SMD LED LTST-C171KEKT Datenblatt - Abmessungen 3,2x1,6x0,8mm - Durchlassspannung 2,4V - Leistung 75mW - Rot - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Der LTST-C171KEKT ist eine oberflächenmontierbare (SMD) Leuchtdiode (LED) aus der Kategorie der Chip-LEDs. Sein primäres Merkmal ist ein ultraflaches Profil mit einer Bauteilhöhe von nur 0,8 Millimetern. Dies macht ihn geeignet für Anwendungen, bei denen Platzbeschränkungen, insbesondere die vertikale Bauraumhöhe (Z-Höhe), kritisch sind. Das Bauteil nutzt einen Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP)-Halbleiter als Lichtquelle, der für eine hocheffiziente Rotlichtemission ausgelegt ist. Die LED wird in einem standardmäßigen, EIA-kompatiblen Gehäuseformat geliefert, auf 8-mm-Trägerband montiert und auf 7-Zoll-Spulen aufgewickelt, was die Kompatibilität mit den in der modernen Elektronikfertigung verwendeten Hochgeschwindigkeits-Bestückungsautomaten erleichtert.

2. Detaillierte Betrachtung der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Die absoluten Maximalwerte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Dies sind keine Bedingungen für den Normalbetrieb. Für den LTST-C171KEKT ist der maximale Dauer-Durchlassstrom (DC) mit 30 mA bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C spezifiziert. Das Bauteil kann unter gepulsten Bedingungen höhere Stoßströme verkraften, wobei ein Spitzen-Durchlassstrom von 80 mA bei einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 0,1 ms zulässig ist. Die maximale Verlustleistung beträgt 75 mW. Ein kritischer thermischer Parameter ist der Derating-Faktor für den Durchlassstrom, der ab 50°C linear mit einer Rate von 0,4 mA pro °C verläuft. Das bedeutet, dass der zulässige Dauerstrom reduziert werden muss, wenn die Betriebstemperatur über 50°C steigt, um Überhitzung zu verhindern. Die maximale Sperrspannung, die ohne Durchbruch angelegt werden kann, beträgt 5 V. Das Bauteil ist für Betrieb und Lagerung im Temperaturbereich von -55°C bis +85°C ausgelegt.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Die typischen Betriebskenngrößen werden bei Ta=25°C gemessen. Der zentrale optische Parameter, die Lichtstärke (Iv), hat einen typischen Wert von 54,0 Millicandela (mcd) bei einem Prüfstrom von 20 mA Durchlassstrom (IF). Wichtig ist, dass diese Messung mit einem Sensor und Filter erfolgt, die auf die CIE photopische Augenempfindlichkeitskurve kalibriert sind. Der Abstrahlwinkel, definiert als 2θ1/2, bei dem die Intensität auf die Hälfte des Achsenwertes abfällt, beträgt breite 130 Grad, was auf ein breites, diffuses Abstrahlmuster und keinen schmalen Strahl hindeutet. Die spektralen Eigenschaften zeigen eine typische Spitzenemissionswellenlänge (λP) bei 632 nm, während die dominante Wellenlänge (λd), die die Farbe wahrnehmungsgemäß definiert, typischerweise bei 624 nm liegt. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt 20 nm und beschreibt die Streuung der emittierten Wellenlängen. Elektrisch beträgt die Durchlassspannung (VF) bei 20 mA typisch 2,4 V, maximal 2,4 V. Der Sperrstrom (IR) ist sehr niedrig, mit einem Maximum von 10 μA bei voller 5 V Sperrvorspannung. Die Bauteilkapazität (C) beträgt typisch 40 pF, gemessen bei Nullvorspannung und 1 MHz.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Produkt nutzt ein Binning-System, um Einheiten basierend auf ihrer gemessenen Lichtstärke zu kategorisieren. Dies gewährleistet Konsistenz innerhalb einer Produktionscharge für Anwendungen, die eine gleichmäßige Helligkeit erfordern. Die Bincodes für den LTST-C171KEKT sind wie folgt definiert: Bincode M deckt Intensitäten von 18,0 bis 28,0 mcd ab, N von 28,0 bis 45,0 mcd, P von 45,0 bis 71,0 mcd, Q von 71,0 bis 112,0 mcd und R von 112,0 bis 180,0 mcd, alle gemessen bei IF=20mA. Auf die Grenzen jedes Intensitäts-Bins wird eine Toleranz von +/-15% angewendet. Das Datenblatt zeigt für diese spezifische Artikelnummer kein separates Binning für dominante Wellenlänge oder Durchlassspannung an, was auf eine enge Kontrolle dieser Parameter oder ein Single-Bin-Angebot schließen lässt.

4. Analyse der Kennlinien

Während der bereitgestellte Textauszug auf Seite 6 auf typische Kennlinien verweist, sind die spezifischen Grafiken nicht im Text enthalten. Basierend auf dem Standardverhalten von LEDs würde man Kurven erwarten, die die Beziehung zwischen Durchlassstrom (IF) und Lichtstärke (Iv) darstellen, die im normalen Betriebsbereich im Allgemeinen linear ist. Eine weitere entscheidende Kurve würde die Durchlassspannung (VF) gegenüber dem Durchlassstrom (IF) darstellen und die exponentielle I-V-Kennlinie der Diode zeigen. Temperaturabhängigkeitskurven sind ebenfalls Standard und zeigen, wie sich Lichtstärke und Durchlassspannung mit der Umgebungs- oder Sperrschichttemperatur ändern, typischerweise mit einer Abnahme der Intensität und einer leichten Abnahme von VF bei steigender Temperatur. Eine relative spektrale Leistungsverteilungskurve würde die Emissionsspitze bei ~632 nm und die 20 nm Halbwertsbreite visuell darstellen.

5. Mechanische & Verpackungsinformationen

Die LED ist in einem industrieüblichen Chip-LED-Gehäuse verpackt. Das zentrale mechanische Merkmal ist die ultraflache Höhe von 0,80 mm. Detaillierte Gehäuseabmessungszeichnungen werden referenziert, die Länge, Breite, Anschlussabstand und andere kritische mechanische Toleranzen spezifizieren, die typischerweise ±0,10 mm betragen. Das Bauteil ist für eine Band-und-Rolle-Verpackung ausgelegt, die mit der automatisierten Bestückung kompatibel ist. Die Spulenspezifikationen folgen den ANSI/EIA 481-1-A-1994-Standards. Eine 7-Zoll-Spule enthält 3000 Stück. Das Band hat Taschen, die mit einem Deckband versiegelt sind. Richtlinien geben maximal zwei aufeinanderfolgende fehlende Bauteile (leere Taschen) und eine Mindestpackmenge von 500 Stück für Restspulen an. Vorgeschlagene Lötpad-Layoutabmessungen werden ebenfalls bereitgestellt, um eine ordnungsgemäße Lötstellenbildung und mechanische Stabilität während und nach dem Reflow-Prozess zu gewährleisten.

6. Löt- & Bestückungsrichtlinien

Das Bauteil ist sowohl mit Infrarot (IR)- als auch mit Dampfphasen-Reflow-Lötprozessen kompatibel, was für bleifreie (Pb-freie) Bestückung wesentlich ist. Spezifische Lötbedingungsgrenzen werden angegeben. Für Wellenlöten ist eine Spitzentemperatur von 260°C für maximal 5 Sekunden spezifiziert. Für Infrarot-Reflow sind die gleichen 260°C Spitze für 5 Sekunden erlaubt. Für Dampfphasen-Reflow gilt die Bedingung 215°C für bis zu 3 Minuten. Das Datenblatt enthält vorgeschlagene Reflow-Temperaturprofile sowohl für normale (Zinn-Blei) als auch für Pb-freie Prozesse. Die Pb-freie Profil-Empfehlung stellt ausdrücklich klar, dass sie für die Verwendung mit SnAgCu (Zinn-Silber-Kupfer) Lotpaste gedacht ist. Zusätzliche allgemeine Lötempfehlungen sind im Abschnitt "Vorsichtsmaßnahmen" aufgeführt, einschließlich Vorwärmparametern und maximaler Lötkolbentemperatur (300°C für maximal 3 Sekunden, nur einmal).

7. Anwendungsempfehlungen

Diese LED ist für Anwendungen in Standard-Elektronikgeräten konzipiert, wie z.B. Bürogeräten, Kommunikationsgeräten und Haushaltsgeräten. Eine kritische Designüberlegung ist, dass LEDs strombetriebene Bauteile sind. Um eine gleichmäßige Helligkeit beim parallelen Betrieb mehrerer LEDs zu gewährleisten, wird dringend empfohlen, einen strombegrenzenden Widerstand in Reihe mit jeder einzelnen LED zu verwenden (Schaltungsmodell A). Der direkte Parallelbetrieb mehrerer LEDs von einer Spannungsquelle ohne individuelle Widerstände (Schaltungsmodell B) wird nicht empfohlen, da geringe Unterschiede in den Durchlassspannungs (Vf)-Eigenschaften zwischen einzelnen LEDs zu erheblichen Unterschieden in der Stromaufteilung und folglich in der wahrgenommenen Helligkeit führen können. Der breite 130-Grad-Abstrahlwinkel macht sie geeignet für Statusanzeigen, Hintergrundbeleuchtung von Symbolen oder allgemeine Beleuchtung, bei der eine breite Winkelabdeckung gewünscht ist.

8. Handhabung, Lagerung & Vorsichtsmaßnahmen

Umfassende Handhabungsanweisungen werden bereitgestellt, um die Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Für die Lagerung sollte die Umgebung 30°C und 60% relative Luftfeuchtigkeit nicht überschreiten. Wenn LEDs aus ihrer ursprünglichen feuchtigkeitssperrenden Verpackung entnommen werden, wird empfohlen, den IR-Reflow-Lötprozess innerhalb von 672 Stunden (28 Tagen) abzuschließen. Für eine längere Lagerung außerhalb des Originalbeutels wird die Lagerung in einem verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder in einer Stickstoffatmosphäre empfohlen. Wenn die Lagerung 672 Stunden überschreitet, wird vor der Bestückung ein Ausheizen bei etwa 60°C für mindestens 20 Stunden empfohlen, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und ein "Popcorning" während des Reflows zu verhindern. Für die Reinigung sollten nur alkoholbasierte Lösungsmittel wie Isopropylalkohol oder Ethylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute verwendet werden. Nicht spezifizierte Chemikalien können das Gehäuse beschädigen. Robuste elektrostatische Entladungs (ESD)-Vorsichtsmaßnahmen sind zwingend erforderlich, da das Bauteil empfindlich ist. Empfehlungen umfassen die Verwendung geerdeter Handgelenkbänder, das Erden aller Geräte und Arbeitsflächen und den Einsatz von Ionisatoren zur Neutralisierung statischer Ladung. ESD-Schäden können sich als hoher Sperrleckstrom, niedrige Durchlassspannung oder Ausfall bei niedrigen Strömen äußern.

9. Technischer Vergleich & Differenzierung

Der primäre Differenzierungsfaktor des LTST-C171KEKT ist sein 0,8 mm Profil, das für eine Chip-LED außergewöhnlich niedrig ist. Im Vergleich zu Standard-Chip-LEDs mit 1,0 mm oder 1,2 mm Höhe ermöglicht dies das Design in dünneren Endprodukten. Die Verwendung von AlInGaP-Technologie bietet eine hohe Lichtausbeute für Rotlicht, typischerweise mit besserer Leistung und Stabilität als ältere Technologien wie GaAsP. Der breite 130-Grad-Abstrahlwinkel ist ein weiteres Schlüsselmerkmal, das eine sehr breite und gleichmäßige Lichtabstrahlung im Vergleich zu LEDs mit engeren Abstrahlwinkeln bietet, die eher für fokussierte Strahl-Anwendungen geeignet sind. Seine Kompatibilität mit Standard-IR/Dampfphasen-Reflow und Band-und-Rolle-Verpackung macht ihn zu einem Drop-in-Bauteil für hochvolumige automatisierte Oberflächenmontage (SMT)-Linien.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Was ist der Hauptvorteil der 0,8mm Höhe?

A: Sie ermöglicht die Integration in extrem dünne elektronische Geräte, wie moderne Smartphones, Tablets, Ultrabooks und Wearable-Technologie, bei denen der interne Bauraum knapp ist.



F: Kann ich diese LED direkt von einer 3,3V- oder 5V-Logikversorgung betreiben?

A: Nein. Eine LED muss mit einer strombegrenzten Quelle betrieben werden. Der direkte Anschluss an eine Spannungsquelle führt zu übermäßigem Stromfluss und zerstört das Bauteil. Verwenden Sie immer einen Vorwiderstand oder eine Konstantstrom-Treiberschaltung.



F: Warum wird für jede parallel geschaltete LED ein Vorwiderstand benötigt?

A: Die Durchlassspannung (Vf) von LEDs unterliegt einer Fertigungstoleranz. Ohne individuelle Widerstände ziehen LEDs mit einer etwas niedrigeren Vf unverhältnismäßig mehr Strom, werden heller und können überhitzen, während solche mit einer höheren Vf dunkler bleiben. Der Widerstand hilft, den Strom auszugleichen.



F: Ist diese LED für Außenanwendungen geeignet?

A: Der Betriebstemperaturbereich von -55°C bis +85°C deckt die meisten Außenbedingungen ab. Die Langzeitzuverlässigkeit in Außenumgebungen hängt jedoch auch von Faktoren wie UV-Bestrahlung und Feuchtigkeitsabdichtung der Endproduktmontage ab, die für die Komponente allein nicht spezifiziert sind.



F: Was bedeutet "Wasserklar"-Linse?

A: Es bedeutet, dass das Linsenmaterial transparent und farblos ist. Dies ermöglicht die Emission der natürlichen Farbe des AlInGaP-Chips (rot) ohne jegliche Einfärbung oder Diffusion durch die Linse selbst, was zu einer gesättigten Farbe führt.

11. Design- und Anwendungsfallstudie

Szenario: Entwurf einer Statusanzeigetafel für einen schlanken Netzwerkrouter.

Das Design erfordert mehrere rote Status-LEDs (für Strom, Internet, Wi-Fi usw.), die auf einer Frontplatte mit begrenzter Tiefe hinter der Blende platziert werden sollen. Die Verwendung traditioneller 1,2 mm hoher LEDs würde ein dickeres Produktgehäuse oder ein komplexes gestuftes PCB-Design erzwingen. Durch die Auswahl des LTST-C171KEKT mit seiner 0,8 mm Höhe kann die Leiterplatte näher an der Frontplatte platziert werden, was pro LED-Position 0,4 mm vertikalen Platz spart. Dies ermöglicht ein schlankeres, kompakteres Router-Design. Der breite 130-Grad-Abstrahlwinkel stellt sicher, dass die Anzeigelichter aus einem weiten Bereich von Betrachtungspositionen in einem Raum klar sichtbar sind. Der Designer implementiert Schaltungsmodell A, verwendet für jede LED einen einzelnen strombegrenzenden Widerstand, der parallel zu einer 3,3V-Schiene am Mikrocontroller der Platze geschaltet ist, und stellt so sicher, dass alle Anzeigen eine gleichmäßige Helligkeit haben. Das PCB-Layout folgt den vorgeschlagenen Lötpad-Abmessungen aus dem Datenblatt, um zuverlässige Lötstellen während des für die Hauptplatinenbestückung spezifizierten bleifreien Reflow-Prozesses zu gewährleisten.

12. Funktionsprinzip

Die Lichtemission in dieser LED basiert auf dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang. Das aktive Gebiet besteht aus Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP), einem direkten Bandabstand-Halbleitermaterial. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Bandabstandsenergie des Materials übersteigt, werden Elektronen aus dem n-dotierten Gebiet und Löcher aus dem p-dotierten Gebiet in das aktive Gebiet injiziert. Diese Ladungsträger rekombinieren strahlend; das heißt, wenn sich ein Elektron mit einem Loch rekombiniert, gibt es Energie in Form eines Photons ab. Die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Photons wird durch die Bandabstandsenergie des AlInGaP-Materials bestimmt, die so ausgelegt ist, dass Photonen im roten Teil des sichtbaren Spektrums (um 624-632 nm) erzeugt werden. Die "wasserklare" Epoxidharzlinse verkapselt den Halbleiterchip, bietet mechanischen Schutz, formt den Lichtausgangsstrahl (was zum 130-Grad-Abstrahlwinkel führt) und verbessert die Lichteinkopplung aus dem Chip.

13. Technologietrends

Die Entwicklung ultraflacher Chip-LEDs wie des LTST-C171KEKT wird durch den anhaltenden Trend zur Miniaturisierung und Dickenreduzierung in Unterhaltungselektronik, Automobilinnenräumen und Wearable-Geräten vorangetrieben. Der Wechsel von älteren Materialien wie GaAsP zu AlInGaP bietet eine höhere Effizienz, was mehr Lichtausbeute (Lumen) pro Einheit elektrischer Eingangsleistung (Watt) bedeutet und zu einer besseren Energieeffizienz in Endprodukten beiträgt. In der Fertigung ist die Kompatibilität mit bleifreien (Pb-freien) Hochtemperatur-Reflow-Profilen aufgrund globaler Umweltvorschriften (z.B. RoHS) mittlerweile eine Standardanforderung. Die Industrie arbeitet weiterhin an höherer Helligkeit in kleineren Gehäusen, verbesserter Farbkonstanz durch engeres Binning und erhöhter Zuverlässigkeit unter rauen Bedingungen wie hoher Temperatur und Feuchtigkeit. Darüber hinaus ist die Integration mehrerer LED-Chips (RGB) in ein einziges ultraflaches Gehäuse für Vollfarbanwendungen ein aktives Entwicklungsgebiet.