SMD LED LTST-C191TGKT Datenblatt - Superflach 0,55mm - InGaN Grün - 3,6V Max. - 76mW - Technisches Dokument auf Deutsch

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für die LTST-C191TGKT, eine oberflächenmontierbare (SMD) LED-Lampe. Sie wurde für die automatisierte Leiterplattenbestückung (PCB) entwickelt und ist ideal für platzbeschränkte Anwendungen in einem breiten Spektrum elektronischer Geräte.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die Hauptvorteile dieser LED sind ihr extrem flaches Profil von 0,55mm, das die Integration in ultradünne Geräte ermöglicht. Sie nutzt einen ultrahellen InGaN (Indiumgalliumnitrid) Halbleiterchip zur Erzeugung von grünem Licht. Das Bauteil ist vollständig mit der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe) konform. Die Verpackung erfolgt standardisiert auf 8mm breitem Trägerband, das auf 7-Zoll-Spulen (178mm) aufgewickelt ist und EIA-Standards entspricht. Dies gewährleistet volle Kompatibilität mit Hochgeschwindigkeits-Bestückungsautomaten und Standard-Infrarot (IR) Reflow-Lötverfahren. Die Zielmärkte sind vielfältig und umfassen Telekommunikationsgeräte (schnurlose und Mobiltelefone), tragbare Computer (Notebooks), Netzwerkinfrastruktur, Haushaltsgeräte sowie Innenraum-Beschilderung oder Display-Anwendungen.

1.2 Wichtige Anwendungen

• Hintergrundbeleuchtung für Tastaturen und Keypads.
• Status- und Stromanzeigen in Konsum- und Industrie-Elektronik.
• Mikrodisplays und Symbolbeleuchtung.
• Signal- und Symbolbeleuchtung in Bedienfeldern und Instrumentierung.

2. Gehäuse und mechanische Abmessungen

Die LTST-C191TGKT verfügt über eine wasserklare Linse, die einen InGaN-Grünlicht-Chip umschließt. Alle kritischen Gehäuseabmessungen sind in den Zeichnungen des Datenblatts angegeben. Die Standardtoleranz beträgt ±0,1mm (±0,004 Zoll), sofern nicht anders angegeben. Die extrem geringe Bauhöhe ist ein definierendes mechanisches Merkmal.

3. Absolute Grenzwerte und Kenngrößen

Alle Grenzwerte gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C. Das Überschreiten dieser Grenzen kann zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen.

3.1 Absolute Grenzwerte

• Verlustleistung (Pd):76 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das Bauteil sicher als Wärme abführen kann.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_F(PEAK)):100 mA. Dies ist der maximale Momentanstrom, der nur unter gepulsten Bedingungen mit einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 0,1ms zulässig ist.
• Dauer-Durchlassstrom (I_F):20 mA. Dies ist der maximal empfohlene Strom für den Dauerbetrieb mit Gleichstrom.
• Betriebstemperaturbereich:-20°C bis +80°C. Das Bauteil ist für den Betrieb innerhalb dieses Umgebungstemperaturbereichs ausgelegt.
• Lagertemperaturbereich:-30°C bis +100°C.
• Infrarot-Reflow-Lötbedingung:Hält einer Spitzentemperatur von 260°C für maximal 10 Sekunden stand. Dies ist entscheidend für bleifreie (Pb-free) Bestückungsprozesse.

3.2 Empfohlenes IR-Reflow-Profil für bleifreie Prozesse

Das Datenblatt enthält ein detailliertes Temperatur-Zeit-Diagramm, das das empfohlene Reflow-Lötprofil beschreibt. Wichtige Parameter sind eine Vorwärmphase bis 150-200°C, eine maximale Vorwärmzeit von 120 Sekunden, eine Spitzentemperatur von maximal 260°C und eine Zeit oberhalb von 260°C, die auf maximal 10 Sekunden begrenzt ist. Das Profil basiert auf JEDEC-Standards, um ein zuverlässiges Löten ohne thermische Schädigung des LED-Gehäuses zu gewährleisten.

3.3 Elektrische und optische Kenngrößen

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

• Lichtstärke (I_V):71 - 450 mcd (Millicandela). Gemessen mit einem Sensor, der auf die CIE-Photopische Augenempfindlichkeitskurve gefiltert ist.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):130 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres axialen (zentralen) Wertes abfällt, was auf einen sehr breiten Abstrahlkegel hinweist.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_P):530 nm (Nanometer). Die Wellenlänge, bei der die spektrale Ausgangsleistung am stärksten ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):520 - 535 nm. Dies ist die einzelne Wellenlänge, die vom menschlichen Auge wahrgenommen wird und die Farbe (Grün) der LED definiert, abgeleitet aus dem CIE-Farbtafeldiagramm.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):35 nm. Die Bandbreite des emittierten Lichtspektrums bei halber maximaler Intensität.
• Durchlassspannung (V_F):2,8V - 3,6V. Der Spannungsabfall über der LED bei einem Betriebsstrom von 20mA.
• Sperrstrom (I_R):10 μA (max.) bei einer Sperrspannung (V_R) von 10V.Wichtiger Hinweis:Das Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt; dieser Testzustand dient nur zu Informationszwecken.

4. Binning- und Klassifizierungssystem

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs anhand wichtiger Parameter in Bins sortiert. Der Bin-Code ist Teil der Bestellinformationen.

4.1 Durchlassspannung (V_F) Rang

Binning bei I_F=20mA. Toleranz pro Bin: ±0,1V.
Bin-Codes: D7 (2,80-3,00V), D8 (3,00-3,20V), D9 (3,20-3,40V), D10 (3,40-3,60V).

4.2 Lichtstärke (I_V) Rang

Binning bei I_F=20mA. Toleranz pro Bin: ±15%.
Bin-Codes: Q (71,0-112,0 mcd), R (112,0-180,0 mcd), S (180,0-280,0 mcd), T (280,0-450,0 mcd).

4.3 Farbton (Dominante Wellenlänge) Rang

Binning bei I_F=20mA. Toleranz pro Bin: ±1 nm.
Bin-Codes: AP (520,0-525,0 nm), AQ (525,0-530,0 nm), AR (530,0-535,0 nm).

5. Analyse typischer Kennlinien

Das Datenblatt bietet grafische Darstellungen wichtiger Zusammenhänge, die für den Schaltungsentwicklung unerlässlich sind.

• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Zeigt, wie die Lichtausbeute mit dem Strom ansteigt, typischerweise sublinear. Dies unterstreicht die Bedeutung der Stromregelung gegenüber der Spannungsansteuerung.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom:Veranschaulicht die Dioden-Kennlinie (I-V), die entscheidend für die Berechnung von Vorwiderständen oder den Entwurf von Konstantstromtreibern ist.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt die thermische Degradation der Lichtausbeute, die mit steigender Sperrschichttemperatur abnimmt.
• Spektrale Verteilung:Ein Diagramm, das die relative Intensität über der Wellenlänge aufträgt. Es zeigt das Maximum bei ~530nm und die Halbwertsbreite von 35nm und bestätigt die reine grüne Lichtemission.

6. Bestückungs-, Handhabungs- und Lagerrichtlinien

6.1 PCB-Lötflächen-Layout

Ein empfohlenes Land Pattern (Footprint) für die Leiterplatte wird bereitgestellt, einschließlich der Abmessungen der Lötpads. Die Einhaltung dieses Designs gewährleistet korrektes Löten, Ausrichtung und Wärmemanagement während des Reflow-Prozesses.

6.2 Reinigung

Es sollten nur spezifizierte Reinigungsmittel verwendet werden. Falls eine Reinigung nach dem Löten erforderlich ist, wird ein kurzes Eintauchen in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute empfohlen. Nicht spezifizierte Chemikalien können die Epoxidlinse oder das Gehäuse beschädigen.

6.3 ESD-Vorsichtsmaßnahmen (Elektrostatische Entladung)

LEDs sind empfindlich gegenüber statischer Elektrizität und Spannungsspitzen. Es wird dringend empfohlen, beim Handhaben ein geerdetes Handgelenkband oder antistatische Handschuhe zu verwenden. Alle Geräte, einschließlich Arbeitsplätze und Lötkolben, müssen ordnungsgemäß geerdet sein, um Schäden zu vermeiden.

6.4 Lagerbedingungen

• Versiegelte Verpackung:Lagern bei ≤30°C und ≤90% relativer Luftfeuchtigkeit (RH). Die Haltbarkeit in der original feuchtigkeitsgeschützten Beutel mit Trockenmittel beträgt ein Jahr.
• Geöffnete Verpackung:Für Bauteile, die aus ihrer Originalverpackung entnommen wurden, darf die Lagerumgebung 30°C / 60% RH nicht überschreiten. Es wird empfohlen, das IR-Reflow-Löten innerhalb von 672 Stunden (28 Tage, MSL 2a Stufe) abzuschließen. Bei einer Lagerung über diesen Zeitraum hinaus sollten die Bauteile in einem verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder in einer Stickstoffatmosphäre aufbewahrt werden. Bauteile, die länger als 672 Stunden außerhalb der Verpackung gelagert wurden, müssen vor der Bestückung etwa 20 Stunden bei ca. 60°C getrocknet (gebacken) werden, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und ein \"Popcorning\" während des Reflow-Lötens zu verhindern.

6.5 Lötmethoden

Reflow-Löten:Dem Profil in Abschnitt 3.2 folgen. Spitzentemperatur max. 260°C, Zeit oberhalb 260°C auf max. 10 Sekunden begrenzt. Maximal zwei Reflow-Zyklen sind zulässig.
Handlöten (Lötkolben):Verwenden Sie einen temperaturgeregelten Lötkolben mit einer maximalen Einstellung von 300°C. Die Kontaktzeit sollte auf 3 Sekunden pro Lötstelle begrenzt werden. Handlöten sollte nur einmal durchgeführt werden.

7. Verpackung und Trägerband- & Spulenspezifikationen

Die LEDs werden in geprägten Trägerbändern mit einer Schutzdeckfolie geliefert. Die Bandbreite beträgt 8mm. Die Spulen haben einen Standarddurchmesser von 7 Zoll (178mm) und enthalten 5000 Stück pro voller Spule. Eine Mindestbestellmenge von 500 Stück gilt für Teilspulen. Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA-481-Spezifikationen. Detaillierte Maßzeichnungen für die Bandtaschen und die Spule werden bereitgestellt, einschließlich Naben- und Flanschdurchmesser sowie Spulenbreite.

8. Anwendungshinweise und Design-Überlegungen

8.1 Bestimmungsgemäße Verwendung und Haftungsausschluss

Diese LED ist für den Einsatz in Standard-Konsum- und Industrie-Elektronikgeräten ausgelegt. Für Anwendungen, die außergewöhnliche Zuverlässigkeit erfordern, bei denen ein Ausfall Leben oder Gesundheit gefährden könnte (z.B. Luftfahrt, medizinische Lebenserhaltungssysteme, Verkehrssicherheitssysteme), sind vor der Integration spezifische Konsultation und Qualifizierung erforderlich.

8.2 Ansteuerung der LED

Um eine stabile Lichtausgabe und lange Lebensdauer zu gewährleisten, sollte die LED mit einer Konstantstromquelle und nicht mit einer Konstantspannung betrieben werden. Der empfohlene Dauerstrom beträgt 20mA. Ein einfacher Vorwiderstand kann mit einer Spannungsquelle verwendet werden, berechnet als R = (V_Versorgung- V_F) / I_F, wobei V_Faus dem typischen oder maximalen Wert der Binning-Tabelle gewählt werden sollte, um sicherzustellen, dass I_Funter ungünstigsten Bedingungen 20mA nicht überschreitet.

8.3 Thermomanagement

Obwohl die Verlustleistung gering ist (max. 76mW), ist ein ordnungsgemäßes thermisches Design auf der Leiterplatte wichtig. Das empfohlene Lötflächen-Design dient auch als Kühlkörper. Ein guter Wärmeableitpfad von der LED-Sperrschicht weg hilft, die Lichtstärke und Lebensdauer zu erhalten, insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen oder bei Betrieb nahe der Grenzwerte.

8.4 Optisches Design

Der breite Abstrahlwinkel von 130 Grad macht diese LED geeignet für Anwendungen, die eine breite Ausleuchtung oder Sichtbarkeit aus vielen Winkeln erfordern. Für fokussiertes oder gerichtetes Licht können externe Linsen oder Lichtleiter erforderlich sein. Die wasserklare Linse bietet eine neutrale Basis für mögliche sekundäre optische Elemente.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Das primäre Unterscheidungsmerkmal der LTST-C191TGKT ist die Kombination aus einem ultraflachen 0,55mm Profil und der hohen Helligkeit eines InGaN-Chips. Im Vergleich zu älteren Technologien wie AlGaInP bietet InGaN für grüne Wellenlängen eine überlegene Effizienz und Farbreinheit. Die RoHS-Konformität und Kompatibilität mit standardisierten, bleifreien Reflow-Prozessen in hohen Stückzahlen machen sie zu einer modernen, umweltfreundlichen Wahl für globale Märkte. Das umfassende Binning-System ermöglicht es Designern, den für ihre Anwendung erforderlichen präzisen Helligkeits- und Farbpunkt auszuwählen und so visuelle Konsistenz in Endprodukten sicherzustellen.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?
A: Die Spitzenwellenlänge (λ_P) ist die physikalische Wellenlänge, bei der die LED die meiste optische Leistung emittiert. Die dominante Wellenlänge (λ_d) ist ein berechneter Wert basierend auf der menschlichen Farbwahrnehmung (CIE-Diagramm), der die wahrgenommene Farbe definiert. Bei monochromatischen LEDs wie dieser grünen sind sie typischerweise nahe beieinander, aber nicht identisch.

F: Kann ich diese LED mit einer 5V-Versorgung und einem Widerstand betreiben?
A: Ja. Unter Verwendung des maximalen V_Fvon 3,6V, um unter allen Bedingungen einen sicheren Strom zu gewährleisten: R = (5V - 3,6V) / 0,020A = 70 Ohm. Ein Standardwiderstand von 68 oder 75 Ohm wäre geeignet. Überprüfen Sie stets den tatsächlichen Strom im Schaltkreis.

F: Warum sind die Lagerbedingungen für geöffnete Verpackungen so streng (672 Stunden)?
A: SMD-Gehäuse können Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen. Während der hohen Hitze des Reflow-Lötens kann diese eingeschlossene Feuchtigkeit schnell verdampfen und zu innerer Delamination oder Rissen (\"Popcorning\") führen. Die 672-Stunden-Grenze und das Trocknungsverfahren sind durch die Feuchtesensitivitätsstufe (MSL 2a) des Bauteils definiert, um diesen Fehlermodus zu verhindern.

F: Ist diese LED für Innenraumbeleuchtung in Automobilen geeignet?
A: Während sie die grundlegenden technischen Spezifikationen erfüllt, erfordern Automobilanwendungen typischerweise Bauteile, die nach spezifischen automobiltauglichen Standards (wie AEC-Q102) für Temperaturwechsel, Feuchtigkeit und Langzeit-Zuverlässigkeit qualifiziert sind. Dieses Datenblatt beansprucht solche Qualifikationen nicht, daher ist eine Beratung für die spezifische Anwendung erforderlich.

11. Design-in Fallstudie Beispiel

Szenario:Entwurf einer Statusanzeige für einen tragbaren Bluetooth-Lautsprecher. Die Anzeige muss bei Tageslicht sichtbar sein, eine einheitliche grüne Farbe haben und in ein sehr dünnes Gehäuse passen.

Auswahlbegründung:Die LTST-C191TGKT wird aufgrund ihrer Bauhöhe von 0,55mm gewählt, die es ermöglicht, sie hinter einem dünnen Diffusor zu platzieren. Die hohe Helligkeit (bis zu 450 mcd) gewährleistet die Sichtbarkeit. Um einen spezifischen Grünton über alle Produktionseinheiten hinweg zu garantieren, spezifiziert der Designer beim Einkauf die Bin-Codes \"AQ\" (525-530nm dominante Wellenlänge) und \"S\" (180-280 mcd).

Schaltungsentwurf:Die Hauptplatine des Lautsprechers verfügt über eine 3,3V-Schiene. Unter Verwendung eines typischen V_Fvon 3,2V (aus Bin D8) wird ein Vorwiderstand berechnet: R = (3,3V - 3,2V) / 0,020A = 5 Ohm. Ein 5,1-Ohm-Widerstand wird ausgewählt. Die LED-Anode wird über den Widerstand mit der 3,3V-Schiene verbunden, und die Kathode wird über einen als Open-Drain-Ausgang konfigurierten Mikrocontroller-GPIO-Pin auf Masse geschaltet.

Layout:Das empfohlene PCB-Lötflächen-Layout wird genau eingehalten. Das Massepad ist mit einer kleinen Kupferfläche verbunden, um die Wärmeableitung zu unterstützen, auch wenn die Leistung gering ist.

12. Technologieeinführung und Trends

InGaN-Technologie:Indiumgalliumnitrid ist eine III-V-Halbleiterverbindung, deren Bandlücke durch Anpassung des Indium-zu-Gallium-Verhältnisses eingestellt werden kann. Dies ermöglicht die Herstellung von LEDs, die Licht von ultraviolett über blau bis grün emittieren. InGaN-basierte LEDs sind für ihre hohe Effizienz und Helligkeit bekannt.

Branchentrends:Der Trend bei SMD-LEDs für Konsumelektronik geht kontinuierlich in Richtung kleinerer Gehäusegrößen, niedrigerer Bauhöhen, höherer Lichtausbeute (mehr Licht pro Watt) und engerer Farbkonsistenz. Es gibt auch einen starken Trend zu höherer Zuverlässigkeit, um den Anforderungen von Automobil- und Industrieanwendungen gerecht zu werden. Der Umstieg auf bleifreies Löten und RoHS-Konformität ist mittlerweile ein universeller Standard. Zukünftige Entwicklungen könnten noch dünnere Chip-Scale-Packages (CSP) und integrierte Treiberschaltungen innerhalb des LED-Gehäuses umfassen.