LTST-C193KFKT-5A Orange SMD LED Datenblatt - Abmessungen 1,6x0,8x0,35mm - Spannung 1,7-2,3V - Leistung 75mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTST-C193KFKT-5A ist eine Chip-LED für die Oberflächenmontage (SMD), die für moderne, platzbeschränkte elektronische Anwendungen konzipiert ist. Ihr Hauptmerkmal ist eine außergewöhnlich geringe Bauhöhe von nur 0,35 Millimetern, was sie für ultraflache Consumer Electronics, Hintergrundbeleuchtung und Anzeigeanwendungen prädestiniert, bei denen die Bauteilhöhe ein kritischer Designfaktor ist. Das Bauteil emittiert ein helles orangefarbenes Licht mittels eines AllnGaP-Halbleitermaterials (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid), das für seine hohe Effizienz und gute Farbreinheit bekannt ist. Es ist auf 8-mm-Trägerband verpackt und wird auf 7-Zoll-Spulen geliefert, voll kompatibel mit Hochgeschwindigkeits-Bestückungsautomaten und Standard-Infrarot (IR)-Reflow-Lötprozessen.

1.1 Hauptmerkmale und Vorteile

Die LED bietet Entwicklern mehrere klare Vorteile. Ihre RoHS-Konformität und die Kennzeichnung als grünes Produkt stellen sicher, dass sie internationale Umweltvorschriften erfüllt. Der EIA-Standard-Gehäusefuß garantiert Kompatibilität mit einer Vielzahl bestehender PCB-Layouts und Fertigungswerkzeuge. Das Bauteil ist zudem IC-kompatibel, was bedeutet, dass es direkt mit typischen Logikpegel-Spannungen und entsprechender Strombegrenzung angesteuert werden kann, was den Schaltungsentwurf vereinfacht. Die Kombination aus ultraflacher Bauform, zuverlässiger Leistung und fertigungsfreundlicher Verpackung macht diese LED zu einer vielseitigen Komponente für die Serienfertigung.

2. Absolute Grenzwerte

Der Betrieb einer elektronischen Komponente über ihre absoluten Grenzwerte hinaus kann dauerhafte Schäden verursachen. Für die LTST-C193KFKT-5A ist der maximale Dauer-Gleichstrom (DC) mit 30 mA spezifiziert. Unter gepulsten Bedingungen mit einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 0,1 ms kann sie einen Spitzenstrom von 80 mA verkraften. Die maximale Verlustleistung beträgt 75 mW, ein kritischer Parameter für das Wärmemanagement. Das Bauteil hält eine Sperrspannung von bis zu 5 Volt aus. Der Betriebstemperaturbereich liegt zwischen -30°C und +85°C, während der Lagerungstemperaturbereich etwas weiter von -40°C bis +85°C reicht. Für die Montage ist die LED für Infrarot-Reflow-Löten mit einer Spitzentemperatur von 260°C für maximal 10 Sekunden ausgelegt.

3. Elektro-optische Eigenschaften

Die Leistung der LED wird unter Standard-Testbedingungen bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C charakterisiert. Die Schlüsselparameter definieren ihre Lichtausbeute und elektrisches Verhalten.

3.1 Lichtstärke und Abstrahlwinkel

Bei einem Durchlassstrom (IF) von 5 mA liegt der typische Wert der Lichtstärke (Iv) innerhalb eines Binning-Bereichs. Der Minimalwert beginnt bei 11,2 Millicandela (mcd), mit einem Maximum von 45,0 mcd für die höchste Binning-Klasse. Die Lichtstärke wird mit einer Sensor- und Filterkombination gemessen, die der photopischen (CIE) Augenempfindlichkeitskurve entspricht. Das Bauteil verfügt über einen sehr weiten Abstrahlwinkel (2θ1/2) von 130 Grad. Dieser Parameter, definiert als der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres axialen (auf der Achse liegenden) Wertes abfällt, zeigt an, dass die LED Licht über einen großen Bereich abstrahlt, was für Anwendungen geeignet ist, die eine breitwinklige Sichtbarkeit erfordern.

3.2 Spektrale Eigenschaften

Die spektralen Eigenschaften definieren die Farbe des emittierten Lichts. Die spektrale Spitzenwellenlänge (λP) beträgt typischerweise 611 Nanometer (nm). Die dominante Wellenlänge (λd), die vom menschlichen Auge als repräsentativ für die Farbe wahrgenommen wird, beträgt typischerweise 605 nm bei 5 mA. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ), ein Maß für die spektrale Reinheit oder wie schmal die Lichtabgabe um die Spitzenwellenlänge herum ist, beträgt 17 nm. Diese Werte sind charakteristisch für hochwertige orangefarbene AllnGaP-LEDs.

3.3 Elektrische Eigenschaften

Die Durchlassspannung (VF) der LED, gemessen bei IF=5mA, reicht von einem Minimum von 1,70 Volt bis zu einem Maximum von 2,30 Volt. Dieser Bereich unterliegt dem später beschriebenen Binning-Prozess. Der Sperrstrom (IR) ist sehr niedrig, mit einem Maximum von 10 Mikroampere (μA) bei einer angelegten Sperrspannung (VR) von 5V, was auf gute Diodeneigenschaften hinweist.

4. Binning-System

Um Konsistenz in der Serienfertigung zu gewährleisten, werden LEDs basierend auf Schlüsselparametern in Bins sortiert. Dies ermöglicht es Entwicklern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Anforderungen ihrer Anwendung erfüllen.

4.1 Durchlassspannungs-Binning

Die Durchlassspannung wird in drei Bins kategorisiert: E2 (1,70V - 1,90V), E3 (1,90V - 2,10V) und E4 (2,10V - 2,30V). Für jedes Bin gilt eine Toleranz von ±0,1 Volt. Die Auswahl von LEDs aus demselben Spannungs-Bin hilft, eine gleichmäßige Helligkeit aufrechtzuerhalten, wenn mehrere LEDs parallel geschaltet sind, da sie ähnliche Spannungsabfälle erfahren.

4.2 Lichtstärke-Binning

Die Lichtstärke wird in drei Kategorien eingeteilt: L (11,2 - 18,0 mcd), M (18,0 - 28,0 mcd) und N (28,0 - 45,0 mcd). Für jedes Intensitäts-Bin gilt eine Toleranz von ±15%. Dieses Binning ist entscheidend für Anwendungen, die konsistente Helligkeitsniveaus über mehrere Anzeigen oder Hintergrundbeleuchtungselemente hinweg erfordern.

5. Gehäuse und mechanische Informationen

Die physikalischen Abmessungen und die Handhabung der Komponente sind für das PCB-Design und die Montage von entscheidender Bedeutung.

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED hat einen sehr kompakten Bauraum. Detaillierte Maßzeichnungen im Datenblatt spezifizieren Länge, Breite, Höhe (0,35mm) und die Position der Kathodenkennzeichnung. Alle Maße sind in Millimetern mit einer Standardtoleranz von ±0,10 mm angegeben, sofern nicht anders vermerkt. Das Gehäuse folgt EIA-Standardkonturen für Kompatibilität.

5.2 Vorgeschlagenes Lötpad-Layout

Ein empfohlenes Land Pattern (Lötpad-Design) für die Leiterplatte wird bereitgestellt. Dieses Layout ist für die zuverlässige Bildung von Lötstellen während des Reflow-Lötens optimiert. Das Datenblatt empfiehlt eine maximale Schablonenstärke von 0,10 mm für den Lotpastenauftrag, um Brückenbildung oder übermäßiges Lot zu verhindern.

5.3 Band- und Spulenverpackung

Die LEDs werden in geprägter Trägerband mit einer Breite von 8 mm geliefert, aufgewickelt auf Spulen mit einem Durchmesser von 7 Zoll (178 mm). Jede Spule enthält 5000 Stück. Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA 481-1-A-1994-Spezifikationen. Leere Bauteiltaschen sind mit einem Deckband versiegelt. Spezifische Regeln werden vermerkt, wie z.B. maximal zwei aufeinanderfolgende fehlende Bauteile und eine Mindestpackmenge von 500 Stück für Restspulen.

6. Montage- und Handhabungsrichtlinien

Eine ordnungsgemäße Handhabung ist für die Aufrechterhaltung von Zuverlässigkeit und Leistung unerlässlich.

6.1 Lötprozess

Die LED ist voll kompatibel mit Infrarot (IR)-Reflow-Lötprozessen, dem Standard für die SMD-Montage. Ein detaillierter Reflow-Profilvorschlag für bleifreie Lötprozesse wird bereitgestellt. Zu den Schlüsselparametern gehören eine Aufwärmzone, ein kontrollierter Temperaturanstieg, eine Spitzentemperatur von nicht mehr als 260°C und eine Zeit oberhalb der Liquidustemperatur (TAL) gemäß Profil. Die Gesamtzeit bei Spitzentemperatur sollte maximal 10 Sekunden betragen. Für manuelle Nacharbeit mit einem Lötkolben sollte die Lötspitzentemperatur 300°C nicht überschreiten und die Kontaktzeit auf 3 Sekunden begrenzt werden, und dies nur einmalig. Das Datenblatt betont, dass das endgültige Profil für das spezifische PCB-Design, die verwendeten Komponenten und die Lotpaste charakterisiert werden sollte.

6.2 Reinigung

Wenn eine Reinigung nach dem Löten erforderlich ist, sollten nur spezifizierte Lösungsmittel verwendet werden. Nicht spezifizierte Chemikalien können das Epoxid-Gehäuse der LED beschädigen. Die empfohlene Methode ist das Eintauchen der LED in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei normaler Raumtemperatur für weniger als eine Minute. Aggressive oder Ultraschallreinigung wird nicht empfohlen, es sei denn, sie wurde speziell getestet und qualifiziert.

6.3 Lagerbedingungen

Strenge Lagerbedingungen sind definiert, um Feuchtigkeitsaufnahme zu verhindern, die während des Reflow-Lötens zu \"Popcorning\" (Gehäuserissen) führen kann. Wenn der originale Feuchtigkeitsschutzbeutel mit Trockenmittel versiegelt ist, sollten LEDs bei ≤30°C und ≤90% relativer Luftfeuchtigkeit (RLF) gelagert und innerhalb eines Jahres verwendet werden. Sobald der Beutel geöffnet ist, beginnt die \"Floor Life\" (Lagerzeit außerhalb des Beutels). LEDs sollten dann bei ≤30°C und ≤60% RLF gelagert und empfohlenermaßen innerhalb von 672 Stunden (28 Tagen) IR-reflowgelötet werden. Für längere Lagerung außerhalb des Originalbeutels sollten sie in einem versiegelten Behälter mit Trockenmittel oder in einer Stickstoffatmosphäre aufbewahrt werden. Wenn die Floor Life 672 Stunden überschreitet, ist vor der Montage ein Ausheizen bei etwa 60°C für mindestens 20 Stunden erforderlich, um Feuchtigkeit auszutreiben.

7. Anwendungsinformationen und Designüberlegungen

Das Verständnis der Betriebsprinzipien und Designbeschränkungen ist der Schlüssel zu einer erfolgreichen Implementierung.

7.1 Treiberschaltungs-Design

Eine LED ist ein stromgesteuertes Bauteil. Ihre Lichtausbeute ist primär eine Funktion des Durchlassstroms, nicht der Spannung. Daher wird das Betreiben mit einer Konstantspannungsquelle nicht empfohlen, da dies zu thermischem Durchgehen und Zerstörung führen kann. Das Datenblatt empfiehlt dringend die Verwendung eines strombegrenzenden Widerstands in Reihe mit der LED, wenn sie an eine Spannungsquelle angeschlossen wird. Dieser Widerstand legt den Betriebsstrom gemäß dem Ohmschen Gesetz fest: R = (V_Versorgung - VF_LED) / I_gewünscht. Diese Praxis ist besonders kritisch, wenn mehrere LEDs parallel geschaltet werden, um eine Stromaufteilung und gleichmäßige Helligkeit zu gewährleisten, da die Durchlassspannung (VF) von Bauteil zu Bauteil leicht variieren kann.

7.2 Wärmemanagement

Obwohl die Verlustleistung gering ist (max. 75 mW), ist ein angemessenes thermisches Design dennoch wichtig für langfristige Zuverlässigkeit und stabile Lichtausbeute. Die Leistung der LED, insbesondere Durchlassspannung und Lichtstärke, ist temperaturabhängig. Eine ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte um die Lötpads herum kann helfen, Wärme abzuführen. Der Betrieb der LED bei oder nahe ihrem maximalen Nennstrom erzeugt mehr Wärme und kann zusätzliche thermische Überlegungen erfordern.

7.3 Anwendungsbereich und Vorsichtsmaßnahmen

Das Datenblatt spezifiziert, dass diese LED für gewöhnliche elektronische Geräte wie Bürogeräte, Kommunikationsgeräte und Haushaltsgeräte vorgesehen ist. Für Anwendungen, die außergewöhnliche Zuverlässigkeit erfordern, bei denen ein Ausfall Leben oder Gesundheit gefährden könnte (z.B. Luftfahrt, Medizingeräte, Verkehrssicherheitssysteme), ist eine Konsultation mit dem Hersteller vor der Integration erforderlich. Dies ist ein standardmäßiger Haftungsausschluss für kommerzielle Bauteile.

8. Technischer Deep Dive und Leistungsanalyse

Jenseits der grundlegenden Spezifikationen sind mehrere zugrundeliegende Prinzipien und Leistungstrends für fortgeschrittenes Design wichtig.

8.1 Zusammenhang zwischen Strom, Spannung und Intensität

Die Leistungskurven (implizit im Datenblatt) würden typischerweise zeigen, dass die Lichtstärke im normalen Betriebsbereich annähernd linear mit dem Durchlassstrom zunimmt. Die Effizienz (Lumen pro Watt) kann jedoch bei einem bestimmten Strom ihren Höhepunkt erreichen und dann aufgrund zunehmender thermischer Effekte abnehmen. Die Durchlassspannung hat einen negativen Temperaturkoeffizienten, was bedeutet, dass sie leicht abnimmt, wenn die Sperrschichttemperatur steigt.

8.2 Materialtechnologie: AllnGaP

Die Verwendung von Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AllnGaP) als aktives Halbleitermaterial ist bedeutsam. AllnGaP-LEDs sind für ihre hohe Effizienz im roten, orangen und gelben Wellenlängenbereich im Vergleich zu älteren Technologien wie GaAsP bekannt. Sie bieten gute Farbstabilität über die Zeit und den Betriebsstrom sowie eine relativ niedrige Durchlassspannung. Das erzeugte 605-611 nm orangefarbene Licht ist lebhaft und leicht sichtbar.

8.3 Optisches Design und Abstrahlwinkel

Der 130-Grad-Abstrahlwinkel wird durch das Chipdesign und die Form der Epoxidlinse erreicht. Ein weiter Abstrahlwinkel ist ideal für Statusanzeigen, die aus verschiedenen Blickwinkeln sichtbar sein müssen. Für Anwendungen, die einen stärker fokussierten Lichtstrahl erfordern, wären sekundäre Optiken notwendig.

9. Vergleich und Auswahlhilfe

Bei der Auswahl einer LED für ein Design müssen Ingenieure Schlüsselparameter vergleichen.

Hauptunterscheidungsmerkmale dieser LED:Das primäre Unterscheidungsmerkmal ist ihre ultrageringe Höhe von 0,35 mm. Im Vergleich zu standardmäßigen 0,6 mm oder 1,0 mm hohen Chip-LEDs ermöglicht dies dünnere Endprodukte. Der weite 130-Grad-Abstrahlwinkel ist ein weiterer Vorteil für die großflächige Ausleuchtung. Die AllnGaP-Technologie bietet gute Effizienz und Farbe für orangefarbenes Licht.

Auswahlkriterien:Entwickler sollten basierend auf den Anwendungsanforderungen priorisieren: Höhenbeschränkungen, erforderliche Helligkeit (Lichtstärke-Bin), Farbort (dominante Wellenlänge), Treiberstrom-Kompatibilität und thermische/Leistungsgrenzen. Das Binning-System ermöglicht eine Kostenoptimierung durch Auswahl der geeigneten Leistungsklasse.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Kann ich diese LED direkt von einem 3,3V- oder 5V-Mikrocontroller-Pin ansteuern?

A: Nein, nicht direkt. Sie müssen einen Reihenstrombegrenzungswiderstand verwenden. Zum Beispiel, bei einer 3,3V-Versorgung, einer typischen VF von 2,0V und einem gewünschten Strom von 5mA, wäre der Widerstandswert (3,3V - 2,0V) / 0,005A = 260 Ohm. Ein 270-Ohm-Standardwiderstand wäre geeignet.

F: Was passiert, wenn ich das 10-Sekunden-Limit bei 260°C während des Reflow überschreite?

A: Das Überschreiten der Zeit-/Temperaturgrenzen kann mehrere Probleme verursachen: Degradation der Epoxidlinse (Vergilbung), Beschädigung der internen Bonddrähte oder übermäßige thermische Belastung des Halbleiterchips, was möglicherweise zu sofortigem Ausfall oder reduzierter Langzeitzuverlässigkeit führt.

F: Warum sind die Lager- und Floor-Life-Bedingungen so streng definiert?

A: Das Epoxid-Verpackungsmaterial kann Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen. Während des Hochtemperatur-Reflow-Lötprozesses verwandelt sich diese eingeschlossene Feuchtigkeit schnell in Dampf und erzeugt einen hohen Innendruck. Dies kann zu Delamination des Gehäuses oder sogar zum Aufplatzen führen, ein Phänomen, das als \"Popcorning\" bekannt ist. Die Lager- und Ausheizverfahren kontrollieren den Feuchtigkeitsgehalt, um dies zu verhindern.

F: Wie identifiziere ich die Kathode auf der LED?

A: Die Gehäusezeichnung im Datenblatt zeigt die Kathodenkennzeichnung. Typischerweise ist bei solchen Chip-LEDs die Kathode durch einen grünen Streifen, einen Punkt oder eine abgeschrägte Ecke auf der Ober- oder Unterseite des Bauteils markiert. Konsultieren Sie stets die mechanische Zeichnung für die spezifische Kennzeichnung.