SMD-LED-Chip LTST-C190KSKT Datenblatt - 0,80 mm Bauhöhe - 1,8-2,4V Durchlassspannung - 45-180 mcd Lichtstärke - Gelbe Farbe - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt die Spezifikationen einer miniaturisierten, oberflächenmontierbaren LED-Lampe für die automatisierte Leiterplattenbestückung und platzbeschränkte Anwendungen. Das Bauteil nutzt einen ultrahellen AlInGaP-Halbleiterchip zur Erzeugung von gelbem Licht, eingekapselt in einem wasserklaren Linsengehäuse. Die primären Designziele sind hohe Lichtausbeute, Kompatibilität mit modernen Fertigungsprozessen und Zuverlässigkeit in einem breiten Spektrum von Betriebsumgebungen.

1.1 Merkmale

• Konform mit den RoHS-Umweltrichtlinien.
• Extrem flache Bauhöhe von nur 0,80 Millimetern.
• Hohe Helligkeit durch AlInGaP-Chip-Technologie.
• Verpackt auf 8-mm-Trageband, aufgewickelt auf 7-Zoll-Durchmesser-Spulen für automatisierte Pick-and-Place-Prozesse.
• Standardisiertes EIA-Gehäuse für Designkompatibilität.
• Logikpegel-kompatible Ansteuerungsanforderungen.
• Entworfen für Kompatibilität mit automatischen Bestückungsgeräten.
• Geeignet für Infrarot (IR)-Reflow-Lötprozesse.

1.2 Zielanwendungen

Diese LED eignet sich für ein breites Spektrum elektronischer Geräte, bei denen kompakte Größe, hohe Helligkeit und zuverlässige Leistung erforderlich sind. Wichtige Anwendungsbereiche sind:

• Telekommunikationsgeräte (z. B. Mobiltelefone, Schnurlostelefone).
• Büroautomatisierungsgeräte (z. B. Notebook-Computer, Netzwerksysteme).
• Haushaltsgeräte und Unterhaltungselektronik.
• Industrielle Steuer- und Instrumententafeln.
• Tastatur-, Keyboard- und Tasten-Hintergrundbeleuchtung.
• Status- und Stromversorgungsanzeigen.
• Mikrodisplays und Symbolbeleuchtung.
• Signal- und Symbolleuchten.

2. Technische Parameter: Detaillierte Analyse

Der folgende Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Interpretation der wichtigsten elektrischen, optischen und thermischen Eigenschaften des Bauteils. Alle Daten gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C, sofern nicht anders angegeben.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Ein Betrieb unter oder an diesen Grenzen ist nicht garantiert und sollte für eine zuverlässige Langzeitleistung vermieden werden.

• Verlustleistung (Pd):75 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das Gehäuse als Wärme abführen kann.
• Spitzendurchlassstrom (I_FP):80 mA. Dies ist nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite), um Überhitzung zu verhindern.
• Dauer-Durchlassstrom (I_F):30 mA DC. Dies ist der empfohlene maximale Strom für Dauerbetrieb.
• Sperrspannung (V_R):5 V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann zum Durchbruch des pn-Übergangs führen.
• Betriebstemperaturbereich:-30°C bis +85°C. Das Bauteil funktioniert garantiert innerhalb dieses Umgebungstemperaturbereichs.
• Lagertemperaturbereich:-40°C bis +85°C.
• Infrarot-Lötbedingung:Hält einer Spitzentemperatur von 260°C für 10 Sekunden stand, was dem Standard für bleifreie (Pb-free) Reflow-Lötprozesse entspricht.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Leistungsparameter unter Standardtestbedingungen.

• Lichtstärke (I_V):45,0 bis 180,0 Millicandela (mcd) bei I_F= 20mA. Gemessen mit einem Sensor, der auf die CIE-Standard-Hellempfindlichkeitskurve des Auges gefiltert ist. Die große Spanne wird durch ein Binning-System verwaltet.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):130 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres Wertes auf der Achse (0°) abfällt, was auf ein sehr breites Abstrahlverhalten für Flächenbeleuchtung hinweist.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_P):588,0 nm (nominal). Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsabgabe am höchsten ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):584,5 bis 597,0 nm bei I_F= 20mA. Dies ist die einzelne Wellenlänge, die das menschliche Auge als Farbe (gelb) wahrnimmt. Sie wird aus den CIE-Farbwertkoordinaten abgeleitet.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Ca. 15 nm. Dies gibt die spektrale Reinheit an; eine schmalere Breite bedeutet eine gesättigtere, reine Farbe.
• Durchlassspannung (V_F):1,8 bis 2,4 Volt bei I_F= 20mA. Der Spannungsabfall über der LED, wenn Strom fließt.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 10 μA bei V_R= 5V. Ein kleiner Leckstrom, wenn das Bauteil in Sperrrichtung betrieben wird.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um eine konsistente Leistung in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs basierend auf Schlüsselparametern sortiert (gebinned). Dies ermöglicht es Entwicklern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Anforderungen an Helligkeit, Farbe und Spannung erfüllen.

3.1 Durchlassspannungs-Binning (V_F)

Für die Farbe Gelb, getestet bei 20mA.

• Bin F2: V_F= 1,80V bis 2,10V.
• Bin F3: V_F= 2,10V bis 2,40V.
• Toleranz pro Bin: ±0,1 Volt.

3.2 Lichtstärke-Binning (I_V)

Für die Farbe Gelb, getestet bei 20mA.

• Bin P:45,0 bis 71,0 mcd.
• Bin Q:71,0 bis 112,0 mcd.
• Bin R:112,0 bis 180,0 mcd.
• Toleranz pro Bin: ±15%.

3.3 Farbton-Binning (Dominante Wellenlänge)

Für die Farbe Gelb, getestet bei 20mA.

• Bin H: λ_d= 584,5 bis 587,0 nm.
• Bin J: λ_d= 587,0 bis 589,5 nm.
• Bin K: λ_d= 589,5 bis 592,0 nm.
• Bin L: λ_d= 592,0 bis 594,5 nm.
• Bin M: λ_d= 594,5 bis 597,0 nm.
• Toleranz pro Bin: ±1 nm.

4. Analyse der Kennlinien

Obwohl spezifische grafische Kennlinien im Datenblatt referenziert werden, sind ihre Implikationen für das Design entscheidend.

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

Die I-V-Charakteristik ist exponentiell. Der typische V_F-Bereich von 1,8-2,4V bei 20mA muss bei der Auslegung der strombegrenzenden Schaltung berücksichtigt werden. Eine Konstantstromquelle ist gegenüber einem einfachen Vorwiderstand für eine stabile Lichtausgabe, insbesondere über Temperaturschwankungen hinweg, dringend zu empfehlen.

4.2 Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Die Lichtausgabe ist innerhalb der spezifizierten Grenzen im Allgemeinen proportional zum Durchlassstrom. Die Effizienz kann jedoch bei sehr hohen Strömen aufgrund erhöhter Wärmeentwicklung sinken. Ein Betrieb bei oder unterhalb der typischen Testbedingung von 20mA wird für optimale Effizienz und Lebensdauer empfohlen.

4.3 Spektrale Verteilung

Die spektrale Ausgangskurve ist um 588 nm (gelb) zentriert mit einer typischen Halbwertsbreite von 15 nm. Diese relativ schmale Bandbreite gewährleistet eine gute Farbsättigung. Die dominante Wellenlänge (λ_d) ist der für das Farb-Binning verwendete Parameter, da sie direkt mit der menschlichen Farbwahrnehmung korreliert.

4.4 Temperaturabhängigkeit

Die LED-Leistung ist temperaturabhängig. Typischerweise hat die Durchlassspannung (V_F) einen negativen Temperaturkoeffizienten (sinkt mit steigender Temperatur), während die Lichtstärke mit steigender Sperrschichttemperatur abnimmt. Ein ordnungsgemäßes thermisches Management auf der Leiterplatte ist entscheidend, um über die Betriebsdauer hinweg konstante Helligkeit und Farbe zu gewährleisten.

5. Mechanische & Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das Bauteil verfügt über einen industrieüblichen Chip-LED-Fußabdruck. Wichtige Abmessungen sind eine Gehäusehöhe von 0,80 mm (max.), was es für ultradünne Anwendungen geeignet macht. Alle Maßtoleranzen betragen ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben. Das Gehäusematerial ist für die thermische Belastung der IR-Reflow-Lötung ausgelegt.

5.2 Empfohlenes Leiterplatten-Pad-Layout

Ein empfohlenes Lötpad-Layout wird bereitgestellt, um zuverlässiges Löten und korrekte Ausrichtung zu gewährleisten. Das Design ermöglicht die Bildung einer guten Lötnaht und verhindert gleichzeitig Lötbrücken zwischen Anode und Kathode. Die Einhaltung dieser Empfehlung ist für hohe Ausbeute in der automatisierten Bestückung entscheidend.

5.3 Polaritätskennzeichnung

Der Kathodenanschluss ist typischerweise markiert, oft durch eine Kerbe, eine grüne Markierung oder eine unterschiedliche Pad-Größe/-Form auf dem Band- und Spulenverpackung. Die korrekte Polarisierungsausrichtung während der Bestückung ist für die Funktion des Bauteils zwingend erforderlich.

6. Löt- & Bestückungsrichtlinien

6.1 IR-Reflow-Lötprofil (Bleifrei)

Das Bauteil ist für bleifreie Lötprozesse qualifiziert. Ein empfohlenes Reflow-Profil gemäß JEDEC-Standards wird bereitgestellt.

• Vorwärmen:150°C bis 200°C.
• Vorwärmzeit:Maximal 120 Sekunden.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C.
• Zeit oberhalb Liquidus (bei Spitze):Maximal 10 Sekunden. Das Bauteil kann unter diesen Bedingungen maximal zwei Reflow-Zyklen standhalten.

Hinweis:Das optimale Profil hängt vom spezifischen Leiterplattendesign, der Lötpaste und dem Ofen ab. Das bereitgestellte Profil dient als generisches Ziel, und eine Prozesscharakterisierung wird empfohlen.

6.2 Handlötung

Falls Handlötung notwendig ist, muss äußerste Vorsicht walten.

• Lötkolbentemperatur:Maximal 300°C.
• Lötzeit:Maximal 3 Sekunden pro Anschluss.
• Handlötung sollte auf einmalige Reparaturen beschränkt sein, nicht für die Serienfertigung.

6.3 Lagerung & Handhabung

• ESD-Vorsichtsmaßnahmen:LEDs sind empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD). Verwenden Sie Erdungsarmbänder, geerdete Arbeitsplätze und antistatische Verpackungen.
• Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL):Das Bauteil ist mit MSL 3 bewertet. Sobald die originale feuchtigkeitsdichte Verpackung geöffnet ist, müssen die Bauteile innerhalb einer Woche (168 Stunden) unter Werkstattbedingungen (≤ 30°C/60% r.F.) dem IR-Reflow-Prozess unterzogen werden.
• Verlängerte Lagerung (geöffnete Verpackung):Für eine Lagerung über eine Woche hinaus müssen die Bauteile in einem verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder in einer Stickstoffumgebung gelagert werden. Bei Überschreitung der Bodenlebensdauer ist vor dem Löten ein Trocknungsprozess bei 60°C für mindestens 20 Stunden erforderlich.

6.4 Reinigung

Falls eine Nachlötreinigung erforderlich ist, verwenden Sie nur zugelassene Lösungsmittel. Empfohlene Mittel sind Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur. Die Tauchzeit sollte weniger als eine Minute betragen. Vermeiden Sie nicht spezifizierte chemische Reiniger, die die Epoxidlinse oder das Gehäuse beschädigen könnten.

7. Verpackungs- & Bestellinformationen

7.1 Band- und Spulenspezifikationen

Die Bauteile werden auf geprägter Trägerband für die automatisierte Bestückung geliefert.

• Bandbreite:8 mm.
• Spulendurchmesser:7 Zoll (178 mm).
• Stückzahl pro Spule:4000 Stück (Standard-Vollspule).
• Mindestpackmenge:500 Stück für Restspulen.
• Deckband:Leere Taschen sind mit einem Deckband versiegelt.
• Fehlende Bauteile:Gemäß Spezifikation sind maximal zwei aufeinanderfolgende fehlende Lampen zulässig.
• Standard:Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA-481-Spezifikationen.

8. Anwendungsdesign-Überlegungen

8.1 Strombegrenzung

Verwenden Sie stets einen strombegrenzenden Widerstand oder, vorzugsweise, einen Konstantstromtreiber in Reihe mit der LED. Der Widerstandswert kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (V_versorgung- V_F) / I_F. Verwenden Sie den maximalen V_F-Wert aus dem Datenblatt (2,4V), um sicherzustellen, dass der Strom auch bei einer niedrigen V_F part.

-LED den gewünschten Wert nicht überschreitet.

8.2 Thermomanagement

Obwohl die Verlustleistung gering ist (max. 75 mW), kann Wärme die Leistung und Lebensdauer dennoch beeinflussen. Stellen Sie sicher, dass die Leiterplatte über ausreichende Kupferflächen verfügt, die mit den thermischen Pads der LED (falls vorhanden) oder einer nahen Massefläche verbunden sind, um als Kühlkörper zu dienen. Vermeiden Sie die Platzierung der LED in der Nähe anderer wärmeerzeugender Komponenten.

8.3 Optisches Design

Der 130-Grad-Abstrahlwinkel bietet eine sehr breite, diffuse Beleuchtung. Für Anwendungen, die einen fokussierteren Strahl benötigen, sind sekundäre Optiken (z. B. Linsen, Lichtleiter) erforderlich. Die wasserklare Linse ist optimal für die Beibehaltung der Farbreinheit und der maximalen Lichtausbeute.

9. Technischer Vergleich & Differenzierung

• Dieses Bauteil bietet mehrere Schlüsselvorteile in seiner Kategorie:Bauhöhe:
• Mit 0,80 mm Höhe gehört es zu den flachsten Chip-LEDs und ermöglicht Designs in modernen, schlanken Geräten.Helligkeit:
• Die Verwendung von AlInGaP-Technologie bietet eine höhere Lichtausbeute im Vergleich zu traditionellen GaAsP- oder GaP-LEDs, was zu einer höheren mcd-Ausgabe bei gleichem Strom führt.Farbe:
• AlInGaP erzeugt eine gesättigtere und stabilere gelbe Farbe mit besserer Temperaturstabilität im Vergleich zu älteren Technologien.Prozesskompatibilität:

Volle Kompatibilität mit hochvolumiger, automatisierter SMT-Bestückung und bleifreier IR-Reflow-Lötung reduziert die Fertigungskomplexität und -kosten.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

10.1 Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?_PDie Spitzenwellenlänge (λ_d) ist die physikalische Wellenlänge, bei der die LED die meiste optische Leistung emittiert. Die dominante Wellenlänge (λ_d) ist ein berechneter Wert basierend auf dem CIE-Farbdiagramm, der die einzelne Wellenlänge darstellt, die das menschliche Auge als Farbe wahrnimmt. Für das Design ist λ

relevanter für das Farbabgleich.

10.2 Kann ich diese LED dauerhaft mit 30mA betreiben?

Ja, 30mA ist der maximal spezifizierte Dauer-Durchlassstrom. Für optimale Lebensdauer und um potenziellen Temperaturanstieg in der Anwendung zu berücksichtigen, ist es jedoch eine gängige und konservative Praxis, sie bei oder unterhalb der Testbedingung von 20mA zu betreiben.

10.3 Warum ist Binning wichtig?_FBinning stellt die Konsistenz von Farbe und Helligkeit innerhalb einer Produktionscharge und über mehrere Chargen hinweg sicher. Für Anwendungen, bei denen ein einheitliches Erscheinungsbild kritisch ist (z. B. Hintergrundbeleuchtung eines LED-Arrays), ist die Spezifikation enger Bins für V_V, I_dund λ

entscheidend.

10.4 Wie ist die MSL-3-Bewertung zu interpretieren?

MSL 3 bedeutet, dass das Gehäuse eine schädliche Menge Feuchtigkeit aus der Umgebungsluft aufnehmen kann. Sobald der versiegelte Beutel geöffnet ist, haben Sie 168 Stunden (1 Woche) unter ≤ 30°C/60% r.F. Bedingungen Zeit, den Reflow-Lötprozess abzuschließen. Wird diese Zeit überschritten, müssen die Bauteile vor dem Löten getrocknet (gebacken) werden, um \"Popcorning\" oder Gehäuserisse während des Reflows zu verhindern.

11. Design-in-Anwendungsbeispiel

Szenario: Statusanzeige an einem tragbaren Medizingerät

• Ein Entwickler benötigt eine gelbe Status-LED mit geringem Stromverbrauch und hoher Zuverlässigkeit für einen batteriebetriebenen Handmonitor. Der Platz ist extrem begrenzt, und das Gerät muss medizinische Zuverlässigkeitsstandards erfüllen.Bauteilauswahl:
• Die LTST-C190KSKT wird aufgrund ihrer 0,80 mm Höhe, RoHS-Konformität und bewährten Zuverlässigkeit gewählt.Schaltungsdesign:_{Die LED wird über einen GPIO-Pin eines Mikrocontrollers durch einen 100Ω Vorwiderstand angesteuert (angenommen 3,3V Versorgung: (3,3V - 2,1V}typ
• ) / 0,020A ≈ 60Ω, 100Ω für Reserve). Der Strom wird auf ~12-15mA begrenzt, deutlich unter dem Maximum von 30mA, um die Batterielebensdauer zu schonen und eine extrem lange Lebensdauer zu gewährleisten.Leiterplattenlayout:
• Das empfohlene Pad-Layout wird verwendet. Eine kleine thermische Entlastungsverbindung zu einer Massefläche wird hinzugefügt, um die Wärmeableitung zu unterstützen, ohne das Löten zu erschweren.Beschaffung:
• Der Entwickler spezifiziert die Bins Q oder R für die Lichtstärke, um eine gut sichtbare Anzeige sicherzustellen, und die Bins J oder K für die dominante Wellenlänge, um einen konsistenten, standardgelben Farbton über alle Produktionseinheiten hinweg zu erhalten.Bestückung:

Die LEDs bleiben in ihrer versiegelten Verpackung, bis die Fertigungslinie bereit ist. Die Leiterplattenbestückung verwendet ein kontrolliertes, JEDEC-konformes Reflow-Profil, um die Lötstellenzuverlässigkeit zu gewährleisten, ohne die LED zu beschädigen.

12. Technologieprinzip-Einführung

Diese LED basiert auf der Halbleitertechnologie Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP). Wird eine Durchlassspannung an den pn-Übergang angelegt, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt der Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts entspricht – in diesem Fall gelb (~588 nm). AlInGaP ist für seine hohe interne Quanteneffizienz bekannt, was zu überlegener Helligkeit und Farbstabilität im Vergleich zu älteren Materialsystemen wie Galliumarsenidphosphid (GaAsP) führt. Der Chip wird dann in ein Epoxidharzgehäuse eingekapselt, das die Lichtausgabe formt und mechanischen sowie Umweltschutz bietet.

13. Branchentrends

• Der Markt für oberflächenmontierbare LEDs entwickelt sich weiter mit mehreren klaren Trends:Miniaturisierung:
• Die Nachfrage nach dünneren und kleineren Gehäusen (wie diesem 0,80 mm hohen Chip) wird von der Unterhaltungselektronik getrieben, die nach schlankeren Designs strebt.Erhöhte Effizienz:
• Fortlaufende Verbesserungen in der Materialwissenschaft zielen darauf ab, mehr Lumen pro Watt (Lichtausbeute) zu erzielen und so den Stromverbrauch bei gleicher Lichtausgabe zu reduzieren.Höhere Zuverlässigkeit & Stabilität:
• Fortschritte bei Gehäusematerialien und Chipdesign konzentrieren sich darauf, Farbort und Lichtstrom über längere Lebensdauern und unter rauen Umweltbedingungen zu erhalten.Erweiterter Farbraum:
• Während dieses Bauteil monochromatisch gelb ist, schreitet die Branche auch bei phosphorkonvertierten und Multi-Chip-Lösungen voran, um präzise Weißpunkte und gesättigte Farben für Display-Hintergrundbeleuchtung und Allgemeinbeleuchtung zu erreichen.Integration: