LTST-C195TGKRKT Zweifarbige SMD LED Datenblatt - Größe 2.0x1.25x0.55mm - Grün 3.5V / Rot 2.4V - 76mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTST-C195TGKRKT ist eine zweifarbige, oberflächenmontierbare (SMD) LED, die für moderne elektronische Anwendungen entwickelt wurde, die kompakte Abmessungen und zuverlässige Leistung erfordern. Diese Komponente integriert zwei verschiedene Halbleiterchips in einem einzigen Gehäuse: einen InGaN-Chip (Indiumgalliumnitrid) für grüne Emission und einen AlInGaP-Chip (Aluminiumindiumgalliumphosphid) für rote Emission. Ihr primäres Designziel ist es, eine hochhellige, farbanzeigende Lösung in einem außergewöhnlich flachen Bauformat bereitzustellen, was sie für platzbeschränkte Designs wie ultradünne Unterhaltungselektronik, Wearables und fortschrittliche Panelanzeigen geeignet macht.

Der Kernvorteil dieser LED liegt in ihrer Zweifarbfähigkeit aus einem einzigen EIA-Standardgehäuse, wodurch zwei separate Komponenten überflüssig werden. Es handelt sich um ein RoHS-konformes grünes Produkt, das Umweltfreundlichkeit gewährleistet. Das Bauteil wird auf 8mm-Trägerband geliefert, das auf 7-Zoll-Durchmesser-Spulen aufgewickelt ist und vollständig mit den in der Serienfertigung verwendeten Hochgeschwindigkeits-Automatikbestückungsgeräten kompatibel ist. Darüber hinaus ist es für die Standard-Infrarot (IR) Reflow-Lötprozesse ausgelegt, was die einfache Integration in automatisierte Leiterplattenbestückungslinien erleichtert.

2. Tiefgehende Interpretation der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Für einen zuverlässigen Betrieb sollten die Bedingungen diese Werte nicht überschreiten. Die Werte sind bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C angegeben.

• Verlustleistung (Pd):76 mW für den grünen Chip, 75 mW für den roten Chip. Dieser Parameter gibt die maximale Leistung an, die die LED als Wärme abführen kann, ohne Schaden zu nehmen.
• Spitzen-Strom (I_FP):100 mA für Grün, 80 mA für Rot. Dies ist der maximal zulässige gepulste Strom, typischerweise bei einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 0,1 ms angegeben, der für kurze, hochintensive Blitze verwendet wird.
• DC-Vorwärtsstrom (I_F):20 mA für Grün, 30 mA für Rot. Dies ist der empfohlene Dauerbetriebsstrom für den Standard-Helligkeitsbetrieb.
• Temperaturbereiche:Betrieb von -20°C bis +80°C; Lagerung von -30°C bis +100°C.
• IR-Reflow-Bedingung:Hält einer Spitzentemperatur von 260°C für 10 Sekunden stand, was eine Standardbedingung für bleifreie (Pb-free) Lötprozesse ist.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen bei Ta=25°C und I_F=20mA, sofern nicht anders angegeben.

• Lichtstärke (I_V):Der grüne Chip hat ein Minimum von 112 mcd und ein Maximum von 450 mcd. Der rote Chip hat ein Minimum von 112 mcd und ein Maximum von 280 mcd. Der typische Wert ist nicht angegeben, was darauf hinweist, dass die Leistung über das Binning-System gesteuert wird.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):Ein typischer weiter Abstrahlwinkel von 130 Grad für beide Farben, definiert als der Winkel außerhalb der Achse, bei dem die Intensität auf die Hälfte ihres Achsenwertes abfällt.
• Spitzenwellenlänge (λ_P):Typisch 525 nm (Grün) und 639 nm (Rot). Dies ist die Wellenlänge am höchsten Punkt im Emissionsspektrum.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):Typisch 525 nm (Grün) und 631 nm (Rot). Dies ist die einzelne Wellenlänge, die vom menschlichen Auge wahrgenommen wird, abgeleitet aus dem CIE-Farbdiagramm, und ist entscheidend für die Farbdefinition.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Typisch 35 nm (Grün) und 20 nm (Rot). Dies gibt die spektrale Reinheit an; eine schmalere Halbwertsbreite bedeutet eine gesättigtere, reine Farbe.
• Durchlassspannung (V_F):Typisch 3,30V (max. 3,50V) für Grün und 2,00V (max. 2,40V) für Rot bei 20mA. Dies ist ein kritischer Parameter für die Treiberschaltungsauslegung und die Auswahl der Stromversorgung.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 10 µA für beide bei einer Sperrspannung (V_R) von 5V. Das Datenblatt stellt ausdrücklich klar, dass das Bauteil nicht für den Sperrbetrieb ausgelegt ist; dieser Test dient nur der Charakterisierung des Leckstroms.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Produkt verwendet ein Binning-System, um LEDs basierend auf wichtigen optischen Parametern zu kategorisieren und so die Konsistenz innerhalb einer Charge sicherzustellen. Die Toleranz für jede Helligkeits-Bin-Klasse beträgt ±15%, und für die Klassen der dominanten Wellenlänge ±1 nm.

3.1 Binning der Lichtstärke

Grüne Farbe (@20mA):

Bin-Code R: 112,0 – 180,0 mcd

Bin-Code S: 180,0 – 280,0 mcd

Bin-Code T: 280,0 – 450,0 mcd

Rote Farbe (@20mA):

Bin-Code R: 112,0 – 180,0 mcd

Bin-Code S: 180,0 – 280,0 mcd

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge (nur Grün)

Bin-Code AP: 520,0 – 525,0 nm

Bin-Code AQ: 525,0 – 530,0 nm

Bin-Code AR: 530,0 – 535,0 nm

4. Analyse der Kennlinien

Obwohl im Datenblatt auf spezifische grafische Kurven verwiesen wird (z.B. Abb.1 für die spektrale Verteilung, Abb.6 für den Abstrahlwinkel), sind deren typische Interpretationen für das Design entscheidend.

• IV-Kennlinie:Die Beziehung zwischen Durchlassspannung (V_F) und Durchlassstrom (I_F) ist nichtlinear. Für beide Chips steigt V_Fmit I_Fund sinkt mit steigender Sperrschichttemperatur. Ein Konstantstromtreiber wird gegenüber einer Konstantspannungsquelle dringend empfohlen, um eine stabile Lichtausgabe zu gewährleisten.
• Temperaturverhalten:Die Lichtstärke nimmt typischerweise mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Der Betriebstemperaturbereich von -20°C bis +80°C definiert die Umgebungsbedingungen, unter denen die spezifizierte Leistung garantiert ist. Entwickler müssen das thermische Management auf der Leiterplatte berücksichtigen, um einen übermäßigen Temperaturanstieg bei hohen Strömen oder in geschlossenen Räumen zu verhindern.
• Spektrale Verteilung:Der grüne (InGaN) Chip hat eine größere spektrale Halbwertsbreite (35nm) im Vergleich zum roten (AlInGaP) Chip (20nm). Dies beeinflusst die Farbmischung, wenn er mit anderen LEDs verwendet wird, und wirkt sich auf die wahrgenommene Farbsättigung aus.

5. Mechanische & Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das Bauteil entspricht einem EIA-Standardgehäuse. Wichtige Abmessungen sind eine Bauteilgröße von etwa 2,0mm x 1,25mm mit einer kritisch niedrigen Bauhöhe von 0,55mm (typisch). Alle Maßtoleranzen betragen ±0,10mm, sofern nicht anders angegeben. Das Gehäuse verfügt über eine wasserklare Linse, die optimal für den spezifizierten weiten Abstrahlwinkel ist und das emittierte Licht nicht einfärbt.

5.2 Pinbelegung & Polarität

Die LED hat vier Anschlüsse. Der grüne Chip ist zwischen Pin 1 und 3 geschaltet. Der rote Chip ist zwischen Pin 2 und 4 geschaltet. Diese Konfiguration ermöglicht die unabhängige Steuerung jeder Farbe. Die Kathoden-/Anodenbezeichnung für jeden Chip muss anhand des empfohlenen Lötpad-Layoutdiagramms überprüft werden, um die korrekte Ausrichtung während des Leiterplattendesigns und der Bestückung sicherzustellen.

5.3 Vorgeschlagene Lötpad-Abmessungen

Das Datenblatt enthält ein empfohlenes Land Pattern (Footprint) für das Leiterplattendesign. Die Einhaltung dieser Abmessungen 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 einem Ende) während des Lötens zu verhindern.

6. Löt- & Bestückungsrichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Ein vorgeschlagenes IR-Reflow-Profil für bleifreie Prozesse wird bereitgestellt. Wichtige Parameter sind:

- Vorwärmen:150°C bis 200°C.

- Vorwärmzeit:Maximal 120 Sekunden, um die Platine und die Komponenten allmählich zu erwärmen, das Flussmittel zu aktivieren und thermischen Schock zu minimieren.

- Spitzentemperatur:Maximal 260°C.

- Zeit oberhalb Liquidus:Die Komponente sollte der Spitzentemperatur maximal 10 Sekunden ausgesetzt sein, und dieser Reflow-Zyklus sollte nicht mehr als zweimal durchgeführt werden.

Das Profil basiert auf JEDEC-Standards, um Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Das Datenblatt weist jedoch korrekterweise darauf hin, dass das optimale Profil vom spezifischen Platinendesign, den Komponenten, der Lötpaste und dem Ofen abhängt, daher wird eine Charakterisierung empfohlen.

6.2 Handlöten

Falls Handlöten notwendig ist, verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Temperatur von maximal 300°C und begrenzen Sie die Kontaktzeit auf maximal 3 Sekunden pro Lötstelle. Dies sollte nur einmal durchgeführt werden, um thermische Schäden am LED-Chip und am Kunststoffgehäuse zu vermeiden.

6.3 Lagerbedingungen

LEDs sind feuchtigkeitsempfindliche Bauteile (MSD).

- Versiegelte Verpackung:Lagern bei ≤ 30°C und ≤ 90% r.F. Verwenden Sie die Bauteile innerhalb eines Jahres nach dem Öffnen der Feuchtigkeitsschutzbeutel.

- Geöffnete Verpackung:Lagern bei ≤ 30°C und ≤ 60% r.F. Es wird empfohlen, den IR-Reflow innerhalb einer Woche nach dem Öffnen abzuschließen. Für eine längere Lagerung außerhalb des Originalbeutels verwenden Sie einen versiegelten Behälter mit Trockenmittel oder einen Stickstoff-Exsikkator. Komponenten, die länger als eine Woche gelagert wurden, sollten vor dem Löten bei etwa 60°C für mindestens 20 Stunden getrocknet (gebrannt) werden, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" (Gehäuserissbildung durch Dampfdruck während des Reflows) zu verhindern.

6.4 Reinigung

Verwenden Sie nur spezifizierte Reinigungsmittel. Nicht spezifizierte Chemikalien können das Kunststoffgehäuse beschädigen. Wenn nach dem Löten eine Reinigung erforderlich ist, tauchen Sie die LED bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol. Verwenden Sie keine Ultraschallreinigung, es sei denn, deren Kompatibilität wurde überprüft, da sie mechanische Spannungen verursachen kann.

7. Verpackungs- & Bestellinformationen

7.1 Trägerband- und Spulenspezifikationen

Das Bauteil wird in geprägter Trägerbandverpackung mit einem schützenden Deckband geliefert, aufgewickelt auf Spulen mit 7 Zoll (178mm) Durchmesser. Die Standardspulenmenge beträgt 4000 Stück. Eine Mindestpackungsmenge von 500 Stück ist für Restmengen verfügbar. Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA 481-1-A-1994-Spezifikationen. Pro Spule sind maximal zwei aufeinanderfolgende fehlende Komponenten (leere Taschen) zulässig.

7.2 Interpretation der Artikelnummer

Die Artikelnummer LTST-C195TGKRKT folgt dem internen Codierungssystem des Herstellers, das typischerweise Informationen über die Serie, Größe, Farbe, Bin-Codes und Verpackung kodiert. In diesem Fall deuten "TG" und "KR" wahrscheinlich auf die grüne bzw. rote Farb-/Binning-Kombination hin.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• Statusanzeigen:Die Zweifarbfähigkeit ermöglicht mehrere Statussignale (z.B. Grün=OK/Ein, Rot=Fehler/Alarm, Beide=Bereitschaft/Warnung) von einem einzigen Bauteilpunkt aus.
• Hintergrundbeleuchtung für Tastaturen & Symbole:Ihre flache Bauform ist ideal für die Hintergrundbeleuchtung dünner Tasten oder Symbole in Unterhaltungselektronik, Haushaltsgeräten und Automobilinnenräumen.
• Panel-Montage-Anzeigen:Für Industrie-Bedienfelder, Netzwerkgeräte und Instrumentierung, wo der Platz begrenzt ist und eine klare Farbdifferenzierung benötigt wird.
• Tragbare & Wearable-Geräte:Smartwatches, Fitness-Tracker und medizinische Monitore profitieren von der geringen Bauhöhe und der Doppelfunktionsanzeige.

8.2 Designüberlegungen

• Strombegrenzung:Verwenden Sie immer einen Reihen-Strombegrenzungswiderstand oder einen Konstantstromtreiber für jeden Farbkanal. Berechnen Sie den Widerstandswert basierend auf der Versorgungsspannung (V_CC), der typischen V_Fder LED beim gewünschten Strom und dem gewünschten I_F(z.B. 20mA). Beispiel für Grün: R = (V_CC - 3,3V) / 0,020A.
• ESD-Schutz:LEDs sind empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD). Implementieren Sie ESD-Schutzmaßnahmen auf der Leiterplatte (z.B. TVS-Dioden) in der Nähe der LED-Anschlüsse, wenn die Leiterbahnlänge signifikant ist oder die Umgebung ESD-anfällig ist. Handhaben Sie Komponenten immer mit geeigneten ESD-Vorsichtsmaßnahmen (Handgelenksbänder, geerdete Arbeitsplätze).
• Thermisches Management:Obwohl die Verlustleistung gering ist, sorgen Sie für ausreichende Kupferfläche um die thermischen Pads (falls vorhanden) oder Anschlüsse, um Wärme abzuleiten, insbesondere bei Betrieb bei hohen Umgebungstemperaturen oder nahe dem Maximalstrom.
• Optisches Design:Die wasserklare Linse und der 130-Grad-Abstrahlwinkel bieten weites, diffuses Licht. Für gerichtetes Licht können externe Linsen oder Lichtleiter erforderlich sein.

9. Technischer Vergleich & Differenzierung

Die primäre Differenzierung der LTST-C195TGKRKT liegt in ihrer Kombination von Merkmalen:

1. Ultradünne Bauform (0,55mm):Dünner als viele Standard-Zweifarb-LEDs, ermöglicht Designs in zunehmend schlanken Produkten.

2. Chip-Technologie:Verwendet hocheffizientes InGaN für Grün und AlInGaP für Rot, bietet gute Helligkeit und Farbleistung.

3. Dual-Chip-Integration:Kombiniert zwei Farben in einem einzigen industrieüblichen Gehäuse-Footprint, spart Leiterplattenplatz und Bestückungskosten im Vergleich zur Verwendung von zwei separaten LEDs.

4. Fertigungskompatibilität:Volle Kompatibilität mit Trägerband- und Spulenverpackung, Automatikbestückung und bleifreien IR-Reflow-Prozessen macht sie ideal für die automatisierte Serienfertigung.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F1: Kann ich die grüne und rote LED gleichzeitig mit ihrem maximalen DC-Strom betreiben?

A: Die absoluten Maximalwerte geben die Verlustleistung pro Chip an (76mW Grün, 75mW Rot). Gleichzeitiger Betrieb bei 20mA (Grün) und 30mA (Rot) führt zu ungefähren Leistungsaufnahmen von 66mW (3,3V*0,02A) bzw. 60mW (2,0V*0,03A), die innerhalb der Grenzen liegen. Allerdings muss die im winzigen Gehäuse erzeugte Gesamtwärme berücksichtigt werden, und bei hohen Umgebungstemperaturen kann eine Entlastung (Derating) notwendig sein.

F2: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

A: Spitzenwellenlänge (λ_P) ist die physikalische Wellenlänge am höchsten Intensitätspunkt des emittierten Spektrums. Dominante Wellenlänge (λ_d) ist ein berechneter Wert basierend auf der menschlichen Farbwahrnehmung (CIE-Diagramm), der die "Farbe" repräsentiert, die wir sehen. Für monochromatische LEDs liegen sie oft nahe beieinander, aber für breitere Spektren (wie hier beim grünen Chip) können sie leicht abweichen. λ_d ist relevanter für die Farbspezifikation.

F3: Warum wird der Sperrstromtest bei 5V durchgeführt, wenn das Bauteil nicht für den Sperrbetrieb ausgelegt ist?

A: Der I_R-Test bei V_R=5V ist ein Qualitäts- und Leckagetest für den Halbleiterübergang. Er überprüft die Integrität des Chips. Das Anlegen einer Sperrspannung in einer tatsächlichen Schaltung wird nicht empfohlen und kann die LED schnell beschädigen, da sie nicht dafür ausgelegt ist, signifikante Sperrspannung zu blockieren.

F4: Wie wähle ich den geeigneten Bin-Code für meine Anwendung aus?

A: Für Anwendungen, die eine konsistente Helligkeit über mehrere Einheiten hinweg erfordern (z.B. Statusanzeigen auf einem Panel), geben Sie eine engere Helligkeits-Bin-Klasse an (z.B. Bin S oder T). Für farbkritische Anwendungen (z.B. Farbmischung) geben Sie die Bin-Klasse der dominanten Wellenlänge an (AP, AQ, AR für Grün). Konsultieren Sie den Lieferanten während der Beschaffung, um sicherzustellen, dass die gelieferte Charge Ihren Binning-Anforderungen entspricht.

11. Praktischer Anwendungsfall

Szenario: Entwurf einer Zweifarb-Statusanzeige für ein IoT-Sensormodul

Ein kompaktes IoT-Sensormodul muss aufgrund von Platzbeschränkungen mit einer einzigen LED die Stromversorgung (Grün) und die Datenübertragungsaktivität (Rot) anzeigen. Die LTST-C195TGKRKT wird ausgewählt.

1. Leiterplattenlayout:Das empfohlene Lötpad-Footprint wird verwendet. Die Pins 1&3 (Grün) sind mit einem GPIO-Pin verbunden, der über einen 100Ω-Widerstand auf "HIGH" für "EIN" gesetzt wird (für eine 3,3V-Versorgung: (3,3V-3,3V)/0,02A ≈ 0Ω, daher begrenzt ein kleiner Widerstand den Einschaltstrom). Die Pins 2&4 (Rot) sind über einen 68Ω-Widerstand mit einem anderen GPIO-Pin verbunden (für 3,3V-Versorgung: (3,3V-2,0V)/0,02A = 65Ω).

2. Firmware:Die grüne LED wird kontinuierlich eingeschaltet, wenn die Stromversorgung in Ordnung ist. Die rote LED wird während der Datenübertragungspakete kurz geblinkt.

3. Ergebnis:Das Modul bietet eine klare, zweifarbige Statusanzeige von einem einzigen 2,0x1,25mm-Punkt aus, verbraucht minimalen Leiterplattenplatz und -höhe und wird mit Standard-SMT-Prozessen bestückt.

12. Prinzipielle Einführung

Die Lichtemission in LEDs basiert auf Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, werden Elektronen aus dem n-dotierten Bereich und Löcher aus dem p-dotierten Bereich in den aktiven Bereich injiziert. Wenn diese Ladungsträger rekombinieren, setzen sie Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie des im aktiven Bereich verwendeten Halbleitermaterials bestimmt.

- Diegrüne LEDverwendet einenInGaN(Indiumgalliumnitrid)-Verbindungshalbleiter. Die Anpassung des Verhältnisses von Indium zu Gallium ermöglicht die Abstimmung der Bandlücke zur Erzeugung von grünem Licht (~525 nm).

- Dierote LEDverwendet einenAlInGaP(Aluminiumindiumgalliumphosphid)-Verbindungshalbleiter. Dieses Materialsystem ist effizient für die Erzeugung von rotem, orangem und bernsteinfarbenem Licht. Hier ist es auf rote Emission (~631-639 nm) abgestimmt.

Beide Chips sind in einem einzigen Kunststoffgehäuse untergebracht, das mit einer wasserklaren Epoxidharzlinse versehen ist, die die Chips schützt, mechanische Stabilität bietet und das Lichtaustrittsmuster formt.

13. Entwicklungstrends

Der Markt für SMD-LEDs wie die LTST-C195TGKRKT entwickelt sich weiter, angetrieben durch mehrere Schlüsseltrends:

1. Miniaturisierung:Die Nachfrage nach dünneren und kleineren Komponenten hält an und treibt Gehäusehöhen unter 0,5mm und Footprints noch kleiner.

2. Erhöhte Integration:Über Zweifarb hinaus gehen die Trends hin zur Integration von RGB (drei Chips) oder RGBW (drei Chips + Weiß) in einzelne Gehäuse und sogar zur Einbindung von Treiber-ICs innerhalb des LED-Gehäuses ("Smart LEDs").

3. Höhere Effizienz & Leuchtdichte:Fortlaufende Verbesserungen in der Epitaxie und Chipdesign führen zu höherer Lichtausbeute (mehr Lichtausbeute pro elektrischem Watt), was niedrigeren Stromverbrauch oder höhere Helligkeit bei gleichem Strom ermöglicht.

4. Verbesserte Zuverlässigkeit & thermische Leistung:Fortschritte bei Verpackungsmaterialien (Vergussmassen, Leadframes) erhöhen die Widerstandsfähigkeit gegen Feuchtigkeit, hohe Temperaturen und thermische Zyklen und verlängern die Betriebslebensdauer, insbesondere in Automobil- und Industrieanwendungen.

5. Farbkonsistenz & fortschrittliches Binning:Engere Binning-Toleranzen für Lichtstrom, Farbkoordinaten (x, y im CIE-Diagramm) und Durchlassspannung werden zu Standardanforderungen für Anwendungen wie Display-Hintergrundbeleuchtung und Architekturbeleuchtung, was fortschrittlichere Produktionstests und Sortierung vorantreibt.