LTST-C195TBKFKT-5A Zweifarbige SMD LED Datenblatt - Blau & Orange - 0,55mm Bauhöhe - 3,2V/2,3V - 38mW/50mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für die LTST-C195TBKFKT-5A, eine zweifarbige SMD-LED (Surface-Mount Device). Diese Komponente integriert zwei verschiedene Halbleiterchips in einem einzigen, ultradünnen Gehäuse: einen blau emittierenden Chip (basierend auf InGaN-Technologie) und einen orange emittierenden Chip (basierend auf AlInGaP-Technologie). Sie ist für automatisierte Bestückungsprozesse und Anwendungen konzipiert, bei denen Platzersparnis und zuverlässige Leistung entscheidend sind.

1.1 Hauptmerkmale und Zielmarkt

Die Hauptvorteile dieser LED sind ihre RoHS-Konformität, eine extrem geringe Bauhöhe von 0,55 mm und eine hohe Helligkeit. Sie ist auf 8-mm-Bändern auf 7-Zoll-Rollen verpackt, entspricht EIA-Standards und ist somit kompatibel mit automatischen Bestückungsgeräten und Standard-IR-Reflow-Lötprozessen. Ihr Design ist zudem IC-kompatibel.

Typische Anwendungsbereiche erstrecken sich über Telekommunikation, Büroautomatisierung, Haushaltsgeräte und Industrieausrüstung. Konkrete Anwendungen sind Hintergrundbeleuchtung für Tastaturen und Keypads, Statusanzeigen, Integration in Mikrodisplays sowie die Beleuchtung von Signalen oder Symbolen.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der Betriebsgrenzen und Leistungsmerkmale der LED unter Standardtestbedingungen.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Sie sind nicht für den Normalbetrieb vorgesehen.

• Verlustleistung (P_d):38 mW für den blauen Chip; 50 mW für den orangen Chip. Dieser Parameter gibt die maximale Leistung an, die die LED als Wärme abführen kann, ohne Schaden zu nehmen.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP):40 mA für beide Farben, nur zulässig unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite).
• DC-Durchlassstrom (I_F):10 mA für Blau; 20 mA für Orange. Dies ist der empfohlene maximale kontinuierliche Durchlassstrom.
• Betriebs- & Lagertemperatur:Das Bauteil ist für einen Umgebungstemperaturbereich (T_a) von -20°C bis +80°C im Betrieb und -30°C bis +100°C bei der Lagerung ausgelegt.
• Infrarot-Lötbedingung:Hält einer Spitzentemperatur von 260°C für maximal 5 Sekunden stand, was dem Standard für bleifreie Reflow-Prozesse entspricht.

2.2 Elektrische und optische Kennwerte bei T_a=25°C

Diese Parameter definieren die typische Leistung des Bauteils bei Ansteuerung unter spezifizierten Bedingungen (I_F= 5mA, sofern nicht anders angegeben).

• Lichtstärke (I_V):Mindestens 11,2 mcd für beide Farben. Das typische Maximum beträgt 45 mcd für Blau und 71 mcd für Orange. Dies ist ein Maß für die vom menschlichen Auge wahrgenommene Helligkeit.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):Typischerweise 130 Grad. Dieser breite Winkel weist auf ein diffuses, nicht gerichtetes Lichtabstrahlungsmuster hin, das für die Flächenbeleuchtung geeignet ist.
• Peak-Emissionswellenlänge (λ_P):Typischerweise 468 nm (Blau) und 611 nm (Orange). Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsabgabe am höchsten ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):Bereich von 465-475 nm (Blau) und 600-610 nm (Orange) bei 5mA. Dies ist die einzelne Wellenlänge, die das menschliche Auge wahrnimmt und die die Farbe definiert.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Typischerweise 25 nm (Blau) und 17 nm (Orange). Dies gibt die spektrale Reinheit an; ein kleinerer Wert bedeutet eine monochromatischere Farbe.
• Durchlassspannung (V_F):Typischerweise 2,80V (Blau, max. 3,20V) und 2,00V (Orange, max. 2,30V) bei 5mA. Dies ist der Spannungsabfall über der LED, wenn Strom fließt.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 100 µA für beide bei V_R= 5V. LEDs sind nicht für den Sperrbetrieb ausgelegt; dieser Parameter dient nur Testzwecken.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Die LEDs werden basierend auf ihrer gemessenen Lichtstärke sortiert (gebinned), um die Konsistenz innerhalb einer Produktionscharge sicherzustellen.

3.1 Binning der Lichtstärke

Für jede Farbe sind definierte Intensitätsbereiche festgelegt, denen ein Bin-Code zugewiesen ist. Die Toleranz innerhalb jedes Bins beträgt +/-15%.

Binning der blauen LED (@5mA):

• Bin L: 11,2 - 18,0 mcd
• Bin M: 18,0 - 28,0 mcd
• Bin N: 28,0 - 45,0 mcd

Binning der orangen LED (@5mA):

• Bin L: 11,2 - 18,0 mcd
• Bin M: 18,0 - 28,0 mcd
• Bin N: 28,0 - 45,0 mcd
• Bin P: 45,0 - 71,0 mcd

Dieses System ermöglicht es Entwicklern, LEDs mit einer garantierten Mindesthelligkeit für ihre Anwendung auszuwählen, was zu einer einheitlichen visuellen Leistung über mehrere Einheiten hinweg beiträgt.

4. Analyse der Leistungskurven

Obwohl spezifische grafische Kurven im Datenblatt referenziert werden (z.B. Abbildung 1 für die spektrale Verteilung, Abbildung 6 für den Abstrahlwinkel), sind ihre Implikationen für das Design entscheidend.

4.1 Durchlassstrom vs. Lichtstärke (I_F-I_V-Kurve)

Die Lichtausbeute ist annähernd proportional zum Durchlassstrom, aber diese Beziehung ist nicht perfekt linear, insbesondere bei höheren Strömen, wo der Wirkungsgrad aufgrund von Erwärmung sinken kann. Der Betrieb bei oder unterhalb des empfohlenen DC-Stroms gewährleistet eine stabile Ausgangsleistung und Langlebigkeit.

4.2 Durchlassspannung vs. Durchlassstrom (I_F-V_F-Kurve)

Eine LED zeigt eine diodenähnliche exponentielle I-V-Charakteristik. Eine kleine Änderung der Durchlassspannung kann eine große Änderung des Stroms verursachen. Daher ist es Standard, LEDs mit einer Konstantstromquelle und nicht mit einer Konstantspannungsquelle anzusteuern, um eine stabile und vorhersehbare Lichtausbeute zu gewährleisten und einen thermischen Durchbruch zu verhindern.

4.3 Spektrale Verteilung

Die Spektralkurve zeigt die relative abgegebene Leistung über die Wellenlängen. Die Peak-Wellenlänge (λ_P) und die Halbwertsbreite (Δλ) werden aus dieser Kurve extrahiert. Der orange AlInGaP-Chip hat typischerweise eine schmalere spektrale Breite als der blaue InGaN-Chip, was zu einer gesättigteren Farbe führt.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen und Pinbelegung

Das Bauteil entspricht einem Standard-SMD-Footprint. Kritische Abmessungen sind die Gehäusegröße und eine Gesamthöhe von 0,55 mm. Die Pinbelegung ist wie folgt: Pins 1 und 3 sind für die Anode/Kathode der blauen LED, und Pins 2 und 4 sind für die Anode/Kathode der orangen LED. Die Linse ist wasserklar. Alle Maßtoleranzen betragen ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben.

5.2 Empfohlene PCB-Pad-Anordnung und Polarität

Das Datenblatt enthält ein empfohlenes Land Pattern (Footprint) für die Leiterplatte (PCB). Die Einhaltung dieses Musters ist entscheidend für zuverlässige Lötstellen, korrekte Ausrichtung und effektive Wärmeableitung während des Reflow-Prozesses. Das Pad-Design hilft auch, das "Tombstoning" (Aufrichten der Komponente auf einer Seite) zu verhindern. Eine klare Polungsmarkierung auf dem PCB-Siebdruck, die mit dem Kathodenindikator der LED übereinstimmt, ist unerlässlich, um eine falsche Installation zu verhindern.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Parameter für IR-Reflow-Lötung

Für bleifreie Lötprozesse wird ein empfohlenes Reflow-Profil bereitgestellt. Wichtige Parameter sind:

• Vorwärmen:150-200°C für maximal 120 Sekunden, um die Platine allmählich zu erwärmen und das Flussmittel zu aktivieren.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C.
• Zeit oberhalb Liquidus:Die Komponente sollte der Spitzentemperatur maximal 10 Sekunden ausgesetzt sein, und der Reflow-Prozess sollte nicht mehr als zweimal durchgeführt werden.

Diese Parameter basieren auf JEDEC-Standards, um eine zuverlässige Montage ohne Beschädigung des LED-Gehäuses oder des darin befindlichen Halbleiterchips sicherzustellen.

6.2 Lager- und Handhabungsbedingungen

ESD-Vorsichtsmaßnahmen:LEDs sind empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD). Die Handhabung sollte mit Erdungsarmbändern, antistatischen Matten und geerdeter Ausrüstung erfolgen.

Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL):Das Bauteil ist mit MSL 3 bewertet. Das bedeutet, dass nach dem Öffnen der original feuchtigkeitsdichten Verpackung die Komponenten innerhalb einer Woche (168 Stunden) unter Werkstattbedingungen (<30°C/60% r.F.) gelötet werden müssen. Wird diese Zeit überschritten, ist vor dem Löten ein Ausheizen bei etwa 60°C für mindestens 20 Stunden erforderlich, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" während des Reflows zu verhindern.

Langzeitlagerung:Ungeöffnete Verpackungen sollten bei ≤30°C und ≤90% r.F. gelagert werden. Für geöffnete Verpackungen oder längere Lagerung sollten die Komponenten in einem verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder in einer Stickstoffatmosphäre aufbewahrt werden.

6.3 Reinigung

Wenn eine Nachlötreinigung erforderlich ist, sollten nur spezifizierte alkoholbasierte Lösungsmittel wie Isopropanol (IPA) oder Ethanol verwendet werden. Die LED sollte bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute eingetaucht werden. Nicht spezifizierte chemische Reiniger können die Kunststofflinse oder das Gehäusematerial beschädigen.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Spezifikationen für Band und Rolle

Die LEDs werden in einer geprägten Trägerband mit einer Schutzdeckfolie geliefert, die auf 7-Zoll (178 mm) Durchmesser große Rollen aufgewickelt sind. Die Standardpackungsmenge beträgt 4000 Stück pro Rolle. Für Mengen unter einer vollen Rolle gilt eine Mindestpackungsmenge von 500 Stück. Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA-481-Standards.

8. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

Jeder Farbkanal (Blau und Orange) muss unabhängig angesteuert werden. Ein Vorwiderstand in Reihe ist die einfachste Ansteuerungsmethode. Der Widerstandswert (R) wird mit dem Ohmschen Gesetz berechnet: R = (V_versorgung- V_F) / I_F. Für eine stabilere Leistung, insbesondere wenn V_versorgungvariiert oder für eine präzise Helligkeitssteuerung, wird eine Konstantstrom-Treiber-Schaltung (z.B. mit einem speziellen LED-Treiber-IC oder einer transistorbasierten Stromquelle) empfohlen.

8.2 Thermomanagement

Obwohl die Verlustleistung gering ist, verlängert ein ordnungsgemäßes thermisches Design die Lebensdauer der LED. Stellen Sie sicher, dass das PCB-Pad-Design eine ausreichende Kupferfläche als Kühlkörper bietet. Vermeiden Sie den Betrieb der LED über längere Zeiträume bei absoluten Maximalwerten für Strom und Leistung, da dies den Lumenabfall (Rückgang der Lichtausbeute über die Zeit) beschleunigt.

8.3 Optisches Design

Der breite Abstrahlwinkel von 130 Grad macht diese LED für Anwendungen geeignet, die eine breite, gleichmäßige Ausleuchtung anstelle eines fokussierten Strahls erfordern. Für gerichteteres Licht können externe Linsen oder Lichtleiter erforderlich sein. Die wasserklare Linse ist optimal für die originale Farbwiedergabe.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale dieser Komponente sind ihreZweifarbigkeit in einem ultradünnen 0,55-mm-Gehäuse. Dies ermöglicht zwei unabhängige Statusanzeigen oder Farbmischung auf der Fläche, die typischerweise von einer einfarbigen LED belegt wird. Die Verwendung von InGaN für Blau und AlInGaP für Orange repräsentiert Standard-Halbleitertechnologien mit hohem Wirkungsgrad für diese jeweiligen Farben und bietet gute Helligkeit und Zuverlässigkeit. Ihre Kompatibilität mit automatisierter Bestückung und Standard-Reflow-Profilen macht sie zu einer Plug-and-Play-Lösung für die moderne Elektronikfertigung.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

10.1 Kann ich die blaue und die orange LED gleichzeitig mit ihrem maximalen DC-Strom betreiben?

Nein. Die absoluten Maximalwerte geben Verlustleistungsgrenzen pro Chip an (38mW Blau, 50mW Orange). Das gleichzeitige Betreiben beider mit I_F=10mA (Blau) und I_F=20mA (Orange) würde zu ungefähren Leistungsaufnahmen von 28mW (Blau: 10mA * 2,8V) und 40mW (Orange: 20mA * 2,0V) führen, insgesamt 68mW. Obwohl dies unter der Summe der einzelnen Maxima liegt, konzentriert sich die Wärme auf eine sehr kleine Fläche. Für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb ist es ratsam, unterhalb der Maximalwerte zu betreiben und die thermischen Auswirkungen auf die PCB zu berücksichtigen.

10.2 Was ist der Unterschied zwischen Peak-Wellenlänge und dominanter Wellenlänge?

Peak-Wellenlänge (λ_P)ist die physikalische Wellenlänge, bei der die LED die meiste optische Leistung emittiert, gemessen mit einem Spektrometer.Dominante Wellenlänge (λ_d)ist ein berechneter Wert, der aus dem CIE-Farbdiagramm abgeleitet wird und die einzelne Wellenlänge darstellt, die das menschliche Auge als Farbe wahrnimmt. Für monochromatische LEDs liegen sie oft nahe beieinander, aber für LEDs mit breiterem Spektrum (wie weiße LEDs) können sie sehr unterschiedlich sein. In diesem Datenblatt werden beide für eine präzise Farbangabe bereitgestellt.

10.3 Warum gibt es eine Spezifikation für den Sperrstrom (I_R), wenn die LED nicht für den Sperrbetrieb ausgelegt ist?

Die I_R-Spezifikation (max. 100 µA bei 5V) ist einQualitäts- und Leckstrom-Testparameter. Sie gewährleistet die Integrität des Halbleiterübergangs. Während der Montage oder im Schaltkreis kann die LED kurzzeitig einer kleinen Sperrspannung ausgesetzt sein. Dieser Parameter garantiert, dass unter einer solchen Bedingung der Leckstrom einen definierten Grenzwert nicht überschreitet, was auf ein ordnungsgemäß hergestelltes Bauteil hinweist. Er sollte nicht als sicherer Betriebszustand interpretiert werden.

11. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario: Zweizustands-Statusanzeige an einem tragbaren Gerät

Ein tragbares Medizingerät verwendet eine einzige Anzeige für mehrere Zustände: Aus (kein Licht), Standby (Orange) und Aktiv (Blau). Die LTST-C195TBKFKT-5A ist ideal, da sie im Vergleich zur Verwendung von zwei separaten LEDs Platz spart. Die Mikrocontroller-Einheit (MCU) verfügt über zwei GPIO-Pins, die jeweils über einen Vorwiderstand (z.B. 150Ω für Blau und 100Ω für Orange, bei einer 5V-Versorgung) mit einem Farbkanal der LED verbunden sind. Die Firmware steuert die Pins unabhängig voneinander. Die ultradünne Bauhöhe ermöglicht die Montage hinter einer dünnen Frontplatte. Der breite Abstrahlwinkel stellt sicher, dass der Status aus verschiedenen Blickwinkeln sichtbar ist. Der Entwickler wählt für beide Farben Bin M oder N, um eine ausreichende Helligkeit unter Umgebungslicht zu gewährleisten.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiterbauelemente, die Licht durch Elektrolumineszenz emittieren. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, werden Elektronen und Löcher in den Übergangsbereich injiziert. Wenn diese Ladungsträger rekombinieren, setzen sie Energie frei. In einer Standard-Siliziumdiode wird diese Energie als Wärme freigesetzt. Bei LEDs haben die Halbleitermaterialien (InGaN für blau/grün, AlInGaP für rot/orange/gelb) eine direkte Bandlücke, wodurch diese Energie hauptsächlich als Photonen (Licht) freigesetzt wird. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie des Halbleitermaterials bestimmt. Die wasserklare Epoxidharzlinse schützt den Chip und hilft, das Lichtabstrahlungsmuster zu formen.

13. Technologietrends

Die Entwicklung von SMD-LEDs wie dieser folgt mehreren Branchentrends:Miniaturisierung(dünnere und kleinere Gehäuse),Erhöhter Wirkungsgrad(höhere Lichtausbeute pro elektrischer Eingangsleistung) undVerbesserte Zuverlässigkeit(Robustheit für raue Umgebungen und automatisierte Bestückung). Die Integration mehrerer Chips (mehrfarbig oder RGB) in ein einziges Gehäuse ist ein gängiger Ansatz, um Leiterplattenfläche zu sparen und die Montage zu vereinfachen. Darüber hinaus gibt es kontinuierliche Bestrebungen, die Farbkonstanz zu verbessern (engeres Binning) und Gehäuse zu entwickeln, die höhere Leistungsdichten für allgemeine Beleuchtungsanwendungen bewältigen können, obwohl diese spezielle Komponente für den Einsatz als Niedrigleistungs-Indikator optimiert ist.