LTST-C150KEKT SMD LED Datenblatt - 3,2x2,8x1,9mm - 2,4V - 75mW - Rot - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTST-C150KEKT ist eine hochleistungsfähige, oberflächenmontierbare LED, die für Anwendungen entwickelt wurde, die hohe Sichtbarkeit und Zuverlässigkeit erfordern. Sie nutzt einen AlInGaP-Chip (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid), der für seine hohe Lichtausbeute und exzellente Farbreinheit bekannt ist, insbesondere im roten Spektrum. Diese LED ist in einem standardmäßigen, EIA-kompatiblen Format verpackt, was sie für automatisierte Bestückungsanlagen geeignet macht, wie sie in der Serienfertigung von Elektronik üblich sind.

Die primären Anwendungsbereiche dieser Komponente umfassen Statusanzeigen, Hintergrundbeleuchtung für kleine Displays, Innenraumbeleuchtung im Automobilbereich und verschiedene Konsumelektronik, bei der eine helle, gleichmäßige rote Anzeige erforderlich ist. Ihr Design priorisiert die Kompatibilität mit modernen Lötprozessen und stellt sicher, dass sie die Temperaturprofile von Infrarot- (IR) und Dampfphasen-Reflow-Lötung ohne Schäden übersteht.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Dauerbetrieb der LED an oder nahe diesen Grenzen wird nicht empfohlen.

• Verlustleistung (Pd):75 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das LED-Gehäuse bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C als Wärme abführen kann. Das Überschreiten dieses Limits birgt das Risiko einer Überhitzung des Halbleiterübergangs.
• Dauer-Durchlassstrom (IF):30 mA. Der maximale Gleichstrom, der kontinuierlich angelegt werden darf.
• Spitzen-Durchlassstrom:80 mA. Dieser ist nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite), um kurzzeitig eine höhere Lichtleistung ohne Überhitzung zu erreichen.
• Derating-Faktor:0,4 mA/°C. Für Umgebungstemperaturen über 25°C muss der maximal zulässige Dauer-Durchlassstrom linear um diesen Faktor reduziert werden, um einen thermischen Durchbruch zu verhindern.
• Sperrspannung (VR):5 V. Das Anlegen einer höheren Sperrspannung kann den PN-Übergang der LED zerstören.
• Betriebs- und Lagertemperaturbereich:-55°C bis +85°C. Dieser weite Bereich deutet auf eine robuste Leistung in rauen Umgebungen hin.
• Löttemperaturtoleranz:Die LED hält 260°C für 5 Sekunden (IR/Welle) oder 215°C für 3 Minuten (Dampfphase) stand, was ihre Eignung für bleifreie Reflow-Prozesse bestätigt.

2.2 Elektro-optische Kenngrößen

Diese Parameter werden bei Ta=25°C mit einem Durchlassstrom (IF) von 20 mA gemessen, was der Standardtestbedingung entspricht.

• Lichtstärke (Iv):30,0 - 50,0 mcd (Millicandela). Dies spezifiziert die vom menschlichen Auge wahrgenommene Helligkeit der LED (unter Verwendung eines CIE-angepassten Filters). Der typische Wert beträgt 50 mcd, was auf eine sehr helle Ausgangsleistung für eine Standard-Indikator-LED hinweist.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):130 Grad. Dies ist ein sehr weiter Abstrahlwinkel, was bedeutet, dass die LED Licht über einen breiten Kegel emittiert. Die Intensität im Halbwinkel (65° außerhalb der Achse) beträgt 50 % der axialen (zentralen) Intensität.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λPeak):632 nm (typisch). Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsabgabe am höchsten ist. Sie liegt im roten Bereich des sichtbaren Spektrums.
• Dominante Wellenlänge (λd):624 nm (typisch). Dieser Wert wird aus dem CIE-Farbtafeldiagramm abgeleitet und repräsentiert die einzelne Wellenlänge, die die wahrgenommene Farbe des Lichts am besten beschreibt. Die Differenz zwischen Spitzen- und dominanter Wellenlänge ist charakteristisch für die spektrale Form der LED.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):20 nm. Dies misst die spektrale Reinheit und gibt den Bereich der emittierten Wellenlängen bei 50 % der Spitzenintensität an. Ein Wert von 20 nm ist typisch für eine monochromatische AlInGaP-LED.
• Durchlassspannung (VF):2,0V (Min) - 2,4V (Typ) bei IF=20mA. Dies ist der Spannungsabfall über der LED im Betrieb. Er ist entscheidend für die Auslegung des strombegrenzenden Widerstands in der Treiberschaltung.
• Sperrstrom (IR):100 µA (Max) bei VR=5V. Dies ist der kleine Leckstrom, der fließt, wenn die LED innerhalb ihrer maximalen Nennwerte in Sperrrichtung betrieben wird.
• Kapazität (C):40 pF (Typ) bei VF=0V, f=1MHz. Dies ist die Sperrschichtkapazität, die in Hochfrequenz-Schaltanwendungen relevant sein kann.

3. Analyse der Leistungskurven

Während spezifische Graphen im bereitgestellten Text nicht detailliert sind, würden typische Kurven für eine solche LED umfassen:

• IV-Kurve (Strom vs. Spannung):Zeigt die exponentielle Beziehung zwischen Durchlassspannung und Strom. Die Kniespannung liegt bei etwa 2,0V, danach steigt der Strom bei kleinen Spannungsinkrementen stark an.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Zeigt, dass die Lichtausbeute bis zu einem gewissen Punkt annähernd proportional zum Durchlassstrom ist, danach kann der Wirkungsgrad aufgrund von Erwärmung sinken.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt die Reduzierung der Lichtausbeute mit steigender Umgebungstemperatur. AlInGaP-LEDs haben typischerweise eine gute Hochtemperaturleistung im Vergleich zu anderen Technologien.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die einen Peak bei 632 nm und eine Halbwertsbreite von 20 nm zeigt und die monochromatische rote Ausgabe bestätigt.

4. Mechanische und Verpackungsinformationen

4.1 Gehäuseabmessungen

Die LED ist in einem standardmäßigen Oberflächenmontagegehäuse erhältlich. Wichtige Abmessungen (in mm) umfassen eine Gehäusegröße und einen Anschlussabstand, die mit der automatisierten Bestückung kompatibel sind. Die Linse ist wasserklar, was die Lichtausbeute durch Minimierung der internen Absorption maximiert.

4.2 Polaritätskennzeichnung und Lötflächen-Design

Die Kathode ist typischerweise auf dem Gehäuse markiert. Das Datenblatt enthält vorgeschlagene Abmessungen für die Lötflächen, um eine zuverlässige Lötstelle, korrekte Ausrichtung und ausreichende Wärmeableitung während des Reflow-Lötens sicherzustellen.

4.3 Band- und Spulenverpackung

Die Bauteile werden auf 8 mm breitem Band geliefert, das auf Spulen mit 7 Zoll (178 mm) Durchmesser aufgewickelt ist. Jede Spule enthält 3000 Stück. Diese Verpackung entspricht den ANSI/EIA 481-1-A-1994 Standards und gewährleistet die Kompatibilität mit standardmäßigen automatischen Zuführern. Das Band verwendet eine Deckfolie, um leere Taschen zu versiegeln und die Bauteilausrichtung beizubehalten.

5. Löt- und Montagerichtlinien

5.1 Reflow-Lötbedingungen

Die LED ist für bleifreie Lötprozesse qualifiziert. Das empfohlene Profil erreicht für Infrarot- oder Wellenlöten einen Spitzenwert von 260°C für 5 Sekunden und für Dampfphasenlöten 215°C für 3 Minuten. Es ist entscheidend, diese Temperaturprofile einzuhalten, um Schäden an der Epoxidlinse oder den internen Bonddrähten durch übermäßige thermische Belastung zu vermeiden.

5.2 Reinigung

Wenn nach dem Löten eine Reinigung notwendig ist, sollten nur spezifizierte Lösungsmittel verwendet werden. Das Datenblatt empfiehlt, die LED bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol zu tauchen. Die Verwendung nicht spezifizierter oder aggressiver Chemikalien kann das Kunststoffgehäuse beschädigen, was zu Rissen oder Verfärbungen führt.

5.3 Lagerbedingungen

Bauteile sollten in ihren original Feuchtigkeitssperrbeuteln bei Temperaturen zwischen -55°C und +85°C und bei niedriger Luftfeuchtigkeit gelagert werden, um Feuchtigkeitsaufnahme zu verhindern, die während des Reflow-Lötens zu \"Popcorning\" führen kann.

6. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

6.1 Typische Anwendungsschaltungen

Die gebräuchlichste Ansteuerungsmethode ist ein einfacher Reihenwiderstand. Der Widerstandswert (R) wird mit dem Ohmschen Gesetz berechnet: R = (Vcc - VF) / IF, wobei Vcc die Versorgungsspannung, VF die LED-Durchlassspannung (für Designreserven 2,4V verwenden) und IF der gewünschte Durchlassstrom (z.B. 20mA) ist. Für eine 5V-Versorgung: R = (5 - 2,4) / 0,02 = 130 Ohm. Ein Standardwiderstand von 130 oder 150 Ohm wäre geeignet. Für konstante Helligkeit über einen Bereich von Versorgungsspannungen oder Temperaturen wird ein Konstantstromtreiber empfohlen.

6.2 Thermomanagement

Obwohl die Verlustleistung gering ist (max. 75mW), ist ein korrektes thermisches Design dennoch wichtig für Langlebigkeit und stabile Leistung, insbesondere bei Betrieb bei hohen Umgebungstemperaturen oder nahe dem Maximalstrom. Stellen Sie sicher, dass die Leiterplatte über ausreichend Kupferfläche verfügt, die mit dem thermischen Pad der LED (falls vorhanden) oder den Anschlüssen verbunden ist, um als Kühlkörper zu dienen. Befolgen Sie die Strom-Derating-Richtlinie von 0,4 mA/°C über 25°C.

6.3 Optische Überlegungen

Der weite Abstrahlwinkel von 130 Grad macht diese LED ideal für Anwendungen, bei denen der Indikator aus einem weiten Bereich von Positionen sichtbar sein muss. Für stärker gebündeltes Licht können externe Linsen oder Lichtleiter verwendet werden. Die wasserklare Linse bietet die höchstmögliche Lichtausbeute, kann aber als heller Punktstrahler erscheinen; für ein gleichmäßigeres Erscheinungsbild sind bei anderen Varianten diffundierende Linsen erhältlich.

7. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die Hauptunterscheidungsmerkmale der LTST-C150KEKT sind ihre AlInGaP-Technologie und hohe Helligkeit. Im Vergleich zu älteren GaAsP (Galliumarsenidphosphid) roten LEDs bietet AlInGaP eine deutlich höhere Lichtausbeute, was bedeutet, dass bei gleicher elektrischer Eingangsleistung mehr Licht erzeugt wird. Sie behält auch ihre Farbe und Intensität bei erhöhten Temperaturen besser bei. Der weite Abstrahlwinkel und die Kompatibilität mit automatisierten Hochtemperatur-Lötprozessen machen sie zu einer modernen, kosteneffektiven Wahl für in Serie gefertigte Elektronik.

8. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Kann ich diese LED direkt von einem 3,3V-Mikrocontroller-Pin ansteuern?

A: Möglicherweise, aber es hängt von der Stromquellenfähigkeit des Pins ab. Die VF der LED beträgt ~2,4V, sodass bei 3,3V nur 0,9V über einem strombegrenzenden Widerstand verbleiben. Um 20mA zu erreichen, müsste der Widerstand 45 Ohm betragen (0,9V/0,02A). Prüfen Sie, ob Ihr Mikrocontroller-Pin 20mA liefern kann. Ein Puffertransistor ist oft eine sicherere und zuverlässigere Lösung.

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

A: Die Spitzenwellenlänge ist das physikalische Maximum des emittierten Lichtspektrums. Die dominante Wellenlänge ist ein berechneter Wert basierend auf der menschlichen Farbwahrnehmung (CIE-Diagramm), der der wahrgenommenen Farbe am besten entspricht. Sie sind oft nahe beieinander, aber nicht identisch, insbesondere wenn das Spektrum nicht perfekt symmetrisch ist.

F: Wie interpretiere ich die \"Typischen\" Werte im Datenblatt?

A: \"Typische\" Werte repräsentieren die häufigste oder erwartete Leistung unter spezifizierten Bedingungen. Sie sind nicht garantiert. Für Designzwecke sollten Sie stets die \"Min\"- und \"Max\"-Grenzwerte verwenden, um sicherzustellen, dass Ihre Schaltung bei allen möglichen Bauteiltoleranzen korrekt funktioniert.

9. Praktische Design- und Anwendungsbeispiele

Beispiel 1: Statusanzeige an einem Netzteil:Verwenden Sie die LED mit einem 150-Ohm-Widerstand in Reihe an einer 5V-Schiene. Ihre hohe Helligkeit gewährleistet klare Sichtbarkeit auch in gut beleuchteten Umgebungen. Der weite Abstrahlwinkel ermöglicht es, den Status aus verschiedenen Winkeln in einem Rack oder auf einem Prüfstand zu sehen.

Beispiel 2: Hintergrundbeleuchtung für eine Membrantastatur:Mehrere LEDs können hinter einer lichtdurchlässigen Platte angeordnet werden. Die konsistente Farbe (624 nm dominante Wellenlänge) und Helligkeit gewährleisten eine gleichmäßige Ausleuchtung. Die Kompatibilität mit dem Reflow-Löten ermöglicht es, alle LEDs und andere SMD-Bauteile in einem Arbeitsgang zu löten, was die Montagekosten senkt.

10. Einführung in das Funktionsprinzip

Eine LED ist eine Halbleiterdiode. Wenn eine Durchlassspannung an ihren PN-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen aus dem N-Typ-Material mit Löchern aus dem P-Typ-Material im aktiven Bereich. Diese Rekombination setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des Lichts wird durch die Bandlückenenergie des Halbleitermaterials bestimmt. AlInGaP hat eine Bandlücke, die rotem, orangem und gelbem Licht entspricht. Das wasserklare Epoxidgehäuse fungiert als Linse, formt den Lichtaustritt und schützt den empfindlichen Halbleiterchip.

11. Technologietrends

Der Trend bei Indikator-LEDs wie dieser geht zu immer höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), was die gleiche Helligkeit bei niedrigerem Strom ermöglicht, was Energie spart und Wärme reduziert. Es gibt auch einen Trend zur Miniaturisierung bei gleichzeitiger Beibehaltung oder Verbesserung der optischen Leistung. Darüber hinaus sind eine verbesserte Zuverlässigkeit und eine breitere Qualifikation für Automobil- und Industrietemperaturbereiche gängige Ziele. Die Verwendung von Materialien wie AlInGaP repräsentiert einen anhaltenden Wandel von älteren, weniger effizienten Technologien, um eine bessere Leistung in Standardgehäusen zu bieten.