LTST-C295TGKSKT Zweifarbige SMD LED Datenblatt - 0,55mm Bauhöhe - Grün/Gelb - 20mA/30mA - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für die LTST-C295TGKSKT, eine zweifarbige, oberflächenmontierbare (SMD) Leuchtdiode (LED). Diese Komponente ist für Anwendungen konzipiert, die kompakte, hochhellige Anzeigen in zwei verschiedenen Farben aus einem einzigen Gehäuse erfordern. Ihr Hauptunterscheidungsmerkmal ist eine außergewöhnlich geringe Bauhöhe, was sie für platzbeschränkte moderne Elektronikdesigns geeignet macht.

Die LED integriert zwei unabhängige Halbleiterchips in einem standardmäßigen, EIA-kompatiblen Gehäuse: einen Indium-Gallium-Nitrid (InGaN)-Chip für grüne Emission und einen Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP)-Chip für gelbe Emission. Diese Zwei-Chip-Architektur ermöglicht die unabhängige Steuerung jeder Farbe, was je nach Treiberschaltung Statusanzeige, Zweifarbensignalisierung oder einfache Farbmischung erlaubt. Das Bauteil wird auf industrieüblichem 8mm breitem Trägerband geliefert, das auf 7-Zoll (178mm) Spulen aufgewickelt ist, und erleichtert so hochgeschwindigkeitsautomatisierte Pick-and-Place-Montageprozesse, die in der Serienfertigung von Elektronik üblich sind.

2. Tiefgehende objektive Interpretation der technischen Parameter

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 und sollte im Schaltungsdesign vermieden werden.

• Verlustleistung (Pd):76 mW für den Grün-Chip, 75 mW für den Gelb-Chip. Dieser Parameter bestimmt zusammen mit dem thermischen Widerstand des Gehäuses und der Leiterplatte den maximal zulässigen Dauer-Durchlassstrom, um die Grenz-Sperrschichttemperatur nicht zu überschreiten.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP):100 mA für Grün, 80 mA für Gelb. Dieser Wert gilt bei einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 0,1ms. Er zeigt an, dass die LED kurze, hochstromstarke Pulse verarbeiten kann, was für Multiplex-Ansteuerung oder gepulste Helligkeitsanwendungen nützlich ist, jedoch nicht für DC-Betrieb.
• DC-Durchlassstrom (I_F):20 mA für Grün, 30 mA für Gelb. Dies ist der empfohlene maximale Dauerstrom für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb unter Normalbedingungen.
• Temperaturbereiche:Betrieb: -20°C bis +80°C; Lagerung: -30°C bis +100°C. Der Betriebsbereich ist typisch für kommerzielle LEDs. Entwickler müssen sicherstellen, dass die Umgebungstemperatur und die Eigenerwärmung nicht dazu führen, dass die LED-Sperrschicht ihre maximal zulässige Temperatur überschreitet.
• Infrarot-Lötbedingung:Hält 260°C für 10 Sekunden stand. Dies ist entscheidend für bleifreie (Pb-free) Reflow-Lötprozesse und muss während der Leiterplattenbestückung eingehalten werden.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen bei Ta=25°C unter spezifizierten Testbedingungen. Sie sind wesentlich für den Schaltungsentwurf und die Integration in optische Systeme.

• Lichtstärke (I_V):Gemessen in Millicandela (mcd) bei I_F=20mA. Der Grün-Chip hat einen Bereich von 45,0 mcd (Min.) bis 280,0 mcd (Max.). Der Gelb-Cchip reicht von 28,0 mcd (Min.) bis 450,0 mcd (Max.). Der große Bereich wird durch ein Binning-System verwaltet (detailliert in Abschnitt 3). Der Test verwendet einen Filter, der der CIE photopischen Augenempfindlichkeitskurve entspricht.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):Typischerweise 130 Grad für beide Farben. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres Wertes auf der Achse abfällt. Ein 130-Grad-Winkel zeigt ein sehr breites Abstrahlverhalten an, geeignet für Anwendungen, bei denen die LED aus einem großen Blickwinkelbereich sichtbar sein muss.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_P):Typischerweise 525 nm für Grün und 588 nm für Gelb. Dies ist die Wellenlänge am höchsten Punkt im emittierten Lichtspektrum.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):Typischerweise 525,0 nm für Grün und 587,0 nm für Gelb. Abgeleitet vom CIE-Farbtafeldiagramm ist dies die einzelne Wellenlänge, die das menschliche Auge wahrnimmt und die die Farbe definiert. Sie ist eine für die Wahrnehmung relevantere Metrik als die Spitzenwellenlänge.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Typischerweise 35 nm für Grün und 20 nm für Gelb. Dies gibt die spektrale Reinheit oder Bandbreite des emittierten Lichts an. Gelbe AlInGaP-LEDs haben im Allgemeinen ein schmaleres Spektrum als grüne InGaN-LEDs.
• Durchlassspannung (V_F):Maximal 3,50V für Grün und 2,40V für Gelb bei I_F=20mA. Dies ist entscheidend für den Entwurf der strombegrenzenden Schaltung. Die höhere V_Fdes Grün-Chips ist charakteristisch für die InGaN-Technologie.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 10 μA für beide bei V_R=5V.Kritischer Hinweis:Das Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt. Das Anlegen einer Sperrspannung über 5V kann sofortige Beschädigung verursachen. Ein Schutz gegen Sperrspannung oder falsche Polung in der Schaltung wird dringend empfohlen.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um eine konsistente Farbe und Helligkeit in der Produktion zu gewährleisten, werden LEDs nach Leistungsklassen (Bins) sortiert. Die LTST-C295TGKSKT verwendet für jede Farbe ein Lichtstärke-Binning-System.

3.1 Bins für die Grün-Lichtstärke

Bins werden durch einen Buchstabencode (P, Q, R, S) mit minimalen und maximalen Lichtstärkewerten in mcd bei 20mA definiert. Jeder Bin hat eine Toleranz von +/-15%. Zum Beispiel umfasst Bin 'P' 45,0 bis 71,0 mcd. Entwickler sollten bei der Bestellung den erforderlichen Bincode angeben, um eine gleichbleibende Helligkeit über mehrere Bauteile in einer Baugruppe zu garantieren.

3.2 Bins für die Gelb-Lichtstärke

Der Gelb-Chip verwendet einen umfangreicheren Binning-Bereich mit den Codes N, P, Q, R, S, T, der Lichtstärken von 28,0 mcd (Bin N Min.) bis zu 450,0 mcd (Bin T Max.) abdeckt, ebenfalls mit einer +/-15% Toleranz pro Bin. Der größere Bereich berücksichtigt die höhere potenzielle Helligkeit des AlInGaP-Materials.

4. Analyse der Leistungskurven

Während spezifische grafische Daten im Datenblatt referenziert werden (z.B. Abb.1, Abb.6), erlauben die bereitgestellten numerischen Daten eine Analyse der Schlüsselbeziehungen.

• IV-Beziehung:Die Durchlassspannung (V_F) ist für einen einzelnen Teststrom (20mA) spezifiziert. In der Praxis hat V_Feine logarithmische Beziehung zu I_Fund ist auch temperaturabhängig. Das Betreiben der LED mit einer Konstantstromquelle anstelle einer Konstantspannung ist für eine stabile Lichtausgabe unerlässlich.
• Temperaturcharakteristiken:Die Lichtstärke von LEDs nimmt typischerweise mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Die spezifizierten Parameter gelten bei 25°C Umgebungstemperatur. In Hochtemperaturumgebungen oder bei hohen Treiberströmen ist eine Entlastung (Derating) der Ausgangsleistung zu erwarten. Die maximale Betriebstemperatur von 80°C gibt die Obergrenze für einen zuverlässigen Betrieb vor.
• Spektrale Verteilung:Die typischen Spitzen- und dominanten Wellenlängen zusammen mit der spektralen Halbwertsbreite definieren den Farbort. Die grüne Emission (525nm, 35nm FWHM) erscheint als reines Grün, während die gelbe Emission (587nm, 20nm FWHM) ein gesättigtes Gelb sein wird, das sich von Bernstein (~590nm) oder reinem Grün unterscheidet.

5. Mechanische & Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen und Polarität

Das Bauteil entspricht einem standardmäßigen EIA-SMD-Gehäuse-Fußabdruck. Das wichtigste mechanische Merkmal ist seine Höhe von nur 0,55 mm, beschrieben als "Extra Dünn". Die Pinbelegung ist klar definiert: Pins 1 und 3 sind für die Grün-Anode/Kathode, und Pins 2 und 4 sind für die Gelb-Anode/Kathode. Die genaue interne Verschaltung (gemeinsame Anode oder gemeinsame Kathode) wird im bereitgestellten Text nicht explizit angegeben und muss aus der detaillierten Gehäusezeichnung verifiziert werden. Eine korrekte Polungserkennung ist entscheidend, um Schäden während der Installation zu verhindern.

5.2 Empfohlene Lötpad-Anordnung

Das Datenblatt enthält einen Vorschlag für die Abmessungen der Lötpads auf der Leiterplatte. Die Einhaltung dieser Empfehlungen gewährleistet eine zuverlässige Lötstelle, eine angemessene Wärmeableitung und verhindert Probleme wie "Tombstoning" während des Reflow-Lötens. Das Pad-Design beeinflusst auch den endgültigen Abstrahlwinkel und die mechanische Stabilität des montierten Bauteils.

5.3 Tape-and-Reel-Verpackung

Die LEDs werden auf 8mm breitem, geprägtem Trägerband geliefert, das auf 7-Zoll (178mm) Spulen aufgewickelt ist. Jede Spule enthält 4000 Stück. Diese Verpackung entspricht den ANSI/EIA 481-Spezifikationen und gewährleistet die Kompatibilität mit automatisierten Oberflächenmontage (SMT)-Anlagen. Das Band hat Taschen, die mit einem Deckband versiegelt sind. Die Spezifikationen geben maximal zwei aufeinanderfolgende fehlende Bauteile und eine Mindestpackungsmenge von 500 Stück für Restbestellungen an.

6. Löt- & Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Ein vorgeschlagenes Infrarot (IR)-Reflow-Profil für bleifreie Bestückungsprozesse wird bereitgestellt. Die Schlüsselparameter umfassen eine Aufwärmzone (150-200°C), eine spezifische Zeit oberhalb der Liquidustemperatur und eine Spitzentemperatur von maximal 260°C für höchstens 10 Sekunden. Dieses Profil basiert auf JEDEC-Standards und dient als generisches Ziel. Das tatsächliche Profil muss für das spezifische Leiterplattendesign, die verwendete Lötpaste und den Ofen in der Produktion charakterisiert werden.

6.2 Hinweise zum Handlöten

Falls Handlöten notwendig ist, sollte es mit einer Lötspitzentemperatur von maximal 300°C durchgeführt werden, und die Lötzeit sollte auf maximal 3 Sekunden für einen einzelnen Vorgang begrenzt werden. Übermäßige Hitze oder längerer Kontakt können das LED-Gehäuse oder die internen Bonddrähte beschädigen.

6.3 Reinigung

Falls eine Reinigung nach dem Löten erforderlich 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 chemischer Reiniger kann die Kunststofflinse oder das Gehäusematerial beschädigen, was zu reduzierter Lichtausbeute oder vorzeitigem Ausfall führt.

6.4 Lagerbedingungen

Eine ordnungsgemäße Lagerung ist entscheidend für die Aufrechterhaltung der Lötbarkeit. Ungeöffnete, feuchtigkeitsdichte Beutel mit Trockenmittel sollten bei ≤30°C und ≤90% relativer Luftfeuchtigkeit gelagert werden, mit einer Haltbarkeit von einem Jahr. Sobald die Originalverpackung geöffnet ist, sollten die Bauteile bei ≤30°C und ≤60% relativer Luftfeuchtigkeit gelagert werden. Es wird empfohlen, den IR-Reflow innerhalb einer Woche nach dem Öffnen abzuschließen. Für eine längere Lagerung außerhalb des Originalbeutels sollten die Bauteile in einem verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder in einem Stickstoff-Exsikkator aufbewahrt werden. Bauteile, die länger als eine Woche unter nicht idealen Bedingungen gelagert wurden, sollten vor der Montage bei etwa 60°C für mindestens 20 Stunden getrocknet (gebaked) werden, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" während des Reflow-Lötens zu verhindern.

7. Anwendungsvorschläge

7.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese zweifarbige LED ist ideal für Status- und Anzeigeanwendungen, bei denen Platz knapp ist und mehrere Zustände kommuniziert werden müssen. Beispiele sind:

• Tragbare Unterhaltungselektronik:Strom-/Ladezustand (grün=geladen, gelb=ladend), Verbindungsanzeigen (Bluetooth/Wi-Fi) oder Modusanzeigen auf Smartphones, Tablets, Wearables und kabellosen Kopfhörern, die von der ultraflachen Bauhöhe profitieren.
• Industrielle Bedienfelder:Maschinenstatusanzeigen (grün=Lauf, gelb=Bereitschaft/Fehler), Pegelanzeigen oder Bestätigungsleuchten auf Mensch-Maschine-Schnittstellen (HMIs).
• Automobil-Innenraumbeleuchtung:Instrumententafel-Hintergrundbeleuchtung für Tasten oder Schalter, Ambientebeleuchtung oder nicht-kritische Statusanzeigen (wo spezifische Automotive-Qualifikationen erforderlich wären).
• IoT-Geräte und Smart-Home-Gadgets:Netzwerkstatus, Sensoraktivitätsanzeige oder Batteriestandswarnungen.

7.2 Design-Überlegungen

• Stromtreiber:Immer einen Reihen-Strombegrenzungswiderstand oder einen dedizierten Konstantstrom-LED-Treiber-IC verwenden. Den Widerstandswert mit R = (V_versorgung- V_F) / I_Fberechnen, wobei die maximale V_Faus dem Datenblatt verwendet wird, um sicherzustellen, dass I_Fdas Limit nicht überschreitet. Beachten Sie, dass V_Ffür jede Farbe unterschiedlich ist.
• Thermisches Management:Obwohl die Verlustleistung gering ist, sollte eine ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte oder thermische Durchkontaktierungen sichergestellt werden, insbesondere wenn nahe am maximalen Strom oder in hohen Umgebungstemperaturen betrieben wird, um die Sperrschichttemperatur innerhalb der Grenzen zu halten.
• ESD-Schutz:Das Datenblatt enthält einen Hinweis bezüglich elektrostatischer Entladung (ESD). Diese Bauteile sind empfindlich. Implementieren Sie ESD-sichere Handhabungsverfahren (Armbänder, geerdete Arbeitsplätze) während der Montage und erwägen Sie, in der Endanwendung Transientenspannungsunterdrückungs-(TVS)-Dioden oder Widerstände auf empfindlichen Leitungen hinzuzufügen, wenn potenziellen ESD-Ereignissen ausgesetzt.
• Optisches Design:Der 130-Grad-Abstrahlwinkel bietet eine breite Sichtbarkeit. Für Anwendungen, die einen stärker fokussierten Strahl erfordern, können externe Linsen oder Lichtleiter notwendig sein. Die "wasserklare" Linse gewährleistet eine minimale Farbverzerrung.

8. Technischer Vergleich & Differenzierung

Die primäre Differenzierung der LTST-C295TGKSKT liegt in der Kombination ihrer Merkmale:

• Ultraflache Bauhöhe (0,55mm):Dies ist ein signifikanter Vorteil gegenüber vielen Standard-SMD-LEDs (die oft 0,6mm, 0,8mm oder höher sind) und ermöglicht den Einsatz in den dünnsten modernen Elektronikgeräten.
• Zwei Farben in einem Gehäuse:Dies spart Leiterplattenplatz und vereinfacht die Montage im Vergleich zur Verwendung von zwei separaten einfarbigen LEDs, um eine ähnliche Funktion zu erreichen.
• Chip-Technologie:Die Verwendung von InGaN für Grün und AlInGaP für Gelb repräsentiert hocheffiziente, moderne Halbleitermaterialien, die gute Helligkeit und Farbsättigung bieten.
• Konformität:Die Einhaltung von ROHS und die Einstufung als "Green Product" gewährleisten die Konformität mit globalen Umweltvorschriften.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich die grüne und die gelbe LED gleichzeitig mit ihrem vollen DC-Strom betreiben?

A: Nicht unbedingt. Die absoluten Maximalwerte spezifizieren die Verlustleistung pro Chip (76mW Grün, 75mW Gelb). Gleichzeitiger Betrieb bei 20mA (Grün) und 30mA (Gelb) würde zu ungefähren Leistungsaufnahmen von ~70mW (3,5V*20mA) bzw. ~72mW (2,4V*30mA) führen, die nahe an den individuellen Grenzen liegen. Die gesamte erzeugte Wärme muss bewältigt werden. Es ist ratsam, thermische Berechnungen zu konsultieren oder die Ströme für gleichzeitigen Vollhelligkeitsbetrieb leicht zu entlasten (deraten).

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

A: Spitzenwellenlänge (λ_P) ist die physikalische Wellenlänge des höchsten Intensitätspunkts im spektralen Ausgang. Dominante Wellenlänge (λ_d) ist ein berechneter Wert aus der Farbmessung, der die einzelne Wellenlänge eines reinen monochromatischen Lichts darstellt, das für einen standardmäßigen menschlichen Beobachter die gleiche Farbe wie die LED hätte. λ_dist oft nützlicher für das Farbabgleich im Design.

F: Wie interpretiere ich den Bincode bei der Bestellung?

A: Der Bincode (z.B. 'S' für Grün, 'T' für Gelb) garantiert, dass die Lichtstärke innerhalb des spezifizierten Min./Max.-Bereichs für diesen Code liegt, mit einer +/-15% Toleranz. Für ein einheitliches Erscheinungsbild in einem Produkt ist die Angabe eines einzelnen Bincodes für alle Einheiten in einer Produktionscharge entscheidend. Wenn nicht spezifiziert, können Sie LEDs aus jedem Bin innerhalb des Gesamtbereichs des Produkts erhalten.

10. Praktische Design-Fallstudie

Szenario:Entwurf einer Niedrigbatterieanzeige für ein tragbares Gerät, das von einem 3,3V-Regler versorgt wird. Die Anzeige soll grün sein, wenn die Batteriespannung über 3,6V liegt, und gelb, wenn sie unter 3,5V fällt.

Umsetzung:Ein Mikrocontroller mit einem Analog-Digital-Wandler (ADC) überwacht die Batteriespannung. Zwei GPIO-Pins werden zur Steuerung der LED verwendet. Die Schaltung würde basierend auf der internen Pinbelegung konfiguriert (z.B. bei gemeinsamer Kathode würden die Kathoden-Pins geerdet, und der Mikrocontroller würde Strom ziehen, um jede Anode über einen Strombegrenzungswiderstand einzuschalten). Die Widerstandswerte würden separat berechnet: R_Grün= (3,3V - 3,5V) / 0,020A = ~ -10Ω (ungültig). Dies zeigt ein Problem: Die grüne V_F(max. 3,5V) ist zu nah an oder übersteigt die Versorgungsspannung (3,3V).

Lösung:1) Einen niedrigeren Strom (z.B. 10mA) für die grüne LED verwenden, was ihre V_Fsenken würde. 2) Eine Ladungspumpe oder einen Aufwärtswandler verwenden, um eine leicht höhere Spannung (z.B. 4,0V) zum Treiben der LEDs zu erzeugen. 3) Eine andere LED mit einer niedrigeren V_Ffür Grün verwenden. Dieser Fall unterstreicht die Bedeutung, V_Ffrüh im Designprozess gegen die verfügbare Versorgungsspannung zu prüfen.

11. Einführung in das Funktionsprinzip

Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiter-p-n-Übergangsbauelemente, die Licht durch Elektrolumineszenz emittieren. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, werden Elektronen aus dem n-dotierten Bereich und Löcher aus dem p-dotierten Bereich in den Übergangsbereich injiziert. Wenn diese Ladungsträger rekombinieren, wird Energie freigesetzt. In traditionellen Halbleitern wie Silizium ist diese Energie primär thermisch. In direkten Bandlücken-Halbleitern wie InGaN und AlInGaP wird ein signifikanter Teil dieser Energie als Photonen (Licht) freigesetzt. Die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie (E_g) des Halbleitermaterials bestimmt, gemäß der Gleichung λ = hc/E_g. InGaN-Materialien werden für kürzere Wellenlängen (Blau, Grün) verwendet, während AlInGaP-Materialien für längere Wellenlängen (Gelb, Orange, Rot) verwendet werden. Das zweifarbige LED-Gehäuse beherbergt einfach zwei solcher unabhängiger Halbleiterchips mit unterschiedlichen Bandlücken.

12. Technologietrends

Die Entwicklung von LEDs wie der LTST-C295TGKSKT folgt mehreren wichtigen Branchentrends:

• Miniaturisierung:Kontinuierliche Reduzierung der Gehäusegröße und -höhe, um dünnere und kompaktere Endprodukte zu ermöglichen, wie an der 0,55mm Bauhöhe zu sehen.
• Erhöhte Integration:Kombination mehrerer Funktionen (wie zwei Farben) in einem einzigen Gehäuse, um Leiterplattenplatz zu sparen und die Montage zu vereinfachen.
• Materialeffizienz:Fortlaufende Verbesserungen im epitaktischen Wachstum von InGaN- und AlInGaP-Materialien führen zu einer höheren internen Quanteneffizienz, was eine größere Helligkeit bei niedrigeren Strömen oder einen reduzierten Stromverbrauch bei gleicher Lichtausbeute ermöglicht.
• Fortschrittliche Verpackung:Verbesserungen bei Verpackungsmaterialien und -prozessen verbessern die thermische Leistung, ermöglichen höhere Treiberströme in kleineren Gehäusen und erhöhen die Zuverlässigkeit unter rauen Umweltbedingungen.
• Automatisierungskompatibilität:Design-for-Manufacturing (DFM)-Prinzipien stellen sicher, dass Komponenten perfekt für hochgeschwindigkeits-, präzisionsautomatisierte Montagelinien geeignet sind, mit Merkmalen wie standardisierter Tape-and-Reel-Verpackung.