LTST-C170TBKT-5A Blaue SMD LED Datenblatt - Abmessungen 3,2x1,6x1,1mm - Spannung 2,8V - Leistung 76mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTST-C170TBKT-5A ist eine oberflächenmontierbare (SMD) Leuchtdiode (LED) für moderne, kompakte Elektronikanwendungen. Sie gehört zur Familie der extraflachen Chip-LEDs mit einer Höhe von nur 1,10 mm und eignet sich somit ideal für Anwendungen mit strengen Platzvorgaben. Die Diode nutzt einen InGaN (Indiumgalliumnitrid)-Halbleiterchip, der für die effiziente Erzeugung von hochhelligem blauem Licht bekannt ist. Sie ist in der industrieüblichen 8-mm-Bandverpackung auf 7-Zoll-Rollen verpackt, was die Kompatibilität mit den in der Elektronikfertigung üblichen Hochgeschwindigkeits-Pick-and-Place- und Bestückungsautomaten gewährleistet.

Diese LED wird als "grünes Produkt" eingestuft, d.h. sie entspricht der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe). Sie ist außerdem für Infrarot (IR) Reflow-Lötprozesse ausgelegt, dem Standardverfahren zur Montage von SMD-Bauteilen auf Leiterplatten (PCBs). Ihre elektrischen Eigenschaften sind mit den Logikpegeln integrierter Schaltungen (ICs) kompatibel, was die Treiberschaltungsauslegung vereinfacht.

2. Technische Parameter im Detail

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Sie gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C.

• Verlustleistung (Pd):76 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das LED-Gehäuse im Dauerbetrieb sicher als Wärme abführen kann.
• Spitzen-Flussstrom (I_FP):100 mA. Dies ist der maximal zulässige momentane Flussstrom, typischerweise unter gepulsten Bedingungen spezifiziert (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite), um Überhitzung zu vermeiden.
• DC-Flussstrom (I_F):20 mA. Dies ist der maximal empfohlene kontinuierliche Flussstrom für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb.
• Betriebstemperaturbereich:-20°C bis +80°C. Die Funktionsfähigkeit des Bauteils ist innerhalb dieses Umgebungstemperaturbereichs garantiert.
• Lagertemperaturbereich:-30°C bis +100°C. Das Bauteil kann innerhalb dieser Grenzen ohne Degradation gelagert werden.
• Infrarot-Lötbedingung:260°C für 10 Sekunden. Dies definiert die Spitzentemperatur und Zeit-Toleranz für Reflow-Lötprozesse.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen bei Ta=25°C und einem Standard-Prüfstrom (I_F) von 5 mA, sofern nicht anders angegeben.

• Lichtstärke (I_V):11,2 - 45,0 mcd (Millicandela). Dies ist ein Maß für die vom menschlichen Auge wahrgenommene Helligkeit der LED. Die große Spanne zeigt, dass das Bauteil in verschiedenen Helligkeits-Bins verfügbar ist (siehe Abschnitt 3).
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):130 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres Wertes auf der Mittelachse (0°) abfällt. Ein Winkel von 130° deutet auf ein sehr breites Abstrahlverhalten hin.
• Peak-Emissionswellenlänge (λ_P):468 nm. Dies ist die Wellenlänge, bei der die optische Ausgangsleistung ihr Maximum erreicht.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):470,0 - 475,0 nm. Dies ist die einzelne Wellenlänge, die die wahrgenommene Farbe des Lichts am besten repräsentiert, abgeleitet aus dem CIE-Farbdiagramm. Dieser Bereich entspricht einer blauen Farbe.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):25 nm. Dies ist die Breite des emittierten Spektrums bei halber Maximalleistung und gibt die spektrale Reinheit des blauen Lichts an.
• Flussspannung (V_F):2,65 - 3,05 V (Typisch 2,80V). Dies ist der Spannungsabfall über der LED bei Betrieb mit dem spezifizierten Prüfstrom. Es ist ein Schlüsselparameter für die Auslegung der strombegrenzenden Schaltung.
• Sperrstrom (I_R):10 μA (max) bei V_R=5V. LEDs sind nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt. Dieser Parameter wird nur zur Qualitätssicherung geprüft.

Wichtige Hinweise:Die Lichtstärke wird mit einem Filter gemessen, der die Empfindlichkeit des menschlichen Auges simuliert (CIE-Kurve). Das Bauteil ist empfindlich gegenüber elektrostatischen Entladungen (ESD); während der Handhabung sind geeignete ESD-Vorkehrungen (Handgelenksbänder, geerdete Geräte) zwingend erforderlich.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um die Konsistenz in der Massenproduktion sicherzustellen, werden LEDs nach Leistungsklassen sortiert. Die LTST-C170TBKT-5A verwendet ein dreidimensionales Binning-System.

3.1 Binning der Flussspannung

Einheiten in Volt (V), gemessen bei I_F= 5 mA. Die Toleranz pro Bin beträgt ±0,1V.

• Bin-Code 1: 2,65V (Min) bis 2,75V (Max)
• Bin-Code 2: 2,75V bis 2,85V
• Bin-Code 3: 2,85V bis 2,95V
• Bin-Code 4: 2,95V bis 3,05V

Dies ermöglicht es Entwicklern, LEDs mit eng beieinander liegenden V_F-Werten für Anwendungen auszuwählen, die bei Parallelschaltung eine gleichmäßige Helligkeit erfordern.

3.2 Binning der Lichtstärke

Einheiten in Millicandela (mcd), gemessen bei I_F= 5 mA. Die Toleranz pro Bin beträgt ±15%.

• L1: 11,2 bis 14,0 mcd
• L2: 14,0 bis 18,0 mcd
• M1: 18,0 bis 22,4 mcd
• M2: 22,4 bis 28,0 mcd
• N1: 28,0 bis 35,5 mcd
• N2: 35,5 bis 45,0 mcd

Diese große Bandbreite an Bins ermöglicht eine Auswahl basierend auf den Helligkeitsanforderungen der Anwendung, von Kontrollleuchten bis hin zur Hintergrundbeleuchtung.

3.3 Binning der dominanten Wellenlänge

Einheiten in Nanometern (nm), gemessen bei I_F= 5 mA. Die Toleranz beträgt ±1 nm.

• Bin-Code AD: 470,0 nm bis 475,0 nm

Dies gewährleistet einen konsistenten Blauton über alle Bauteile dieser Artikelnummer.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt verweist auf typische Kennlinien, die für das Verständnis des Bauteilverhaltens unter verschiedenen Bedingungen wesentlich sind. Während die spezifischen Grafiken im Text nicht reproduziert werden, werden ihre Auswirkungen nachfolgend analysiert.

4.1 Strom-Spannungs-Kennlinie (I-V-Kurve)

Die I-V-Kurve einer solchen InGaN-LED zeigt einen charakteristischen exponentiellen Anstieg. Die Flussspannung (V_F) ist für einen gegebenen Strom relativ konstant, hat jedoch einen negativen Temperaturkoeffizienten – sie nimmt leicht ab, wenn die Sperrschichttemperatur steigt. Dies muss bei Konstantspannungs-Ansteuerungen berücksichtigt werden, um thermisches Durchgehen zu vermeiden.

4.2 Lichtstärke in Abhängigkeit vom Flussstrom

Die Lichtausbeute (Lichtstärke) ist im typischen Arbeitsbereich (bis 20mA) annähernd proportional zum Flussstrom. Die Effizienz (Lumen pro Watt) erreicht jedoch typischerweise ihren Höhepunkt bei einem Strom, der unterhalb des Maximalwertes liegt, und nimmt bei höheren Strömen aufgrund erhöhter Wärmeentwicklung und "Droop"-Effekten im Halbleiter ab.

4.3 Spektrale Verteilung

Die spektrale Ausgangskurve würde einen einzelnen Peak um 468-470 nm mit einer typischen Halbwertsbreite von 25 nm zeigen. Die dominante Wellenlänge (wahrgenommene Farbe) wird aus diesem Spektrum abgeleitet. Das Spektrum ist weitgehend stromstabil, aber die Peak-Wellenlänge kann sich mit Änderungen der Sperrschichttemperatur leicht verschieben (typisch 0,1-0,2 nm/°C).

5. Mechanische & Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED weist eine industrieübliche EIA-Gehäuseform auf. Wichtige Abmessungen sind eine Bauteilgröße von ca. 3,2mm (Länge) x 1,6mm (Breite) und das definierende ultraflache Profil von 1,10mm (Höhe). Alle Maßtoleranzen betragen typischerweise ±0,10mm, sofern in der detaillierten mechanischen Zeichnung nicht anders angegeben. Die Linse ist wasserklar, was für blaue LEDs optimal ist, da sie die Farbe nicht verändert.

5.2 Polaritätskennzeichnung & Lötflächen-Design

Das Bauteil hat eine Anode und eine Kathode. Die Polarität wird typischerweise durch eine Markierung auf dem Gehäuse angezeigt, wie z.B. eine Kerbe, ein Punkt oder eine abgeschrägte Ecke. Das Datenblatt enthält vorgeschlagene Lötflächenabmessungen für das PCB-Layout. Die Einhaltung dieser Empfehlungen ist entscheidend für eine zuverlässige Lötstelle, die korrekte Ausrichtung während des Reflow-Prozesses und die Beherrschung von thermischen Spannungen. Das Lötflächen-Design hilft auch, das "Tombstoning" (Abheben eines Endes während des Lötens) zu verhindern.

6. Löt- & Bestückungsrichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Das Bauteil ist für Infrarot-Reflow-Lötung mit bleifreiem (Pb-freiem) Lotpaste geeignet. Ein empfohlenes Profil wird bereitgestellt, das im Allgemeinen den JEDEC-Standards folgt. Wichtige Parameter sind:

• Vorwärmen:150-200°C für bis zu 120 Sekunden, um die Leiterplatte allmählich zu erwärmen und das Flussmittel zu aktivieren.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C.
• Zeit oberhalb der Liquidustemperatur (TAL):Die Zeit innerhalb von 5°C der Spitzentemperatur sollte auf maximal 10 Sekunden begrenzt sein. Der Reflow-Vorgang sollte nicht mehr als zweimal durchgeführt werden.

Das genaue Profil muss für das spezifische PCB-Design, die verwendeten Bauteile und den verwendeten Ofen charakterisiert werden.

6.2 Handlötung

Falls Handlötung erforderlich ist, ist äußerste Vorsicht geboten:

• Die Temperatur des Lötkolbens sollte 300°C nicht überschreiten.
• Die Kontaktzeit sollte auf maximal 3 Sekunden pro Lötfläche begrenzt sein.
• Handlötung sollte nur einmal durchgeführt werden, um thermische Schäden am Kunststoffgehäuse und am Halbleiterchip zu vermeiden.

6.3 Lagerung & Handhabung

Lagerung (versiegelter Beutel):LEDs sind feuchtigkeitsempfindlich (MSL). Bei Lagerung im original feuchtigkeitsgeschützten Beutel mit Trockenmittel sollten sie bei ≤30°C und ≤90% relativer Luftfeuchtigkeit aufbewahrt und innerhalb eines Jahres nach dem Versiegelungsdatum des Beutels verwendet werden.Lagerung (nach Öffnen des Beutels):Nach dem Öffnen sollte die Umgebung 30°C / 60% relative Luftfeuchtigkeit nicht überschreiten. Es wird empfohlen, die IR-Reflow-Lötung innerhalb von 672 Stunden (28 Tagen) nach der Exposition abzuschließen. Bei längerer Exposition ist vor dem Löten ein Trocknungsprozess (Baking) bei etwa 60°C für mindestens 20 Stunden erforderlich, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" (Gehäuserissbildung während des Reflow) zu verhindern.

6.4 Reinigung

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

7. Verpackungs- & Bestellinformationen

7.1 Spezifikationen für Band und Rolle

Die LEDs werden in geprägter Trägerbandverpackung geliefert, mit einem Deckband versiegelt und auf 7-Zoll (178mm) Durchmesser großen Rollen aufgewickelt.

• Stückzahl pro Rolle:3000 Stück.
• Mindestbestellmenge (MOQ):500 Stück für Restmengen.
• Verpackungsstandard:Entspricht ANSI/EIA-481-1-A-1994.
• Qualität:Die maximale Anzahl aufeinanderfolgender fehlender Bauteile ("fehlende Lampen") im Band beträgt zwei.

Diese Verpackung ist für automatisierte SMT-Bestückungsstraßen optimiert.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Aufgrund ihres ultraflachen Profils, des breiten Abstrahlwinkels und der blauen Farbe eignet sich diese LED gut für:

• Statusanzeigen:Strom-, Verbindungs- oder Aktivitätsanzeigen in Unterhaltungselektronik, Netzwerkgeräten und Haushaltsgeräten.
• Hintergrundbeleuchtung:Randbeleuchtung für kleine LCD-Displays, Tastaturbeleuchtung oder dekorative Beleuchtung in dünnen Geräten.
• Unterhaltungselektronik:Dekorative Beleuchtung in Smartphones, Tablets, Gaming-Peripheriegeräten und Wearables, bei denen die Höhe entscheidend ist.
• Automobil-Innenraumbeleuchtung:Für Armaturenbrettanzeigen oder Ambientebeleuchtung, unter Berücksichtigung des Betriebstemperaturbereichs.

8.2 Designüberlegungen

Stromansteuerung:Immer einen Reihen-Strombegrenzungswiderstand oder eine Konstantstrom-Treiberschaltung verwenden. Das direkte Ansteuern der LED von einer Spannungsquelle führt zu übermäßigem Strom und schnellem Ausfall. Der Widerstandswert kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (V_versorgung- V_F) / I_F. Wärmemanagement:Obwohl die Verlustleistung gering ist, hilft eine ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte um die thermischen Lötflächen (falls vorhanden) oder eine allgemeine Kühlung der Platine, die LED-Effizienz und Lebensdauer zu erhalten, insbesondere bei Betrieb nahe dem Maximalstrom oder bei hohen Umgebungstemperaturen.Optisches Design:Die wasserklare Linse und der breite Abstrahlwinkel sorgen für ein breites, diffuses Lichtmuster. Für fokussiertes Licht können externe Linsen oder Lichtleiter erforderlich sein. Die blaue Lichtausgabe liegt in einem Bereich, der in einigen Anwendungen mit Phosphoren zur Erzeugung von weißem Licht genutzt werden kann.

9. Technischer Vergleich & Differenzierung

Die primären Unterscheidungsmerkmale der LTST-C170TBKT-5A sind ihreultraflache Höhe von 1,10 mmund die Verwendung eineshochhellen InGaN-Chips. Im Vergleich zu älteren Technologien wie GaP (Galliumphosphid) blauen LEDs bietet InGaN eine deutlich höhere Lichtausbeute und eine gesättigtere blaue Farbe. Das flache Profil ist ein entscheidender Vorteil gegenüber Standard-SMD-LEDs (die oft 1,5-2,0 mm hoch sind) in platzbeschränkter moderner Elektronik. Der breite 130-Grad-Abstrahlwinkel ist ebenfalls bemerkenswert im Vergleich zu schmalwinkligen LEDs, die für fokussierte Beleuchtung verwendet werden.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

10.1 Was ist der Unterschied zwischen Peak-Wellenlänge und dominanter Wellenlänge?

Peak-Wellenlänge (λ_P):Die spezifische Wellenlänge, bei der die optische Leistungsabgabe buchstäblich ihr Maximum erreicht. Es handelt sich um eine physikalische Messung.
Dominante Wellenlänge (λ_d):Ein berechneter Wert aus dem CIE-Farbdiagramm, der die einzelne Wellenlänge von monochromatischem Licht repräsentiert, die für das menschliche Auge die gleiche Farbe wie die Ausgabe der LED zu haben scheint. Sie definiert die wahrgenommene Farbe. Bei einer blauen LED liegen sie oft nahe beieinander, wie in diesem Fall (468nm vs. 470-475nm).

10.2 Kann ich diese LED dauerhaft mit 20mA betreiben?

Ja, 20mA ist der maximal empfohleneDC-Flussstrom. Für eine optimale Lebensdauer und Effizienz ist ein Betrieb mit einem niedrigeren Strom, z.B. 5mA (die Prüfbedingung) oder 10mA, oft für Anzeigezwecke ausreichend und reduziert die Wärmeentwicklung.

10.3 Warum ist ESD-Schutz für LEDs so wichtig?

Der Halbleiterübergang in einer LED, insbesondere bei hochhellen InGaN-Typen, ist sehr empfindlich gegenüber hochspannungs-elektrostatischen Entladungen. Ein für den Menschen nicht wahrnehmbarer statischer Schlag kann die Lichtausgabefähigkeit der LED sofort verschlechtern oder zerstören, indem er die mikroskopisch kleinen Halbleiterschichten beschädigt. Immer in einer ESD-sicheren Umgebung handhaben.

11. Praktische Design-Fallstudie

Szenario:Entwurf einer energiesparenden Statusanzeige für einen tragbaren Bluetooth-Lautsprecher. Die Anzeige muss bei Tageslicht sichtbar sein, einen breiten Betrachtungswinkel haben und in ein Gehäuse mit einer Höhe von 1,5 mm passen.
Auswahlbegründung:Die LTST-C170TBKT-5A wird aufgrund ihrer Höhe von 1,10 mm und ihres 130°-Abstrahlwinkels gewählt. Die blaue Farbe bietet einen guten Kontrast und wird üblicherweise mit Bluetooth-Technologie assoziiert.
Schaltungsentwurf:Die Hauptplatine des Lautsprechers verfügt über eine 3,3V-Schiene. Angestrebt wird ein Flussstrom von 10mA für gute Helligkeit und Effizienz. Unter Verwendung der typischen V_F von 2,8V: R = (3,3V - 2,8V) / 0,01A = 50 Ohm. Ein Standard-51-Ohm-Widerstand wird gewählt. Die Verlustleistung in der LED beträgt P = V_F* I_F= 2,8V * 0,01A = 28mW, deutlich unter dem Maximum von 76mW.
Layout:Das vorgeschlagene Lötflächenlayout aus dem Datenblatt wird auf der Leiterplatte verwendet. Unter der LED wird ein kleiner Freiraum eingehalten, um ein Aufsteigen von Lot zu verhindern.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Leuchtdioden sind Halbleiterbauelemente, die elektrische Energie direkt in Licht umwandeln, durch einen Prozess namens Elektrolumineszenz. Die LTST-C170TBKT-5A verwendet eine auf InGaN basierende Heterostruktur. Wenn eine Flussspannung angelegt wird, werden Elektronen aus dem n-dotierten Bereich und Löcher aus dem p-dotierten Bereich in den aktiven Bereich (das Quantentopf) injiziert. Wenn sich in diesem Bereich ein Elektron mit einem Loch rekombiniert, wird Energie in Form eines Photons (Lichtteilchen) freigesetzt. Die spezifische Bandlücke des InGaN-Materials bestimmt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Photons, die in diesem Fall im blauen Spektrum liegt (~470 nm). Das wasserklare Epoxidharzgehäuse fungiert als Linse, formt die Lichtausgabe und bietet Umweltschutz.

13. Technologietrends

Die Entwicklung blauer InGaN-LEDs war ein grundlegender Durchbruch in der Festkörperbeleuchtung und ermöglichte die Herstellung weißer LEDs (durch Phosphor-Konversion) und Vollfarbdisplays. Aktuelle Trends bei SMD-LEDs wie dieser konzentrieren sich weiterhin auf:

• Erhöhte Effizienz (lm/W):Reduzierung des Energieverbrauchs bei gleicher Lichtausbeute.
• Miniaturisierung:Weitere Verkleinerung der Gehäusegröße (Grundfläche und Höhe) für Geräte der nächsten Generation.
• Verbesserte Farbkonstanz:Engere Binning-Toleranzen für Anwendungen, die eine einheitliche Farbe erfordern, wie z.B. großflächige Hintergrundbeleuchtung oder Videowände.
• Höhere Zuverlässigkeit & Lebensdauer:Verbesserungen bei Gehäusematerialien und Chipdesign, um höheren Betriebstemperaturen und raueren Umgebungen standzuhalten und so den Einsatz in Automobil- und Industrieanwendungen zu erweitern.

Der Übergang zu blei- und halogenfreien Materialien gemäß Umweltvorschriften ist ebenfalls eine gängige Industriepraxis.