LTST-C195KGJRKT-5A Zweifarbige SMD-LED Datenblatt - Gehäuseabmessungen - Grün/Rot - 5V - 75mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTST-C195KGJRKT-5A ist eine zweifarbige, oberflächenmontierbare (SMD) LED, die fortschrittliche AlInGaP-Chip-Technologie nutzt. Diese Komponente ist für Anwendungen konzipiert, die zwei verschiedene Anzeigefarben aus einem einzigen, kompakten Gehäuse erfordern. Sie zeichnet sich durch eine ultrahelle Lichtausbeute aus und ist in einem standardkonformen EIA-Gehäuse untergebracht, was sie für automatisierte Bestückungsprozesse einschließlich Infrarot- und Dampfphasenreflowlöten geeignet macht. Das Bauteil entspricht den RoHS-Richtlinien und ist als grünes Produkt klassifiziert.

1.1 Kernvorteile

• Zweifarbige Funktionalität:Integriert separate grüne und rote LED-Chips in einem Gehäuse, spart Leiterplattenplatz und vereinfacht das Design für Mehrzustandsanzeigen.
• Hohe Helligkeit:Das AlInGaP-Material liefert eine überlegene Lichtstärke im Vergleich zu herkömmlichen LED-Technologien.
• Fertigungskompatibilität:Verpackt auf 8-mm-Tape auf 7\"-Spulen, ist es voll kompatibel mit Hochgeschwindigkeits-Automatikbestückungsgeräten.
• Robuste Prozesskompatibilität:Hält standardmäßigen Infrarot-Reflow-Lötprofilen stand, einschließlich derer für bleifreie (Pb-freie) Montageprozesse.

2. Vertiefung der technischen Parameter

2.1 Absolute Grenzwerte

Diese Grenzwerte 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 (P_d):75 mW pro Farbe (Grün und Rot). Dies ist die maximal zulässige Verlustleistung im Bauteil.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP):80 mA. Dies ist der maximale momentane Durchlassstrom, typischerweise unter gepulsten Bedingungen spezifiziert (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Impulsbreite), um Überhitzung zu verhindern.
• Dauer-Durchlassstrom (I_F):30 mA DC. Der maximale stationäre Strom für zuverlässigen Dauerbetrieb.
• Strom-Derating:Lineares Derating von 0,4 mA/°C ab 25°C. Der maximal zulässige Durchlassstrom muss reduziert werden, wenn die Umgebungstemperatur über 25°C steigt.
• Sperrspannung (V_R):5 V. Die maximale Spannung, die in Sperrrichtung über die LED angelegt werden kann.
• Betriebstemperaturbereich (T_opr):-30°C bis +85°C.
• Lagertemperaturbereich (T_stg):-40°C bis +85°C.
• Löttemperatur:Hält 260°C für 5 Sekunden während des Infrarot-Reflow-Lötens stand.

2.2 Elektrische und optische Kennwerte

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen bei einer Umgebungstemperatur (T_a) von 25°C und einem Prüfstrom (I_F) von 5 mA, sofern nicht anders angegeben.

• Lichtstärke (I_V):
  • Grün: Minimum 4,5 mcd, Typischer Wert nicht spezifiziert, Maximum 28,0 mcd.
  • Rot: Minimum 7,1 mcd, Typischer Wert nicht spezifiziert, Maximum 45,0 mcd.
  • Die Messung basiert auf der CIE-Photopischen Augenempfindlichkeitskurve.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):130 Grad (typisch) für beide Farben. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres maximalen axialen Wertes abfällt.
• Spitzenwellenlänge (λ_P):
  • Grün: 574 nm (typisch).
  • Rot: 639 nm (typisch).
• Dominante Wellenlänge (λ_d):
  • Grün: 571 nm (typisch).
  • Rot: 631 nm (typisch).
  • Dies ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge, abgeleitet aus dem CIE-Farbtafeldiagramm.
• Spektrale Bandbreite (Δλ):
  • Grün: 15 nm (typisch).
  • Rot: 20 nm (typisch).
• Durchlassspannung (V_F):
  • Typisch: 1,9 V für beide Farben.
  • Maximum: 2,3 V für beide Farben bei I_F= 5 mA.
• Sperrstrom (I_R):Maximum 10 µA für beide Farben bei V_R= 5 V.

3. Erklärung des Binning-Systems

Die LEDs werden nach ihrer Lichtstärke sortiert (gebinned), um die Konsistenz innerhalb einer Produktionscharge sicherzustellen. Der Bin-Code ist Teil der Artikelnummer (z.B. 'K' und 'J' in LTST-C195KGJRKT-5A).

3.1 Lichtstärke-Binning

Grüne Farbe (Erster Buchstabe nach 'C195'):

• Bin J: 4,5 mcd (Min) bis 7,1 mcd (Max)
• Bin K: 7,1 mcd bis 11,2 mcd
• Bin L: 11,2 mcd bis 18,0 mcd
• Bin M: 18,0 mcd bis 28,0 mcd

Rote Farbe (Zweiter Buchstabe nach 'C195'):

• Bin K: 7,1 mcd bis 11,2 mcd
• Bin L: 11,2 mcd bis 18,0 mcd
• Bin M: 18,0 mcd bis 28,0 mcd
• Bin N: 28,0 mcd bis 45,0 mcd

Toleranz für jede Lichtstärke-Bin ist ±15%.Dieses spezifische Bauteil (GJ) verwendet Grün-Bin J und Rot-Bin K.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt verweist auf typische Kennlinien, die für das Design wesentlich sind. Während die genauen Grafiken nicht im Text reproduziert werden, werden ihre Auswirkungen nachfolgend analysiert.

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

Die I-V-Kennlinie ist nichtlinear. Für beide Chips (grün und rot) beträgt die typische Durchlassspannung 1,9 V bei 5 mA. Entwickler müssen diese Kurve verwenden, um geeignete strombegrenzende Widerstände auszuwählen, da eine kleine Änderung der Spannung eine große Änderung des Stroms verursachen kann. Der maximale V_F-Wert von 2,3 V sollte für Worst-Case-Verlustleistungsberechnungen verwendet werden.

4.2 Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Die Lichtausbeute ist innerhalb des empfohlenen Betriebsbereichs annähernd proportional zum Durchlassstrom. Die Effizienz kann jedoch bei sehr hohen Strömen aufgrund erhöhter Wärmeentwicklung sinken. Die spezifizierten Lichtstärkewerte gelten bei 5 mA; ein Betrieb mit dem maximalen Dauerstrom von 30 mA ergibt eine deutlich höhere Ausbeute, erfordert jedoch ein sorgfältiges thermisches Management.

4.3 Temperaturkennwerte

Die LED-Leistung ist temperaturabhängig. Die Lichtstärke nimmt typischerweise mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Der Derating-Faktor von 0,4 mA/°C für den Durchlassstrom ist ein kritischer Designparameter, um thermisches Durchgehen zu verhindern und die Langzeitzuverlässigkeit sicherzustellen, insbesondere in Umgebungen mit hoher Umgebungstemperatur.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen und Pinbelegung

Das Bauteil verwendet ein Standard-SMD-Gehäuse. Wichtige Maßtoleranzen betragen ±0,10 mm, sofern nicht anders angegeben.

• Pinbelegung:
  • Grüner LED-Chip: Verbunden mit Pin 1 und 3.
  • Roter LED-Chip: Verbunden mit Pin 2 und 4.
• Linse:Wasserklares Material, das die wahre Chipfarbe (grün und rot) sichtbar werden lässt.

5.2 Empfohlenes Lötpad-Layout

Ein empfohlenes Land Pattern (Footprint) wird bereitgestellt, um zuverlässige Lötstellenbildung und korrekte Ausrichtung während des Reflow-Lötens zu gewährleisten. Die Einhaltung dieses Musters hilft, Tombstoning zu verhindern und sorgt für eine gute thermische und elektrische Verbindung.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofile

Es werden zwei empfohlene Infrarot (IR)-Reflow-Profile bereitgestellt: eines für Standard (SnPb)-Lötprozesse und eines für bleifreie (SnAgCu)-Lötprozesse. Das bleifreie Profil erfordert eine höhere Spitzentemperatur (typischerweise bis zu 260°C). Es ist entscheidend, die empfohlene Zeit-Temperatur-Kurve einzuhalten, einschließlich Aufwärm-, Halte-, Reflow- und Abkühlzonen, um thermischen Schock für das LED-Gehäuse zu vermeiden und die Lötstellenintegrität sicherzustellen.

6.2 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 wird empfohlen. Die Verwendung nicht spezifizierter Chemikalien kann die Kunststofflinse und das Gehäuse beschädigen.

6.3 Lagerbedingungen

Für eine langfristige Zuverlässigkeit sollten LEDs in einer Umgebung gelagert werden, die 30°C und 70% relative Luftfeuchtigkeit nicht überschreitet. Bauteile, die aus ihrer ursprünglichen Feuchtigkeitssperrverpackung entnommen wurden, sollten innerhalb einer Woche reflow-gelötet werden. Bei einer Lagerung über eine Woche hinaus sollten sie in einem versiegelten Behälter mit Trockenmittel oder in einer Stickstoffatmosphäre aufbewahrt und vor der Montage getrocknet (ca. 60°C für 24 Stunden) werden, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" während des Reflow-Lötens zu verhindern.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Tape-and-Reel-Spezifikationen

Das Bauteil wird in standardmäßiger geprägter Trägerfolie geliefert, die auf Spulen mit 7 Zoll (178 mm) Durchmesser aufgewickelt ist.

• Packungsmenge:4000 Stück pro volle Spule.
• Mindestbestellmenge (MOQ):500 Stück für Restmengen.
• Tape-Spezifikationen:Entspricht ANSI/EIA-481-1-A-1994.
• Deckfolie:Leere Bauteiltaschen werden mit einer Deckfolie versiegelt.
• Fehlende Bauteile:Gemäß Spulenspezifikation sind maximal zwei aufeinanderfolgende fehlende LEDs (leere Taschen) zulässig.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• Statusanzeigen:Ideal für Geräte, die eine Zweizustandsanzeige erfordern (z.B. Ein/Aus-Standby, Ladezustand, Netzwerkaktivität/Fehler) unter Verwendung von grüner und roter Farbe aus einer einzigen Komponente.
• Frontplattenanzeigen:Verwendung in Unterhaltungselektronik, Industrie-Steuerungen und Automobil-Innenräumen, wo der Platz begrenzt ist.
• Hintergrundbeleuchtung für Legenden:Kann zur Beleuchtung von Symbolen oder Beschriftungen in verschiedenen Farben verwendet werden.

8.2 Schaltungsdesign-Überlegungen

Ansteuerungsmethode:LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Um eine gleichmäßige Helligkeit zu gewährleisten, wenn mehrere LEDs parallel verwendet werden, wirddringend empfohlen, einen separaten strombegrenzenden Widerstand in Reihe mit jeder LED zu verwenden (Schaltungsmodell A). Die Ansteuerung mehrerer LEDs parallel über einen einzigen Widerstand (Schaltungsmodell B) wird aufgrund von Schwankungen in der Durchlassspannung (V_F) einzelner LEDs nicht empfohlen, da dies zu erheblichen Unterschieden im Strom und folglich in der Helligkeit führen kann.

ESD-Schutz:AlInGaP-LEDs sind empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD). ESD-Schäden können sich als hoher Sperrleckstrom, niedrige Durchlassspannung oder Ausfall bei niedrigen Strömen äußern. Vorbeugende Maßnahmen müssen während der gesamten Handhabung und Montage umgesetzt werden:

• Verwendung geerdeter Handgelenkbänder und antistatischer Matten.
• Sicherstellen, dass alle Geräte und Arbeitsplätze ordnungsgemäß geerdet sind.
• Verwendung von Ionisatoren, um statische Aufladung auf der LED-Linse zu neutralisieren.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die primäre Differenzierung dieser Komponente liegt in ihrer Zweifarben-Fähigkeit innerhalb eines einzigen, standardmäßigen SMD-Gehäuses. Im Vergleich zur Verwendung von zwei separaten einfarbigen LEDs bietet sie erhebliche Platzersparnis auf der Leiterplatte, reduziert die Bauteilanzahl und vereinfacht die Stückliste (BOM). Die Verwendung von AlInGaP-Technologie bietet eine höhere Lichtausbeute und bessere Temperaturstabilität als ältere Technologien wie GaAsP für den roten Chip, was zu hellerer und konsistenterer Ausbeute führt. Der breite Abstrahlwinkel von 130 Grad macht sie für Anwendungen geeignet, bei denen die Sichtbarkeit aus schrägen Blickwinkeln wichtig ist.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

10.1 Kann ich die grüne und die rote LED gleichzeitig ansteuern?

Ja, aber sie müssen unabhängig über ihre jeweiligen Pins angesteuert werden (1/3 für grün, 2/4 für rot). Ein gleichzeitiger Betrieb mit ihrem maximalen Strom würde die Gesamtverlustleistungsgrenze des Gehäuses überschreiten, wenn nicht ordnungsgemäß gehandhabt. Thermische Berechnungen müssen die kombinierte Wärmeentwicklung berücksichtigen.

10.2 Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

Spitzenwellenlänge (λ_P) ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung des emittierten Lichts maximal ist. Dominante Wellenlänge (λ_d) ist die Einzelwellenlänge, die der wahrgenommenen Farbe des Lichts entspricht, wie im CIE-Farbtafeldiagramm definiert. Für LEDs mit einem schmalen Spektrum liegen sie oft nahe beieinander, aber λ_dist relevanter für die Farbangabe.

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

Für LTST-C195GJRKT-5A geben die Buchstaben "GJ" den Lichtstärke-Bin für den grünen bzw. roten Chip an. 'G' entspricht dem Bin des grünen Chips (in diesem Fall 'J'), und 'J' entspricht dem Bin des roten Chips (in diesem Fall 'K'). Siehe Abschnitt 3.1 für die genauen mcd-Bereiche der Bins J und K.

11. Design- und Anwendungsfallstudie

Szenario: Zweifarbige Statusanzeige für ein tragbares Gerät.Ein kompaktes, tragbares Medizingerät benötigt eine klare, platzsparende Anzeige für den Batteriestatus: konstantes Grün für "ausreichender Ladestand", blinkendes Grün für "wird geladen" und konstantes Rot für "niedriger Batteriestand".

Umsetzung:Die LTST-C195KGJRKT-5A ist eine ideale Wahl. Ein Mikrocontroller-GPIO-Pin steuert die grüne LED (Pins 1/3) über einen 100-Ω-strombegrenzenden Widerstand an (für ~20 mA bei ~3,3 V Versorgungsspannung, unter Berücksichtigung von V_F~1,9 V). Ein weiterer GPIO-Pin steuert die rote LED (Pins 2/4) über einen ähnlichen Widerstand an. Die Firmware steuert die Blink- und Konstantzustände. Dieses Design verwendet nur einen Bauteil-Footprint anstelle von zwei, vereinfacht das Routing und bietet ein sauberes, professionelles Erscheinungsbild.

12. Einführung in das Technologieprinzip

Die LED basiert auf dem Halbleitermaterial Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP). Wenn eine Durchlassspannung über den p-n-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts definiert. Der grüne Chip verwendet eine Formulierung für ~571 nm Emission, und der rote Chip verwendet eine andere Formulierung für ~631 nm Emission. Die "wasserklares" Linse besteht aus Epoxid oder Silikon, das für diese Wellenlängen transparent ist, so dass die wahre Chipfarbe ohne Streuung oder Farbumwandlung sichtbar ist.

13. Branchentrends und Entwicklungen

Der Trend bei SMD-Anzeige-LEDs geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz, kleinerer Gehäusegrößen und erhöhter Funktionalität. Zwei- und Mehrfarben-LEDs in einzelnen Gehäusen werden immer häufiger, um den Anforderungen an Miniaturisierung und reichhaltigere Benutzeroberflächen gerecht zu werden. Ein weiterer Fokus liegt auf der Verbesserung der Zuverlässigkeit unter rauen Bedingungen, wie z.B. höheren Temperatur-Reflow-Profilen für bleifreies Löten und Widerstandsfähigkeit gegen Feuchtigkeit und Chemikalien. Darüber hinaus ist die Integration von strombegrenzenden Widerständen oder sogar Treiber-ICs innerhalb des LED-Gehäuses ("Smart LEDs") ein aufkommender Trend, um die Schaltungsentwicklung weiter zu vereinfachen und die Leistungskonsistenz zu verbessern.