LTST-C281KGKT Chip LED Datenblatt - Abmessungen 2,8x1,2x0,35mm - Spannung 2,4V - Leistung 75mW - Grün - Technisches Dokument auf Deutsch

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für die LTST-C281KGKT, eine ultraflache, oberflächenmontierbare Chip-LED für moderne Elektronikanwendungen, die hohe Helligkeit und einen kompakten Formfaktor erfordern. Das Bauteil nutzt einen AlInGaP-Halbleiterwerkstoff (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) zur Erzeugung einer grünen Lichtemission und bietet eine überlegene Lichtausbeute im Vergleich zu herkömmlichen LED-Technologien. Die primären Designziele sind die Ermöglichung hochdichter Leiterplattenlayouts, die Kompatibilität mit automatisierten Bestückungsprozessen und eine zuverlässige Leistung unter Standard-Reflow-Lötbedingungen.

Die Kernvorteile dieser Komponente umfassen ihre außergewöhnlich geringe Bauhöhe von 0,35 mm, was für Anwendungen mit strengen Höhenbeschränkungen wie ultradünne Displays, Mobilgeräte und Hintergrundbeleuchtungseinheiten entscheidend ist. Sie ist als grünes Produkt klassifiziert und entspricht der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe), was sie für umweltbewusste Designs geeignet macht. Das Bauteil wird auf industrieüblichem 8-mm-Trägerband auf 7-Zoll-Durchmesser-Spulen geliefert, was eine Hochgeschwindigkeits-Bestückungsfertigung ermöglicht.

2. Detaillierte Betrachtung der technischen Parameter

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 Langzeitperformance vermieden werden.

• Verlustleistung (Pd):75 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das LED-Gehäuse bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C als Wärme abführen kann. Das Überschreiten dieses Limits riskiert eine Überhitzung des Halbleiterübergangs, was zu beschleunigtem Leistungsabfall oder katastrophalem Ausfall führen kann.
• DC-Durchlassstrom (IF):30 mA. Der maximale kontinuierliche Durchlassstrom, der an die LED angelegt werden darf.
• Spitzen-Durchlassstrom:80 mA. Dieser ist nur unter gepulsten Bedingungen mit einem strikten Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 0,1 ms zulässig. Dieser Wert ist für Multiplexing- oder kurze Signalindikationsszenarien relevant.
• Sperrspannung (VR):5 V. Das Anlegen einer Sperrspannung, die diesen Wert überschreitet, kann zum Durchbruch des PN-Übergangs der LED führen.
• Betriebstemperaturbereich:-30°C bis +85°C. Der Umgebungstemperaturbereich, innerhalb dessen die LED spezifikationsgemäß korrekt arbeitet.
• Lagertemperaturbereich:-40°C bis +85°C. Der Temperaturbereich für die Lagerung im nicht betriebsbereiten Zustand.
• Infrarot-Lötbedingung:260°C für 10 Sekunden. Dies definiert das Spitzentemperatur- und Zeitprofil, das das Gehäuse während eines bleifreien Reflow-Lötprozesses aushalten kann.

2.2 Elektrische & Optische Kennwerte

Diese Parameter werden unter Standardtestbedingungen von Ta=25°C und IF=20mA gemessen, sofern nicht anders angegeben. Sie definieren die typische Leistung des Bauteils.

• Lichtstärke (Iv):35,0 mcd (typisch), mit einem Minimum von 18,0 mcd. Dies ist das Maß für die wahrgenommene Lichtleistung, die in eine bestimmte Richtung abgestrahlt wird. Sie wird mit einer Sensor-Filter-Kombination gemessen, die der photopischen (CIE) menschlichen Augenempfindlichkeitskurve entspricht.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):130 Grad (typisch). Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres Wertes auf der Mittelachse (0°) abfällt. Ein derart großer Abstrahlwinkel deutet auf ein diffuseres, lambertstrahlerähnliches Abstrahlmuster hin, das für die Flächenbeleuchtung geeignet ist.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λP):574 nm. Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung des emittierten Lichts ihre maximale Intensität erreicht.
• Dominante Wellenlänge (λd):571 nm (typisch bei IF=20mA). Dieser Wert wird aus dem CIE-Farbtafeldiagramm abgeleitet und repräsentiert die einzelne Wellenlänge, die die wahrgenommene Lichtfarbe am besten beschreibt. Sie ist eine genauere Darstellung der Farbe als die Spitzenwellenlänge.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):15 nm. Dies ist die Breite des Emissionsspektrums bei der halben maximalen Intensität (Full Width at Half Maximum - FWHM). Eine geringere Halbwertsbreite deutet auf eine spektral reinere, gesättigtere Farbe hin.
• Durchlassspannung (VF):2,4 V (typisch), mit einem Maximum von 2,4 V bei IF=20mA. Dies ist der Spannungsabfall über der LED beim Betrieb mit dem spezifizierten Strom.
• Sperrstrom (IR):10 μA (Maximum) bei VR=5V. Dies ist der geringe Leckstrom, der fließt, wenn die spezifizierte Sperrspannung angelegt wird.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Konsistenz in der Massenproduktion zu gewährleisten, werden LEDs basierend auf Schlüsselparametern in Leistungsklassen (Bins) sortiert. Die LTST-C281KGKT verwendet ein dreidimensionales Binning-System.

3.1 Binning der Durchlassspannung

Einheiten in Volt (V), gemessen bei IF=20mA. Die Toleranz pro Bin beträgt ±0,1V.

• Bin 4: 1,90V (Min) - 2,00V (Max)
• Bin 5: 2,00V - 2,10V
• Bin 6: 2,10V - 2,20V
• Bin 7: 2,20V - 2,30V
• Bin 8: 2,30V - 2,40V

Dieses Binning ermöglicht es Entwicklern, LEDs mit eng beieinander liegenden Vf-Werten für Anwendungen auszuwählen, die eine gleichmäßige Helligkeit in Reihenschaltungen oder eine präzise Stromregelung erfordern.

3.2 Binning der Lichtstärke

Einheiten in Millicandela (mcd), gemessen bei IF=20mA. Die Toleranz pro Bin beträgt ±15%.

• Bin M: 18,0 mcd (Min) - 28,0 mcd (Max)
• Bin N: 28,0 mcd - 45,0 mcd
• Bin P: 45,0 mcd - 71,0 mcd
• Bin Q: 71,0 mcd - 112,0 mcd

Diese Klassifizierung gruppiert LEDs nach ihrer Helligkeitsleistung und ermöglicht die Auswahl für Anwendungen mit spezifischen Mindestintensitätsanforderungen.

3.3 Binning der dominanten Wellenlänge

Einheiten in Nanometern (nm), gemessen bei IF=20mA. Die Toleranz pro Bin beträgt ±1 nm.

• Bin C: 567,5 nm (Min) - 570,5 nm (Max)
• Bin D: 570,5 nm - 573,5 nm
• Bin E: 573,5 nm - 576,5 nm

Dieses Binning gewährleistet Farbkonsistenz. LEDs innerhalb desselben Bins erscheinen dem menschlichen Auge in einem nahezu identischen Grünton, was für Multi-LED-Arrays und Displays entscheidend ist.

4. Analyse der Leistungskurven

Während im Datenblatt auf spezifische grafische Kurven verwiesen wird (z.B. Abb.1 für Spektralverteilung, Abb.6 für Abstrahlwinkel), können die typischen Zusammenhänge beschrieben werden.

Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I-V-Kurve):Für AlInGaP-LEDs steigt die Lichtstärke typischerweise in einem nahezu linearen Verhältnis mit dem Durchlassstrom bis zu einem Punkt, danach kann der Wirkungsgrad aufgrund erhöhter Wärmeentwicklung sinken. Der Betrieb bei oder unterhalb des empfohlenen Wertes von 20mA gewährleistet optimalen Wirkungsgrad und Langlebigkeit.

Durchlassspannung vs. Temperatur:Die Durchlassspannung (Vf) einer LED hat einen negativen Temperaturkoeffizienten; sie sinkt mit steigender Sperrschichttemperatur. Dies muss in Konstantspannungs-Treiberkreisen berücksichtigt werden, da ein Temperaturanstieg zu einem Stromanstieg führen kann.

Spektrale Verteilung:Das Emissionsspektrum ist um die dominante Wellenlänge (typisch 571nm) zentriert. Die Halbwertsbreite von 15nm deutet auf ein relativ schmales Band grünen Lichts hin, was zu einer guten Farbreinheit beiträgt. Die Spitzenwellenlänge kann sich mit steigender Sperrschichttemperatur und Treiberstrom leicht verschieben (typischerweise zu längeren Wellenlängen).

5. Mechanische & Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das Bauteil entspricht einem EIA-Standardgehäuse. Zu den wichtigsten Abmessungsmerkmalen gehört eine Gesamthöhe von 0,35 mm, was es zu einer "extra dünnen" Komponente macht. Länge und Breite sind in der detaillierten Gehäusezeichnung (im Datenblatt referenziert) definiert. Alle Abmessungen sind in Millimetern mit einer Standardtoleranz von ±0,10 mm angegeben, sofern nicht anders spezifiziert. Das Linsenmaterial ist wasserklar, was die Lichtauskopplung maximiert und den beabsichtigten Abstrahlwinkel ermöglicht.

5.2 Polaritätskennzeichnung & Lötflächen-Design

Das Datenblatt enthält ein empfohlenes Lötflächenlayout. Ein korrektes Lötflächen-Design ist entscheidend für eine zuverlässige Lötstelle, die korrekte Ausrichtung während des Reflow-Prozesses und das Wärmemanagement. Die Kathode ist typischerweise auf dem Bauteil markiert, oft durch eine Kerbe, einen grünen Punkt oder eine unterschiedliche Anschlusslänge/-form. Die empfohlenen Lötflächenabmessungen helfen, "Tombstoning" (Aufstellen der Komponente auf einer Seite) während des Reflow-Lötens zu verhindern und ermöglichen gute Lötfilets.

6. Löt- & Bestückungsrichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Ein empfohlenes Infrarot (IR) Reflow-Profil für bleifreie Prozesse wird bereitgestellt. Dieses Profil entspricht JEDEC-Standards und dient als generische Zielvorgabe. Zu den Schlüsselparametern gehören:

• Vorwärmen:150-200°C.
• Vorwärmzeit:Maximal 120 Sekunden, um eine gleichmäßige Erwärmung und Aktivierung des Flussmittels zu ermöglichen.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C. Das Bauteil ist für diese Temperatur für 10 Sekunden ausgelegt.
• Zeit oberhalb Liquidus (TAL):Die Zeit, in der das Lot geschmolzen ist, muss kontrolliert werden, um gute intermetallische Bindungen zu bilden, ohne das Bauteil übermäßig zu belasten.

Es wird betont, dass das optimale Profil vom spezifischen Leiterplattendesign, der verwendeten Lotpaste und dem Ofen abhängt. Eine Charakterisierung für die spezifische Fertigungslinie wird empfohlen.

6.2 Handlöten

Falls Handlöten notwendig ist, muss äußerste Vorsicht walten:

• Lötkolbentemperatur:Maximal 300°C.
• Lötzeit:Maximal 3 Sekunden pro Lötfläche. Dies sollte nur einmal durchgeführt werden, um thermische Schäden am LED-Chip und am Kunststoffgehäuse zu vermeiden.

6.3 Lagerung & Handhabung

• ESD-Vorsichtsmaßnahmen (Elektrostatische Entladung):Das Bauteil ist empfindlich gegenüber ESD. Die Handhabung sollte mit Erdungsarmbändern, antistatischen Matten und geerdeter Ausrüstung erfolgen.
• Feuchtigkeitssensitivität:Als oberflächenmontierbares Kunststoffgehäuse ist es empfindlich gegenüber Feuchtigkeitsaufnahme. Wenn die original versiegelte Feuchtigkeitssperrbeutel geöffnet wird, sollten die Bauteile innerhalb von 672 Stunden (28 Tagen) unter empfohlenen Lagerbedingungen (≤30°C, ≤60% r.F.) einem IR-Reflow-Lötprozess unterzogen werden. Für eine Lagerung über diesen Zeitraum hinaus oder in unkontrollierten Umgebungen ist vor dem Löten ein Trocknungsprozess ("Baking") bei etwa 60°C für mindestens 20 Stunden erforderlich, um "Popcorning" (Gehäuserissbildung durch schnelle Dampfausdehnung während des Reflow-Lötens) zu verhindern.

7. Verpackungs- & Bestellinformationen

Die Standardverpackung ist 8 mm breites, geprägtes Trägerband auf 7-Zoll (178 mm) Durchmesser-Spulen. Jede Spule enthält 5000 Stück. Für Mengen unter einer vollen Spule gilt eine Mindestpackmenge von 500 Stück für Restbestände. Die Band- und Spulenspezifikationen entsprechen ANSI/EIA-481. Leere Taschen im Band sind mit einem Deckband versiegelt, um die Bauteile zu schützen. Die maximal zulässige Anzahl aufeinanderfolgender fehlender Bauteile (leere Taschen) beträgt laut Standard zwei.

8. Anwendungshinweise & Designüberlegungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese LED eignet sich für eine Vielzahl von Anwendungen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf: Statusanzeigen auf Unterhaltungselektronik (Telefone, Tablets, Laptops), Hintergrundbeleuchtung für kleine LCDs oder Tastaturen, dekorative Beleuchtung, Automobil-Innenraumbeleuchtung und allgemeine Panel-Indikatoren. Ihre geringe Bauhöhe macht sie ideal für platzbeschränkte Designs.

8.2 Treiberschaltungs-Design

Strombegrenzung ist essentiell:LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Es muss stets ein Vorwiderstand oder eine Konstantstrom-Treiberschaltung verwendet werden, um das Überschreiten des maximalen DC-Durchlassstroms (30mA) zu verhindern. Der Widerstandswert kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (V_Versorgung - Vf_LED) / I_gewünscht. Unter Verwendung des typischen Vf von 2,4V und eines gewünschten Stroms von 20mA bei einer 5V-Versorgung: R = (5V - 2,4V) / 0,020A = 130 Ohm. Ein Standardwiderstand von 130 oder 150 Ohm wäre geeignet.

Thermisches Management:Obwohl die Verlustleistung gering ist (max. 75mW), trägt eine ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte um die thermischen Lötflächen (falls spezifiziert) oder eine angemessene Leiterbahnbreite zur Wärmeableitung bei, was den LED-Wirkungsgrad und die Lebensdauer erhält, insbesondere in Umgebungen mit hoher Umgebungstemperatur oder bei Betrieb mit höheren Strömen.

8.3 Reinigung

Falls eine Nachlötreinigung erforderlich ist, sollten nur spezifizierte Lösungsmittel verwendet werden. Das Eintauchen der LED in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute ist akzeptabel. Die Verwendung nicht spezifizierter oder aggressiver chemischer Reiniger kann das Kunststoffgehäuse und die Linse beschädigen, was zu Verfärbungen oder Rissen führt.

9. Technischer Vergleich & Differenzierung

Die primären Unterscheidungsmerkmale dieser Komponente sind ihreultraflache Bauhöhe von 0,35 mmund die Verwendung vonAlInGaP-Technologiefür den grünen Chip.

• vs. Traditionelle LED-Gehäuse:Im Vergleich zu älteren LED-Gehäusen (z.B. 3mm oder 5mm Durchsteckmontage) bietet diese SMD-Chip-LED einen deutlich kleineren Platzbedarf und eine geringere Bauhöhe und ermöglicht so moderne miniaturisierte Designs. Sie ermöglicht zudem eine vollautomatisierte Bestückung.
• AlInGaP vs. Andere Technologien:Für grüne und gelbe Farben bieten AlInGaP-LEDs im Allgemeinen einen höheren Lichtstrom pro Watt (lm/W) und eine bessere Temperaturstabilität im Vergleich zu älteren Technologien wie Galliumphosphid (GaP). Dies führt zu einer helleren Ausgangsleistung und einer konsistenteren Farbe über einen Bereich von Betriebsbedingungen.
• Wasserklares Linsengehäuse:Das wasserklare (nicht diffundierende) Linsengehäuse bietet die höchstmögliche Lichtausbeute und ein klar definiertes Abstrahlwinkelmuster, im Gegensatz zu einer diffundierenden Linse, die das Licht breiter streut für ein weicheres Erscheinungsbild.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich diese LED mit 3,3V ohne Vorwiderstand betreiben?

A: Nein. Ohne einen strombegrenzenden Widerstand würde das direkte Anlegen von 3,3V wahrscheinlich einen Strom weit über dem Maximum von 30mA erzwingen und die LED sofort beschädigen. Verwenden Sie stets einen Vorwiderstand oder einen Konstantstromtreiber.

F: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge (574nm) und dominanter Wellenlänge (571nm)?

A: Die Spitzenwellenlänge ist der Punkt, an dem die spektrale Leistung am höchsten ist. Die dominante Wellenlänge wird aus der Farbwahrnehmung (CIE-Diagramm) abgeleitet und repräsentiert besser den tatsächlich wahrgenommenen Farbton. Sie liegen oft nahe beieinander, sind aber nicht identisch, insbesondere bei LEDs mit asymmetrischen Spektren.

F: Der Abstrahlwinkel beträgt 130 Grad. Bedeutet das, Licht ist nur innerhalb dieses Kegels sichtbar?

A: Nein, Licht wird in einem nahezu hemisphärischen Muster abgestrahlt, aber seine Intensität nimmt mit dem Winkel ab. Die 130-Grad-Spezifikation ist der Winkel, bei dem die Intensität die Hälfte des Wertes auf der Achse (0°) beträgt. Außerhalb dieses Winkels ist noch etwas Licht sichtbar, aber es ist deutlich schwächer.

F: Warum ist die Lagerzeit nach dem Öffnen der Beutel auf 672 Stunden begrenzt?

A: Dies liegt am Feuchtigkeitssensitivitätslevel (MSL). Das Kunststoffgehäuse kann Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen. Während der hohen Hitze des Reflow-Lötprozesses kann diese Feuchtigkeit schnell zu Dampf werden und einen inneren Druck verursachen, der das Gehäuse reißen lassen kann ("Popcorning"). Die 672-Stunden-Grenze setzt eine ordnungsgemäße Lagerung voraus; der Trocknungsprozess entfernt die aufgenommene Feuchtigkeit.

11. Praktische Design- & Anwendungsbeispiele

Beispiel 1: Multi-LED-Statusleiste:Entwurf einer 5-segmentigen Statusleiste auf einem tragbaren Gerät. Um eine gleichmäßige Helligkeit und Farbe zu gewährleisten, sollten LEDs aus demselben Lichtstärke-Bin (z.B. alle aus Bin N) und demselben dominanten Wellenlängen-Bin (z.B. alle aus Bin D) spezifiziert werden. Treiben Sie sie mit einer gemeinsamen Konstantstromschaltung oder einzelnen Widerständen an, die unter Verwendung der maximalen Vf aus dem Durchlassspannungs-Bin (z.B. Bin 8, 2,4V) berechnet wurden, um sicherzustellen, dass alle LEDs auch bei ungünstigster Vf-Variation leuchten.

Beispiel 2: Hintergrundbeleuchtung eines dünnen Membranschalters:Die Bauhöhe von 0,35 mm ist hier entscheidend. Die LED kann direkt hinter einem lichtdurchlässigen Symbol auf einer Membranschicht platziert werden, ohne nennenswert Dicke hinzuzufügen. Ein Strom von 10-15mA (anstelle von 20mA) könnte ausreichend sein, um den Stromverbrauch und die Wärmeentwicklung zu reduzieren und dennoch in einer dunklen Umgebung ausreichende Beleuchtung zu bieten.

12. Funktionsprinzip

Die LTST-C281KGKT ist eine Halbleiterlichtquelle, die auf einem PN-Übergang aus AlInGaP-Materialien basiert. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die interne Potenzialbarriere des Übergangs übersteigt, werden Elektronen aus dem N-Typ-Bereich und Löcher aus dem P-Typ-Bereich in den aktiven Bereich injiziert. Wenn diese Ladungsträger rekombinieren, wird Energie in Form von Photonen (Licht) freigesetzt. Die spezifische Bandlücke der AlInGaP-Legierung bestimmt die Wellenlänge (Farbe) der emittierten Photonen, die in diesem Fall im grünen Bereich des sichtbaren Spektrums liegt (~571nm). Das wasserklare Epoxidharzgehäuse fungiert als Linse, formt den Lichtaustritt und bietet mechanischen und Umweltschutz für den empfindlichen Halbleiterchip.

13. Technologietrends

Die Entwicklung von LEDs wie der LTST-C281KGKT folgt mehreren wichtigen Branchentrends:

• Miniaturisierung:Kontinuierliche Verringerung der Gehäusegröße (Platzbedarf und Höhe), um immer kleinere und dünnere Elektronikprodukte zu ermöglichen.
• Erhöhter Wirkungsgrad:Fortschritte in der epitaktischen Schichtabscheidung und im Chipdesign (wie die Verwendung von AlInGaP) führen zu mehr Lumen pro Watt (lm/W), was den Stromverbrauch für eine gegebene Lichtleistung reduziert.
• Verbesserte Zuverlässigkeit & Kompatibilität:Verbesserungen bei Gehäusematerialien und -konstruktion ermöglichen eine höhere Temperaturtoleranz, wie z.B. das Aushalten von 260°C bleifreien Reflow-Profilen, was heute ein Industriestandard ist.
• Standardisierung & Automatisierung:Die Übernahme standardisierter Gehäuseformen (EIA) und der Band- und Spulenverpackung ist entscheidend für die Kompatibilität mit hochvolumigen, automatisierten Oberflächenmontage-Technologie (SMT) Fertigungslinien und senkt die Herstellungskosten.