LTST-C195TGKSKT Zweifarbige SMD LED Datenblatt - EIA-Gehäuse - Grün/Gelb - 20mA/30mA - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTST-C195TGKSKT ist eine zweifarbige, oberflächenmontierbare LED, die für moderne elektronische Anwendungen entwickelt wurde, die kompakte Bauweise und zuverlässige Leistung erfordern. Sie integriert zwei unterschiedliche Halbleiterchips in einem einzigen EIA-Standardgehäuse: einen InGaN-Chip (Indiumgalliumnitrid) für grünes Licht und einen AlInGaP-Chip (Aluminiumindiumgalliumphosphid) für gelbes Licht. Diese Konfiguration ermöglicht eine Zweifarben-Anzeige oder einfache Farbmischung auf minimaler Fläche. Das Bauteil wird auf 8-mm-Gurt geliefert, der auf 7-Zoll-Rollen aufgewickelt ist, und ist damit voll kompatibel mit schnellen automatischen Bestückungsanlagen. Das Design entspricht den RoHS-Richtlinien und stellt sicher, dass es frei von gefährlichen Stoffen wie Blei, Quecksilber und Cadmium ist.

1.1 Kernvorteile

• Zweifarbige Lichtquelle:Vereint grüne und gelbe Lichtemission in einem Gehäuse, spart Leiterplattenfläche und vereinfacht das Design für Mehrfachstatus-Anzeigen.
• Hohe Helligkeit:Nutzt fortschrittliche InGaN- und AlInGaP-Chip-Technologie für hohe Lichtstärke.
• Robustes Gehäuse:Das EIA-Standardgehäuse gewährleistet mechanische Kompatibilität und zuverlässige Lötbarkeit.
• Prozesskompatibilität:Geeignet für Standard-Infrarot (IR) Reflow, Dampfphasenreflow und Wellenlötprozesse, einschließlich bleifreier (Pb-free) Bestückungsprofile.
• Automatisierungsbereit:Auf Gurt und Rolle verpackt für effiziente, hochvolumige Fertigung.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Alle Parameter sind, sofern nicht anders angegeben, bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C spezifiziert. Das Verständnis dieser Spezifikationen ist entscheidend für zuverlässiges Schaltungsdesign und das Erreichen der gewünschten Leistung.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter oder an diesen Grenzen wird nicht garantiert.

• Verlustleistung (Pd):Grün: 76 mW, Gelb: 75 mW. Dies ist die maximale Leistung, die die LED als Wärme abführen kann.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP):Grün: 100 mA, Gelb: 80 mA. Nur anwendbar unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite).
• DC-Durchlassstrom (I_F):Grün: 20 mA, Gelb: 30 mA. Der empfohlene Dauerbetriebsstrom.
• Derating:Grün: 0,25 mA/°C, Gelb: 0,4 mA/°C. Der maximale Durchlassstrom muss oberhalb von 25°C Umgebungstemperatur gemäß diesem Faktor linear reduziert werden.
• Sperrspannung (V_R):5 V für beide Farben. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann zum Durchbruch des pn-Übergangs führen.
• Temperaturbereich:Betrieb: -20°C bis +80°C; Lagerung: -30°C bis +100°C.
• Löttemperatur:Hält 260°C für 5 Sekunden (IR/Wellenlöten) oder 215°C für 3 Minuten (Dampfphase) stand.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Leistungsparameter unter normalen Betriebsbedingungen (I_F= 20mA).

• Lichtstärke (I_V):Ein Schlüsselmaß für die Helligkeit.
  • Grün: Typisch 180 mcd (Min. 45 mcd, siehe Bin-Code).
  • Gelb: Typisch 75 mcd (Min. 28 mcd, siehe Bin-Code).
  • Gemessen mit einem Sensor, der gefiltert ist, um der photopischen Empfindlichkeit des menschlichen Auges (CIE-Kurve) zu entsprechen.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):130 Grad (typisch) für beide Farben. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Intensität auf die Hälfte ihres Wertes auf der Achse abfällt, was auf ein breites Abstrahlmuster hinweist.
• Spitzenwellenlänge (λ_P):Grün: 525 nm (typisch), Gelb: 591 nm (typisch). Die Wellenlänge, bei der die abgegebene optische Leistung maximal ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):Grün: 530 nm (typisch), Gelb: 589 nm (typisch). Die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge, die den Farbpunkt im CIE-Farbdiagramm definiert.
• Spektrale Bandbreite (Δλ):Grün: 35 nm (typisch), Gelb: 15 nm (typisch). Die Breite des Emissionsspektrums bei halber Maximalleistung (FWHM). Gelbe AlInGaP-LEDs haben typischerweise ein schmaleres Spektrum als grüne InGaN-LEDs.
• Durchlassspannung (V_F):
  • Grün: Typisch 3,30 V, Maximal 3,50 V @ 20mA. Die höhere Spannung ist charakteristisch für InGaN-basierte blau/grün/weiße LEDs.
  • Gelb: Typisch 2,00 V, Maximal 2,40 V @ 20mA. Die niedrigere Spannung ist charakteristisch für AlInGaP-basierte rot/gelb/orange LEDs.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 10 µA @ V_R=5V für beide Farben.
• Kapazität (C):Typisch 40 pF @ V_F=0V, f=1MHz für den gelben Chip. Für grün nicht spezifiziert.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um eine gleichbleibende Helligkeit zu gewährleisten, werden LEDs nach Leistungsklassen (Bins) sortiert. Die LTST-C195TGKSKT verwendet ein Binning-System für die Lichtstärke.

3.1 Bins für die Lichtstärke

Die Intensität wird beim Standard-Prüfstrom von 20mA gemessen. Jeder Bin hat eine Toleranz von ±15%.

Bins für Grün:

• Bin P:45,0 mcd (Min) bis 71,0 mcd (Max)
• Bin Q:71,0 mcd bis 112,0 mcd
• Bin R:112,0 mcd bis 180,0 mcd
• Bin S:180,0 mcd bis 280,0 mcd

Bins für Gelb:

• Bin N:28,0 mcd bis 45,0 mcd
• Bin P:45,0 mcd bis 71,0 mcd
• Bin Q:71,0 mcd bis 112,0 mcd
• Bin R:112,0 mcd bis 180,0 mcd

Designer sollten beim Bestellen den gewünschten Bin-Code angeben, um eine gleichmäßige Helligkeit über mehrere Bauteile in einer Anwendung hinweg zu garantieren.

4. Analyse der Kennlinien

Während spezifische Diagramme im Datenblatt referenziert sind (Abb.1, Abb.6), sind die folgenden Trends für solche LEDs standardmäßig und können aus den bereitgestellten Daten abgeleitet werden:

4.1 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kennlinie)

Die I-V-Beziehung ist exponentiell. Der spezifizierte V_F-Wert bei 20mA gibt einen Arbeitspunkt an. Die höhere V_Fder grünen LED erfordert im Vergleich zur gelben LED für denselben Strom eine höhere Treiberspannung. Ein strombegrenzender Widerstand ist essenziell, um den Arbeitspunkt korrekt einzustellen und thermisches Durchgehen zu verhindern.

4.2 Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Die Lichtstärke ist im normalen Betriebsbereich (bis zu I_F) annähernd proportional zum Durchlassstrom. Ein Betrieb oberhalb des empfohlenen DC-Stroms erhöht die Helligkeit, aber auch die Verlustleistung und die Sperrschichttemperatur, was möglicherweise die Lebensdauer verringert und die Farbe verschiebt.

4.3 Temperaturabhängigkeit

Der Derating-Faktor (0,25-0,4 mA/°C) zeigt an, dass der maximal zulässige Strom mit steigender Umgebungstemperatur abnimmt. Darüber hinaus nimmt die Lichtstärke bei den meisten LEDs mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Bei AlInGaP (gelb) kann dieser thermische Quenching-Effekt ausgeprägter sein als bei InGaN (grün). Für Hochzuverlässigkeitsanwendungen wird ein ordnungsgemäßes thermisches Management auf der Leiterplatte empfohlen.

5. Mechanische & Gehäuseinformationen

5.1 Pinbelegung

Das Bauteil hat vier Pins (1, 2, 3, 4).

• Grüner Chip: Verbunden mit Pin 1 und 3.
• Gelber Chip: Verbunden mit Pin 2 und 4.

Diese Konfiguration ermöglicht typischerweise die unabhängige Steuerung jeder Farbe. Die Gehäuselinse ist wasserklar.

5.2 Gehäuseabmessungen und Bestückungsbild

The LED conforms to an EIA standard SMD package outline. All dimensions are in millimeters with a standard tolerance of ±0.10mm unless otherwise specified. The datasheet includes detailed dimensional drawings for the component itself and recommended solder pad land patterns to ensure proper soldering and mechanical stability. Following the suggested pad layout is critical for achieving a reliable solder joint and correct alignment during reflow.

6. Löt- & Bestückungsrichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofile

Das Datenblatt bietet zwei vorgeschlagene Infrarot (IR) Reflow-Profile:

1. Für Normalprozess:Ein Standardprofil geeignet für Zinn-Blei (SnPb) Lot.
2. Für bleifreien Prozess:Ein Profil für höhertemperaturige bleifreie Lotlegierungen (z.B. SAC305). Dieses Profil hat typischerweise eine höhere Spitzentemperatur (entsprechend der 260°C für 5s Spezifikation).

Das Profil umfasst Aufheiz-, Temperier-, Reflow- und Abkühlzonen. Die Kontrolle der Zeit oberhalb der Liquidustemperatur und der Spitzentemperatur ist entscheidend, um Schäden am LED-Gehäuse oder den internen Bonddrähten zu verhindern.

6.2 Reinigung

Falls 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. Nicht spezifizierte Chemikalien können die Epoxidlinse oder das Gehäusematerial beschädigen.

6.3 Lagerung und Handhabung

• ESD-Vorsichtsmaßnahmen:LEDs sind empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD). Die Handhabung muss die Verwendung von geerdeten Handgelenkbändern, antistatischen Handschuhen und ordnungsgemäß geerdeten Arbeitsplätzen umfassen. Ionisatoren werden empfohlen, um statische Aufladungen zu neutralisieren.
• Feuchtigkeitssensitivität:Obwohl nicht explizit klassifiziert (z.B. MSL), empfiehlt das Datenblatt, dass LEDs, die aus ihrer ursprünglichen feuchtigkeitssperrenden Verpackung entnommen wurden, innerhalb einer Woche reflow-gelötet werden sollten. Für längere Lagerung sollten sie in einem verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder in einer Stickstoffatmosphäre aufbewahrt werden. Wenn sie länger als eine Woche unverpackt gelagert wurden, wird vor der Bestückung ein Ausheizen bei 60°C für 24 Stunden empfohlen, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" während des Reflow zu verhindern.

7. Verpackungs- & Bestellinformationen

7.1 Spezifikationen für Gurt und Rolle

Das Produkt wird in standardmäßiger geprägter Trägerbahn geliefert:

• Rollenmaß:7 Zoll Durchmesser.
• Stückzahl pro Rolle:4000 Stück.
• Mindestbestellmenge (MOQ):500 Stück für Restmengen.
• Gurtbreite: 8mm.
• Der Gurt ist mit einem Deckband versiegelt. Die Spezifikationen folgen den ANSI/EIA 481-1-A-1994 Standards.

8. Anwendungshinweise & Designüberlegungen

8.1 Treiberschaltungsdesign

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile.Die wichtigste Designregel ist die Verwendung eines strombegrenzenden Widerstands in Reihe mit jedem LED-Chip.

• Empfohlene Schaltung (Modell A):Jede LED (oder jeder Farbchip innerhalb der Zweifarben-LED) hat ihren eigenen dedizierten strombegrenzenden Widerstand, der mit der Versorgungsspannung verbunden ist. Dies gewährleistet eine gleichmäßige Helligkeit, indem natürliche Schwankungen der Durchlassspannung (V_F) von LED zu LED ausgeglichen werden.
• Nicht empfohlen (Modell B):Das direkte Parallelschalten mehrerer LEDs mit einem einzigen gemeinsamen Widerstand wird nicht empfohlen. Kleine Unterschiede in V_Fkönnen zu erheblichen Stromungleichgewichten führen, was zu ungleichmäßiger Helligkeit und möglichem Überstrom in der LED mit der niedrigsten V_F.

Der Widerstandswert (R) wird mit dem Ohmschen Gesetz berechnet: R = (V_versorgung- V_F) / I_F. Verwenden Sie für ein konservatives Design, das garantiert, dass I_Fdie Grenze nicht überschreitet, selbst bei einer LED mit niedrigem V_FWert, die maximale V_F part.

aus dem Datenblatt.

• 8.2 Typische AnwendungsszenarienZweifarbige Statusanzeigen:
• Verwendung in Unterhaltungselektronik, Industrie-Steuerpaneelen und Automobil-Armaturenbrettern, um verschiedene Systemzustände anzuzeigen (z.B. Ein=grün, Standby=gelb, Fehler=abwechselnd).Hintergrundbeleuchtung für Symbole/Icons:
• Beleuchtung von Multifunktionstasten oder Displays, bei denen Farbe die Funktion anzeigt.Dekorative Beleuchtung:

In kompakten Geräten, wo der Platz für mehrere einfarbige LEDs begrenzt ist.

9. Technischer Vergleich & Differenzierung

Der Hauptunterscheidungsfaktor dieses Bauteils ist die Integration von zwei chemisch unterschiedlichen Halbleitermaterialien (InGaN und AlInGaP) in einem Gehäuse. Dies ermöglicht eine klare Farbtrennung zwischen Grün und Gelb, die mit einer einzelnen phosphorkonvertierten LED schwieriger zu erreichen sein kann. Die unabhängige Steuerung jedes Chips bietet Designflexibilität, die in einer vorgefertigten Zweifarben-LED mit gemeinsamer Anode/Kathode nicht verfügbar ist. Das EIA-Gehäuse gewährleistet eine breite Kompatibilität mit industriellen Bestückungsbildern.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

10.1 Kann ich den grünen und den gelben Chip gleichzeitig mit ihrem vollen Nennstrom betreiben?

Ja, aber die Gesamtverlustleistung muss berücksichtigt werden. Wenn beide Chips mit ihrem maximalen DC-Strom betrieben werden (Grün 20mA @ ~3,3V = 66mW, Gelb 30mA @ ~2,0V = 60mW), beträgt die kombinierte Leistung ~126mW. Dies übersteigt die einzelnen Pd-Werte (76mW, 75mW) und wahrscheinlich auch die Gesamtgehäusebelastbarkeit. Für dauerhaften gleichzeitigen Betrieb ist es ratsam, die Ströme zu reduzieren (deraten), um die Gesamtverlustleistung innerhalb sicherer Grenzen zu halten, insbesondere bei erhöhten Umgebungstemperaturen.

10.2 Warum ist die Durchlassspannung für die beiden Farben unterschiedlich?

Die Durchlassspannung ist eine grundlegende Eigenschaft der Bandlückenenergie des Halbleitermaterials. InGaN (grün) hat eine größere Bandlücke (~2,4 eV für 525nm) als AlInGaP (gelb, ~2,1 eV für 589nm). Eine größere Bandlücke erfordert mehr Energie für Elektronen, um sie zu überwinden, was sich bei gleichem Strom als höhere Durchlassspannung manifestiert.

10.3 Wie interpretiere ich den Bin-Code in der Artikelnummer?

Der Bin-Code für die Lichtstärke ist nicht in der Basis-Artikelnummer LTST-C195TGKSKT enthalten. Der spezifische Intensitäts-Bin (z.B. R für grün, Q für gelb) wird typischerweise auf dem Rollenetikett oder in der Bestelldokumentation angegeben. Sie müssen sich mit dem Lieferanten in Verbindung setzen, um den gewünschten Bin für Ihre Bestellung zu spezifizieren und zu bestätigen.

11. Praktische Design-FallstudieSzenario:

Entwurf einer Zweifachstatus-Anzeige für ein 5V-USB-betriebenes Gerät. Grün zeigt "Aktiv" an, gelb zeigt "Laden" an.

1. Designschritte:Betriebsstrom wählen:_FWählen Sie I
2. = 20mA für beide Farben für gute Helligkeit und Langlebigkeit.
   • Strombegrenzungswiderstände berechnen:_FFür Grün (max. V_{= 3,5V verwenden): R}grün
   • = (5V - 3,5V) / 0,020A = 75Ω. Nächstgelegenen Normwert verwenden (z.B. 75Ω oder 82Ω)._FFür Gelb (max. V_{= 2,4V verwenden): R}gelb
3. = (5V - 2,4V) / 0,020A = 130Ω. 130Ω oder 120Ω verwenden.Bemessungsleistung der Widerstände:²P = I_{R. P}grün
4. = (0,02^2)*75 = 0,03W. Ein Standard-1/10W (0,1W) Widerstand ist ausreichend.Mikrocontroller-Ansteuerung:
5. Verbinden Sie die Kathoden-Pins (über die Widerstände) mit GPIO-Pins eines Mikrocontrollers, der als Open-Drain/Source konfiguriert ist. Ein LOW-Signal am Pin schaltet die LED ein. Stellen Sie sicher, dass der MCU-GPIO den 20mA Strom senken/treiben kann.PCB-Layout:

Befolgen Sie die empfohlenen Lötflächenabmessungen aus dem Datenblatt. Sorgen Sie für ausreichenden Abstand zwischen den Pads. Platzieren Sie die LED fern von größeren Wärmequellen.

12. Funktionsprinzip

Die Lichtemission in einer LED basiert auf Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-pn-Übergang. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, werden Elektronen aus dem n-dotierten Bereich und Löcher aus dem p-dotierten Bereich in das aktive Gebiet injiziert. Wenn diese Ladungsträger rekombinieren, geben sie Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie des Halbleitermaterials bestimmt. InGaN-Materialien werden für kürzere Wellenlängen (blau, grün) verwendet, während AlInGaP-Materialien für längere Wellenlängen (rot, orange, gelb) verwendet werden. Die wasserklare Epoxidlinse verkapselt den Chip, bietet mechanischen Schutz und formt den Lichtausgangsstrahl.

13. Technologietrends

• Die Entwicklung von SMD-LEDs wie dieser wird von Trends zu Miniaturisierung, höherer Effizienz und größerer Integration vorangetrieben. Zukünftige Richtungen können umfassen:Erhöhte Effizienz:
• Fortlaufende Verbesserungen in der epitaktischen Schichtabscheidung und im Chipdesign führen zu höherer Lichtausbeute (mehr Licht pro elektrischem Watt).Farbabstimmung:
• Fortschritte in der Phosphortechnologie und Multi-Chip-Designs ermöglichen präzisere und stabilere Farbpunkte, einschließlich einstellbaren Weißlichts.Verbessertes Wärmemanagement:
• Neue Gehäusematerialien und -strukturen zur besseren Wärmeableitung, die höhere Treiberströme und die Aufrechterhaltung der Leistung bei hohen Temperaturen ermöglichen.Intelligente Integration: