LTST-C295TBKFKT-5A Zweifarbige SMD LED Datenblatt - Gehäuseabmessungen - Blau 3,2V / Orange 2,3V - 0,55mm Höhe - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für die LTST-C295TBKFKT-5A, eine zweifarbige, oberflächenmontierbare LED-Komponente. Das Bauteil integriert zwei unterschiedliche LED-Chips in einem einzigen, ultradünnen Gehäuse: einen blau emittierenden InGaN-Chip und einen orange emittierenden AlInGaP-Chip. Dieses Design ermöglicht kompakte Lösungen für Statusanzeigen, Hintergrundbeleuchtung und Mehrfachsignal-Anwendungen, bei denen Platz knapp ist. Das Produkt ist für die Kompatibilität mit automatisierten Bestückungsprozessen und Standard-Infrarot-Reflow-Lötverfahren ausgelegt und eignet sich somit für Hochvolumen-Fertigungsumgebungen.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Der Hauptvorteil dieser Komponente ist ihre Zweifarben-Fähigkeit in einem extrem flachen Profil von nur 0,55 mm. Dies ermöglicht anspruchsvolle visuelle Signalisierung (z.B. verschiedene Status durch verschiedene Farben) ohne zusätzliche Leiterplattenfläche zu beanspruchen. Der Einsatz von ultrahellen InGaN- und AlInGaP-Halbleitermaterialien gewährleistet eine hohe Lichtstärke. Das Bauteil ist RoHS-konform und als grünes Produkt eingestuft. Die primären Zielmärkte umfassen Unterhaltungselektronik, Büroautomatisierungsgeräte, Kommunikationsgeräte und Industrie-Bedienfelder, wo zuverlässige Mehrfachstatus-Anzeigen erforderlich sind.

2. Detaillierte Betrachtung der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Der Betrieb der LED unter Bedingungen, die diese Werte überschreiten, wird nicht empfohlen.

• Verlustleistung (Pd):Blau: 76 mW, Orange: 75 mW. Dies ist die maximal zulässige Leistung, die die LED unter Gleichstrombedingungen bei 25°C Umgebungstemperatur als Wärme abführen kann.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP):Blau: 100 mA, Orange: 80 mA. Dies ist der maximal zulässige momentane Durchlassstrom, typischerweise unter Impulsbedingungen spezifiziert (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Impulsbreite), um Überhitzung zu verhindern.
• DC-Durchlassstrom (I_F):Blau: 20 mA, Orange: 30 mA. Dies ist der maximale empfohlene kontinuierliche Durchlassstrom für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb.
• Elektrostatische Entladung (ESD) Schwellwert (HBM):Blau: 300V, Orange: 1000V. Die Human Body Model (HBM) Bewertung gibt die Empfindlichkeit der LED gegenüber statischer Elektrizität an. Der blaue Chip ist empfindlicher und erfordert strengere ESD-Handhabungsvorkehrungen.
• Temperaturbereiche:Betrieb: -20°C bis +80°C; Lagerung: -30°C bis +100°C.
• Infrarot-Lötbedingung:Hält einer Spitzentemperatur von 260°C für 10 Sekunden stand, was dem Standard für bleifreie (Pb-freie) Reflow-Prozesse entspricht.

2.2 Elektrische und optische Kennwerte

Dies sind die typischen und maximalen/minimalen Leistungsparameter, gemessen unter Standard-Testbedingungen (Ta=25°C, I_F=5mA, sofern nicht anders angegeben).

• Lichtstärke (I_V):Für beide Farben beträgt die minimale Lichtstärke 18,0 mcd und die maximale 45,0 mcd bei 5mA. Der typische Wert ist nicht spezifiziert und liegt innerhalb des Min/Max-Bereichs.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):Ein typisch weiter Abstrahlwinkel von 130 Grad für beide Farben, der ein breites Abstrahlmuster für viele Anzeigeanwendungen bietet.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_P):Blau: 468 nm (typisch), Orange: 611 nm (typisch). Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung am höchsten ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):Blau: 470 nm (typisch), Orange: 605 nm (typisch). Dies ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge, die den Farbpunkt im CIE-Farbdiagramm definiert.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Blau: 20 nm (typisch), Orange: 17 nm (typisch). Dies gibt die spektrale Reinheit oder Bandbreite des emittierten Lichts an.
• Durchlassspannung (V_F):Blau: 3,2V (max. bei 5mA), Orange: 2,3V (max. bei 5mA). Dies ist ein kritischer Parameter für den Schaltungsentwurf, der die erforderliche Treiberspannung und den Wert des Vorwiderstands bestimmt.
• Sperrstrom (I_R):10 µA (max.) für beide Farben bei V_R= 5V. Das Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt; dieser Parameter dient nur zur Charakterisierung des Leckstroms.

3. Erklärung des Binning-Systems

Die Lichtstärke der LEDs wird in Bins sortiert, um die Konsistenz innerhalb einer Produktionscharge sicherzustellen. Das Binning ist für die blauen und orangen Chips identisch.

• Bin-Code M:Lichtstärkebereich von 18,0 mcd bis 28,0 mcd bei 5mA.
• Bin-Code N:Lichtstärkebereich von 28,0 mcd bis 45,0 mcd bei 5mA.
• Toleranz:Jeder Lichtstärke-Bin hat eine Toleranz von +/-15%. Das bedeutet, eine als Bin M gekennzeichnete LED könnte einen Wert von nur 15,3 mcd oder bis zu 32,2 mcd messen und dennoch innerhalb der M-Bin-Spezifikation liegen, obwohl sie typischerweise im Bereich von 18-28 mcd zentriert ist.

Dieses System ermöglicht es Konstrukteuren, LEDs mit vorhersehbaren Helligkeitsstufen auszuwählen. Für Anwendungen, die ein einheitliches Erscheinungsbild erfordern, ist die Angabe eines einzelnen Bin-Codes unerlässlich.

4. Analyse der Leistungskurven

Während spezifische grafische Daten im Datenblatt (Seiten 6-7) referenziert werden, können die typischen Zusammenhänge basierend auf der Standard-LED-Physik und den bereitgestellten Parametern beschrieben werden.

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

Die I-V-Charakteristik ist exponentiell. Für die blaue LED ist die Durchlassspannung aufgrund der größeren Bandlücke des InGaN-Materialsystems höher (~3,2V max.). Die orange AlInGaP-LED hat eine niedrigere Durchlassspannung (~2,3V max.). Die Spannung steigt bei einem gegebenen Strom leicht mit zunehmender Sperrschichttemperatur an.

4.2 Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Die Lichtstärke ist innerhalb des empfohlenen Betriebsbereichs (bis zu I_F=20/30mA) annähernd proportional zum Durchlassstrom. Das Betreiben der LED über ihrem absoluten maximalen DC-Strom hinaus führt zu nichtlinearer Sättigung und beschleunigtem Degradationsprozess aufgrund übermäßiger Hitze.

4.3 Temperaturabhängigkeit

Die LED-Leistung ist temperaturabhängig. Mit steigender Sperrschichttemperatur nimmt die Lichtstärke typischerweise ab. Die Durchlassspannung für einen gegebenen Strom nimmt bei den meisten LED-Materialien ebenfalls leicht ab. Der Betrieb innerhalb des spezifizierten Temperaturbereichs (-20°C bis +80°C) ist entscheidend, um die spezifizierte Leistung und Zuverlässigkeit aufrechtzuerhalten.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen und Pinbelegung

Die LED ist in einem industrieüblichen SMD-Gehäuse untergebracht. Die genaue Maßzeichnung ist im Datenblatt enthalten. Wichtige Merkmale sind eine Gesamthöhe von 0,55 mm, was sie für sehr flache Anwendungen geeignet macht. Die Pinbelegung ist wie folgt: Pin 1 und 3 sind für die Anode/Kathode des blauen (InGaN) Chips, und Pin 2 und 4 sind für die Anode/Kathode des orangen (AlInGaP) Chips. Die spezifische Anoden-/Kathoden-Zuordnung für jedes Paar muss aus der Gehäusekennzeichnung oder dem Footprint-Diagramm entnommen werden.

5.2 Vorgeschlagenes Lötpad-Layout

Ein empfohlenes Land Pattern (Lötpad-Abmessungen) wird bereitgestellt, um eine ordnungsgemäße Lötstellenbildung, mechanische Stabilität und Wärmeableitung während des Reflow-Lötens zu gewährleisten. Die Einhaltung dieser Richtlinie hilft, Tombstoning (Bauteil stellt sich auf einer Seite auf) zu verhindern und stellt eine zuverlässige elektrische Verbindung sicher.

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Ein vorgeschlagenes Infrarot-Reflow-Profil für bleifreie Prozesse ist enthalten. Wichtige Parameter umfassen eine Vorwärmphase (150-200°C, max. 120 Sekunden), eine Spitzentemperatur von maximal 260°C und eine Zeit oberhalb von 260°C, die auf maximal 10 Sekunden begrenzt ist. Das Profil basiert auf JEDEC-Standards, um die Gehäuseintegrität sicherzustellen. Die LED kann diesen Reflow-Prozess maximal zweimal überstehen.

6.2 Handlötung

Falls Handlötung notwendig ist, darf die Temperatur des Lötkolbens 300°C nicht überschreiten, und die Lötzeit pro Anschluss sollte auf maximal 3 Sekunden begrenzt werden. Handlötung sollte nur einmal durchgeführt werden.

6.3 Lagerung und Handhabung

ESD-Vorsichtsmaßnahmen:Der blaue Chip ist ESD-empfindlich (300V HBM). Richtige antistatische Maßnahmen (Armbänder, geerdete Arbeitsplätze) sind während der Handhabung zwingend erforderlich.
Feuchtigkeitssensitivität:LEDs in versiegelten, feuchtigkeitsgeschützten Beuteln mit Trockenmittel haben eine Lagerfähigkeit von einem Jahr bei Lagerung bei ≤30°C und ≤90% relativer Luftfeuchtigkeit. Sobald der Beutel geöffnet ist, sollten die Bauteile bei ≤30°C und ≤60% relativer Luftfeuchtigkeit gelagert und innerhalb einer Woche verwendet werden. Bei längerer Lagerung außerhalb des Originalbeutels wird vor dem Löten ein Ausheizen bei 60°C für mindestens 20 Stunden empfohlen, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und \"Popcorning\" während des Reflow-Lötens zu verhindern.

6.4 Reinigung

Wenn nach dem Löten eine Reinigung erforderlich ist, sollten nur spezifizierte Lösungsmittel verwendet werden. Das Eintauchen der LED in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute ist akzeptabel. Nicht spezifizierte Chemikalien können das Kunststoffgehäuse oder die Linse beschädigen.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die LEDs werden in Tape-and-Reel-Verpackung geliefert, die mit automatischen Pick-and-Place-Maschinen kompatibel ist.

• Rollen-Größe:Rolle mit 7 Zoll Durchmesser.
• Stückzahl pro Rolle:4000 Stück.
• Mindestbestellmenge (MOQ):500 Stück für Restmengen.
• Tape-Spezifikationen:Die Trägerfolie ist 8 mm breit. Leere Taschen sind mit Deckfolie versiegelt. Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA-481-Spezifikationen.
• Qualität:Die maximal zulässige Anzahl aufeinanderfolgender fehlender Bauteile im Tape beträgt zwei.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• Statusanzeigen:Die Zweifarben-Fähigkeit ermöglicht mehrere Status (z.B. Blau=Standby, Orange=Aktiv, Beide=Warnung/Fehler).
• Hintergrundbeleuchtung für Tastaturen oder Symbole:Kann farbcodierte Hintergrundbeleuchtung bereitstellen.
• Unterhaltungselektronik:Strom-, Konnektivitäts- oder Batteriestatus-Anzeigen in Smartphones, Tablets, Routern und Audio-Geräten.
• Industrie-Bedienfelder:Maschinenstatus, Betriebsmodus- oder Alarmanzeigen.

8.2 Design-Überlegungen

• Strombegrenzung:Verwenden Sie stets einen Vorwiderstand für jeden LED-Chip, um den Durchlassstrom auf einen sicheren Wert zu begrenzen (≤20mA für blau, ≤30mA für orange unter DC-Betrieb). Der Widerstandswert wird berechnet als R = (V_versorgung- V_F) / I_F.
• Wärmemanagement:Sorgen Sie für ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte oder thermische Durchkontaktierungen, insbesondere bei Betrieb nahe dem Maximalstrom, um Wärme abzuführen und die Sperrschichttemperatur innerhalb der Grenzen zu halten.
• ESD-Schutz:Integrieren Sie ESD-Schutzdioden auf den mit den LED-Pins verbundenen Signalleitungen, wenn die Bestückungsumgebung oder das Endanwendungsszenario ein ESD-Risiko darstellt.
• Optisches Design:Der weite Abstrahlwinkel von 130 Grad bietet gute Sichtbarkeit außerhalb der Achse. Für gerichtetes Licht können externe Linsen oder Lichtleiter erforderlich sein.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale dieser Komponente sind ihreZweifarben-Funktionalität in einem ultradünnen 0,55-mm-Gehäuse. Im Vergleich zur Verwendung von zwei separaten einfarbigen LEDs spart dies erheblich Leiterplattenfläche und vereinfacht die Bestückung. Die Kombination aus InGaN (blau) und AlInGaP (orange) Technologien bietet für beide Farben hohe Effizienz und Helligkeit. Die Kompatibilität des Produkts mit Standard-SMT-Prozessen und bleifreiem Reflow macht es zu einer Plug-and-Play-Lösung für die moderne Elektronikfertigung.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F1: Kann ich sowohl die blaue als auch die orange LED gleichzeitig mit ihrem maximalen DC-Strom betreiben?
A1: Nein. Die Verlustleistungsgrenzwerte (76mW blau, 75mW orange) und das thermische Design des Gehäuses müssen berücksichtigt werden. Das gleichzeitige Betreiben beider Chips mit vollem DC-Strom würde wahrscheinlich die gesamte thermische Kapazität des Gehäuses überschreiten, sofern keine außergewöhnliche Kühlung vorgesehen ist. Es ist ratsam, thermische Derating-Kurven zu konsultieren oder für den gleichzeitigen Betrieb mit niedrigeren Strömen zu arbeiten.

F2: Warum ist die ESD-Bewertung für den blauen Chip (300V) niedriger als für den orangen Chip (1000V)?
A2: Dies liegt an den inhärenten Materialeigenschaften und der Sperrschichtstruktur des für die blaue Emission verwendeten InGaN-Halbleiters. Er ist im Allgemeinen anfälliger für Schäden durch elektrostatische Entladung als das für orange/rote Emission verwendete AlInGaP-Material. Dies erfordert besondere Vorsicht bei der Handhabung des blauen Kanals.

F3: Wie interpretiere ich den Bin-Code für die Bestellung?
A3: Geben Sie \"LTST-C295TBKFKT-5A\" zusammen mit dem gewünschten Lichtstärke-Bin-Code (z.B. \"N\" für höhere Helligkeit) für jede Farbe an, falls der Lieferant eine Bin-Auswahl anbietet. Für eine konsistente Helligkeit über einen Produktionslauf hinweg ist die Angabe eines einzelnen Bins entscheidend.

11. Praktischer Design- und Anwendungsfall

Fall: Entwurf einer Zweifach-Status-Power-Anzeige für einen Router
**Ziel:** Eine LED zur Anzeige von Strom (Orange) und Internetverbindung (Blau) verwenden.
**Design:** Die LED ist auf der Frontplatte des Routers platziert. Der Mikrocontroller (MCU) hat zwei GPIO-Pins, die jeweils über einen strombegrenzenden Widerstand mit einem LED-Kanal verbunden sind.
**Berechnungen:** Für eine 5V-Versorgung:
- Oranger Widerstand: R_orange= (5V - 2,3V) / 0,020A = 135 Ω (verwenden Sie 130 Ω oder 150 Ω Standardwert). Leistung: P = I²R = (0,02)²*150 = 0,06W.
- Blauer Widerstand: R_blue= (5V - 3,2V) / 0,020A = 90 Ω (verwenden Sie 91 Ω Standardwert). Leistung: P = (0,02)²*91 = 0,0364W.
**Betrieb:** Der MCU steuert den orangen Pin für Dauerlicht, wenn das Gerät eingeschaltet ist. Er steuert den blauen Pin zum Blinken, wenn die Internetverbindung aktiv ist. Beide werden nie gleichzeitig über längere Zeit mit vollem Strom kontinuierlich betrieben, um die thermische Belastung zu managen.

12. Einführung in das Technologieprinzip

Diese LED nutzt zwei verschiedene Halbleitermaterialsysteme:
InGaN (Indiumgalliumnitrid):Wird für den blauen Emitter verwendet. Durch Anpassen des Verhältnisses von Indium zu Gallium in der Legierung kann die Bandlückenenergie eingestellt werden, was direkt die Wellenlänge des emittierten Lichts bestimmt. InGaN ist bekannt für hohe Effizienz und Helligkeit im blauen bis grünen Spektrum.
AlInGaP (Aluminiumindiumgalliumphosphid):Wird für den orangen Emitter verwendet. Dieses Materialsystem ist hocheffizient für die Erzeugung von Licht in den Bernstein-, Orange-, Rot- und Gelb-Wellenlängen. Die spezifische Zusammensetzung bestimmt die dominante Wellenlänge.
In beiden Fällen wird Licht durch den Prozess der Elektrolumineszenz emittiert. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die Farbe des Lichts wird durch die Bandlückenenergie des Halbleitermaterials bestimmt.

13. Technologieentwicklungstrends

Der Trend bei SMD-LEDs wie dieser geht weiterhin in Richtung:
Höhere Effizienz (lm/W):Fortlaufende Verbesserungen in der epitaktischen Schichtabscheidung, im Chipdesign und in der Extraktionseffizienz des Gehäuses führen zu mehr Lichtausbeute bei gleicher elektrischer Eingangsleistung.
Miniaturisierung:Gehäuse werden weiterhin in der Grundfläche und Höhe schrumpfen (wie das 0,55-mm-Profil hier), um dünnere Endprodukte zu ermöglichen.
Multi-Chip- und RGB-Integration:Über Zweifarben hinaus werden Gehäuse, die Rot-, Grün- und Blau- (RGB) Chips oder sogar Weiß- + Farbchips integrieren, für volle Farbprogrammierbarkeit immer üblicher.
Verbesserte Zuverlässigkeit und thermische Leistung:Fortschritte bei Materialien (z.B. Hochtemperaturkunststoffe, fortschrittliche Die-Attach-Verfahren) verbessern die Fähigkeit, höheren Reflow-Temperaturen und Betriebsbedingungen standzuhalten.
Intelligente Verpackung:Einige LEDs integrieren nun integrierte Schaltkreise (ICs) zur Treibersteuerung oder Kommunikation (z.B. adressierbare RGB-LEDs), obwohl diese spezielle Komponente eine standardmäßige, treiberlose LED ist.