Inhaltsverzeichnis
- 1. Produktübersicht
- 1.1 Hauptmerkmale und Zielmarkt
- 2. Detaillierte Analyse technischer Parameter
- 2.1 Absolute Maximalwerte
- 2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen
- 3. Erklärung des Binning-Systems
- 4. Analyse der Kennlinien
- 4.1 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kennlinie)
- 4.2 Lichtstärke vs. Durchlassstrom
- 4.3 Temperaturabhängigkeit
- 5. Mechanische & Gehäuseinformationen
- 5.1 Gehäuseabmessungen und Polarität
- 5.2 Empfohlene Lötpastenmasken-Design
- 6. Löt- & Bestückungsrichtlinien
- 6.1 Reflow-Lötprofile
- 6.2 Lagerungs- und Handhabungshinweise
- 6.3 Reinigung
- 7. Verpackungs- und Bestellinformationen
- 8. Anwendungsdesign-Empfehlungen
- 8.1 Treiberschaltungs-Design
- 8.2 Thermomanagement
- 8.3 ESD-Schutz
- 9. Technischer Vergleich und Differenzierung
- 10. Häufig gestellte Fragen (FAQs)
- 11. Praktische Design- und Anwendungsbeispiele
- 12. Einführung in das Technologieprinzip
- 13. Branchentrends und Entwicklungen
1. Produktübersicht
Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für die LTST-C193KRKT-2A, eine hochleistungsfähige, oberflächenmontierbare Chip-LED für moderne elektronische Anwendungen, die minimale Bauteilhöhe und zuverlässige Leistung erfordern. Das Bauteil ist eine extrem flache LED, die fortschrittliche AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Halbleitertechnologie nutzt, um eine helle rote Lichtausgabe zu erzeugen. Ihr primäres Designziel ist die Integration in platzbeschränkte Baugruppen, ohne die optische Leistung oder die Fertigungsfähigkeit zu beeinträchtigen.
Die Kernvorteile dieser Komponente umfassen ihre außergewöhnlich geringe Bauhöhe von 0,35 mm, ein kritischer Parameter für schlanke Unterhaltungselektronik, Displays und Anzeigeanwendungen. Sie ist für die Kompatibilität mit standardmäßigen automatisierten Bestückungsanlagen und Hochvolumen-Reflow-Lötprozessen ausgelegt, einschließlich Infrarot (IR)- und Dampfphasenverfahren. Das Produkt ist als "Green Product" klassifiziert und entspricht der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe), was es für umweltbewusste Designs und globale Märkte geeignet macht.
1.1 Hauptmerkmale und Zielmarkt
Die LTST-C193KRKT-2A zeichnet sich durch mehrere Hauptmerkmale aus, die ihren Anwendungsbereich definieren. Die Verwendung eines AlInGaP-Chips ist zentral für ihre Leistung und bietet im Vergleich zu traditionellen LED-Materialien für rotes Licht eine höhere Lichtausbeute und bessere Temperaturstabilität. Das Gehäuse ist nach EIA-Normen (Electronic Industries Alliance) standardisiert, was eine breite Kompatibilität mit industriellen Designbibliotheken und Bestückungsgeräten gewährleistet.
Der Zielmarkt für diese LED umfasst ein breites Spektrum elektronischer Geräte. Ihre Hauptanwendungen finden sich in Geräten der Büroautomatisierung (Drucker, Scanner, Kopierer), Kommunikationsgeräten (Router, Modems, Switches) und Haushaltsgeräten, wo Statusanzeigen, Tastenbeleuchtung oder funktionale Beleuchtung erforderlich sind. Ihre flache Bauform macht sie besonders attraktiv für tragbare Geräte, ultradünne Bildschirmrahmen bei Monitoren und Fernsehern sowie jede Anwendung, bei der die Z-Höhe eine kritische Designbeschränkung darstellt. Die Kompatibilität des Bauteils mit automatischer Bestückung und Reflow-Lötung macht es ideal für kosteneffiziente Serienfertigung.
2. Detaillierte Analyse technischer Parameter
Ein gründliches Verständnis der elektrischen, optischen und thermischen Parameter ist für einen zuverlässigen Schaltungsentwurf und die Systemintegration unerlässlich. Alle Spezifikationen gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C, sofern nicht anders angegeben.
2.1 Absolute Maximalwerte
Die absoluten Maximalwerte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Dies sind keine Betriebsbedingungen.
- Verlustleistung (Pd):75 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das LED-Gehäuse als Wärme abführen kann. Das Überschreiten dieses Limits riskiert thermische Schäden am Halbleiterübergang und der Epoxidlinse.
- DC-Durchlassstrom (IF):30 mA. Der maximal zulässige kontinuierliche Durchlassstrom. Für gepulsten Betrieb ist unter bestimmten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite) ein höherer Spitzen-Durchlassstrom von 80 mA erlaubt.
- Durchlassstrom-Derating:0,4 mA/°C linear ab 25°C. Dies ist ein kritischer Parameter für das thermische Management. Steigt die Umgebungstemperatur über 25°C an, muss der maximal zulässige Dauerstrom reduziert werden. Beispiel: Bei 50°C beträgt der maximale Strom 30 mA - [0,4 mA/°C * (50-25)°C] = 20 mA.
- Sperrspannung (VR):5 V. Das Anlegen einer Sperrspannung größer als dieser Wert kann zum Durchbruch des Übergangs führen.
- Betriebs- und Lagertemperaturbereich:-55°C bis +85°C. Dieser weite Bereich gewährleistet Zuverlässigkeit unter rauen Umgebungsbedingungen.
- Löttemperaturtoleranz:Das Bauteil hält Wellenlötung bei 260°C für 5 Sekunden, IR-Reflow bei 260°C für 5 Sekunden und Dampfphasen-Reflow bei 215°C für 3 Minuten stand. Diese Parameter sind entscheidend für die Definition des Fertigungsprozessfensters.
2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen
Diese Parameter definieren die typische Leistung der LED unter normalen Betriebsbedingungen.
- Lichtstärke (Iv):Liegt bei einem Prüfstrom (IF) von 2 mA zwischen einem Minimum von 1,80 mcd und einem Maximum von 11,2 mcd. Die tatsächliche Intensität einer spezifischen Einheit wird durch ihren Bin-Code bestimmt (siehe Abschnitt 3). Die Messung verwendet einen Sensor mit Filter, der der CIE photopischen Augenempfindlichkeitskurve entspricht.
- Abstrahlwinkel (2θ1/2):130 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres Wertes auf der Mittelachse (0 Grad) abfällt. Ein derart großer Abstrahlwinkel eignet sich für Anwendungen, die breite, diffuse Beleuchtung anstelle eines fokussierten Strahls erfordern.
- Spitzenwellenlänge (λP):639 nm. Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsabgabe maximal ist. Sie definiert den wahrgenommenen Farbton des roten Lichts.
- Dominante Wellenlänge (λd):629 nm. Abgeleitet vom CIE-Farbtafeldiagramm ist dies die einzelne Wellenlänge, die die vom menschlichen Auge wahrgenommene Farbe am besten repräsentiert. Sie ist typischerweise etwas kürzer als die Spitzenwellenlänge für rote AlInGaP-LEDs.
- Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):20 nm. Dies gibt die spektrale Reinheit oder Bandbreite des emittierten Lichts an. Ein kleinerer Wert deutet auf eine monochromatischere Lichtquelle hin.
- Durchlassspannung (VF):1,60 V bis 2,20 V bei IF = 2 mA. Dies ist der Spannungsabfall über der LED im Betrieb. Er ist entscheidend für den Entwurf der strombegrenzenden Schaltung. Die Variation ist auf normale Fertigungstoleranzen bei Halbleitern zurückzuführen.
- Sperrstrom (IR):10 µA maximal bei VR = 5 V. Dies ist der kleine Leckstrom, der fließt, wenn das Bauteil innerhalb seiner Maximalwerte in Sperrrichtung betrieben wird.
- Kapazität (C):40 pF typisch bei VF = 0V, f = 1 MHz. Diese parasitäre Kapazität kann bei Hochfrequenz-Schaltanwendungen relevant sein.
- ESD-Schwellwert (HBM):1000 V. Diese Human Body Model (HBM)-Bewertung gibt die Empfindlichkeit der LED gegenüber elektrostatischer Entladung an. Sie wird als mäßig empfindlich eingestuft; ordnungsgemäße ESD-Handhabungsverfahren sind zwingend erforderlich.
3. Erklärung des Binning-Systems
Um die natürlichen Schwankungen in der Halbleiterfertigung zu handhaben, werden LEDs nach Leistungsklassen (Bins) sortiert. Die LTST-C193KRKT-2A verwendet ein Binning-System hauptsächlich für die Lichtstärke.
Die Intensität wird unter den Standardprüfbedingungen von IF = 2 mA gemessen. Die Einheiten werden in folgende Bins sortiert:
- Bin G:1,80 mcd (Min) bis 2,80 mcd (Max)
- Bin H:2,80 mcd bis 4,50 mcd
- Bin J:4,50 mcd bis 7,10 mcd
- Bin K:7,10 mcd bis 11,20 mcd
Auf die Grenzen jedes Bins wird eine Toleranz von +/-15% angewendet. Dieses Binning ermöglicht es Entwicklern, LEDs mit einer garantierten Mindesthelligkeit für ihre Anwendung auszuwählen und so Konsistenz im Erscheinungsbild des Endprodukts sicherzustellen, insbesondere wenn mehrere LEDs nebeneinander verwendet werden. Für kritische farbgenaue Anwendungen wird empfohlen, den Hersteller nach spezifischen Farbort-Binning-Informationen zu konsultieren, da das Datenblatt hauptsächlich Intensitäts-Bins detailliert.
4. Analyse der Kennlinien
Während das Datenblatt tabellarische Daten liefert, ist das Verständnis der Zusammenhänge zwischen Parametern durch Kennlinien für einen robusten Entwurf entscheidend.
4.1 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kennlinie)
Die Beziehung zwischen Durchlassstrom (IF) und Durchlassspannung (VF) ist nichtlinear und von exponentieller Natur, typisch für eine Diode. Der spezifizierte VF-Bereich von 1,6V-2,2V bei 2mA liefert einen wichtigen Arbeitspunkt. Entwickler müssen beachten, dass VF bei gegebenem Strom mit steigender Temperatur abnimmt, was den gezogenen Strom in einer einfach widerstandsbegrenzten Schaltung beeinflussen kann, wenn dies nicht berücksichtigt wird.
4.2 Lichtstärke vs. Durchlassstrom
Die Lichtausgabe (Lichtstärke) ist im typischen Arbeitsbereich annähernd proportional zum Durchlassstrom. Die Effizienz (Lumen pro Watt) kann jedoch bei einem bestimmten Strom ihren Höhepunkt erreichen und dann aufgrund thermischer und elektrischer Effekte abnehmen. Der Betrieb bei oder unterhalb des empfohlenen DC-Stroms gewährleistet optimale Effizienz und Langlebigkeit.
4.3 Temperaturabhängigkeit
Die Leistung einer LED wird maßgeblich von der Temperatur beeinflusst. Zu den Haupteffekten gehören:
- Lichtstärke:Die Ausgabe nimmt mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Das Derating des Durchlassstroms steht in direktem Zusammenhang mit der Steuerung dieses thermischen Effekts, um Helligkeit und Zuverlässigkeit aufrechtzuerhalten.
- Durchlassspannung:VF nimmt typischerweise mit steigender Temperatur ab (negativer Temperaturkoeffizient).
- Wellenlänge:Die Spitzen- und dominante Wellenlänge verschieben sich leicht (üblicherweise zu längeren Wellenlängen), wenn die Temperatur steigt, was die Farbwahrnehmung in Präzisionsanwendungen beeinflussen kann.
5. Mechanische & Gehäuseinformationen
5.1 Gehäuseabmessungen und Polarität
Die LED ist in einem sehr kompakten Oberflächenmontagegehäuse untergebracht. Das definierende mechanische Merkmal ist ihre Höhe von nur 0,35 mm. Detaillierte Maßzeichnungen sind im Datenblatt enthalten, einschließlich Länge, Breite und Position der Optiklinse. Das Gehäuse folgt einem Standard-Chip-LED-Fußabdruck. Die Polarität ist durch eine Markierung oder eine abgeschrägte Ecke am Gehäuse gekennzeichnet. Die korrekte Ausrichtung während der Bestückung ist kritisch, da das Anlegen einer Sperrspannung das Bauteil beschädigen kann.
5.2 Empfohlene Lötpastenmasken-Design
Um zuverlässige Lötstellen und korrekte Ausrichtung während des Reflows zu gewährleisten, wird ein spezifisches Lötflächenlayout (Land Pattern) empfohlen. Das Datenblatt enthält diese Abmessungen. Die Einhaltung dieses Musters hilft, Probleme wie "Tombstoning" (bei dem ein Ende des Bauteils von der Lötfläche abhebt) oder Fehlausrichtung zu verhindern. Eine empfohlene maximale Schablonenstärke von 0,10 mm wird angegeben, um das Volumen der aufgetragenen Lötpaste zu kontrollieren.
6. Löt- & Bestückungsrichtlinien
6.1 Reflow-Lötprofile
Das Datenblatt bietet zwei vorgeschlagene Infrarot (IR)-Reflow-Profile: eines für normale (Zinn-Blei) Lötprozesse und eines für bleifreie (Pb-free) Lötprozesse. Das bleifreie Profil hat typischerweise eine höhere Spitzentemperatur (z.B. 260°C), um den höheren Schmelzpunkt bleifreier Legierungen wie SAC (Sn-Ag-Cu) zu berücksichtigen. Beide Profile umfassen kritische Parameter:
- Vorwärmphase/Ramp-up:Eine kontrollierte Aufheizphase, um Leiterplatte und Bauteile allmählich auf Temperatur zu bringen, thermischen Schock zu minimieren und Spritzer der Lötpaste zu verhindern.
- Haltephase/Pre-reflow:Ein Temperaturplateau, um dem Flussmittel in der Lötpaste zu ermöglichen, zu aktivieren und flüchtige Bestandteile zu entweichen, sowie die Temperaturen in der Baugruppe auszugleichen.
- Reflow/Spitzenphase:Die Temperatur übersteigt den Liquiduspunkt des Lotes, sodass es schmilzt, die Lötflächen und Bauteilanschlüsse benetzt und eine ordnungsgemäße metallurgische Verbindung bildet. Die Zeit oberhalb des Liquidus (TAL) und die Spitzentemperatur müssen innerhalb der Toleranz der LED (max. 5 Sek. bei 260°C) kontrolliert werden.
- Abkühlphase:Ein kontrolliertes Abkühlen, um die Lötstelle zu verfestigen und thermische Spannungen zu minimieren.
6.2 Lagerungs- und Handhabungshinweise
Eine ordnungsgemäße Lagerung ist für die Aufrechterhaltung der Lötbarkeit unerlässlich. LEDs, die aus ihrer ursprünglichen feuchtigkeitssperrenden Verpackung entnommen wurden, sind hygroskopisch und können Feuchtigkeit aufnehmen. Wenn sie über längere Zeit (mehr als 672 Stunden oder 28 Tage) außerhalb der Trockenpackung gelagert werden, müssen sie vor dem Reflow getrocknet (z.B. bei 60°C für 24 Stunden) werden, um Feuchtigkeit auszutreiben und "Popcorning" oder Gehäuserisse während des Hochtemperatur-Lötprozesses zu verhindern. Für die Langzeitlagerung sollten versiegelte Behälter mit Trockenmittel oder Stickstoffatmosphäre verwendet werden.
6.3 Reinigung
Wenn eine Nachlötreinigung erforderlich ist, sollten nur spezifizierte Lösungsmittel verwendet werden. Das Datenblatt empfiehlt das Eintauchen in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute. Aggressive oder nicht spezifizierte Chemikalien können das Epoxid-Linsenmaterial beschädigen, was zu Trübung, Rissen oder Verfärbungen führt.
7. Verpackungs- und Bestellinformationen
Die LTST-C193KRKT-2A wird in industrieüblicher Verpackung für die automatisierte Bestückung geliefert.
- Tape and Reel:Die Bauteile werden in eine geprägte Trägerbahn (Carrier Tape) gelegt, die dann mit einer Deckfolie (Cover Tape) versiegelt wird. Die Bandbreite beträgt 8 mm.
- Rollen-Durchmesser:7 Zoll.
- Stückzahl pro Rolle:5000 Stück.
- Mindestbestellmenge (MOQ):500 Stück für Restmengen.
- Verpackungsstandards:Entspricht den ANSI/EIA-481-1-A-Spezifikationen und gewährleistet so Kompatibilität mit standardmäßigen Bandzuführungen auf Bestückungsautomaten.
Die Artikelnummer LTST-C193KRKT-2A selbst kodiert spezifische Produktattribute, obwohl die vollständigen Details der Namenskonvention typischerweise in einem separaten Produktauswahlleitfaden zu finden sind.
8. Anwendungsdesign-Empfehlungen
8.1 Treiberschaltungs-Design
LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Der kritischste Aspekt der Treiberschaltung ist die Stromregelung. Ein einfacher Vorwiderstand ist die gebräuchlichste Methode, sein Entwurf erfordert jedoch Sorgfalt.
Berechnung des Vorwiderstands (RS):
RS= (VVERSORGUNG- VF) / IF
Wobei:
VVERSORGUNG= Versorgungsspannung
VF= LED-Durchlassspannung (für einen konservativen Entwurf den Maximalwert aus dem Datenblatt, 2,2V, verwenden)
IF= Gewünschter Durchlassstrom (muss ≤ 30 mA DC sein)
Beispiel:Für eine 5V-Versorgung und einen Zielstrom von 20 mA:
RS= (5V - 2,2V) / 0,020 A = 140 Ω. Der nächstgelegene Standardwert (z.B. 150 Ω) würde gewählt, was zu einem etwas geringeren Strom führt.
Wichtiger Hinweis - Parallelschaltung:Das direkte Parallelschalten mehrerer LEDs mit einem einzigen strombegrenzenden Widerstand wird nicht empfohlen (Schaltung B im Datenblatt). Aufgrund natürlicher Schwankungen in den I-V-Kennlinien einzelner LEDs (selbst aus demselben Bin) kann eine LED deutlich mehr Strom ziehen als andere, was zu ungleichmäßiger Helligkeit und möglicher Überlastung eines Bauteils führt. Die empfohlene Praxis ist die Verwendung eines separaten Vorwiderstands für jede LED (Schaltung A). Für das effiziente Treiben mehrerer LEDs sind Konstantstrom-Treiber-ICs oder spezielle LED-Treiberschaltungen vorzuziehen.
8.2 Thermomanagement
Trotz ihrer geringen Leistung ist ein effektives Thermomanagement für Langlebigkeit und stabile Leistung wichtig. Der Derating-Faktor von 0,4 mA/°C muss in Designs angewendet werden, bei denen ein signifikanter Anstieg der Umgebungstemperatur in der Nähe der LED erwartet wird (z.B. in einem geschlossenen Gehäuse, in der Nähe anderer wärmeerzeugender Komponenten). Eine ausreichende Luftzirkulation oder thermische Entlastung im PCB-Layout kann helfen, den Temperaturanstieg zu mildern.
8.3 ESD-Schutz
Mit einer ESD-Schwelle von 1000V (HBM) ist die LED anfällig für Schäden durch übliche elektrostatische Entladungen. Die Implementierung von ESD-Schutzmaßnahmen ist unabdingbar:
- Verwendung geerdeter Arbeitsplätze, leitfähiger Bodenmatten und Handgelenkbänder.
- Lagerung und Transport von Bauteilen in antistatischer Verpackung.
- Einbau von Transientenspannungsunterdrückungs (TVS)-Dioden oder anderen Schutzschaltungen auf den Leiterplatten in Betracht ziehen, wenn die LED mit externen Schnittstellen verbunden ist, die ESD-Ereignissen ausgesetzt sein könnten.
9. Technischer Vergleich und Differenzierung
Die LTST-C193KRKT-2A differenziert sich auf dem Markt hauptsächlich durch ihre ultraflache Bauhöhe von 0,35 mm. Im Vergleich zu Standard-Chip-LEDs, die oft 0,6 mm oder 1,0 mm hoch sind, stellt dies eine Reduzierung um 40-65% dar und ermöglicht neue industrielle Designmöglichkeiten. Die Verwendung von AlInGaP-Technologie bietet Vorteile gegenüber älteren GaAsP (Galliumarsenidphosphid) roten LEDs, wie höhere Effizienz (mehr Lichtausbeute pro mA), bessere Temperaturstabilität und eine gesättigtere, "echtere" rote Farbe. Ihre Kompatibilität mit bleifreien (Pb-free) Hochtemperatur-Reflow-Prozessen macht sie zukunftssicher für Vorschriften und moderne Fertigungslinien.
10. Häufig gestellte Fragen (FAQs)
F1: Kann ich diese LED direkt von einem 3,3V-Mikrocontroller-Pin ansteuern?
A: Möglich, aber es erfordert eine Berechnung. Bei einer typischen VF von ~1,9V wäre ein Vorwiderstand erforderlich, um den Strom zu begrenzen. Sie müssen jedoch sicherstellen, dass der MCU-Pin den erforderlichen Strom (z.B. 20 mA) liefern kann, ohne seine eigenen Spezifikationen zu überschreiten. Die Verwendung eines Transistors als Schalter ist oft ein sichererer und flexiblerer Ansatz.
F2: Warum ist die Lichtstärke bei einem so niedrigen Strom (2 mA) spezifiziert?
A: 2 mA ist eine Standardprüfbedingung für Niedrigstrom-Anzeige-LEDs. Sie ermöglicht einen einfachen Vergleich zwischen verschiedenen Produkten und liefert eine Basislinie. Die Intensität wird bei höheren Strömen höher sein, aber die Beziehung ist nicht perfekt linear und die Effizienz kann abnehmen.
F3: Das Datenblatt zeigt einen großen Abstrahlwinkel (130°). Was, wenn ich einen fokussierteren Strahl benötige?
A: Dieses spezifische Gehäuse ist für Weitwinkelabstrahlung ausgelegt. Für einen engeren Strahl müssten Sie eine LED in einem anderen Gehäuse auswählen (z.B. mit einer kleineren Linse oder eingebautem Reflektor) oder eine externe Sekundäroptik (wie eine Kollimatorlinse) verwenden.
F4: Wie interpretiere ich den Bin-Code bei der Bestellung?
A: Geben Sie den erforderlichen Intensitäts-Bin (G, H, J oder K) basierend auf der für Ihre Anwendung benötigten Mindesthelligkeit an. Beispiel: Wenn Ihr Design mindestens 5,0 mcd erfordert, müssen Sie Bin J (4,50-7,10 mcd) oder Bin K (7,10-11,20 mcd) bestellen. Die Bestellung von "Standardhelligkeit" kann zu jedem Bin führen und potenziell Helligkeitsunterschiede in Ihrem Produkt verursachen.
11. Praktische Design- und Anwendungsbeispiele
Beispiel 1: Statusanzeige an einem tragbaren Gerät
In einem schlanken Smartphone oder Tablet ist der Platz hinter der Glas- oder Kunststoffblende extrem begrenzt. Die 0,35 mm Höhe dieser LED ermöglicht es, sie direkt auf der Hauptplatine unter einem dünnen Lichtleiter oder Diffusorfilm zu platzieren, um Ladezustand, Benachrichtigungen oder kapazitive Tastenbeleuchtung anzuzeigen, ohne die Gerätedicke zu erhöhen.
Beispiel 2: Hintergrundbeleuchtung für Membranschalter
Für Industrie-Bedienfelder oder medizinische Geräte mit Membrantastaturen ist eine gleichmäßige Ausleuchtung unter jeder Taste entscheidend. Mehrere LTST-C193KRKT-2A LEDs können um die Ränder des Schalterfelds platziert werden. Ihr großer Abstrahlwinkel hilft, eine gleichmäßige Hintergrundbeleuchtung über den Tastenbereich zu erzeugen. Die Methode mit separatem Widerstand pro LED stellt sicher, dass alle Tasten unabhängig von VF-Schwankungen eine konsistente Helligkeit aufweisen.
Beispiel 3: Integration in ein Ultra-Thin-Beze-Display
Moderne Monitore und Fernseher streben nach Rahmen, die nur wenige Millimeter breit sind. Diese LED kann auf einer flexiblen Leiterplatte (FPC) montiert werden, die entlang des äußersten Randes des Displaypanels verläuft, um Ambient-Bias-Beleuchtung oder eine dezente Stromanzeige zu bieten, und so zum schlanken Ästhetik beiträgt, ohne das flache Profil zu beeinträchtigen.
12. Einführung in das Technologieprinzip
Die LTST-C193KRKT-2A basiert auf AlInGaP-Halbleitertechnologie. Dieses Materialsystem wird epitaktisch auf einem Substrat aufgewachsen. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich injiziert, wo sie rekombinieren. In AlInGaP setzt diese Rekombination hauptsächlich Energie in Form von Photonen (Licht) im roten bis gelb-orangen Teil des sichtbaren Spektrums frei. Das spezifische Verhältnis von Aluminium, Indium, Gallium und Phosphid im Kristallgitter bestimmt die Bandlückenenergie und damit die Wellenlänge des emittierten Lichts. Die "wasserkare" Linse besteht typischerweise aus Epoxid oder Silikon, das für die emittierte Wellenlänge transparent ist und geformt ist, um das Lichtausgabemuster zu gestalten (in diesem Fall einen großen Abstrahlwinkel).
13. Branchentrends und Entwicklungen
Der Trend bei Anzeige- und Funktionsbeleuchtungs-LEDs geht weiterhin in Richtung Miniaturisierung, höherer Effizienz und stärkerer Integration. Die 0,35 mm Höhe dieser Komponente repräsentiert das fortwährende Bestreben nach dünneren Gehäusen. Zukünftige Entwicklungen könnten noch dünnere Chip-Scale-Packages (CSP) umfassen, bei denen der LED-Chip direkt ohne traditionelles Kunststoffgehäuse montiert wird. Es gibt auch einen starken Trend zu höherer Zuverlässigkeit und längerer Lebensdauer unter Hochtemperatur-Betriebsbedingungen, getrieben durch Automobil- und Industrieanwendungen. Darüber hinaus steigt die Nachfrage nach präziser Farbkonstanz und engeren Binning-Toleranzen für Anwendungen in Display-Hintergrundbeleuchtung und Architekturbeleuchtung, bei denen Farbabgleich kritisch ist. Die zugrundeliegende AlInGaP-Technologie wird weiter verfeinert, um höhere Effizienz zu erreichen und potenziell den Stromverbrauch für eine gegebene Lichtausgabe in zukünftigen Generationen zu reduzieren.
LED-Spezifikations-Terminologie
Vollständige Erklärung der LED-Technikbegriffe
Photoelektrische Leistung
| Begriff | Einheit/Darstellung | Einfache Erklärung | Warum wichtig |
|---|---|---|---|
| Lichtausbeute | lm/W (Lumen pro Watt) | Lichtausgang pro Watt Strom, höher bedeutet energieeffizienter. | Bestimmt direkt den Energieeffizienzgrad und Stromkosten. |
| Lichtstrom | lm (Lumen) | Gesamtlicht, das von der Quelle emittiert wird, allgemein "Helligkeit" genannt. | Bestimmt, ob das Licht hell genug ist. |
| Betrachtungswinkel | ° (Grad), z.B. 120° | Winkel, bei dem die Lichtintensität auf die Hälfte abfällt, bestimmt die Strahlbreite. | Beeinflusst Beleuchtungsbereich und Gleichmäßigkeit. |
| Farbtemperatur | K (Kelvin), z.B. 2700K/6500K | Wärme/Kühle des Lichts, niedrigere Werte gelblich/warm, höhere weißlich/kühl. | Bestimmt Beleuchtungsatmosphäre und geeignete Szenarien. |
| Farbwiedergabeindex | Einheitenlos, 0–100 | Fähigkeit, Objektfarben genau wiederzugeben, Ra≥80 ist gut. | Beeinflusst Farbauthentizität, wird an anspruchsvollen Orten wie Einkaufszentren, Museen verwendet. |
| Farborttoleranz | MacAdam-Ellipsenschritte, z.B. "5-Schritt" | Metrik für Farbkonsistenz, kleinere Schritte bedeuten konsistentere Farbe. | Sichert einheitliche Farbe über dieselbe Charge von LEDs. |
| Dominante Wellenlänge | nm (Nanometer), z.B. 620nm (rot) | Wellenlänge, die der Farbe farbiger LEDs entspricht. | Bestimmt Farbton von roten, gelben, grünen monochromen LEDs. |
| Spektralverteilung | Wellenlänge vs. Intensitätskurve | Zeigt Intensitätsverteilung über Wellenlängen. | Beeinflusst Farbwiedergabe und Farbqualität. |
Elektrische Parameter
| Begriff | Symbol | Einfache Erklärung | Design-Überlegungen |
|---|---|---|---|
| Flussspannung | Vf | Mindestspannung zum Einschalten der LED, wie "Startschwelle". | Treiberspannung muss ≥ Vf sein, Spannungen addieren sich für serielle LEDs. |
| Flussstrom | If | Stromwert für normalen LED-Betrieb. | Normalerweise Konstantstromantrieb, Strom bestimmt Helligkeit & Lebensdauer. |
| Max. Pulsstrom | Ifp | Spitzenstrom, der für kurze Zeit erträglich ist, wird für Dimmen oder Blinken verwendet. | Pulsbreite & Tastverhältnis müssen streng kontrolliert werden, um Schäden zu vermeiden. |
| Sperrspannung | Vr | Maximale Sperrspannung, die die LED aushalten kann, darüber kann es zum Durchbruch kommen. | Schaltung muss verhindern, dass umgekehrte Verbindung oder Spannungsspitzen auftreten. |
| Wärmewiderstand | Rth (°C/W) | Widerstand gegen Wärmeübertragung vom Chip zum Lötpunkt, niedriger ist besser. | Hoher Wärmewiderstand erfordert stärkere Wärmeableitung. |
| ESD-Immunität | V (HBM), z.B. 1000V | Fähigkeit, elektrostatische Entladung zu widerstehen, höher bedeutet weniger anfällig. | In der Produktion sind antistatische Maßnahmen erforderlich, insbesondere für empfindliche LEDs. |
Wärmemanagement & Zuverlässigkeit
| Begriff | Schlüsselmetrik | Einfache Erklärung | Auswirkung |
|---|---|---|---|
| Sperrschichttemperatur | Tj (°C) | Tatsächliche Betriebstemperatur im LED-Chip. | Jede Reduzierung um 10°C kann die Lebensdauer verdoppeln; zu hoch verursacht Lichtabfall, Farbverschiebung. |
| Lichtstromrückgang | L70 / L80 (Stunden) | Zeit, bis die Helligkeit auf 70% oder 80% des Anfangswerts sinkt. | Definiert direkt die "Nutzungsdauer" der LED. |
| Lichtstromerhaltung | % (z.B. 70%) | Prozentsatz der nach Zeit verbleibenden Helligkeit. | Gibt die Fähigkeit an, die Helligkeit über die langfristige Nutzung zu erhalten. |
| Farbverschiebung | Δu′v′ oder MacAdam-Ellipse | Grad der Farbänderung während der Verwendung. | Beeinflusst die Farbkonsistenz in Beleuchtungsszenen. |
| Thermisches Altern | Materialabbau | Verschlechterung aufgrund langfristig hoher Temperatur. | Kann zu Helligkeitsabfall, Farbänderung oder Leiterunterbrechung führen. |
Verpackung & Materialien
| Begriff | Gängige Typen | Einfache Erklärung | Merkmale & Anwendungen |
|---|---|---|---|
| Gehäusetyp | EMC, PPA, Keramik | Chip schützendes Gehäusematerial, bietet optische/thermische Schnittstelle. | EMC: gute Wärmebeständigkeit, niedrige Kosten; Keramik: bessere Wärmeableitung, längere Lebensdauer. |
| Chip-Struktur | Front, Flip-Chip | Chip-Elektrodenanordnung. | Flip-Chip: bessere Wärmeableitung, höhere Effizienz, für Hochleistung. |
| Phosphorbeschichtung | YAG, Silikat, Nitrid | Bedeckt den blauen Chip, wandelt einen Teil in gelb/rot um, mischt zu weiß. | Verschiedene Phosphore beeinflussen Effizienz, CCT und CRI. |
| Linse/Optik | Flach, Mikrolinse, TIR | Optische Struktur auf der Oberfläche, die die Lichtverteilung steuert. | Bestimmt den Betrachtungswinkel und die Lichtverteilungskurve. |
Qualitätskontrolle & Binning
| Begriff | Binning-Inhalt | Einfache Erklärung | Zweck |
|---|---|---|---|
| Lichtstrom-Bin | Code z.B. 2G, 2H | Nach Helligkeit gruppiert, jede Gruppe hat Mindest-/Maximal-Lumenwerte. | Sichert einheitliche Helligkeit in derselben Charge. |
| Spannungs-Bin | Code z.B. 6W, 6X | Nach Flussspannungsbereich gruppiert. | Erleichtert Treiberabgleich, verbessert Systemeffizienz. |
| Farb-Bin | 5-Schritt MacAdam-Ellipse | Nach Farbkoordinaten gruppiert, sichert engen Bereich. | Garantiert Farbkonsistenz, vermeidet ungleichmäßige Farbe innerhalb der Leuchte. |
| CCT-Bin | 2700K, 3000K usw. | Nach CCT gruppiert, jede hat entsprechenden Koordinatenbereich. | Erfüllt verschiedene Szenario-CCT-Anforderungen. |
Prüfung & Zertifizierung
| Begriff | Standard/Test | Einfache Erklärung | Bedeutung |
|---|---|---|---|
| LM-80 | Lichtstromerhaltungstest | Langzeitbeleuchtung bei konstanter Temperatur, Aufzeichnung von Helligkeitsabfall. | Wird zur Schätzung der LED-Lebensdauer (mit TM-21) verwendet. |
| TM-21 | Lebensdauerschätzstandard | Schätzt Lebensdauer unter tatsächlichen Bedingungen basierend auf LM-80-Daten. | Bietet wissenschaftliche Lebensdauervorhersage. |
| IESNA | Beleuchtungstechnische Gesellschaft | Deckt optische, elektrische, thermische Testmethoden ab. | Industrieanerkannte Testbasis. |
| RoHS / REACH | Umweltzertifizierung | Stellt sicher, dass keine schädlichen Substanzen (Blei, Quecksilber) enthalten sind. | Marktzugangsvoraussetzung international. |
| ENERGY STAR / DLC | Energieeffizienzzertifizierung | Energieeffizienz- und Leistungszertifizierung für Beleuchtungsprodukte. | Wird in staatlichen Beschaffungen, Subventionsprogrammen verwendet, steigert Wettbewerbsfähigkeit. |