklare Linsenabdeckung, die zur Erreichung des 75-Grad-Betrachtungswinkels beiträgt.

5.2 Empfohlenes PCB-Lötflächenlayout

Ein vorgeschlagenes Land Pattern (Footprint) für das PCB-Design wird bereitgestellt, um zuverlässiges Löten und korrekte mechanische Ausrichtung zu gewährleisten. Die Einhaltung dieser empfohlenen Lötflächengeometrie ist entscheidend für die Bildung guter Lötfillete und zur Vermeidung von Tombstoning während des Reflow-Prozesses.

5.3 Polaritätskennzeichnung

Die Kathode (Minuspol) ist typischerweise am Bauteilkörper markiert, oft durch eine Kerbe, einen grünen Punkt oder eine abgeschrägte Ecke an der Linse oder am Gehäuse. Die korrekte Polungsausrichtung muss während der Montage beachtet werden, um die ordnungsgemäße Funktion sicherzustellen.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Parameter für Infrarot-Reflow-Löten

Für bleifreie Lötprozesse wird ein spezifisches Reflow-Profil empfohlen. Die maximale Bauteiltemperatur sollte 260°C nicht überschreiten, und die Zeit oberhalb von 260°C sollte auf maximal 10 Sekunden begrenzt sein. Das Bauteil sollte unter diesen Bedingungen maximal zwei Reflow-Zyklen ausgesetzt werden. Eine Vorwärmphase zwischen 150°C und 200°C für bis zu 120 Sekunden wird empfohlen, um thermischen Schock zu minimieren. Diese Parameter entsprechen JEDEC-Standards, um zuverlässige Lötstellen zu gewährleisten, ohne das LED-Gehäuse zu beschädigen.

6.2 Handlötanleitung

Falls Handlöten erforderlich ist, sollte die Lötspitzentemperatur bei oder unter 300°C gehalten werden. Die Kontaktzeit für jede Lötstelle sollte auf maximal 3 Sekunden begrenzt sein, und dies sollte nur einmal pro Lötstelle durchgeführt werden, um eine übermäßige Wärmeübertragung auf den Halbleiterchip zu verhindern.

6.3 Lagerbedingungen

Ungeöffnete feuchtigkeitsempfindliche Beutel (MSL 3) sollten bei ≤ 30°C und ≤ 90 % relativer Luftfeuchtigkeit (RH) gelagert und innerhalb eines Jahres verwendet werden. Sobald die original versiegelte Verpackung geöffnet ist, sollten die LEDs in einer Umgebung von maximal 30°C und 60 % RH gelagert werden. Es wird dringend empfohlen, den IR-Reflow-Prozess innerhalb einer Woche nach dem Öffnen abzuschließen. Für eine längere Lagerung außerhalb des Originalbeutels sollten die Bauteile in einem verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder in einem Stickstoff-gespülten Exsikkator aufbewahrt werden. Wenn sie länger als eine Woche außerhalb der Originalverpackung gelagert wurden, ist vor dem Löten ein Ausheizen bei etwa 60°C für mindestens 20 Stunden erforderlich, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" während des Reflow zu verhindern.

6.4 Reinigungsverfahren

Falls eine Reinigung nach dem Löten erforderlich ist, sollten nur spezifizierte alkoholbasierte Lösungsmittel wie Isopropylalkohol (IPA) oder Ethylalkohol verwendet werden. Die LED sollte bei normaler Raumtemperatur für weniger als eine Minute eingetaucht werden. Nicht spezifizierte chemische Reiniger können die Epoxidlinse oder das Gehäuse beschädigen.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Spezifikationen für Band und Rolle

Die LEDs werden gemäß ANSI/EIA-481-Standards in geprägter Trägerband auf Rollen mit einem Durchmesser von 7 Zoll (178 mm) geliefert. Jede Rolle enthält 3000 Stück. Die Bandtaschendimensionen sind so ausgelegt, dass sie das 3,2x2,8 mm große Bauteil sicher halten. Ein Deckband verschließt die Taschen. Die maximal zulässige Anzahl aufeinanderfolgender fehlender Bauteile im Band beträgt zwei. Für Mengen unter einer vollen Rolle ist eine Mindestpackmenge von 500 Stück für Restbestellungen verfügbar.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

Die LED muss mit einem Konstantstrom oder über einen in Reihe mit einer Spannungsquelle geschalteten strombegrenzenden Widerstand betrieben werden. Der Wert des Vorwiderstands (R_s) kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R_s = (V_Versorgung - V_F) / I_F, wobei V_F die Flussspannung der LED beim gewünschten Strom I_F (z.B. 20 mA) ist. Die Verwendung der maximalen V_F von 2,4 V stellt sicher, dass der Widerstand konservativ dimensioniert ist, um den Strom unter allen Bin-Bedingungen zu begrenzen.

8.2 Designüberlegungen und Vorsichtsmaßnahmen

ESD-Empfindlichkeit:Die LED ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD). Während der Handhabung und Montage müssen geeignete ESD-Schutzmaßnahmen getroffen werden, einschließlich der Verwendung geerdeter Handgelenkbänder, antistatischer Matten und ESD-sicherer Ausrüstung.
Stromregelung:Schließen Sie die LED niemals direkt ohne Strombegrenzung an eine Spannungsquelle an, da dies zu übermäßigem Stromfluss, sofortiger Überhitzung und katastrophalem Ausfall führen wird.
Wärmemanagement:Stellen Sie sicher, dass das PCB-Layout eine ausreichende Wärmeableitung bietet, insbesondere beim Betrieb bei oder nahe dem maximalen Dauerstrom. Vermeiden Sie es, die LED in der Nähe anderer bedeutender Wärmequellen zu platzieren.
Anwendungsbereich:Diese Komponente ist für allgemeine elektronische Geräte konzipiert. Sie ist nicht für Anwendungen ausgelegt, bei denen ein Ausfall ein direktes Risiko für Leben oder Sicherheit darstellen könnte, wie z.B. in der Luftfahrt, medizinischen Lebenserhaltungssystemen oder kritischen Verkehrssteuerungssystemen, ohne vorherige Konsultation und Qualifizierung.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die LTST-C990KSKT-BL unterscheidet sich durch die Verwendung eines AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Halbleitermaterials für den lichtemittierenden Chip. Im Vergleich zu älteren Technologien wie Standard-GaP (Galliumphosphid) bietet AlInGaP eine deutlich höhere Lichtausbeute, was bei einem gegebenen Strom zu größerer Helligkeit (bis zu 1120 mcd) führt. Die wasserklare Linse, im Gegensatz zu einer diffundierten oder gefärbten Linse, maximiert den Lichteintritt und trägt zum klar definierten 75-Grad-Betrachtungswinkel bei. Ihre volle Kompatibilität mit hochvolumigen, automatisierten SMT-Bestückungsprozessen, einschließlich aggressiver IR-Reflow-Profile, macht sie zu einer kosteneffektiven und zuverlässigen Wahl für die moderne Elektronikfertigung.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Was ist der Unterschied zwischen Peak-Wellenlänge und dominanter Wellenlänge?
A: Die Peak-Wellenlänge (λP) ist die einzelne Wellenlänge, bei der die abgestrahlte optische Leistung maximal ist (typ. 591 nm). Die dominante Wellenlänge (λd) wird aus den CIE-Farbkoordinaten abgeleitet und repräsentiert die einzelne Wellenlänge eines reinen monochromatischen Lichts, das der wahrgenommenen Farbe der LED entspricht (584,5-594,5 nm). λd ist für die Farbspezifikation relevanter.

F: Kann ich diese LED mit einer 3,3V-Versorgung betreiben?
A: Ja, aber ein Vorwiderstand ist zwingend erforderlich. Unter Verwendung der maximalen V_F von 2,4V und einem Ziel-I_F von 20mA wäre der Widerstandswert R = (3,3V - 2,4V) / 0,02A = 45 Ohm. Ein Standard-47-Ohm-Widerstand wäre eine geeignete Wahl, was zu einem etwas geringeren Strom führt.

F: Warum ist Binning wichtig?
A: Binning gewährleistet Konstanz in der Produktion. Beispielsweise garantieren LEDs, die alle aus Bin V für Lichtstärke und Bin K für Wellenlänge stammen, dass alle Anzeigen in einem Panel nahezu identische Helligkeit und denselben Gelbton haben, was für Produktqualität und Ästhetik entscheidend ist.

F: Was bedeutet "MSL 3" für die Lagerung?
A: Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe 3 gibt an, dass das verpackte Bauteil bis zu 168 Stunden (7 Tage) den Bedingungen auf der Werkstattfläche (≤ 30°C/60 % RH) ausgesetzt sein kann, bevor es ausgeheizt werden muss, um Feuchtigkeit zu entfernen, die während des Hochtemperatur-Reflow-Lötprozesses zu internen Schäden führen könnte.

11. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf eines Statusanzeigepanels für einen Netzwerkrouter.
Das Panel benötigt vier gelbe LEDs, um die Status "Stromversorgung", "Internet", "Wi-Fi" und "Ethernet" anzuzeigen. Um ein einheitliches Erscheinungsbild zu gewährleisten, spezifiziert der Entwickler LEDs aus Bin V (für hohe, gleichmäßige Helligkeit) und Bin J (für einen spezifischen Gelbton). Die Schaltung wird von der 5V-Schiene des Routers gespeist. Ein Vorwiderstand wird unter Verwendung der maximalen V_F zur Sicherheit berechnet: R = (5V - 2,4V) / 0,02A = 130 Ohm. Ein 130-Ohm-, 1/8W-Widerstand wird in Reihe mit jeder LED geschaltet. Das PCB-Layout verwendet den empfohlenen Lötflächen-Footprint und enthält kleine thermische Entlastungsarme an den Kathodenlötflächen. Die Bestückungsfirma hält sich an das vorgegebene IR-Reflow-Profil. Das Endprodukt zeigt vier helle, perfekt aufeinander abgestimmte gelbe Anzeigen, die aus einem weiten Winkel klar sichtbar sind.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Die Lichtemission in dieser LED basiert auf Elektrolumineszenz in einem Halbleiterchip aus AlInGaP. Wenn eine Flussspannung angelegt wird, die die Bandlückenspannung des Chips (ca. 2V) übersteigt, werden Elektronen und Löcher aus den n- bzw. p-dotierten Halbleiterschichten in das aktive Gebiet injiziert. Diese Ladungsträger rekombinieren und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts definiert – in diesem Fall gelb. Die wasserklare Epoxidlinse verkapselt den Chip, bietet mechanischen Schutz, formt den Lichtausgangsstrahl (75° Betrachtungswinkel) und verbessert den Lichteintritt aus dem Halbleitermaterial.

13. Technologietrends und Kontext

Die Verwendung von AlInGaP-Material für gelbe, orange und rote LEDs stellt eine etablierte Hochleistungstechnologie dar, die im Vergleich zu älteren GaAsP- und GaP-Lösungen überlegene Effizienz und Helligkeit bietet. Aktuelle Trends bei SMD-LEDs konzentrieren sich auf die Steigerung der Effizienz (Lumen pro Watt), das Erreichen höherer maximaler Treiberströme und Leistungsaufnahmen in kleineren Gehäusen, die Verbesserung der Farbwiedergabe und -sättigung sowie die Erhöhung der Zuverlässigkeit unter rauen Umweltbedingungen. Darüber hinaus sind die Integration mit intelligenten Treibern und die Entwicklung von Chip-Scale-Package (CSP) LEDs, die das traditionelle Kunststoffgehäuse eliminieren, fortlaufende Entwicklungsbereiche. Die hier beschriebene Komponente nutzt eine bewährte, zuverlässige Technologie, die für kosteneffektive, hochvolumige Fertigung in Mainstream-Konsum- und Industrieanwendungen optimiert ist.