LTST-C198KGKT SMD LED Datenblatt - 0,2 mm dünn - 2,6 V Durchlassspannung - AlInGaP Grün - 78 mW Leistung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTST-C198KGKT ist eine ultraflache, oberflächenmontierbare Chip-LED, die für moderne, kompakte elektronische Anwendungen konzipiert ist. Ihr Hauptmerkmal ist eine außergewöhnlich geringe Bauhöhe von nur 0,2 Millimetern, was sie für Geräte geeignet macht, bei denen Bauraum und Bauteilhöhe kritische Einschränkungen darstellen. Das Bauteil nutzt einen AlInGaP-Halbleiterwerkstoff (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid), um eine hochhellige grüne Lichtausgabe zu erzeugen. Es ist in der industrieüblichen 8-mm-Tape-and-Reel-Verpackung auf 7-Zoll-Spulen verpackt, was die Kompatibilität mit schnellen automatischen Bestückungsanlagen und Infrarot-Reflow-Lötprozessen gewährleistet. Diese LED wird als grünes Produkt klassifiziert und entspricht der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).

1.1 Kernvorteile

Die wesentlichen Vorteile dieser Komponente ergeben sich aus der Kombination von Miniaturisierung und Leistung. Die 0,2 mm Dicke ermöglicht die Integration in extrem flache Produkte. Die AlInGaP-Chip-Technologie bietet im Vergleich zu herkömmlichen Materialien eine überlegene Lichtausbeute, was zu hoher Helligkeit bei kleinem Bauraum führt. Die volle Kompatibilität mit automatisierten SMT-Montagelinien (Surface Mount Technology) optimiert die Fertigung und senkt die Produktionskosten. Ihr Design ist zudem I.C.-kompatibel (Integrated Circuit), was eine direkte Ansteuerung durch Standard-Logikpegel-Ausgänge ermöglicht.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der im Datenblatt spezifizierten elektrischen, optischen und thermischen Eigenschaften.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Grenzwerte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Sie sind nicht für den Normalbetrieb vorgesehen. Der maximale Dauer-Durchlassstrom (DC) beträgt 30 mA. Ein höherer Spitzen-Durchlassstrom von 80 mA ist zulässig, jedoch nur unter gepulsten Bedingungen mit einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 0,1 ms, um Überhitzung zu vermeiden. Die maximal anlegbare Sperrspannung beträgt 5 V. Eine Überschreitung kann zum Sperrschichtdurchbruch führen. Das Bauteil kann bis zu 78 mW Leistung dissipieren. Der Betriebstemperaturbereich liegt zwischen -30°C und +85°C, und die Lagertemperatur kann von -40°C bis +85°C betragen. Beim Löten kann es eine Infrarot-Reflow-Spitzentemperatur von 260°C für maximal 10 Sekunden aushalten.

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Diese Parameter werden unter Standardtestbedingungen von 25°C Umgebungstemperatur und einem Durchlassstrom (IF) von 20 mA gemessen, sofern nicht anders angegeben. Die Lichtstärke (Iv) hat einen typischen Wert von 60,0 Millicandela (mcd), mit einem spezifizierten Mindestwert von 36,0 mcd. Diese Intensität wird mit einem Sensor und Filter gemessen, die die photopische Reaktion des menschlichen Auges nachbilden. Der Abstrahlwinkel (2θ1/2), definiert als der volle Winkel, bei dem die Intensität auf die Hälfte des Achswerts abfällt, beträgt 130 Grad, was auf ein breites Abstrahlverhalten hinweist. Die dominante Wellenlänge (λd), die die wahrgenommene Farbe definiert, beträgt 570 nm (grün). Die Spitzen-Emissionswellenlänge (λp) liegt bei 574 nm. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt 15 nm und beschreibt die spektrale Reinheit. Die Durchlassspannung (VF) liegt typischerweise im Bereich von 2,1 V bis 2,6 V bei 20 mA. Der Sperrstrom (IR) beträgt maximal 10,0 μA bei einer angelegten Sperrspannung von 5 V.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um die Konsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs nach Leistungsklassen sortiert. Die LTST-C198KGKT verwendet ein zweidimensionales Binning-System basierend auf Lichtstärke und dominanter Wellenlänge.

3.1 Lichtstärke-Binning

Die Lichtstärke wird in drei Klassen kategorisiert: N2 (36,0 - 45,0 mcd), P (45,0 - 71,0 mcd) und Q (71,0 - 112,0 mcd). Innerhalb jeder Klasse gilt eine Toleranz von +/-15 %. Dies ermöglicht es Konstrukteuren, LEDs basierend auf dem für ihre Anwendung erforderlichen Helligkeitsniveau auszuwählen und so visuelle Gleichmäßigkeit in Produkten mit mehreren LEDs sicherzustellen.

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge

Die dominante Wellenlänge, die den genauen Grünton bestimmt, wird in drei Klassen sortiert: C (567,5 - 570,5 nm), D (570,5 - 573,5 nm) und E (573,5 - 576,5 nm). Die Toleranz für jede Klasse beträgt +/- 1 nm. Diese enge Kontrolle ist entscheidend für Anwendungen, bei denen Farbkonstanz wichtig ist, wie z. B. bei Statusanzeigen oder Vollfarbdisplays.

4. Analyse der Leistungskurven

Während im Datenblatt auf spezifische Diagramme verwiesen wird (Abb.1, Abb.5), können deren Implikationen diskutiert werden. Die Beziehung zwischen Durchlassstrom (IF) und Durchlassspannung (VF) ist typischerweise exponentiell und folgt der Diodengleichung. Konstrukteure müssen den VF-Bereich beim Entwurf von Strombegrenzungsschaltungen berücksichtigen. Die Kurve der Lichtstärke in Abhängigkeit vom Durchlassstrom ist im Betriebsbereich im Allgemeinen linear, wird jedoch bei höheren Strömen aufgrund thermischer Effekte sättigen. Die Temperaturabhängigkeit der Durchlassspannung ist negativ (VF nimmt mit steigender Temperatur ab), was eine Standardeigenschaft von Halbleiterdioden ist. Die spektrale Verteilungskurve würde ein Maximum bei 574 nm mit einer Halbwertsbreite von 15 nm zeigen.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen und Polarität

Die LED weist eine EIA-Standard-Gehäuseform auf. Die Kathode ist im Tape-and-Reel-Verpackungsdiagramm eindeutig gekennzeichnet. Präzise Maßzeichnungen sind im Datenblatt angegeben, alle Maße sind in Millimetern angegeben mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,10 mm. Das ultraflache Profil von 0,2 mm ist eine wichtige mechanische Spezifikation.

5.2 Empfohlene Lötpad-Gestaltung

Ein empfohlener Lötpad-Entwurf wird bereitgestellt, um zuverlässige Lötstellenbildung und korrekte Ausrichtung während des Reflow-Prozesses sicherzustellen. Die Empfehlung umfasst eine maximale Schablonendicke von 0,08 mm, um die Lotpastenmenge zu kontrollieren und Brückenbildung oder Aufstellung ("Tombstoning") des sehr kleinen Bauteils zu verhindern.

6. Löt- und Montageanleitung

6.1 Reflow-Lötprofil

Ein empfohlenes Infrarot-Reflow-Profil für bleifreie Lötprozesse wird bereitgestellt, das den JEDEC-Standards entspricht. Zu den wichtigsten Parametern gehören eine Aufwärmzone von 150-200°C, eine maximale Aufwärmzeit von 120 Sekunden, eine Spitzentemperatur von maximal 260°C und eine Zeit oberhalb der Liquidustemperatur (bei Spitzentemperatur), die auf maximal 10 Sekunden begrenzt ist. Das Profil ist darauf ausgelegt, die thermische Belastung des LED-Gehäuses zu minimieren und gleichzeitig ein ordnungsgemäßes Reflow-Löten zu gewährleisten.

6.2 Lager- und Handhabungsbedingungen

Elektrostatische Entladung (ESD) kann die LED beschädigen. Die Handhabung mit geerdeten Handgelenkbändern und an ordnungsgemäß geerdeten Geräten ist zwingend erforderlich. Für die Lagerung sollten ungeöffnete Feuchtigkeitsschutzbeutel mit Trockenmittel bei ≤30°C und ≤90 % relativer Luftfeuchtigkeit aufbewahrt werden, mit einer Haltbarkeit von einem Jahr. Nach dem Öffnen sollten die LEDs bei ≤30°C und ≤60 % relativer Luftfeuchtigkeit gelagert und innerhalb einer Woche verwendet werden. Wenn sie länger außerhalb des Originalbeutels gelagert wurden, sollten sie vor dem Löten mindestens 20 Stunden bei 60°C getrocknet ("gebaked") werden, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und ein "Popcorning" während des Reflow-Lötens zu verhindern.

6.3 Reinigung

Wenn nach dem Löten eine Reinigung erforderlich ist, sollten nur spezifizierte Lösungsmittel verwendet werden. Das Eintauchen der LED in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute wird empfohlen. Nicht spezifizierte Chemikalien können das Gehäusematerial oder die Linse beschädigen.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die Standardverpackung ist 8-mm-Tape auf 7-Zoll (178 mm) Spulen. Jede volle Spule enthält 5000 Stück. Für Mengen unter einer vollen Spule gilt eine Mindestpackmenge von 500 Stück für Restposten. Die Tape-and-Reel-Spezifikationen folgen den ANSI/EIA 481-Standards. Das Tape hat eine Deckschicht zum Schutz der Bauteile, und die maximal zulässige Anzahl aufeinanderfolgender fehlender Bauteile im Tape beträgt zwei.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese LED ist für gewöhnliche elektronische Geräte vorgesehen. Ihr flaches Profil macht sie ideal für die Hintergrundbeleuchtung in ultradünnen Konsumelektronikgeräten (Smartphones, Tablets, Laptops), Statusanzeigen in tragbaren Geräten und Panelbeleuchtung in Messgeräten. Ihre hohe Helligkeit und ihr breiter Abstrahlwinkel eignen sie für Anwendungen, die eine gute Sichtbarkeit erfordern.

8.2 Design-Überlegungen

Schaltungsentwickler müssen eine ordnungsgemäße Strombegrenzung implementieren, typischerweise mit einem Vorwiderstand, um sicherzustellen, dass der Durchlassstrom den maximalen DC-Grenzwert von 30 mA nicht überschreitet. Die Durchlassspannungsvariation (2,1 V bis 2,6 V) muss im Stromversorgungsentwurf berücksichtigt werden. Für visuelle Gleichmäßigkeit in Multi-LED-Arrays ist die Spezifikation von LEDs aus derselben Intensitäts- und Wellenlängenklasse entscheidend. Das PCB-Layout muss den empfohlenen Lötpad-Abmessungen und Schablonenrichtlinien folgen, um eine zuverlässige Montage sicherzustellen.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die primäre Differenzierung der LTST-C198KGKT liegt in der Kombination aus extremer Dünnheit (0,2 mm) und der Verwendung von AlInGaP-Technologie. Im Vergleich zu älteren GaP (Galliumphosphid) grünen LEDs bietet AlInGaP eine deutlich höhere Lichtausbeute und bessere Temperaturstabilität. Im Vergleich zu anderen dünnen LEDs ist ihr spezifizierter Abstrahlwinkel von 130 Grad bemerkenswert breit und bietet eine bessere Sichtbarkeit außerhalb der Achse. Ihre Kompatibilität mit Standard-IR-Reflow- und Tape-and-Reel-Verpackung macht sie zu einer direkten Lösung für automatisierte Hochvolumenproduktion, im Gegensatz zu einigen älteren Durchsteck- oder manuell platzierten LEDs.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

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

A: Nein. Sie müssen einen strombegrenzenden Widerstand verwenden. Die Durchlassspannung beträgt max. ~2,6 V. Ein direkter Anschluss an 3,3 V würde einen übermäßigen Stromfluss ermöglichen und die LED möglicherweise zerstören. Berechnen Sie den Widerstandswert mit R = (Vcc - Vf) / If.

F: Was bedeutet der Grenzwert "Spitzen-Durchlassstrom"?

A: Es bedeutet, dass Sie die LED kurzzeitig mit bis zu 80 mA pulsieren können, um eine höhere momentane Helligkeit zu erreichen, jedoch nur unter sehr spezifischen Bedingungen: einer Pulsbreite von 0,1 ms und einem Tastverhältnis von 10 % oder weniger. Dies ist nicht für Dauerbetrieb vorgesehen.

F: Warum ist ein Trocknen ("Baking") erforderlich, wenn die LEDs außerhalb des Beutels gelagert wurden?

A: Das Kunststoffgehäuse kann Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen. Während der schnellen Erwärmung beim Reflow-Löten kann diese Feuchtigkeit explosionsartig verdampfen und zu innerer Delamination oder Rissbildung ("Popcorning") führen. Das Trocknen treibt diese aufgenommene Feuchtigkeit aus.

11. Praktisches Designbeispiel

Betrachten Sie den Entwurf einer Statusanzeige für ein Wearable-Gerät. Das Gerät hat eine Rigid-Flex-Leiterplatte mit Höhenbeschränkungen unter 0,3 mm im Anzeigebereich. Die LTST-C198KGKT mit 0,2 mm Dicke passt perfekt. Eine grüne Anzeige ist erforderlich, um "vollständig geladen" anzuzeigen. Der Konstrukteur wählt LEDs aus der Intensitätsklasse "P" und der Wellenlängenklasse "D", um eine konsistente Farbe und Helligkeit über alle Einheiten hinweg sicherzustellen. Die LED wird mit 15 mA (deutlich unter dem Maximum von 30 mA) über einen strombegrenzenden Widerstand von der 3,0-V-Batterieschiene des Geräts betrieben, was ausreichende Helligkeit bei geringem Stromverbrauch bietet. Das PCB-Layout verwendet die empfohlene Pad-Geometrie, und die Montagefirma nutzt das vorgegebene Reflow-Profil, was zu einer zuverlässigen, hochausbeutenden Produktion führt.

12. Einführung in das Technologieprinzip

Die LED basiert auf einem Halbleiter-p-n-Übergang aus AlInGaP-Materialien. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich injiziert, wo sie rekombinieren. Dieser Rekombinationsprozess setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie des Halbleiters, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts definiert – in diesem Fall Grün bei etwa 570 nm. Das ultraflache Gehäuse wird durch die Verwendung eines Chip-Scale-LED-Chips mit einer minimalen Menge an Vergussmaterial erreicht, im Gegensatz zu herkömmlichen LEDs mit einer geformten Kunststofflinse.

13. Technologietrends

Der Trend bei Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungs-LEDs geht weiterhin in Richtung weiterer Miniaturisierung, höherer Effizienz und besserer Farbkonstanz. Gehäusehöhen bewegen sich von 0,2 mm hin zu noch dünneren Profilen. Der Einsatz fortschrittlicher Halbleitermaterialien wie InGaN (für Blau/Grün/Weiß) und AlInGaP (für Rot/Orange/Gelb/Grün) nimmt zu, um weniger effiziente Materialien zu ersetzen. Integration ist ein weiterer Trend, mit Multi-LED-Arrays oder LEDs, die mit Treiber-ICs in einem einzigen Gehäuse kombiniert sind. Darüber hinaus treibt das Streben nach Energieeffizienz höhere Lumen-pro-Watt-Werte voran, was den Stromverbrauch in Endanwendungen reduziert. Automatisierte Tests und engere Binning-Spezifikationen werden zum Standard, um den Anforderungen hochauflösender Displays und Anwendungen, die eine präzise Farbabstimmung erfordern, gerecht zu werden.