LTST-C171KGKT SMD LED Datenblatt - 0,8mm Bauhöhe - 2,4V Durchlassspannung - Grün - 75mW Leistung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTST-C171KGKT ist eine oberflächenmontierbare (SMD) Leuchtdiode (LED), die für moderne, platzbeschränkte elektronische Anwendungen konzipiert ist. Sie gehört zur Familie ultraflacher Chip-LEDs und zeichnet sich durch eine bemerkenswert niedrige Bauhöhe von nur 0,80 mm aus. Dies macht sie zur idealen Wahl für Hintergrundbeleuchtungen, Statusanzeigen und dekorative Beleuchtung in schlanken Consumer-Elektronikgeräten, Automobilarmaturenbrettern und tragbaren Geräten, bei denen die Bauteilhöhe ein kritischer Konstruktionsfaktor ist.

Die LED nutzt einen Halbleiterchip aus Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP), eine Technologie, die für die Erzeugung von hocheffizientem Licht im Bereich von Bernstein bis Grün bekannt ist. Dieses spezifische Modell emittiert grünes Licht. Ihre Konstruktion und Materialien entsprechen der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe) und klassifizieren sie als umweltfreundliches Produkt, das für globale Märkte mit strengen Umweltvorschriften geeignet ist.

Auf 8-mm-Trägerband verpackt und auf 7-Zoll (178 mm) Durchmesser großen Spulen geliefert, ist das Bauteil voll kompatibel mit Hochgeschwindigkeits-Automatikbestückungsanlagen. Es ist zudem für die Belastung durch Standard-Infrarot (IR)- und Dampfphasen-Reflow-Lötprozesse ausgelegt, was eine effiziente und zuverlässige Serienfertigung ermöglicht.

2. Detaillierte technische Spezifikationen

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb bei oder nahe diesen Grenzwerten wird für längere Zeit nicht empfohlen.

• Verlustleistung (Pd):75 mW. Dies ist die maximale Gesamtleistung, die das LED-Gehäuse bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C als Wärme abführen kann.
• DC-Durchlassstrom (IF):30 mA. Der maximal zulässige kontinuierliche Durchlassstrom.
• Spitzen-Durchlassstrom:80 mA. Dieser ist nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite), um Überhitzung zu verhindern.
• Derating:Der maximale DC-Durchlassstrom muss linear um 0,4 mA für jedes Grad Celsius über 50°C Umgebungstemperatur reduziert werden. Dies ist entscheidend für das thermische Management in Hochtemperaturumgebungen.
• Sperrspannung (VR):5 V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann einen sofortigen Sperrschichtdurchbruch verursachen.
• Betriebs- und Lagertemperaturbereich:-55°C bis +85°C. Das Bauteil ist für den Betrieb und die Lagerung in diesem weiten industriellen Temperaturbereich ausgelegt.
• Infrarot-Lötbedingung:Hält einer Spitzentemperatur von 260°C für 10 Sekunden stand, was dem Standard für bleifreie (Pb-free) Reflow-Lötprofile entspricht.

2.2 Elektrische und optische Kennwerte

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen bei Ta=25°C und einem IF von 20 mA, was der Standard-Testbedingung entspricht.

• Lichtstärke (Iv):18,0 (Min) / 35,0 (Typ) mcd. Dies ist die wahrgenommene Helligkeit der Lichtausgabe, gemessen durch einen Sensor, der auf die photopische Reaktion des menschlichen Auges (CIE-Kurve) abgestimmt ist.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):130° (Typ). Dieser weite Abstrahlwinkel zeigt, dass die LED Licht über einen breiten Kegel emittiert, was sie für Anwendungen geeignet macht, die eine großflächige Ausleuchtung erfordern.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λP):574 nm (Typ). Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsabgabe am höchsten ist.
• Dominante Wellenlänge (λd):571 nm (Typ). Dies ist die einzelne Wellenlänge, die die wahrgenommene Farbe (Grün) der LED am besten repräsentiert, abgeleitet aus CIE-Farbwertberechnungen.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):15 nm (Typ). Dies misst die spektrale Reinheit; eine schmalere Breite deutet auf eine gesättigtere, reine Farbe hin.
• Durchlassspannung (VF):2,0 (Min) / 2,4 (Typ) V. Der Spannungsabfall über der LED bei einem Strom von 20 mA.
• Sperrstrom (IR):10 μA (Max) bei VR=5V. Ein niedriger Sperrstrom ist wünschenswert.
• Kapazität (C):40 pF (Typ) bei 0V, 1 MHz. Diese parasitäre Kapazität kann in Hochfrequenz-Schaltanwendungen relevant sein.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Konsistenz in der Serienfertigung zu gewährleisten, werden LEDs basierend auf Schlüsselparametern in Leistungsklassen (Bins) sortiert. Die LTST-C171KGKT verwendet ein dreidimensionales Binning-System.

3.1 Binning der Durchlassspannung

Die Bins werden durch einen numerischen Code (4 bis 8) definiert, der einen Bereich für VF @ 20mA repräsentiert. Beispielsweise deckt Bin-Code '5' LEDs mit einer VF zwischen 2,00V und 2,10V ab. Auf jedes Bin wird eine Toleranz von ±0,1V angewendet. Das Abgleichen von VF-Bins in einer Schaltung hilft, eine gleichmäßige Stromaufteilung zu erreichen, wenn LEDs parallel geschaltet sind.

3.2 Binning der Lichtstärke

Die Bins werden durch einen alphabetischen Code (M, N, P) definiert, der einen Bereich für Iv @ 20mA repräsentiert. Beispielsweise deckt Bin 'M' 18,0 bis 28,0 mcd ab, während Bin 'N' 28,0 bis 45,0 mcd abdeckt. Auf jedes Bin wird eine Toleranz von ±15% angewendet. Dies ermöglicht es Konstrukteuren, einen für ihre Anwendung geeigneten Helligkeitsgrad auszuwählen.

3.3 Binning der dominanten Wellenlänge

Die Bins werden durch einen alphabetischen Code (C, D, E) definiert, der einen Bereich für λd @ 20mA repräsentiert. Bin 'D' deckt beispielsweise 570,5 nm bis 573,5 nm ab. Für jedes Bin wird eine enge Toleranz von ±1 nm eingehalten, was ein sehr einheitliches Farbaussehen über eine Charge von LEDs hinweg sicherstellt.

4. Analyse der Leistungskurven

Während im Datenblatt auf spezifische grafische Kurven verwiesen wird (Abb.1, Abb.6), sind deren Aussagen standardmäßig. DieRelative Lichtstärke vs. Durchlassstrom-Kurve würde bei niedrigeren Strömen eine nahezu lineare Beziehung zeigen und bei höheren Strömen aufgrund thermischer und Effizienzeffekte zur Sättigung tendieren. DasWinkelintensitätsverteilungsmuster(Abb.6) würde den 130° Abstrahlwinkel veranschaulichen und zeigen, wie die Lichtintensität von der Mittelachse abnimmt. DasSpektralverteilungsdiagramm(Abb.1) würde eine gaußähnliche Kurve zeigen, die um 574 nm zentriert ist und eine Halbwertsbreite von 15 nm aufweist, was die grüne Lichtemission bestätigt.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED weist eine industrieübliche EIA-Gehäuseform auf. Zu den Hauptabmessungen gehört eine Gesamthöhe von 0,80 mm. Detaillierte mechanische Zeichnungen spezifizieren Länge, Breite, Anschlussabstand und Linsengeometrie, alle mit einer Standardtoleranz von ±0,10 mm, sofern nicht anders angegeben. Diese präzisen Abmessungen sind entscheidend für das Leiterplatten-Layout.

5.2 Polaritätskennzeichnung und Lötflächen-Design

Das Bauteil hat eine Anode und eine Kathode. Das Datenblatt enthält ein empfohlenes Lötflächen-Layout. Dieses Layout ist für die zuverlässige Bildung von Lötstellen während des Reflow-Prozesses optimiert, gewährleistet eine ordnungsgemäße Benetzung und mechanische Festigkeit und verhindert Lötbrücken. Die Einhaltung dieses empfohlenen Footprints ist für die Fertigungsausbeute unerlässlich.

5.3 Band- und Spulenverpackung

Die LEDs werden in geprägter Trägerbandverpackung (8 mm Teilung) geliefert, die auf Spulen mit 7 Zoll (178 mm) Durchmesser aufgewickelt ist. Jede Spule enthält 3000 Stück. Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA 481-1-A-1994 Normen. Wichtige Hinweise sind: Leere Taschen sind mit Deckband versiegelt, eine Mindestbestellmenge für Restposten beträgt 500 Stück, und maximal zwei aufeinanderfolgende fehlende Bauteile sind pro Spule zulässig.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Ein empfohlenes Infrarot-Reflow-Profil für bleifreie Prozesse wird bereitgestellt. Wichtige Parameter umfassen eine Vorwärmzone von 150-200°C, eine Vorwärmzeit von bis zu 120 Sekunden, eine Spitzentemperatur von maximal 260°C und eine Zeit oberhalb der Liquidustemperatur (typischerweise ~217°C) von maximal 10 Sekunden. Die LED kann dieses Profil maximal zweimal überstehen.

6.2 Handlöten

Falls manuelles Löten erforderlich ist, sollte ein Lötkolben mit einer Temperatur von maximal 300°C verwendet werden, wobei die Lötzeit pro Verbindung auf 3 Sekunden begrenzt sein sollte. Dies sollte nur einmal durchgeführt werden, um thermische Schäden am Kunststoffgehäuse zu vermeiden.

6.3 Reinigung

Es sollten nur spezifizierte Reinigungsmittel verwendet werden. Empfohlene Lösungsmittel sind Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei normaler Raumtemperatur. Die LED sollte weniger als eine Minute eingetaucht werden. Nicht spezifizierte Chemikalien können die Epoxidlinse oder das Gehäuse beschädigen.

6.4 Lagerung und Feuchtigkeitssensitivität

LEDs sollten in einer Umgebung von maximal 30°C und 70% relativer Luftfeuchtigkeit gelagert werden. Nach dem Entfernen aus der ursprünglichen Feuchtigkeitsschutzverpackung müssen die Bauteile innerhalb von 672 Stunden (28 Tage, MSL 2a) einem IR-Reflow-Prozess unterzogen werden. Für eine längere Lagerung außerhalb der Originalverpackung müssen sie in einem verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder in einer Stickstoffatmosphäre aufbewahrt werden. Bauteile, die länger als 672 Stunden gelagert wurden, müssen vor dem Löten bei etwa 60°C für mindestens 24 Stunden getrocknet (gebacken) werden, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und ein \"Popcorning\" während des Reflow-Prozesses zu verhindern.

7. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

7.1 Treiberschaltungs-Design

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Um eine gleichmäßige Helligkeit beim Ansteuern mehrerer LEDs, insbesondere in Parallelschaltung, zu gewährleisten, wirddringend empfohlen, einen individuellen strombegrenzenden Widerstand in Reihe mit jeder LED zu verwenden. Das Datenblatt illustriert dies als \"Schaltungsmodell A.\" Der Versuch, mehrere LEDs parallel über einen einzigen Widerstand anzusteuern (\"Schaltungsmodell B\"), wird nicht empfohlen, da kleine Unterschiede in der Durchlassspannung (VF) jeder LED zu erheblichen Ungleichgewichten in der Stromverteilung führen, was zu ungleichmäßiger Helligkeit und potenzieller Überlastung einiger Bauteile führt.

7.2 Elektrostatische Entladung (ESD) Schutz

Die AlInGaP-Halbleiterstruktur ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung. ESD-Schäden können sich als hoher Sperrstrom, ungewöhnlich niedrige Durchlassspannung oder Ausfall bei niedrigen Strömen äußern. Um ESD-Schäden zu verhindern:

• Bedienpersonal sollte leitfähige Handgelenkbänder oder antistatische Handschuhe tragen.
• Alle Arbeitsplätze, Geräte und Lagerregale müssen ordnungsgemäß geerdet sein.
• Verwenden Sie einen Ionisator, um statische Aufladungen zu neutralisieren, die sich während der Handhabung auf der Kunststofflinse ansammeln können.

Um potenzielle ESD-Schäden zu testen, prüfen Sie, ob die LED leuchtet, und messen Sie ihre VF bei einem sehr niedrigen Strom (z.B. 0,1mA). Eine intakte AlInGaP-LED sollte unter dieser Bedingung eine VF von mehr als 1,4V aufweisen.

7.3 Anwendungsbereich

Diese LED ist für elektronische Geräte des allgemeinen Gebrauchs konzipiert, einschließlich Büroautomationsgeräten, Kommunikationsgeräten und Haushaltsgeräten. Für Anwendungen, die außergewöhnliche Zuverlässigkeit erfordern, bei denen ein Ausfall Leben oder Gesundheit gefährden könnte (z.B. Luftfahrt, Medizinsysteme, Sicherheitseinrichtungen), sind vor der Integration spezifische Qualifikationen und eine Konsultation mit dem Hersteller erforderlich.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die primären Unterscheidungsmerkmale der LTST-C171KGKT sind ihreultraniedrige Bauhöhe von 0,8 mmund die Verwendung vonAlInGaP-Technologie für grünes Licht. Im Vergleich zu älteren Technologien oder dickeren Gehäusen ermöglicht sie schlankere Produktdesigns. AlInGaP bietet für grüne/bernsteinfarbene LEDs hohe Effizienz und gute Temperaturstabilität. Ihr weiter Abstrahlwinkel von 130° bietet eine breite, gleichmäßige Ausleuchtung im Vergleich zu LEDs mit engerem Winkel, die eher für fokussierte Strahlanwendungen geeignet sind. Das umfassende Binning-System ermöglicht im Vergleich zu nicht oder nur grob gebinnten Bauteilen eine engere Farb- und Helligkeitsabstimmung in Produktionsläufen.

9. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Kann ich diese LED direkt von einem 3,3V- oder 5V-Logikausgang ansteuern?

A: Nein. Sie müssen immer einen Reihenwiderstand zur Strombegrenzung verwenden. Der Widerstandswert wird berechnet als R = (Vcc - VF) / IF. Beispiel: Bei einer Versorgungsspannung (Vcc) von 5V, einer VF von 2,4V und einem gewünschten IF von 20mA beträgt R = (5 - 2,4) / 0,02 = 130 Ohm. Ein Standardwiderstand von 130 oder 150 Ohm wäre geeignet.

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

A: Die Spitzenwellenlänge (λP) ist die physikalische Wellenlänge, bei der die LED die meiste optische Leistung emittiert. Die dominante Wellenlänge (λd) ist ein berechneter Wert, der der vom menschlichen Auge auf dem CIE-Diagramm wahrgenommenen Farbe entspricht. λd ist oft relevanter für Farbanzeigeanwendungen.

F: Wie interpretiere ich den Bin-Code in der Artikelnummer (z.B. KGKT)?

A: Das Suffix der Artikelnummer kodiert typischerweise die Bin-Auswahl für Intensität, Wellenlänge und manchmal Spannung. Die spezifische Bin-Zuordnung (z.B. 'K' für Intensität, 'G' für Wellenlänge) ist im internen Codierungssystem des Herstellers definiert und sollte mit der Bin-Code-Liste im Datenblatt abgeglichen werden, um den genauen Leistungsbereich zu ermitteln.

F: Ist vor dem Löten immer ein Trocknen (Baking) erforderlich?

A: Trocknen ist nur erforderlich, wenn die Bauteile länger als die spezifizierte \"Floor Life\" (672 Stunden für MSL 2a) der Umgebungsluft außerhalb ihrer ursprünglichen versiegelten Feuchtigkeitsschutzverpackung ausgesetzt waren. Wenn sie innerhalb dieses Zeitraums aus einer ordnungsgemäß versiegelten Verpackung verwendet werden, ist kein Trocknen notwendig.

10. Design-in Fallstudie Beispiel

Szenario:Entwurf einer Statusanzeigetafel für ein tragbares Medizingerät. Die Tafel bietet Platz für 10 grüne LEDs in einer Reihe, die verschiedene Betriebszustände anzeigen. Das Gerätegehäuse hat eine interne Gesamthöhenbeschränkung von 2,5 mm.

Bauteilauswahl-Begründung:Die LTST-C171KGKT wird hauptsächlich wegen ihrer 0,8 mm Bauhöhe gewählt, die problemlos in die mechanische Beschränkung passt und Platz für die Leiterplatte und einen Lichtleiter lässt. Ihr weiter Abstrahlwinkel von 130° stellt sicher, dass die Anzeigen aus verschiedenen Blickwinkeln sichtbar sind, wenn das Gerät gehalten oder auf einen Tisch gestellt wird. Die grüne Farbe (571 nm dominante Wellenlänge) ist ein Standard für \"bereit\"- oder \"ein\"-Status.

Schaltungsdesign:Ein Mikrocontroller (MCU) mit 10 GPIO-Pins steuert die LEDs an. Jeder GPIO-Pin ist über einen 150-Ohm-Reihenwiderstand mit der Anode einer LED verbunden. Die Kathoden sind alle mit Masse verbunden. Diese \"Einzelwiderstand pro LED\"-Konfiguration (Schaltung A) wird trotz des höheren Widerstandsaufwands verwendet, da sie garantiert, dass jeder LED der gleiche Strom und damit die gleiche Helligkeit zugeführt wird, unabhängig von geringfügigen VF-Schwankungen. Die MCU-Pins sind als Open-Drain- oder Push-Pull-Ausgänge konfiguriert, um den erforderlichen Strom von ~20 mA zu liefern.

Leiterplatten-Layout:Die empfohlenen Lötflächenabmessungen aus dem Datenblatt werden im Leiterplatten-Footprint verwendet. Zwischen den Lötflächen wird ausreichend Abstand eingehalten, um Lötbrücken zu verhindern. Die LEDs werden auf der Oberseite der Leiterplatte platziert, und ein Lichtleiter oder Diffusorfilm wird darüber angebracht, um das Licht gleichmäßig über das Anzeigefenster im Gehäuse zu verteilen.

11. Einführung in das Technologieprinzip

Die LTST-C171KGKT basiert auf der Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP) Halbleitertechnologie. Dieses Materialsystem wird durch die Legierung von Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid gebildet, wodurch Ingenieure die Bandlückenenergie durch Anpassung der Elementverhältnisse einstellen können. Eine größere Bandlücke entspricht einer kürzeren Wellenlänge (höhere Energie) der Lichtemission. Für grünes Licht (~571 nm) wird eine spezifische Zusammensetzung verwendet.

Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Einschaltspannung der Diode (etwa 2V für AlInGaP grün) überschreitet, werden Elektronen aus dem n-dotierten Bereich in den p-dotierten Bereich injiziert und Löcher in die entgegengesetzte Richtung. Diese Ladungsträger rekombinieren im aktiven Bereich des Halbleiters. In einem direkten Bandlückenmaterial wie AlInGaP setzt diese Rekombination Energie in Form von Photonen (Licht) durch einen Prozess namens Elektrolumineszenz frei. Die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Photons wird durch die Bandlückenenergie des Halbleitermaterials im aktiven Bereich bestimmt. Die Epoxidlinse dient zum Schutz des Chips, zur Formung des Lichtstrahls und zur Verbesserung der Lichtauskoppeleffizienz.

12. Branchentrends und Entwicklungen

Der Trend bei SMD-LEDs für Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsanwendungen geht weiterhin in RichtungMiniaturisierung und höherer Effizienz. Die Gehäusehöhen schrumpfen unter 0,8 mm, um noch dünnere Endprodukte zu ermöglichen. Es gibt auch einen Trend zu höherer Lichtausbeute (mehr Lichtausbeute pro elektrischem Watt Eingangsleistung), was den Stromverbrauch und die Wärmeentwicklung reduziert. Dies wird durch Verbesserungen im Chipdesign (z.B. Flip-Chip-Strukturen), bessere interne Reflektoren und fortschrittliche Phosphortechnologien für weiße LEDs erreicht. Während AlInGaP für Rot-Bernstein-Grün ausgereift und effizient ist, dominiert Indium-Gallium-Nitrid (InGaN)-Technologie den Markt für blaue, grüne und weiße LEDs und verzeichnet kontinuierliche Verbesserungen der Grüneffizienz, was AlInGaP in einigen grünen Anwendungen potenziell herausfordert. Darüber hinaus ist Integration ein Trend, wobei Multi-LED-Packages und LED-Treiber zu einzelnen Modulen kombiniert werden, um das Design zu vereinfachen und Leiterplattenfläche zu sparen.