LTST-C19GD2WT Vollfarb-SMD-Chip-LED Datenblatt - Abmessungen 3,2x2,8x0,4mm - Spannung 2,0-3,8V - Leistung 0,075-0,08W - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTST-C19GD2WT ist eine vollfarbige Oberflächenmontage (SMD) Chip-LED, die für moderne elektronische Anwendungen konzipiert ist, die kompakte, mehrfarbige Anzeigen oder Beleuchtung erfordern. Diese Komponente integriert drei verschiedene Halbleiter-Lichtquellen in einem einzigen, ultradünnen Gehäuse, wodurch ein breites Farbspektrum durch individuelle oder kombinierte Steuerung der roten, grünen und blauen (RGB) Elemente erzeugt werden kann.

Der Kernvorteil dieses Bauteils liegt in der Kombination aus minimaler Bauraumbeanspruchung, standardisierter EIA-Gehäusegeometrie und Kompatibilität mit hochvolumigen automatisierten Bestückungsprozessen, einschließlich Infrarot (IR)- und Dampfphasen-Reflow-Lötverfahren. Es wird als "grünes Produkt" eingestuft, das die RoHS-Konformitätsstandards (Beschränkung gefährlicher Stoffe) erfüllt und somit für umweltbewusste Designs geeignet ist. Die primären Zielmärkte umfassen Unterhaltungselektronik, Instrumententafeln, dekorative Beleuchtung, Statusanzeigen in Kommunikationsgeräten und Hintergrundbeleuchtungsmodule, wo Platz knapp ist und Farbflexibilität gewünscht wird.

2. Technische Parameter im Detail

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb bei oder nahe diesen Grenzen wird für eine zuverlässige Langzeitleistung nicht empfohlen.

• Verlustleistung (Pd):Variiert je nach Farbdiode: 80 mW für Blau und Grün, 75 mW für Rot. Dieser Parameter gibt die maximale Leistung an, die der LED-Übergang bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C sicher als Wärme abführen kann.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_F(PEAK)):Spezifiziert bei einem Tastverhältnis von 1/10 mit einer Pulsbreite von 0,1ms. Blau/Grün: 100 mA, Rot: 80 mA. Dieser Wert ist entscheidend für gepulsten Betrieb, z.B. in multiplexierten Anzeigen.
• DC-Durchlassstrom (I_F):Es werden zwei Bedingungen spezifiziert.Hinweis 1:Maximalwert für das separate Ansteuern jeder Farbe (Blau: 20mA, Rot: 30mA, Grün: 20mA).Hinweis 2:Maximalwert für das gleichzeitige Ansteuern aller drei Farben (Rot, Grün, Blau: jeweils 10mA). Diese Unterscheidung ist für den Schaltungsentwurf entscheidend, um thermische Überlastung zu vermeiden.
• Derating:Der DC-Durchlassstrom muss linear von seinem Wert bei 25°C reduziert werden, wenn die Umgebungstemperatur steigt. Die Derating-Faktoren betragen 0,25 mA/°C für Blau/Grün und 0,4 mA/°C für Rot.
• Sperrspannung (V_R):5V für alle Farben. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann zum Durchbruch des Übergangs führen.
• Temperaturbereiche:Betrieb: -20°C bis +80°C. Lagerung: -30°C bis +100°C.
• Lötbedingungen:Hält Infrarot-Reflow-Lötung bei 260°C für 5 Sekunden stand.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Dies sind typische Leistungsparameter, gemessen bei Ta=25°C unter spezifizierten Testbedingungen.

• Lichtstärke (I_V):Gemessen in Millicandela (mcd) bei I_F=20mA. Typische Werte: Blau: 40,0 mcd, Rot: 100,0 mcd, Grün: 150,0 mcd. Mindestwerte gewährleisten eine Grundhelligkeit.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):Typisch 130 Grad. Dieser breite Abstrahlwinkel ist charakteristisch für eine diffundierende Linse und sorgt für eine breite, gleichmäßige Lichtverteilung anstelle eines schmalen Strahls.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_P):Die Wellenlänge, bei der die spektrale Ausgangsleistung maximal ist. Typisch: Blau: 468 nm, Rot: 632 nm, Grün: 520 nm.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):Abgeleitet vom CIE-Farbtafeldiagramm, repräsentiert sie die wahrgenommene Farbe. Bereiche: Blau: 465-477 nm, Rot: 618-630 nm, Grün: 519-540 nm.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Die Bandbreite des emittierten Lichts bei halber maximaler Intensität. Typisch: Blau: 26 nm, Rot: 17 nm, Grün: 35 nm. Eine schmalere Breite deutet auf eine spektral reiner Farbe hin.
• Durchlassspannung (V_F):Typisch bei I_F=20mA: Blau: 3,5V, Rot: 2,0V, Grün: 3,5V (Max.: 3,8V, 2,4V, 3,8V). Die niedrigere V_Fder roten LED ist auf ihr anderes Halbleitermaterial zurückzuführen (AlInGaP gegenüber InGaN für Blau/Grün).
• Sperrstrom (I_R):Maximal 10 µA bei V_R=5V, was auf eine gute Übergangsqualität hinweist.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Produkt verwendet ein Binning-System, um LEDs basierend auf ihrer Lichtstärke zu kategorisieren und so die Konsistenz innerhalb einer Charge sicherzustellen. Die Toleranz für jede Intensitätsklasse beträgt +/-15%.

• Blaue Lichtstärke-Klassen:N (28,0-45,0 mcd), P (45,0-71,0 mcd), Q (71,0-112,0 mcd).
• Rote Lichtstärke-Klassen:Q (71,0-112,0 mcd), R (112,0-180,0 mcd).
• Grüne Lichtstärke-Klassen:R (112,0-180,0 mcd), S (180,0-280,0 mcd), T (280,0-450,0 mcd).

Dieses System ermöglicht es Entwicklern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Helligkeitsanforderungen für Farbmischung oder einheitliches Erscheinungsbild in einem Array erfüllen.

4. Analyse der Kennlinien

Während im Datenblatt auf spezifische grafische Kurven verwiesen wird (Abb.1, Abb.6), sind deren Implikationen für die LED-Technologie Standard.

• I-V (Strom-Spannungs-) Kennlinie:LEDs sind Dioden mit einer exponentiellen I-V-Beziehung. Die Durchlassspannung (V_F) hat einen negativen Temperaturkoeffizienten, was bedeutet, dass sie leicht abnimmt, wenn die Sperrschichttemperatur steigt.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Die Intensität ist im normalen Betriebsbereich annähernd proportional zum Durchlassstrom. Allerdings kann die Effizienz bei sehr hohen Strömen aufgrund thermischer Effekte sinken.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Die Lichtausbeute nimmt im Allgemeinen ab, wenn die Umgebungs- (und damit die Sperrschicht-) Temperatur steigt. Dies ist besonders wichtig für Hochleistungs- oder Hochdichteanwendungen.
• Spektrale Verteilung:Jede Farb-LED emittiert Licht in einer charakteristischen glockenförmigen Kurve, die um ihre Spitzenwellenlänge (λ_P) zentriert ist. Die Halbwertsbreite (Δλ) definiert die Breite der Kurve.

5. Mechanische & Gehäuseinformationen

Das Bauteil zeichnet sich durch ein extrem dünnes Profil mit einer Höhe von nur 0,40 mm aus. Es entspricht einem EIA-Standard-Gehäuseumriss, was die Kompatibilität mit industrieüblichen Bestückungsautomaten und Lötstencils erleichtert.

• Pinbelegung:Pin 1: InGaN Blau, Pin 2: AlInGaP Rot, Pin 3: InGaN Grün. Die Linse ist weiß und diffundierend, was dazu beiträgt, das Licht der einzelnen Chips zu mischen, um eine gleichmäßigere Farbmischung bei Betrachtung außerhalb der Achse zu erzeugen.
• Gehäuseabmessungen:Detaillierte mechanische Zeichnungen spezifizieren Länge, Breite, Anschlussabstand und Toleranzen (typisch ±0,10 mm).
• Vorgeschlagenes Lötpad-Layout:Ein empfohlenes Footprint für das Leiterplattendesign wird bereitgestellt, um zuverlässige Lötstellenbildung und mechanische Stabilität zu gewährleisten. Die vorgeschlagene Stencildicke für die Lotpastenauftragung beträgt maximal 0,10mm.

6. Löt- & Bestückungsrichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofile

Es werden zwei vorgeschlagene Infrarot (IR)-Reflow-Profile bereitgestellt: eines für den normalen (Zinn-Blei-) Lötprozess und eines für den bleifreien Lötprozess. Das bleifreie Profil ist für die Verwendung mit SnAgCu (Zinn-Silber-Kupfer) Lotpaste ausgelegt und berücksichtigt deren höheren Schmelzpunkt. Zu den Schlüsselparametern gehören Aufwärmzonen, Zeit oberhalb der Liquidustemperatur, Spitzentemperatur (max. 260°C) und Zeit bei Spitzentemperatur.

6.2 Allgemeine Lötbedingungen

• Reflow-Löten:Vorwärmen: 120-150°C, Vorwärmzeit: Max. 120 Sek., Spitzentemp.: Max. 260°C, Zeit bei Spitze: Max. 5 Sek.
• Wellenlöten:Vorwärmen: Max. 100°C für max. 60 Sek., Lötwellentemp.: Max. 260°C für max. 10 Sek.
• Handlöten (Lötkolben):Temperatur: Max. 300°C, Zeit: Max. 3 Sek. (nur einmal).

6.3 Lagerung & Handhabung

• Lagerung:Empfohlen wird, 30°C und 70% relative Luftfeuchtigkeit nicht zu überschreiten. LEDs, die aus ihrer ursprünglichen, feuchtigkeitsgeschützten Verpackung entnommen wurden, sollten innerhalb einer Woche reflow-gelötet werden. Für längere Lagerung verwenden Sie einen versiegelten Behälter mit Trockenmittel oder eine Stickstoffatmosphäre. Bauteile, die länger als 1 Woche außerhalb der Verpackung gelagert wurden, sollten vor der Bestückung bei ~60°C für mindestens 24 Stunden getrocknet ("gebaked") werden, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" während des Reflow zu verhindern.
• Reinigung:Nur spezifizierte Lösungsmittel verwenden. Bei Bedarf in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute eintauchen. Nicht spezifizierte Chemikalien können das Kunststoffgehäuse beschädigen.
• ESD (Elektrostatische Entladung) Vorsichtsmaßnahmen:LEDs sind empfindlich gegenüber ESD- und Überspannungsschäden. Handhabungsempfehlungen umfassen die Verwendung eines Erdungsarmbands oder antistatischer Handschuhe und die Sicherstellung, dass alle Geräte ordnungsgemäß geerdet sind.

7. Verpackungs- & Bestellinformationen

Die LTST-C19GD2WT wird in einer bandolier- und spulenförmigen Verpackung geliefert, die mit automatisierten Bestückungsgeräten kompatibel ist.

• Band-Spezifikationen:8mm Bandbreite.
• Spulen-Spezifikationen:Spulen mit 7-Zoll Durchmesser.
• Menge:5000 Stück pro Standardschnecke. Eine Mindestpackmenge von 500 Stück ist für Restbestellungen verfügbar.
• Verpackungsqualität:Entspricht ANSI/EIA 481-1-A-1994. Leere Bauteiltaschen sind mit Deckband versiegelt. Die maximal zulässige Anzahl aufeinanderfolgender fehlender Bauteile im Band beträgt zwei.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese LED eignet sich für gewöhnliche elektronische Geräte, einschließlich, aber nicht beschränkt auf: Statusanzeigen an Verbrauchergeräten (Router, Drucker, Ladegeräte), Hintergrundbeleuchtung für kleine Displays oder Symbole, dekorative Akzentbeleuchtung und mehrfarbige Warnsysteme in Büroautomatisierungs- oder Kommunikationsgeräten.

8.2 Treiberschaltungsentwurf

Ein entscheidender Entwurfshinweis ist, dass LEDs strombetriebene Bauteile sind. Um eine gleichmäßige Helligkeit beim parallelen Betrieb mehrerer LEDs zu gewährleisten, wird dringend empfohlen, einen strombegrenzenden Widerstand in Reihe mitjederLED zu verwenden (Schaltungsmodell A). Das direkte parallele Betreiben mehrerer LEDs von einer Spannungsquelle mit einem einzigen gemeinsamen Widerstand (Schaltungsmodell B) wird nicht empfohlen. Schwankungen in den Durchlassspannungs- (V_F) Eigenschaften zwischen einzelnen LEDs – selbst aus derselben Charge – führen zu ungleicher Stromaufteilung, was zu erheblichen Helligkeitsunterschieden und potenziellem Überstrom in einigen Bauteilen führt.

8.3 Thermomanagement

Trotz ihrer geringen Leistung ist eine angemessene thermische Betrachtung notwendig, insbesondere beim Betrieb mit maximalem Strom oder bei hohen Umgebungstemperaturen. Halten Sie sich an die Spezifikationen für Verlustleistung und Strom-Derating. Stellen Sie sicher, dass das Leiterplattenlayout ausreichend Kupferfläche für die Wärmeableitung bietet, insbesondere für das thermische Pad, falls im Gehäuse-Footprint spezifiziert.

9. Technischer Vergleich & Differenzierung

Die primären Unterscheidungsmerkmale dieser Komponente sind ihreultradünne Bauhöhe von 0,4mm, was für platzbeschränkte Anwendungen wie ultradünne Displays oder Wearables vorteilhaft ist, und ihrevollständige RGB-Integrationin einem einzigen, standardisierten SMD-Gehäuse. Im Vergleich zur Verwendung von drei diskreten Einzelfarb-LEDs spart dieser integrierte Ansatz Leiterplattenfläche, vereinfacht die Bestückung und verbessert die Gleichmäßigkeit der Farbmischung aufgrund der unter einer gemeinsamen diffundierenden Linse angeordneten Lichtquellen. Ihre Kompatibilität mit Standard-IR-Reflow-Prozessen macht sie zu einer Plug-and-Play-Lösung für moderne SMT-Linien.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Kann ich die roten, grünen und blauen LEDs alle gleichzeitig mit ihrem jeweiligen maximalen DC-Strom (20mA, 30mA, 20mA) betreiben?

A: Nein. Das Datenblatt spezifiziert zwei verschiedene maximale DC-Durchlassstrombedingungen. Wenn alle drei Farben gleichzeitig betrieben werden, ist der maximale Strom fürjedeFarbe auf 10mA begrenzt (Hinweis 2). Dies ist eine thermische Grenze, um zu verhindern, dass die Gesamtverlustleistung im winzigen Gehäuse sichere Werte überschreitet.

F: Warum ist die Durchlassspannung der roten LED (2,0V) niedriger als die der blauen und grünen LEDs (3,5V)?

A: Dies liegt an den verwendeten unterschiedlichen Halbleitermaterialien. Die rote LED verwendet AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid), das eine niedrigere Bandlückenenergie hat als das für die blauen und grünen LEDs verwendete InGaN (Indium-Gallium-Nitrid). Eine niedrigere Bandlücke bedeutet eine niedrigere für Leitung und Lichtemission erforderliche Durchlassspannung.

F: Wie erzeuge ich mit dieser RGB-LED weißes Licht?

A: Weißes Licht wird durch Mischen der drei Grundfarben (Rot, Grün, Blau) in geeigneten Intensitäten erzeugt. Dies erfordert typischerweise einen Mikrocontroller oder einen speziellen LED-Treiber-IC, um den Strom zu jeder Diode unabhängig pulsweitenmoduliert (PWM) zu steuern. Durch Variieren des Tastverhältnisses für jede Farbe können Sie diese mischen, um nicht nur Weiß, sondern jede Farbe innerhalb des durch die spezifischen Wellenlängen der drei LEDs definierten Farbraums zu erzeugen.

F: Das Datenblatt erwähnt ein "Bleifreier Prozess"-Profil. Muss ich dieses verwenden, wenn meine Bestückung bleifrei ist?

A: Ja, es wird dringend empfohlen. Bleifreie Lötlegierungen (wie SAC305) haben im Allgemeinen höhere Schmelzpunkte als herkömmliches Zinn-Blei-Lot. Das vorgeschlagene bleifreie Reflow-Profil ist so ausgelegt, dass es eine ausreichende Spitzentemperatur erreicht (während es innerhalb der Grenzen der LED von 260°C, 5 Sekunden bleibt), um die Lotpaste richtig zu schmelzen und zuverlässige Verbindungen zu bilden, ohne das Bauteil übermäßiger thermischer Belastung auszusetzen.

11. Design-in Fallstudie

Szenario: Entwurf einer kompakten Statusanzeige für einen Smart-Home-Hub.Das Gerät benötigt eine einzige, mehrfarbige LED, um den Netzwerkstatus anzuzeigen (rot für Fehler, grün für verbunden, blau für Kopplungsmodus, weiß für Normalbetrieb). Die LTST-C19GD2WT wurde aufgrund ihres dünnen Profils (passt in eine schmale Blende) und ihrer integrierten RGB-Fähigkeit ausgewählt.

Umsetzung:Die LED wird auf der Hauptplatine platziert. Ein kleiner Mikrocontroller-GPIO-Pin ist mit jeder Kathode (R, G, B) über einen strombegrenzenden Widerstand verbunden (berechnet basierend auf der gewünschten Helligkeit und der V_Fder LED beim gewählten Treiberstrom, z.B. 8mA pro Farbe für gleichzeitiges Weiß). Die Anoden sind mit der Versorgungsspannung verbunden. Die Mikrocontroller-Firmware steuert die Pins, um einzelne Farben ein-/auszuschalten oder verwendet PWM, um Weiß und andere Farbtöne zu erzeugen. Der breite Abstrahlwinkel von 130 Grad stellt sicher, dass die Anzeige aus verschiedenen Blickwinkeln in einem Raum sichtbar ist.

Wichtige Designprüfungen:Überprüfen Sie, ob die Gesamtverlustleistung (P = V_{F_R}*I_R+ V_{F_G}*I_G+ V_{F_B}*I_B) innerhalb des 75-80mW-Limits bei der Betriebsumgebungstemperatur liegt, wobei bei Bedarf Derating anzuwenden ist. Stellen Sie sicher, dass das Leiterplattenlayout den vorgeschlagenen Pad-Abmessungen für zuverlässiges Löten folgt.

12. Funktionsprinzip

Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiter-p-n-Übergangsbauteile, die Licht durch einen Prozess namens Elektrolumineszenz emittieren. Wenn eine Durchlassspannung über den p-n-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen aus dem n-Typ-Material mit Löchern aus dem p-Typ-Material innerhalb des aktiven Bereichs. Diese Rekombination setzt Energie frei. Bei herkömmlichen Dioden wird diese Energie hauptsächlich als Wärme freigesetzt. Bei LED-Materialien ist die Bandlückenenergie des Halbleiters so beschaffen, dass ein erheblicher Teil dieser Energie in Form von Photonen (Licht) freigesetzt wird. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird direkt durch die Bandlückenenergie des verwendeten Halbleitermaterials bestimmt. Das AlInGaP-Materialsystem erzeugt rotes und bernsteinfarbenes Licht, während das InGaN-System für blaue, grüne und – mit einer Phosphorbeschichtung – weiße LEDs verwendet wird.

13. Technologietrends

Das Gebiet der SMD-LEDs entwickelt sich weiterhin in Richtung höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), kleinerer Gehäusegrößen und größerer Integration. Trends, die für Komponenten wie die LTST-C19GD2WT relevant sind, umfassen die Entwicklung noch dünnerer Gehäuse für flexible und faltbare Displays der nächsten Generation, verbesserte Farbwiedergabe und Farbraum für lebendigere und genauere Farbmischung sowie die Integration von Treiber-ICs oder Steuerlogik innerhalb des LED-Gehäuses selbst ("intelligente LEDs"), um den Systementwurf zu vereinfachen. Darüber hinaus zielen Fortschritte in der Materialwissenschaft darauf ab, die Zuverlässigkeit und die maximalen Betriebstemperaturbereiche zu erhöhen und so Anwendungen in anspruchsvolleren Umgebungen zu erweitern. Das Streben nach Energieeffizienz in allen elektronischen Geräten treibt weiterhin niedrigere Betriebsströme bei gleichbleibender oder steigender Lichtausbeute voran.