Datenblatt für die Vollfarb-SMD-LED LTST-C19HE1WT-5A - Abmessungen 3,2x1,6x0,35mm - Spannung 1,6-3,2V - Leistung 0,08W - Technisches Dokument auf Deutsch

1. Produktübersicht

Die LTST-C19HE1WT-5A ist eine vollfarbige, oberflächenmontierbare LED, die für moderne elektronische Anwendungen konzipiert ist, die kompakte Bauweise und mehrfarbige Anzeige erfordern. Diese Baugruppe integriert rote, grüne und blaue (RGB) LED-Chips in einem einzigen, ultradünnen Gehäuse, wodurch die Erzeugung eines breiten Farbspektrums durch individuelle oder kombinierte Steuerung der drei Kanäle ermöglicht wird. Ihr primäres Designziel ist es, eine vielseitige Beleuchtungslösung für platzbeschränkte, automatisierte Bestückungsumgebungen bereitzustellen.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Der Hauptvorteil dieser Komponente ist die Kombination aus einem winzigen Bauraum und Vollfarbfähigkeit. Die Gehäusehöhe ist mit 0,35 mm außergewöhnlich niedrig, was sie für Anwendungen geeignet macht, bei denen der vertikale Bauraum begrenzt ist, wie z.B. in ultradünnen Displays oder Hintergrundbeleuchtungsmodulen für Tastaturen und Tastenfelder. Das Bauteil entspricht den RoHS-Richtlinien und erfüllt somit internationale Umweltstandards. Es ist auf 8 mm breitem Band auf 7-Zoll-Durchmesser-Spulen verpackt, was mit der in der Serienfertigung von Elektronik üblichen automatischen Bestückungsausrüstung kompatibel ist. Die primären Zielmärkte umfassen Telekommunikationsgeräte (z.B. Mobiltelefone), Büroautomationsgeräte (z.B. Notebook-Computer), Netzwerksysteme, Haushaltsgeräte und Indoor-Beschilderung. Ihre IC-kompatiblen Ansteuerungseigenschaften und die Eignung für Infrarot-Reflow-Lötprozesse erleichtern die Integration in moderne Leiterplattenbestückungslinien zusätzlich.

2. Vertiefende Analyse der technischen Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine objektive Analyse der im Datenblatt spezifizierten elektrischen, optischen und thermischen Eigenschaften.

2.1 Absolute Maximalwerte

Das Verständnis der absoluten Maximalwerte ist entscheidend für die Gewährleistung der Bauteilzuverlässigkeit und die Vermeidung von vorzeitigem Ausfall. Die Werte sind bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C angegeben. Die Verlustleistung unterscheidet sich leicht zwischen den Farben: 80 mW für die blauen und grünen Chips und 75 mW für den roten Chip. Dies deutet auf eine mögliche Abweichung in den thermischen Eigenschaften oder dem Wirkungsgrad der verschiedenen Halbleitermaterialien hin. Der Spitzenstrom in Vorwärtsrichtung, der bei einem Tastverhältnis von 1/10 mit einer Pulsbreite von 0,1 ms zulässig ist, beträgt 100 mA für Blau/Grün und 80 mA für Rot. Der zulässige Dauerstrom in Vorwärtsrichtung beträgt 20 mA für Blau/Grün und 30 mA für Rot. Das Bauteil ist für den Betrieb zwischen -20°C und +80°C ausgelegt, mit einem weiteren Lagertemperaturbereich von -30°C bis +100°C. Eine wichtige Lötvorgabe ist die Infrarot-Reflow-Bedingung, die 260°C für maximal 10 Sekunden nicht überschreiten darf – ein Standard für bleifreie (Pb-freie) Bestückungsprozesse.

2.2 Elektrische und optische Eigenschaften

Die typische Testbedingung für optische und wichtige elektrische Parameter ist Ta=25°C mit einem Vorwärtsstrom (IF) von 5 mA. Die Lichtstärke (Iv) variiert je nach Farbe erheblich, was aufgrund der unterschiedlichen Wirkungsgrade der zugrundeliegenden Halbleitertechnologien (AlInGaP für Rot, InGaN für Grün und Blau) zu erwarten ist. Für die blaue LED beträgt die minimale Lichtstärke 11,2 mcd, maximal 45,0 mcd. Die grüne LED zeigt eine viel höhere Ausgangsleistung, von minimal 28,0 mcd bis maximal 280,0 mcd. Die rote LED reicht von 11,2 mcd bis 71,0 mcd. Der Abstrahlwinkel (2θ1/2) beträgt breite 130 Grad, typisch für ein Gehäuse mit diffundierender Linse, was eine breite, gleichmäßige Lichtverteilung bietet. Die Spitzen-Emissionswellenlängen (λP) sind 468 nm (Blau), 530 nm (Grün) und 632 nm (Rot). Die entsprechenden dominierenden Wellenlängen (λd) sind 470 nm, 528 nm und 624 nm. Die Halbwertsbreiten der Spektrallinie (Δλ) betragen 26 nm (Blau), 35 nm (Grün) und 17 nm (Rot), was die spektrale Reinheit anzeigt, wobei Rot die schmalste ist. Die Vorwärtsspannung (VF) bei 5 mA liegt zwischen 2,50 V und 3,20 V für Blau/Grün und zwischen 1,60 V und 2,30 V für Rot. Der maximale Sperrstrom (IR) bei VR=5V beträgt für alle Farben 10 μA.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Produkt verwendet ein Binning-System, um Einheiten basierend auf ihrer Lichtstärke beim Standard-Teststrom von 5 mA zu kategorisieren. Dies ermöglicht es Konstrukteuren, LEDs mit konsistenten Helligkeitsstufen für ihre Anwendung auszuwählen.

3.1 Lichtstärke-Binning

Für jede Farbe werden separate Bincode-Listen bereitgestellt, die ihre unterschiedlichen Leistungsbereiche widerspiegeln. Jedes Bin hat einen Minimal- und Maximalwert für die Lichtstärke, und innerhalb jedes Bins gilt eine Toleranz von +/-15 %. Für die blaue LED sind die Bins L (11,2-18,0 mcd), M (18,0-28,0 mcd) und N (28,0-45,0 mcd). Für die grüne LED sind die Bins N (28,0-45,0 mcd), P (45,0-71,0 mcd), Q (71,0-112,0 mcd), R (112,0-180,0 mcd) und S (180,0-280,0 mcd). Für die rote LED sind die Bins L (11,2-18,0 mcd), M (18,0-28,0 mcd), N (28,0-45,0 mcd) und P (45,0-71,0 mcd). Dieses Binning ist entscheidend für Anwendungen, die eine gleichmäßige Farbmischung oder spezifische Helligkeitsstufen erfordern, da es die Vorhersagbarkeit des Erscheinungsbilds des Endprodukts gewährleistet.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auf typische Leistungskurven, die die Beziehung zwischen verschiedenen Parametern grafisch darstellen. Obwohl die spezifischen Graphen im bereitgestellten Text nicht detailliert sind, umfassen Standardkurven für solche Bauteile typischerweise die Vorwärtsstrom- gegenüber Vorwärtsspannungskurve (I-V-Kurve) für jede Farbe, die nichtlinear ist und sich zwischen den roten (niedriger Vf) und blauen/grünen (höherer Vf) Chips unterscheidet. Kurven der Lichtstärke gegenüber dem Vorwärtsstrom würden zeigen, wie die Lichtausgabe mit dem Strom zunimmt, wobei bei höheren Strömen möglicherweise eine Sättigung erreicht wird. Kurven der relativen Lichtstärke gegenüber der Umgebungstemperatur sind entscheidend, um den Helligkeitsabfall bei erhöhten Betriebstemperaturen zu verstehen. Spektrale Verteilungsdiagramme würden die Spitzenwellenlänge und die spektrale Halbwertsbreite für jede Farbe visuell darstellen. Die Analyse dieser Kurven ermöglicht es Konstrukteuren, die Treiberströme für gewünschte Helligkeit und Effizienz zu optimieren und dabei thermische Effekte und Stromverbrauch zu managen.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen und Pinbelegung

Das Bauteil verfügt über ein industrieübliches SMD-Gehäuse. Die Linsenfarbe ist weiß diffundierend, was dazu beiträgt, die einzelnen farbigen Lichtquellen zu mischen, um ein einheitliches Mischfarben-Erscheinungsbild zu erzeugen. Die Pinbelegung ist klar definiert: Pin 1 ist die Anode für den AlInGaP-roten Chip, Pin 2 ist die Anode für den InGaN-grünen Chip und Pin 3 ist die Anode für den InGaN-blauen Chip. Die Kathoden aller drei Chips sind intern mit einem gemeinsamen Anschluss verbunden (typischerweise die thermische Fläche oder ein spezieller Kathoden-Pin, wie durch Standard-RGB-LED-Konfigurationen impliziert, obwohl der genaue gemeinsame Verbindungspunkt aus der Maßzeichnung verifiziert werden sollte). Alle Maßtoleranzen betragen ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben.

5.2 Empfohlene Lötfläche auf der Leiterplatte

Ein empfohlenes Landmuster (Footprint) für die Leiterplatte wird bereitgestellt, um ein korrektes Löten und mechanische Stabilität zu gewährleisten. Die Einhaltung dieses empfohlenen Musters ist entscheidend, um zuverlässige Lötstellen zu erreichen, die Wärmeableitung zu managen und das Aufstellen von Bauteilen (Tombstoning) während des Reflow-Prozesses zu verhindern.

6. Löt- und Bestückungsleitfaden

6.1 Parameter für IR-Reflow-Löten

Für bleifreie Bestückungsprozesse wird ein spezifisches Reflow-Profil vorgeschlagen. Die Spitzentemperatur darf 260°C nicht überschreiten, und die Zeit bei oder über dieser Spitzentemperatur muss auf maximal 10 Sekunden begrenzt sein. Eine Vorwärmphase wird ebenfalls empfohlen. Das Datenblatt betont, dass, da Leiterplattendesigns, Pasten und Öfen variieren, das bereitgestellte Profil eine Richtlinie ist und eine platinenspezifische Charakterisierung durchgeführt werden sollte. Die Komponente ist verifiziert, JEDEC-Standard-Reflow-Profile zu widerstehen.

6.2 Lager- und Handhabungsbedingungen

Die LEDs sind empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD). Handhabungsvorkehrungen wie die Verwendung von Erdungsarmbändern und geerdeter Ausrüstung sind zwingend erforderlich. Für die Lagerung sollten ungeöffnete feuchtigkeitsgeschützte Beutel (mit Trockenmittel) bei ≤30°C und ≤90 % relativer Luftfeuchtigkeit aufbewahrt werden, mit einer empfohlenen Verwendungsfrist von einem Jahr. Sobald die Originalverpackung geöffnet ist, sollte die Lagerumgebung ≤30°C und ≤60 % relative Luftfeuchtigkeit betragen. Komponenten, die aus ihrer Verpackung entnommen wurden, sollten innerhalb einer Woche reflow-gelötet werden (Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe 3, MSL 3). Wenn sie länger außerhalb des Beutels gelagert werden, müssen sie vor dem Löten gebacken werden (z.B. 60°C für 20 Stunden), um ein Popcorning während des Reflow zu verhindern.

6.3 Reinigung

Wenn nach dem Löten eine Reinigung notwendig ist, sollten nur spezifizierte Lösungsmittel verwendet werden. Das Eintauchen der LED in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute ist akzeptabel. Nicht spezifizierte Chemikalien können das Gehäusematerial beschädigen.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Das Bauteil wird in einem Band-und-Rolle-Format geliefert, das mit der automatischen Bestückung kompatibel ist. Die Bandbreite beträgt 8 mm, aufgewickelt auf einer Standard-7-Zoll (178 mm) Durchmesser-Rolle. Jede Rolle enthält 4000 Stück. Für kleinere Mengen ist eine Mindestpackungsmenge von 500 Stück für Restposten verfügbar. Die Verpackung folgt den ANSI/EIA 481-Spezifikationen. Das Band verwendet einen Deckstreifen, um leere Taschen zu versiegeln, und die maximal zulässige Anzahl aufeinanderfolgender fehlender Komponenten im Band beträgt zwei.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese LED eignet sich gut für eine Vielzahl von Anwendungen:Statusanzeigen:Die Mehrfarbfähigkeit ermöglicht es einer einzelnen LED, mehrere Systemzustände anzuzeigen (z.B. Ein=Grün, Standby=Blau, Fehler=Rot).Hintergrundbeleuchtung:Ideal für die Hintergrundbeleuchtung von Tastenfeldern, Tastaturen oder kleinen dekorativen Panels, wo farbwechselnde Effekte gewünscht sind.Mikro-Displays:Kann in Arrays verwendet werden, um einfache vollfarbige grafische oder symbolische Anzeigen zu bilden.Unterhaltungselektronik:Wird in Telefonen, Laptops und Haushaltsgeräten für ästhetische und funktionale Beleuchtung eingesetzt.

8.2 Designüberlegungen

Konstrukteure müssen mehrere Faktoren berücksichtigen:Strombegrenzung:Jeder Farbkanal muss seinen eigenen strombegrenzenden Widerstand haben oder von einer Konstantstromquelle angesteuert werden, da die Vorwärtsspannungen unterschiedlich sind.Farbmischung:Das Erreichen eines spezifischen Weißpunkts oder einer Mischfarbe erfordert eine sorgfältige Kalibrierung der Treiberströme für jeden Chip unter Berücksichtigung der Binning-Variationen.Thermisches Management:Trotz ihrer geringen Leistung ist es für die Langlebigkeit entscheidend, sicherzustellen, dass die maximale Sperrschichttemperatur nicht überschritten wird, insbesondere in geschlossenen Räumen.ESD-Schutz:In sensiblen Umgebungen kann der Einbau von ESD-Schutz auf den Signalleitungen, die die LED-Anoden ansteuern, notwendig sein.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die primäre Differenzierung der LTST-C19HE1WT-5A liegt in ihrem ultradünnen Profil von 0,35 mm kombiniert mit voller RGB-Funktionalität in einem einzigen EIA-Standardgehäuse. Im Vergleich zu diskreten einfarbigen LEDs oder größeren RGB-Gehäusen bietet sie erhebliche Platzersparnis auf der Leiterplatte. Die Verwendung fortschrittlicher InGaN- und AlInGaP-Chip-Technologien bietet eine gute Lichtausbeute. Ihre Kompatibilität mit Standard-IR-Reflow- und Band-und-Rolle-Verpackung macht sie zu einer Plug-and-Play-Lösung für moderne SMT-Linien und reduziert die Bestückungskomplexität im Vergleich zur manuellen Platzierung von drei separaten LEDs.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich alle drei Farben von einer einzigen 5V-Versorgung ansteuern?A: Ja, aber Sie benötigen separate strombegrenzende Widerstände für jeden Kanal. Berechnen Sie den Widerstandswert mit R = (Vcc - Vf) / If, wobei Vf die Vorwärtsspannung der spezifischen Farbe bei Ihrem gewünschten Strom ist. Beachten Sie, dass Vf für Rot niedriger ist als für Blau/Grün.

F: Warum ist der Lichtstärkebereich für Grün so viel breiter als für Rot oder Blau?A: Dies spiegelt den höheren typischen Wirkungsgrad der in diesem Produkt verwendeten InGaN-basierten grünen Chip-Technologie und die implementierte Binning-Struktur wider, um Teile über diese breite Leistungsspanne zu kategorisieren.

F: Was bedeutet \"Dominante Wellenlänge\" im Vergleich zu \"Spitzenwellenlänge\"?A: Die Spitzenwellenlänge (λP) ist die einzelne Wellenlänge, bei der das Emissionsspektrum seine maximale Leistung hat. Die dominante Wellenlänge (λd) wird aus den Farbkoordinaten im CIE-Farbdiagramm abgeleitet und repräsentiert die wahrgenommene Farbe des Lichts; es ist die einzelne Wellenlänge, die die Farbempfindung der LED für das menschliche Auge entsprechen würde.

F: Ist diese LED für den Außeneinsatz geeignet?A: Der Betriebstemperaturbereich liegt zwischen -20°C und +80°C. Während sie unter einigen Außenbedingungen funktionieren könnte, spezifiziert das Datenblatt keine Schutzart (IP) gegen Feuchtigkeit und Staub. Für raue Außenumgebungen sollte ein Produkt mit entsprechender Umgebungsabdichtung ausgewählt werden.

11. Praktischer Anwendungsfall

Szenario: Design einer Statusanzeige für einen Netzwerkrouter.Ein Konstrukteur benötigt eine einzelne LED, um Netzwerkaktivität (blinkend grün), Verbindungstyp (dauerhaft blau für 5 GHz, dauerhaft Cyan für 2,4 GHz) und Fehlerzustand (dauerhaft rot) anzuzeigen. Die LTST-C19HE1WT-5A wird aufgrund ihrer geringen Größe und Drei-in-Eins-Funktionalität gewählt. Der Konstrukteur verwendet einen Mikrocontroller mit PWM-fähigen Ausgängen, um jeden Kanal über kleine strombegrenzende Widerstände anzusteuern. Die Firmware ist so programmiert, dass sie die LEDs steuert: schnelles grünes Blinken für Aktivität, eine Mischung aus Blau und Grün (bei spezifischen PWM-Verhältnissen, um Cyan zu erreichen) für das 2,4-GHz-Band und dauerhaft Rot für Fehler. Der breite Abstrahlwinkel stellt sicher, dass die Anzeige aus verschiedenen Blickwinkeln sichtbar ist. Das ultradünne Profil ermöglicht es, hinter einer schlanken Frontplatte zu passen.

12. Prinzipielle Einführung

Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiterbauelemente, die Licht emittieren, wenn ein elektrischer Strom durch sie fließt. Dieses Phänomen, genannt Elektrolumineszenz, tritt auf, wenn sich Elektronen mit Elektronenlöchern innerhalb des Bauelements rekombinieren und Energie in Form von Photonen freisetzen. Die Farbe des emittierten Lichts wird durch die Bandlücke des Halbleitermaterials bestimmt. Die LTST-C19HE1WT-5A verwendet zwei primäre Materialsysteme: Indiumgalliumnitrid (InGaN) für die blauen und grünen Chips und Aluminiumindiumgalliumphosphid (AlInGaP) für den roten Chip. Durch unabhängige Steuerung des Stroms zu diesen drei Primärfarben-Chips kann eine Vielzahl von Sekundärfarben, einschließlich Weiß (wenn alle drei angemessen ausbalanciert sind), durch additive Farbmischung erzeugt werden.

13. Entwicklungstrends

Der allgemeine Trend in der SMD-LED-Technologie geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), kleinerer Gehäusegrößen und verbesserter Farbwiedergabe und Konsistenz. Es gibt auch einen Trend zu höherer Zuverlässigkeit und längerer Betriebsdauer. Für mehrfarbige LEDs wie die LTST-C19HE1WT-5A umfassen die Trends engere Binning-Toleranzen für vorhersagbarere Farbmischung, integrierte Treiber-ICs innerhalb des Gehäuses (was \"intelligente LEDs\" schafft) und noch dünnere Profile für Displays der nächsten Generation, die flexibel und faltbar sind. Die zugrundeliegenden Halbleitermaterialien werden ebenfalls verfeinert, um die Effizienz zu verbessern, insbesondere für grüne LEDs, die traditionell in der Leistung hinter Rot und Blau zurückgeblieben sind.