LTST-C195TBKGKT Zweifarbige SMD LED Datenblatt - Blau & Grün - 20mA & 30mA Durchlassstrom - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTST-C195TBKGKT ist eine zweifarbige, oberflächenmontierbare (SMD) LED, die für moderne elektronische Anwendungen entwickelt wurde, die kompakte Abmessungen und zuverlässige Leistung erfordern. Sie integriert zwei verschiedene Halbleiterchips in einem einzigen, EIA-standardisierten Gehäuse: einen InGaN-Chip (Indiumgalliumnitrid) für blaue Emission und einen AlInGaP-Chip (Aluminiumindiumgalliumphosphid) für grüne Emission. Diese Konfiguration ermöglicht die Erzeugung mehrerer Farben oder Statusanzeigen innerhalb eines einzigen Bauteil-Footprints.

Zu den Hauptvorteilen dieser LED zählen ihre Konformität mit der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe), wodurch sie als umweltfreundliches Produkt eingestuft wird. Sie ist auf 8 mm breiten Trägerbändern verpackt, die auf 7-Zoll-Spulen (178 mm Durchmesser) aufgewickelt sind, was eine vollständige Kompatibilität mit schnellen automatischen Bestückungsanlagen gewährleistet. Das Bauteil ist zudem für gängige Lötverfahren, einschließlich Infrarot- (IR) und Dampfphasenreflow, ausgelegt.

2. Detaillierte technische Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, bei deren Überschreitung dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb an oder nahe dieser Grenzen über längere Zeiträume wird nicht empfohlen.

• Verlustleistung:Blauer Chip: 76 mW, Grüner Chip: 75 mW (bei Ta=25°C).
• Spitzen-Durchlassstrom:Blau: 100 mA, Grün: 80 mA. Dieser Wert gilt unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite), um kurze Stromspitzen zu bewältigen.
• DC-Durchlassstrom:Der maximale kontinuierliche Durchlassstrom beträgt 20 mA für den blauen Chip und 30 mA für den grünen Chip.
• Strom-Derating:Der maximal zulässige DC-Durchlassstrom nimmt linear mit steigender Umgebungstemperatur ab. Der Derating-Faktor beträgt 0,25 mA/°C für Blau und 0,4 mA/°C für Grün, beginnend bei 25°C.
• Sperrspannung:Beide Chips haben eine maximale Sperrspannungsfestigkeit von 5 V. Ein Dauerbetrieb unter Sperrspannung ist untersagt.
• Temperaturbereich:Betrieb: -20°C bis +80°C. Lagerung: -30°C bis +85°C.
• Löttemperaturtoleranz:Das Bauteil hält Wellen- oder Infrarotlötung bei 260°C für 5 Sekunden sowie Dampfphasenlötung bei 215°C für 3 Minuten stand.

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Dies sind typische Leistungsparameter, gemessen bei einer Umgebungstemperatur von 25°C unter festgelegten Testbedingungen.

• Lichtstärke (Iv):Gemessen bei einem Durchlassstrom (IF) von 20 mA.
  • Blau: Minimum 28,0 mcd, Typischer Wert nicht spezifiziert, Maximum 180 mcd.
  • Grün: Minimum 18,0 mcd, Typischer Wert nicht spezifiziert, Maximum 112 mcd.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):Der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke die Hälfte des axialen Wertes beträgt. Typisch für beide Farben ist 130 Grad, was auf ein breites Abstrahlverhalten hinweist.
• Spitzenwellenlänge (λP):Die Wellenlänge, bei der die abgegebene optische Leistung am größten ist. Typisch: Blau: 468 nm, Grün: 574 nm.
• Dominante Wellenlänge (λd):Die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge, die die Farbe definiert. Typisch: Blau: 470 nm, Grün: 571 nm.
• Spektrale Bandbreite (Δλ):Die Breite des Emissionsspektrums bei halber Maximalleistung. Typisch: Blau: 25 nm, Grün: 15 nm.
• Durchlassspannung (VF):Gemessen bei IF=20 mA.
  • Blau: Typisch 3,4 V, Maximum 3,8 V.
  • Grün: Typisch 2,0 V, Maximum 2,4 V.
• Sperrstrom (IR):Maximal 10 µA für beide Chips bei einer angelegten Sperrspannung (VR) von 5 V.
• Kapazität (C):Typisch 40 pF für den grünen Chip (gemessen bei VF=0 V, f=1 MHz). Für Blau nicht spezifiziert.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Konsistenz in Anwendungen zu gewährleisten, werden LEDs basierend auf ihrer gemessenen Lichtstärke sortiert (gebinned). Die LTST-C195TBKGKT verwendet separate Bin-Codes für ihre blauen und grünen Chips.

3.1 Intensitäts-Bins für den blauen Chip

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

3.2 Intensitäts-Bins für den grünen Chip

• Bin M:18,0 - 28,0 mcd
• Bin N:28,0 - 45,0 mcd
• Bin P:45,0 - 71,0 mcd
• Bin Q:71,0 - 112,0 mcd

Auf den Intensitätsbereich jedes Bins wird eine Toleranz von +/-15 % angewendet. Dieses System ermöglicht es Entwicklern, LEDs mit vorhersagbaren Helligkeitsstufen für ihre spezifischen Anwendungsanforderungen auszuwählen.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auf typische Leistungskurven, die für das Verständnis des Bauteilverhaltens unter variierenden Bedingungen wesentlich sind. Obwohl die spezifischen Grafiken im Text nicht reproduziert werden, umfassen sie typischerweise:

• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Zeigt, wie die Lichtausgabe mit dem Strom ansteigt, üblicherweise in einem nahezu linearen Verhältnis bis zur Sättigung.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom:Zeigt die Dioden-Kennlinie, die für die Auslegung von strombegrenzenden Schaltungen entscheidend ist.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Veranschaulicht die Abnahme der Lichtausgabe bei steigender Sperrschichttemperatur und unterstreicht die Bedeutung des thermischen Managements.
• Spektrale Verteilung:Grafiken, die die relative Leistung über verschiedene Wellenlängen zeigen, zentriert um die Spitzen- und dominante Wellenlänge.

Diese Kurven sind entscheidend, um die Leistung in realen Anwendungen vorherzusagen, in denen Temperatur und Treiberstrom variieren können.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

Das Bauteil entspricht einem standardisierten EIA-Gehäuse. Wichtige dimensionale Hinweise umfassen:

• Alle Abmessungen sind in Millimetern angegeben, mit einer Standardtoleranz von ±0,10 mm, sofern nicht anders angegeben.
• Die Linse ist wasserklar.
• Pinbelegung:Die Zweifarbenfunktionalität wird durch eine 4-Pin-Konfiguration erreicht.
  • Pin 1 und 3 sind dem blauen (InGaN) Chip zugeordnet.
  • Pin 2 und 4 sind dem grünen (AlInGaP) Chip zugeordnet.
• Das Datenblatt enthält detaillierte Gehäusedimensionierungszeichnungen, empfohlene Lötpad-Layoutabmessungen sowie Zeichnungen für Band- und Spulenverpackung, um das Leiterplattendesign und die Montage zu unterstützen.

6. Löt- und Montageanleitung

6.1 Reflow-Lötprofile

Es werden zwei empfohlene Infrarot- (IR) Reflow-Profile bereitgestellt: eines für Standard-Zinn-Blei-Lötprozesse und eines für bleifreie (Pb-free) Lötprozesse. Das bleifreie Profil ist speziell für die Verwendung mit Sn-Ag-Cu (SAC) Lotpaste ausgelegt. Die Einhaltung dieser Zeit-Temperatur-Profile ist entscheidend, um thermische Schäden am LED-Gehäuse oder an den internen Bonddrähten zu verhindern.

6.2 Reinigung

Nicht spezifizierte chemische Reinigungsmittel sollten vermieden werden, da sie das LED-Gehäuse beschädigen können. Falls eine Reinigung erforderlich ist, wird empfohlen, das Bauteil bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol zu tauchen.

6.3 Lagerbedingungen

Für LEDs, die aus ihrer ursprünglichen feuchtigkeitsdichten Verpackung entnommen wurden, wird empfohlen, den IR-Reflow-Lötprozess innerhalb einer Woche abzuschließen. Für eine längere Lagerung außerhalb der Originalverpackung sollten sie in einem verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder in einer Stickstoffatmosphäre aufbewahrt werden. Bei einer Lagerung von mehr als einer Woche wird vor der Montage ein Ausheizen bei etwa 60°C für mindestens 24 Stunden empfohlen, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und ein "Popcorning" während des Reflow zu verhindern.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

• Die LEDs werden auf 8 mm breiten, geprägten Trägerbändern geliefert, die auf 7-Zoll-Spulen (178 mm Durchmesser) aufgewickelt sind.
• Die Standardspulenmenge beträgt 4000 Stück.
• Für Restposten ist eine Mindestpackungsmenge von 500 Stück erhältlich.
• Die Verpackung folgt den ANSI/EIA-481-1-A-Standards. Leere Taschen im Band sind mit einem Deckband versiegelt.
• Die maximal zulässige Anzahl aufeinanderfolgender fehlender Bauteile auf einer Spule beträgt zwei.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese zweifarbige LED eignet sich für eine Vielzahl von Anwendungen, darunter Statusanzeigen, Hintergrundbeleuchtung für kleine Displays, dekorative Beleuchtung, Panelbeleuchtung und Unterhaltungselektronik, wo Platz knapp ist und eine Mehrfarbenanzeige vorteilhaft ist.

8.2 Designüberlegungen und Ansteuerungsmethode

Kritisch:LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Um eine gleichmäßige Helligkeit beim parallelen Betrieb mehrerer LEDs zu gewährleisten, muss ein strombegrenzender Widerstand in Reihe mitjederLED geschaltet werden. Dies kompensiert geringfügige Unterschiede in der Durchlassspannungs- (Vf) Kennlinie zwischen einzelnen Bauteilen. Der parallele Betrieb von LEDs ohne individuelle Widerstände (Schaltung B im Datenblatt) kann zu erheblichen Helligkeitsunterschieden und potenziellem Stromraub durch die LED mit der niedrigsten Vf führen.

8.3 Schutz vor elektrostatischer Entladung (ESD)

Die LED ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung. Während der Handhabung und Montage müssen Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden:

• Verwenden Sie ein geerdetes Handgelenkband oder antistatische Handschuhe.
• Stellen Sie sicher, dass alle Arbeitsplätze, Werkzeuge und Geräte ordnungsgemäß geerdet sind.
• Befolgen Sie Standard-ESD-Kontrollverfahren, um latente oder katastrophale Schäden zu verhindern.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die primäre Differenzierung der LTST-C195TBKGKT liegt in ihrem Zwei-Chip-, 4-Pin-Design innerhalb eines standardmäßigen SMD-Footprints. Dies bietet erhebliche Platzersparnis im Vergleich zur Verwendung von zwei separaten einfarbigen LEDs. Die Verwendung von InGaN für Blau und AlInGaP für Grün bietet für jeden Kanal hohe Effizienz und gute Farbreinheit. Der breite Abstrahlwinkel von 130 Grad macht sie für Anwendungen geeignet, die eine große Sichtbarkeit erfordern.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich den blauen und grünen Chip gleichzeitig mit ihrem maximalen DC-Strom betreiben?

A: Nein. Die Verlustleistungsgrenzwerte (76 mW Blau, 75 mW Grün) und das thermische Design des Gehäuses müssen berücksichtigt werden. Ein gleichzeitiger Betrieb mit Maximalstrom kann die gesamte Verlustleistungsfähigkeit des Gehäuses überschreiten oder einen übermäßigen Anstieg der Sperrschichttemperatur verursachen, was zu einer verkürzten Lebensdauer oder Ausfall führt. Das Derating mit der Temperatur muss angewendet werden.

F: Warum ist die Durchlassspannung für den blauen und grünen Chip unterschiedlich?

A: Dies liegt an den grundlegenden Materialeigenschaften der InGaN- und AlInGaP-Halbleiter. Die Bandlückenenergie von InGaN ist höher, was eine höhere Spannung erfordert, um denselben Stromfluss zu erreichen. Dies korreliert mit der höheren typischen Vf von 3,4 V für Blau gegenüber 2,0 V für Grün.

F: Was bedeutet der Bin-Code auf dem Spulenetikett für mein Design?

A: Der Bin-Code gibt die garantierte minimale und maximale Lichtstärke für die LEDs auf dieser Spule an. Für eine konsistente Helligkeit in einer Produktlinie sollten Sie LEDs aus demselben Intensitäts-Bin spezifizieren und verwenden. Das Mischen von Bins kann zu sichtbaren Helligkeitsschwankungen führen.

11. Praktische Design-Fallstudie

Szenario:Entwurf einer kompakten Statusanzeige für ein Gerät, das "Standby" (Grün), "Aktiv" (Blau) und "Fehler" (abwechselnd Blau/Grün) anzeigen muss.

Umsetzung:Eine einzelne LTST-C195TBKGKT kann alle drei Zustände erfüllen. Ein Mikrocontroller mit zwei GPIO-Pins kann die blauen und grünen Kanäle unabhängig über einfache Transistorschalter oder dedizierte LED-Treiber-ICs ansteuern. Individuelle strombegrenzende Widerstände müssen für jeden Kanal basierend auf dem gewünschten Treiberstrom und der Versorgungsspannung berechnet werden, wobei die typischen Vf-Werte (3,4 V für Blau, 2,0 V für Grün) als Ausgangspunkt für die Berechnung dienen, während sichergestellt wird, dass die Schaltung die maximale Vf aufnehmen kann. Dieses Design spart Leiterplattenplatz und Bauteilanzahl im Vergleich zu einer Zwei-LED-Lösung.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Die Lichtemission in einer LED ist ein Phänomen namens Elektrolumineszenz. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang eines Halbleiterchips angelegt wird (die seine Bandlückenspannung überschreitet), werden Elektronen und Löcher in den Übergangsbereich injiziert. Diese Ladungsträger rekombinieren und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die Farbe (Wellenlänge) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie des Halbleitermaterials bestimmt. InGaN-Materialien werden für kürzere Wellenlängen (Blau, Violett, Grün) verwendet, während AlInGaP-Materialien für längere Wellenlängen (Rot, Orange, Gelb, Grün) verwendet werden. Die "wasserklare" Linse färbt das Licht nicht ein, sondern hilft bei der Strahlformung und dem Schutz des Chips.

13. Technologietrends

Die Entwicklung von SMD-LEDs wie diesem Bauteil wird von Trends zur Miniaturisierung, höheren Effizienz und stärkeren Integration in der Elektronik vorangetrieben. Die Verwendung von Materialien wie InGaN und AlInGaP repräsentiert ausgereifte, hocheffiziente Technologieplattformen. Laufende Forschung konzentriert sich auf die Verbesserung der Quanteneffizienz (mehr Licht pro elektrischer Leistung), das Erreichen höherer Leistungsdichten in kleineren Gehäusen, die Verbesserung der Farbwiedergabe und die Entwicklung neuartiger Verpackungstechniken für ein besseres thermisches Management und höhere Zuverlässigkeit. Die Integration mehrerer Chips oder sogar Mikrocontroller in einem einzigen Gehäuse ("Smart LEDs") ist ebenfalls ein wachsender Trend für fortschrittliche Beleuchtungs- und Anzeigeanwendungen.