LTST-C191KFKT Orange SMD LED Datenblatt - Abmessungen 1,6x0,8x0,55mm - Spannung 2,4V - Leistung 75mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTST-C191KFKT ist eine oberflächenmontierbare (SMD) Leuchtdiode (LED), die für moderne, platzbeschränkte elektronische Anwendungen konzipiert ist. Sie gehört zur Kategorie der extraflachen Chip-LEDs und zeichnet sich durch eine bemerkenswert niedrige Bauhöhe von nur 0,55 Millimetern aus. Dies macht sie zur idealen Wahl für Hintergrundbeleuchtung, Statusanzeigen und dekorative Beleuchtung in schlanken Konsumelektronikgeräten, Automobilinnenräumen und tragbaren Geräten, wo der vertikale Bauraum knapp ist.

Die LED nutzt für ihren lichtemittierenden Bereich ein AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Halbleitermaterial. Diese Technologie ist bekannt für die Erzeugung von hocheffizientem Licht im Bernstein- bis Rot-Orange-Spektrum mit hervorragender Helligkeit und Farbstabilität. Das Bauteil ist in einem wasserklaren Linsengehäuse untergebracht, das eine hohe Lichtausbeute und einen weiten Betrachtungswinkel ermöglicht. Es entspricht vollständig der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe) und wird somit als umweltfreundliches Produkt eingestuft, das für globale Märkte mit strengen Umweltvorschriften geeignet ist.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die primären Vorteile dieser LED ergeben sich aus der Kombination von Miniaturisierung und Leistung. Das ultraflache 0,55mm Profil ist ihr markantestes Merkmal und ermöglicht die Integration in Produkte, für die herkömmliche LEDs zu groß sind. Trotz ihrer geringen Größe liefert sie eine hohe Lichtstärke, mit typischen Werten von bis zu 90 Millicandela (mcd). Das Gehäuse entspricht den EIA-Standardabmessungen (Electronic Industries Alliance), was die Kompatibilität mit der breiten Palette an automatischen Bestückungsgeräten in der Serienfertigung gewährleistet. Darüber hinaus ist es für Infrarot (IR)-Reflow-Lötprozesse ausgelegt, dem Standardverfahren zur Montage von SMD-Bauteilen auf Leiterplatten (PCBs). Diese Kombination zielt auf Märkte ab, darunter Konsumelektronik (Smartphones, Tablets, Wearables), Beleuchtung von Automobil-Armaturenbrettern und Bedienfeldern, Industrie-Bedienfelder und allgemeine Anzeigeanwendungen, die zuverlässige, helle und kompakte Lichtquellen erfordern.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte Analyse der elektrischen, optischen und thermischen Parameter, die die Betriebsgrenzen und die Leistung der LED definieren.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte geben die Grenzen an, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Sie sind nicht für den Normalbetrieb vorgesehen.

• Verlustleistung (Pd):75 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das LED-Gehäuse als Wärme abführen kann, ohne dass Leistung oder Lebensdauer beeinträchtigt werden. Das Überschreiten dieses Limits riskiert eine Überhitzung des Halbleiterübergangs.
• DC-Durchlassstrom (IF):30 mA. Der maximale kontinuierliche Durchlassstrom, der der LED unter Gleichstrombedingungen zugeführt werden darf.
• Spitzen-Durchlassstrom:80 mA. Dieser höhere Strom ist nur unter gepulsten Bedingungen zulässig, speziell bei einem Tastverhältnis von 1/10 mit einer Pulsbreite von 0,1ms. Dieser Wert ist relevant für Multiplexing- oder PWM (Pulsweitenmodulation)-Dimm-Anwendungen.
• Betriebstemperaturbereich:-30°C bis +85°C. Der Umgebungstemperaturbereich, innerhalb dessen die LED garantiert gemäß ihren Spezifikationen funktioniert.
• Lagertemperaturbereich:-40°C bis +85°C. Der Temperaturbereich für die Lagerung des Bauteils, wenn es nicht unter Spannung steht.
• Infrarot-Lötbedingung:260°C für 10 Sekunden. Dies definiert das Spitzentemperatur- und Zeitprofil, das die LED während eines bleifreien Reflow-Lötprozesses ohne Schaden aushalten kann.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Diese Parameter werden bei einer Standard-Umgebungstemperatur von 25°C gemessen und definieren die typische Leistung des Bauteils.

• Lichtstärke (Iv):45,0 (Min), 90,0 (Typ) mcd bei IF=20mA. Dies misst die vom menschlichen Auge wahrgenommene Helligkeit der LED. Der große Bereich deutet auf ein Binning-System hin (siehe Abschnitt 3).
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):130 Grad (Typ). Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres Wertes auf der Mittelachse (0 Grad) abfällt. Ein 130-Grad-Winkel zeigt ein sehr breites, diffuses Lichtabstrahlmuster an, das für Flächenbeleuchtung oder Anzeigen mit weitem Betrachtungswinkel geeignet ist.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λP):611 nm (Typ). Die spezifische Wellenlänge, bei der die optische Ausgangsleistung der LED ihr Maximum erreicht. Für diese orange LED liegt sie im orange-roten Teil des sichtbaren Spektrums.
• Dominante Wellenlänge (λd):605 nm (Typ). Dieser Wert wird aus dem CIE-Farbdiagramm abgeleitet und repräsentiert die einzelne Wellenlänge, die die wahrgenommene Lichtfarbe am besten beschreibt. Es ist der Schlüsselparameter für die Farbangabe.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):17 nm (Typ). Dies gibt die spektrale Reinheit oder Bandbreite des emittierten Lichts an. Ein Wert von 17nm ist typisch für AlInGaP-LEDs und führt zu einer gesättigten orangen Farbe.
• Durchlassspannung (VF):2,0 (Min), 2,4 (Typ) V bei IF=20mA. Der Spannungsabfall über der LED, wenn sie den spezifizierten Strom führt. Dies ist entscheidend für den Entwurf der strombegrenzenden Schaltung.
• Sperrstrom (IR):10 µA (Max) bei VR=5V. Der kleine Leckstrom, der fließt, wenn eine Sperrspannung angelegt wird. Das Überschreiten der maximalen Sperrspannung (nicht spezifiziert, aber typischerweise um 5V) kann sofortigen Schaden verursachen.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Konsistenz in der Massenproduktion zu gewährleisten, werden LEDs nach Leistung sortiert (gebinned). Das Datenblatt enthält eine Bincode-Liste speziell für die Lichtstärke.

3.1 Lichtstärke-Binning

Die Intensität wird unter der Standardtestbedingung von 20mA Durchlassstrom gemessen. Die Bins sind wie folgt definiert:

• Bin-Code P:45,0 mcd (Min) bis 71,0 mcd (Max)
• Bin-Code Q:71,0 mcd (Min) bis 112,0 mcd (Max)
• Bin-Code R:112,0 mcd (Min) bis 180,0 mcd (Max)
• Bin-Code S:180,0 mcd (Min) bis 280,0 mcd (Max)

Auf jedes Lichtstärke-Bin wird eine Toleranz von +/-15% angewendet. Das bedeutet, eine als Bin Q gekennzeichnete LED könnte eine tatsächliche Intensität zwischen etwa 60,4 mcd und 128,8 mcd haben. Entwickler müssen diese Schwankung berücksichtigen, wenn sie Helligkeitsstufen für ihre Anwendung spezifizieren, und oft für den Minimalwert des ausgewählten Bins entwerfen, um die Leistung zu garantieren.

4. Analyse der Kennlinien

Während im Datenblatt auf spezifische grafische Kurven verwiesen wird (z.B. Abb.1, Abb.6), kann ihr typisches Verhalten basierend auf der Technologie beschrieben werden.

4.1 Strom-Spannungs-Kennlinie (I-V)

Wie alle Dioden hat die LED eine nichtlineare I-V-Kennlinie. Unterhalb der Durchlassspannungsschwelle (etwa 1,8-2,0V für AlInGaP) fließt sehr wenig Strom. Wenn die Spannung VF (typ. 2,4V) erreicht und überschreitet, steigt der Strom exponentiell an. Deshalb müssen LEDs von einer Stromquelle oder über eine Spannungsquelle mit einem Reihen-Strombegrenzungswiderstand betrieben werden; eine kleine Änderung der Spannung kann eine große, möglicherweise zerstörerische, Änderung des Stroms verursachen.

4.2 Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Die Lichtausbeute (Lichtstärke) ist über einen signifikanten Bereich annähernd proportional zum Durchlassstrom. Allerdings kann die Effizienz bei sehr hohen Strömen aufgrund erhöhter Wärmeentwicklung im Chip sinken. Der genormte 20mA-Testpunkt ist ein Standardwert, der Helligkeit, Effizienz und Zuverlässigkeit in Einklang bringt.

4.3 Temperaturabhängigkeit

Die Leistung von LEDs ist temperaturabhängig. Mit steigender Sperrschichttemperatur:

• Durchlassspannung (VF):Sinkt leicht.
• Lichtstärke (Iv):Sinkt. AlInGaP-LEDs zeigen weniger thermisches Quenchen als einige andere Typen, aber die Ausgangsleistung nimmt mit steigender Temperatur dennoch ab.
• Dominante Wellenlänge (λd):Kann sich leicht verschieben, typischerweise zu längeren Wellenlängen (Rotverschiebung).

Ein ordentliches Wärmemanagement im Anwendungsdesign ist unerlässlich, um über die Lebensdauer des Produkts hinweg eine konsistente Farbe und Helligkeit zu gewährleisten.

5. Mechanische & Gehäuseinformationen

Die LTST-C191KFKT verwendet ein Standard-Chip-LED-Gehäuseformat.

5.1 Gehäuseabmessungen

Die wichtigsten Abmessungen sind: Länge: 1,6mm, Breite: 0,8mm, Höhe: 0,55mm. Alle Toleranzen betragen typischerweise ±0,10mm, sofern nicht anders angegeben. Das Gehäuse hat zwei metallisierte Anschlüsse (Anode und Kathode) auf der Unterseite zum Löten. Die Polarität ist üblicherweise durch eine Markierung auf der Oberseite des Gehäuses oder eine abgeschrägte Ecke gekennzeichnet.

5.2 Vorgeschlagenes Lötpad-Layout

Das Datenblatt enthält ein empfohlenes Land Pattern (Lötpad)-Design für die Leiterplatte. Die Einhaltung dieser Richtlinie ist entscheidend für zuverlässige Lötstellen, die Vermeidung von Tombstoning (Abheben eines Endes) und die korrekte Ausrichtung während der automatischen Bestückung. Das Pad-Design berücksichtigt den notwendigen Lötfillet und verhindert Lötbrücken zwischen den beiden eng beieinander liegenden Anschlüssen.

6. Löt- & Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Die LED ist mit Infrarot (IR)-Reflow-Lötprozessen kompatibel, dem Standard für die SMD-Montage. Ein empfohlenes Profil wird bereitgestellt, das mit den JEDEC-Standards für bleifreies Löten (SnAgCu) konform ist. Wichtige Parameter sind:

• Vorwärmen:150-200°C, um die Platine und die Bauteile allmählich zu erwärmen, das Flussmittel zu aktivieren und thermischen Schock zu minimieren.
• Vorwärmzeit:Maximal 120 Sekunden.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C.
• Zeit oberhalb Liquidus:Die Zeit, in der das Lot geschmolzen ist, typischerweise 60-90 Sekunden, mit einem Maximum von 10 Sekunden bei 260°C.

Das Profil sollte für das spezifische Leiterplattendesign, die verwendete Lötpaste und den Ofen charakterisiert werden.

6.2 Handlöten

Falls manuelles Löten notwendig ist, ist äußerste Vorsicht geboten:

• Lötkolbentemperatur:Maximal 300°C.
• Lötzeit:Maximal 3 Sekunden pro Lötstelle.
• Einschränkung:Es wird nur ein Lötzyklus empfohlen, um thermische Schäden am Kunststoffgehäuse und den internen Bonddrähten zu verhindern.

6.3 Reinigung

Es sollten nur spezifizierte Reinigungsmittel verwendet werden. Nicht spezifizierte Chemikalien können die Kunststofflinse oder den Epoxid-Verguss beschädigen. Falls nach dem Löten gereinigt werden muss, wird ein kurzes Eintauchen in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute empfohlen.

6.4 Lagerung und Handhabung

LEDs sind feuchtigkeitsempfindliche Bauteile (MSD). Die Verpackung ist mit Trockenmittel versiegelt. Einmal geöffnet, sollten die Bauteile innerhalb von 672 Stunden (28 Tagen) unter kontrollierter Luftfeuchtigkeit (<60% RH) verwendet oder vor der Verwendung getrocknet (gebaked) werden, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen, die während des Reflow-Prozesses zu \"Popcorning\" (Gehäuserissen) führen kann. Richtige ESD-Vorsichtsmaßnahmen (Elektrostatische Entladung), wie geerdete Handgelenkbänder und Arbeitsplätze, sind zwingend erforderlich, um Schäden durch statische Elektrizität zu verhindern.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Band- und Spulenspezifikationen

Die LEDs werden auf industrieüblichen, geprägten Trägerbändern auf Spulen mit einem Durchmesser von 7 Zoll (178mm) geliefert, um die automatische Bestückung zu erleichtern.

• Taschenabstand:Standard 8mm Band.
• Stückzahl pro Spule:5000 Stück.
• Mindestbestellmenge (MOQ):500 Stück für Restmengen.
• Deckband:Leere Taschen werden mit einem Deckband verschlossen.
• Fehlende LEDs:Gemäß Spezifikation (ANSI/EIA 481) sind maximal zwei aufeinanderfolgende fehlende LEDs zulässig.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• Statusanzeigen:Strom-, Verbindungs-, Batterielade- und Modusanzeigen in ultraflachen Laptops, Tablets und Smartphones.
• Hintergrundbeleuchtung:Beleuchtung für Membranschalter, Tastaturen und Symbole auf Automobil-Armaturenbrettern, Industrie-Bedienfeldern und medizinischen Geräten.
• Dekorative Beleuchtung:Akzentbeleuchtung in Konsumelektronik, bei der eine schlanke Bauform entscheidend ist.

8.2 Designüberlegungen

• Stromversorgung:LEDs sind strombetriebene Bauteile. Verwenden Sie bei Betrieb mit einer Spannungsquelle immer einen Reihen-Strombegrenzungswiderstand. Der Widerstandswert kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (Vcc - VF) / IF, wobei Vcc die Versorgungsspannung, VF die LED-Durchlassspannung und IF der gewünschte Durchlassstrom (z.B. 20mA) ist.
• Parallelschaltung:Vermeiden Sie die direkte Parallelschaltung mehrerer LEDs an einer einzelnen Stromquelle. Kleine Unterschiede in VF zwischen einzelnen LEDs können zu schwerwiegenden Stromungleichgewichten führen, wobei eine LED den Großteil des Stroms aufnimmt und möglicherweise ausfällt. Verwenden Sie für jede LED einen separaten Strombegrenzungswiderstand oder dedizierte LED-Treiber-ICs mit mehreren Kanälen.
• Wärmemanagement:Stellen Sie sicher, dass das Leiterplattenlayout eine ausreichende Wärmeableitung bietet. Obwohl die Leistung gering ist (max. 75mW), kann Dauerbetrieb bei hohen Umgebungstemperaturen die Lichtausbeute und Lebensdauer verringern. Vermeiden Sie die Platzierung der LED in der Nähe anderer wärmeerzeugender Komponenten.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die primäre Differenzierung der LTST-C191KFKT liegt in ihrem ultraflachen 0,55mm Profil. Im Vergleich zu Standard-0603- oder 0402-Gehäuse-LEDs, die typischerweise 0,6-0,8mm hoch sind, bietet dieses Bauteil eine Höhenreduzierung von ~30%. Dies ist ein entscheidender Vorteil im Trend zu immer dünneren Elektronikprodukten. Die Verwendung von AlInGaP-Technologie bietet im Orange/Bernstein-Bereich eine höhere Effizienz und bessere Farbstabilität im Vergleich zu älteren Technologien wie GaAsP. Darüber hinaus bedeutet ihre Kompatibilität mit Standard-IR-Reflow- und Bestückungsprozessen, dass sie in bestehende Serienfertigungslinien integriert werden kann, ohne wie bei einigen Nischen-Ultraflachkomponenten spezielle Ausrüstung oder Verfahren zu erfordern.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

10.1 Kann ich diese LED dauerhaft mit 30mA betreiben?

Obwohl der absolute Maximalwert für den DC-Durchlassstrom 30mA beträgt, ist die Standardtestbedingung und der typische Arbeitspunkt 20mA. Dauerbetrieb bei 30mA erzeugt mehr Wärme, was möglicherweise die Lichtausbeute und Langzeitzuverlässigkeit verringert. Für optimale Leistung und Lebensdauer wird generell empfohlen, für 20mA oder weniger zu dimensionieren.

10.2 Warum gibt es eine so große Spanne in der Lichtstärkespezifikation (45-280 mcd)?

Diese Spanne repräsentiert die Gesamtstreuung über alle Bincodes (P bis S). Eine spezifische Bestellung gilt für ein einzelnes Bin (z.B. Bin Q: 71-112 mcd). Das Binning-System ermöglicht es Herstellern, Teile nach Leistung zu sortieren, sodass Kunden den Helligkeitsgrad auswählen können, der ihren Anwendungs- und Kostenanforderungen entspricht. Geben Sie beim Bestellen immer den gewünschten Bincode an.

10.3 Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge (611nm) und dominanter Wellenlänge (605nm)?

Die Spitzenwellenlänge (λP) ist die physikalische Wellenlänge, bei der die optische Ausgangsleistung am höchsten ist. Die dominante Wellenlänge (λd) ist ein berechneter Wert basierend auf der menschlichen Farbwahrnehmung (CIE-Diagramm), der der wahrgenommenen Farbe am besten entspricht. Für eine monochromatische Quelle wie eine LED liegen sie oft nahe beieinander, aber λd ist der Standardparameter, der zur Spezifikation der LED-Farbe für Designzwecke verwendet wird.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf einer Statusanzeige für einen schlanken Bluetooth-Lautsprecher.Das Design erfordert eine stromsparende orange LED zur Anzeige des Kopplungsmodus. Der verfügbare Platz hinter dem Frontgitter beträgt nur 0,6mm. Eine Standard-LED würde nicht passen. Die LTST-C191KFKT mit ihrer Höhe von 0,55mm wird ausgewählt. Die Schaltung verwendet einen 3,3V-Mikrocontroller-GPIO-Pin. Der Reihenwiderstand wird berechnet: R = (3,3V - 2,4V) / 0,020A = 45 Ohm. Ein Standard-47-Ohm-Widerstand wird gewählt, was einem Strom von ~19mA entspricht. Das Leiterplatten-Land Pattern wird gemäß der Datenblattempfehlung entworfen. Die LED wird an einer Stelle platziert, an der die Wärme vom Audioverstärker-IC minimal ist. Der gewählte Bincode ist \"Q\", um auch am unteren Ende des Bin-Bereichs eine ausreichende Helligkeit zu gewährleisten. Die Montage verwendet ein Standard-bleifreies Reflow-Profil mit einer Spitzentemperatur von 250°C.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Eine LED ist eine Halbleiter-pn-Übergangsdiode. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, werden Elektronen aus dem n-dotierten Bereich und Löcher aus dem p-dotierten Bereich in den Übergangsbereich (die aktive Schicht aus AlInGaP) injiziert. Wenn sich diese Elektronen und Löcher rekombinieren, setzen sie Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlücke des in der aktiven Schicht verwendeten Halbleitermaterials bestimmt. AlInGaP hat eine Bandlücke, die Licht im roten, orangen, bernsteinfarbenen und gelben Teil des Spektrums entspricht. Die wasserklare Epoxidlinse verkapselt den Chip, bietet mechanischen Schutz und formt den Lichtausgangsstrahl.

13. Technologietrends

Der Trend bei Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungs-LEDs geht weiterhin in Richtung weiterer Miniaturisierung, höherer Effizienz (mehr Lichtausbeute pro elektrischem Watt) und verbesserter Farbwiedergabe und -konsistenz. Es gibt auch einen Trend zur Integration, wie z.B. LEDs mit eingebauten Strombegrenzungswiderständen oder Treiber-ICs. Für Ultraflach-Anwendungen stellen Chip-Scale-Package (CSP)-LEDs, bei denen es sich im Wesentlichen um den blanken Halbleiterchip mit einer Schutzschicht handelt, die nächste Grenze bei der Reduzierung von Gehäusegröße und -höhe dar. Bauteile wie die LTST-C191KFKT bieten jedoch für eine breite Palette aktueller Anwendungen eine ausgezeichnete Balance zwischen extremer Miniaturisierung, Fertigbarkeit, Zuverlässigkeit und Kosten.