LTST-C191KRKT-5A SMD LED Datenblatt - 0,55mm Bauhöhe - 2,0V typische Durchlassspannung - 75mW Verlustleistung - Rot - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTST-C191KRKT-5A ist eine oberflächenmontierbare (SMD) Leuchtdiode (LED) für moderne, kompakte Elektronikanwendungen. Ihr primäres Merkmal ist eine extrem geringe Bauhöhe von nur 0,55 Millimetern. Dies macht sie ideal für Anwendungen mit kritischen Platzbeschränkungen, wie in ultraflachen Displays, Mobilgeräten und Hintergrundbeleuchtungsmodulen. Die Diode nutzt einen AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Halbleiterchip, der für hocheffizientes rotes Licht bekannt ist. Die LED wird auf industrieüblichem 8mm-Trägerband auf 7-Zoll (178mm) Durchmesser-Spulen geliefert, was eine schnelle automatisierte Bestückung ermöglicht. Sie ist vollständig RoHS-konform (Beschränkung gefährlicher Stoffe) und gilt somit als umweltfreundliches Produkt.

2. Detaillierte Betrachtung der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden führen kann. Ein Betrieb bei oder über diesen Grenzen ist nicht garantiert. Zu den Schlüsselparametern gehört eine maximale Verlustleistung von 75 Milliwatt (mW) bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C. Der maximale Dauer-Durchlassstrom (DC) beträgt 30 mA. Für gepulsten Betrieb ist unter spezifischen Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite) ein Spitzenstrom von 80 mA zulässig. Die Diode hält eine Sperrspannung von bis zu 5 Volt aus. Der Betriebstemperaturbereich liegt zwischen -30°C und +85°C, der Lagertemperaturbereich ist mit -40°C bis +85°C etwas weiter. Ein kritischer Wert für die Montage ist die Infrarot-Lötbedingung: Die LED toleriert eine Spitzentemperatur von 260°C für maximal 5 Sekunden.

2.2 Elektro-optische Kenngrößen

Diese Kenngrößen werden unter Standardtestbedingungen (Ta=25°C, Durchlassstrom IF=5 mA) gemessen, sofern nicht anders angegeben. Die Lichtstärke (Iv), ein Maß für die wahrgenommene Helligkeit, hat einen typischen Wert, wird aber in Bins mit Mindestwerten von 7,1 mcd bis 28,0 mcd sortiert (siehe Abschnitt 3). Der Abstrahlwinkel (2θ1/2), definiert als der volle Winkel, bei dem die Intensität auf die Hälfte des Achswerts abfällt, beträgt breite 130 Grad und sorgt für eine großflächige Abstrahlcharakteristik. Die Peak-Wellenlänge (λP) beträgt typisch 639 Nanometer (nm), während die dominante Wellenlänge (λd), die die wahrgenommene Farbe definiert, bei 630 nm liegt. Die spektrale Bandbreite (Δλ) beträgt etwa 20 nm. Die Durchlassspannung (VF) bei 5 mA hat einen typischen Wert von 2,0 Volt, mit einem Bereich von 1,6V bis 2,2V, und unterliegt ebenfalls einem Binning. Der Sperrstrom (IR) beträgt maximal 10 Mikroampere bei 5V Sperrspannung, und die Sperrschichtkapazität (C) liegt typisch bei 40 Picofarad.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Konsistenz in der Massenproduktion zu gewährleisten, werden LEDs nach Leistung sortiert (gebinned). Die LTST-C191KRKT-5A verwendet ein zweidimensionales Binning-System.

3.1 Binning der Durchlassspannung

Die Durchlassspannung wird in sechs Codes (1 bis 6) eingeteilt. Jedes Bin repräsentiert einen 0,1-Volt-Bereich, beginnend bei 1,6-1,7V für Bin 1 bis hin zu 2,1-2,2V für Bin 6. Für jedes Bin gilt eine Toleranz von ±0,1V. Dies ermöglicht es Entwicklern, LEDs mit eng beieinander liegenden VF-Werten für Anwendungen auszuwählen, bei denen eine gleichmäßige Stromaufteilung in Parallelschaltungen wichtig ist.

3.2 Binning der Lichtstärke

Die Lichtstärke wird in vier Codes eingeteilt: K, L, M und N. Bin K umfasst Lichtstärken von 7,10 bis 11,2 Millicandela (mcd), Bin L von 11,2 bis 18,0 mcd, Bin M von 18,0 bis 28,0 mcd und Bin N von 28,0 bis 45,0 mcd, alle gemessen bei IF=5mA. Für jedes Lichtstärke-Bin gilt eine Toleranz von ±15%. Dieses System ermöglicht eine Auswahl basierend auf den erforderlichen Helligkeitsstufen und hilft, ein einheitliches Erscheinungsbild in Multi-LED-Arrays zu erreichen.

4. Analyse der Kennlinien

Während im Datenblatt auf spezifische grafische Kurven verwiesen wird (z.B. Abbildung 1 für die spektrale Verteilung, Abbildung 6 für den Abstrahlwinkel), können deren Verläufe beschrieben werden. Die Beziehung zwischen Durchlassstrom (IF) und Durchlassspannung (VF) ist nichtlinear und folgt der typischen exponentiellen Diodencharakteristik. Die Lichtstärke ist innerhalb des Betriebsbereichs annähernd proportional zum Durchlassstrom. Die Peak-Wellenlänge (λP) und die dominante Wellenlänge (λd) können einen leichten negativen Temperaturkoeffizienten aufweisen, was bedeutet, dass sie sich mit steigender Sperrschichttemperatur zu längeren Wellenlängen verschieben können (Rotverschiebung). Die Durchlassspannung nimmt typischerweise mit steigender Temperatur ab.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED verfügt über einen industrieüblichen EIA-Gehäusefußabdruck. Die Schlüsselabmessung ist die ultrageringe Höhe von 0,55 mm. Detaillierte mechanische Zeichnungen spezifizieren Länge, Breite, Anschlussabstand und andere kritische Maße, alle mit einer Standardtoleranz von ±0,10 mm, sofern nicht anders angegeben. Die Linse ist wasserklar, sodass die native rote Farbe des AlInGaP-Chips ohne Diffusion abgestrahlt wird.

5.2 Polaritätskennzeichnung und Lötflächen-Design

Das Datenblatt enthält einen vorgeschlagenen Lötflächen-Layout (Land Pattern) für das Leiterplattendesign. Dieses Muster ist für eine zuverlässige Lötstellenbildung und mechanische Stabilität während des Reflow-Lötens optimiert. Die Kathode wird typischerweise durch eine visuelle Markierung auf dem LED-Gehäuse identifiziert, wie z.B. eine Kerbe, einen grünen Punkt oder eine abgeschrägte Ecke der Linse. Die korrekte Polarisierung ist für den Betrieb des Bauteils entscheidend.

6. Löt- und Montageanleitung

6.1 Reflow-Lötprofile

Das Bauteil ist sowohl mit Infrarot- (IR) als auch mit Dampfphasen-Reflow-Verfahren kompatibel. Es werden zwei vorgeschlagene Reflow-Profile bereitgestellt: eines für Standard-Lotpaste (Zinn-Blei) und ein weiteres für bleifreie Lotpaste (SnAgCu). Das bleifreie Profil ist anspruchsvoller und erfordert eine sorgfältige Kontrolle der Vorwärm-, Halte-, Reflow- und Abkühlphasen, um thermischen Schock zu vermeiden und gleichzeitig eine ordnungsgemäße Lötstelle zu gewährleisten. Die absolute Maximalbedingung für die LED selbst beträgt 260°C Spitzentemperatur für 5 Sekunden.

6.2 Lagerung und Handhabung

LEDs sollten in einer Umgebung von maximal 30°C und 70% relativer Luftfeuchtigkeit gelagert werden. Nach dem Entfernen aus der original feuchtigkeitsdichten Verpackung wird empfohlen, den IR-Reflow-Lötprozess innerhalb von 672 Stunden (28 Tagen) abzuschließen. Für eine längere Lagerung außerhalb des Originalbeutels sollten LEDs in einem verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder in einer Stickstoffatmosphäre aufbewahrt werden. Bauteile, die länger als 672 Stunden gelagert wurden, benötigen möglicherweise einen Trocknungsvorgang (z.B. 60°C für 24 Stunden), um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und ein \"Popcorning\" während des Reflow-Lötens zu verhindern.

6.3 Reinigung

Falls eine Reinigung nach dem Löten erforderlich ist, sollten nur spezifizierte Lösungsmittel verwendet werden. Das Eintauchen der LED in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute ist zulässig. Die Verwendung nicht spezifizierter oder aggressiver chemischer Reiniger kann die Kunststofflinse und das Gehäuse beschädigen.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die Standardverpackung ist 8mm breites, geprägtes Trägerband auf 7-Zoll (178mm) Durchmesser-Spulen. Jede Spule enthält 5000 Stück der LTST-C191KRKT-5A LED. Die Bandtaschen sind mit einem schützenden Deckband versiegelt. Die Verpackung folgt dem ANSI/EIA 481-1-A-1994 Standard. Für Mengen unter einer vollen Spule gilt eine Mindestpackmenge von 500 Stück für Restposten.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Um eine gleichmäßige Helligkeit beim Betrieb mehrerer LEDs parallel zu gewährleisten, wird dringend empfohlen, für jede LED einen eigenen strombegrenzenden Widerstand in Reihe zu schalten. Ein häufiger Schaltungsfehler ist der direkte Parallelanschluss mehrerer LEDs an eine einzelne Stromquelle (Schaltung B im Datenblatt). Aufgrund natürlicher Schwankungen in der Durchlassspannung (VF) zwischen einzelnen LEDs kann dies zu einer starken Stromungleichverteilung führen, bei der eine LED den Großteil des Stroms zieht und überhitzt, während andere schwach leuchten. Der Reihenwiderstand für jede LED hilft, den Strom zu stabilisieren und eine gleichmäßige Beleuchtung zu fördern.

8.2 Schutz vor elektrostatischer Entladung (ESD)

Die LED ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung. Während der Handhabung und Montage müssen Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden: Personal sollte geerdete Handgelenkbänder oder antistatische Handschuhe tragen; alle Arbeitsplätze, Geräte und Lagerregale müssen ordnungsgemäß geerdet sein; und ein Ionisator kann verwendet werden, um statische Aufladungen auf der Kunststofflinse zu neutralisieren. ESD-Schäden sind möglicherweise nicht sofort sichtbar, können aber die Leistung beeinträchtigen oder einen vorzeitigen Ausfall verursachen.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Der primäre differenzierende Vorteil der LTST-C191KRKT-5A ist ihre Bauhöhe von 0,55mm, die deutlich flacher ist als bei vielen Standard-SMD-LEDs (z.B. 0603- oder 0805-Gehäuse, die oft über 0,8mm hoch sind). Die Verwendung von AlInGaP-Technologie bietet im Vergleich zu älteren Technologien wie GaAsP eine höhere Lichtausbeute für rotes Licht, was bei gleichem Betriebsstrom zu einer helleren Abstrahlung führt. Der breite Abstrahlwinkel von 130 Grad ist ein weiterer Vorteil für Anwendungen, die eine großflächige Ausleuchtung anstelle eines fokussierten Strahls erfordern.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Kann ich diese LED ohne einen Reihenwiderstand betreiben?

A: Dies wird nicht empfohlen. Der Betrieb einer LED direkt an einer Spannungsquelle ohne Strombegrenzung wird sie aufgrund von Überstrom wahrscheinlich zerstören. Verwenden Sie stets einen Reihenwiderstand oder eine Konstantstromquelle.

F: Was ist der Unterschied zwischen Peak-Wellenlänge und dominanter Wellenlänge?

A: Die Peak-Wellenlänge (λP) ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsabgabe am höchsten ist. Die dominante Wellenlänge (λd) wird aus den Farbkoordinaten abgeleitet und repräsentiert die einzelne Wellenlänge eines reinen monochromatischen Lichts, das vom menschlichen Auge als dieselbe Farbe wahrgenommen würde. λd ist für die Farbangabe relevanter.

F: Wie interpretiere ich den Bin-Code in der Artikelnummer?

A: Die Artikelnummer LTST-C191KRKT-5A enthält Binning-Informationen. Das Segment \"KRKT\" kodiert typischerweise die Intensitäts- und Spannungs-Bin-Codes. Konsultieren Sie die Binning-Code-Liste im Datenblatt, um den spezifischen Leistungsbereich des bestellten Bauteils zu verstehen.

11. Praktische Design-Fallstudie

Betrachten Sie das Design eines Statusanzeigepanels für ein tragbares Medizingerät. Der Platz ist extrem begrenzt und das Panel muss aus verschiedenen Blickwinkeln lesbar sein. Die 0,55mm Höhe der LTST-C191KRKT-5A ermöglicht es, sie hinter einer dünnen Frontblende unterzubringen. Die Auswahl von LEDs aus demselben Lichtstärke-Bin (z.B. alle aus Bin \"M\") stellt sicher, dass alle Anzeigeleuchten eine einheitliche Helligkeit aufweisen. Die Verwendung eines Reihenwiderstands für jede LED, berechnet basierend auf der Versorgungsspannung und der typischen VF von 2,0V beim gewünschten Strom (z.B. 5-10 mA), garantiert einen stabilen Betrieb und eine lange Lebensdauer. Der breite Abstrahlwinkel von 130 Grad stellt sicher, dass die Anzeige auch bei schrägem Blick auf das Gerät sichtbar ist.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Eine LED ist eine Halbleiter-pn-Übergangsdiode. Wird eine Durchlassspannung angelegt, injizieren Elektronen aus dem n-dotierten Bereich und Löcher aus dem p-dotierten Bereich in den Übergangsbereich. Wenn diese Ladungsträger rekombinieren, wird Energie in Form von Photonen (Licht) freigesetzt. Das spezifische Halbleitermaterial (in diesem Fall AlInGaP) bestimmt die Bandlückenenergie, die wiederum die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts vorgibt. Eine rote AlInGaP-LED hat eine Bandlückenenergie, die Photonen im roten Bereich des sichtbaren Spektrums (~630-640 nm) entspricht.

13. Technologietrends

Der Trend bei SMD-LEDs für Konsum- und Industrieelektronik geht weiterhin in Richtung Miniaturisierung, höherer Effizienz und verbesserter Zuverlässigkeit. Die Gehäusehöhen werden reduziert, um dünnere Endprodukte zu ermöglichen. Effizienzsteigerungen (mehr Lichtausbeute pro Watt elektrischer Leistung) werden durch Fortschritte im Chipdesign, der epitaktischen Schichtabscheidung und der Extraktionseffizienz des Gehäuses vorangetrieben. Ein weiterer Fokus liegt auf der Verbesserung der Farbkonstanz und -stabilität über Temperatur und Lebensdauer. Die Verwendung bleifreier und hochtemperaturbeständiger Materialien in der Gehäusetechnik ist Standard, um Umweltvorschriften zu erfüllen und anspruchsvolle Montageprozesse zu bewältigen.