LTST-C194KSKT Gelbe SMD LED Datenblatt - Abmessungen 1,6x0,8x0,3mm - Durchlassspannung 2,4V - Leistung 75mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTST-C194KSKT 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 0,30 mm aus. Dies macht sie zur idealen Wahl für Anwendungen, bei denen die Bauteilhöhe ein kritischer Konstruktionsfaktor ist, wie z.B. in ultradünnen Displays, Mobilgeräten und Hintergrundbeleuchtungsmodulen.

Das Bauteil nutzt für seinen lichtemittierenden Bereich ein AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Halbleitermaterial. Dieses Materialsystem ist bekannt für die Erzeugung von hocheffizientem Licht im Bereich von Bernstein bis Rot. In diesem spezifischen Modell ist es für die Emission von gelbem Licht ausgelegt. Die LED ist in einem wasserklaren Linsengehäuse untergebracht, das eine maximale Lichtauskopplung und einen weiten Betrachtungswinkel ermöglicht. Sie wird auf industrieüblichem 8-mm-Trägerband geliefert, das auf Spulen mit 7 Zoll Durchmesser aufgewickelt ist, und ist somit voll kompatibel mit den in der Massenproduktion eingesetzten Hochgeschwindigkeits-Automatikbestückungsanlagen.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Der primäre Vorteil dieser LED ist die Kombination aus ultraflacher Bauform und hoher Helligkeitsabgabe dank der AlInGaP-Chip-Technologie. Ihre Konformität mit der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe) macht sie zu einem "grünen" Produkt, das für globale Märkte mit strengen Umweltvorschriften geeignet ist. Das Bauteil ist zudem für gängige Lötprozesse ausgelegt, einschließlich Infrarot- (IR) und Dampfphasenreflow, die in Oberflächenmontage- (SMT) Fertigungslinien Standard sind.

Der Zielmarkt umfasst ein breites Spektrum an Konsum- und Industrieelektronik. Zu den Hauptanwendungen gehören Statusanzeigen, Hintergrundbeleuchtung für Tastaturen und Symbole, Panelbeleuchtung und dekorative Beleuchtung in Geräten, bei denen eine minimale Dicke oberste Priorität hat. Die Kompatibilität mit automatischen Bestückungsgeräten macht sie für die Hochvolumenfertigung geeignet.

2. Technische Parameter im Detail

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der wichtigsten Leistungsparameter der LED, wie sie unter Standardtestbedingungen (Ta=25°C) definiert sind.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter oder an diesen Grenzen wird nicht garantiert und sollte im Schaltungsdesign vermieden werden.

• Verlustleistung (Pd):75 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das LED-Gehäuse als Wärme abführen kann. Eine Überschreitung kann zu Überhitzung und beschleunigtem Abbau des Halbleiterübergangs führen.
• DC-Durchlassstrom (IF):30 mA. Der maximal zulässige kontinuierliche Durchlassstrom. Das Datenblatt gibt einen Derating-Faktor von 0,4 mA/°C über 25°C Umgebungstemperatur an, was bedeutet, dass der zulässige Dauerstrom mit steigender Betriebstemperatur abnimmt.
• Spitzendurchlassstrom:80 mA. Dieser ist nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite), um kurzzeitig eine höhere Lichtausbeute ohne Überhitzung zu erreichen.
• Sperrspannung (VR):5 V. Das Anlegen einer höheren Sperrspannung kann zum Durchbruch und irreversiblen Schäden am LED-Übergang führen.
• Betriebs- & Lagertemperaturbereich:-55°C bis +85°C. Dies definiert die Umgebungsgrenzen für einen zuverlässigen Betrieb und die Lagerung im nicht betriebsbereiten Zustand.
• Löttemperaturtoleranz:Das Bauteil hält Wellen- oder IR-Reflow-Lötung mit einer Spitzentemperatur von 260°C für 5 Sekunden sowie Dampfphasenlötung bei 215°C für 3 Minuten stand.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen bei einem Durchlassstrom (IF) von 20 mA.

• Lichtstärke (Iv):Reicht von einem Minimum von 28,0 mcd bis zu einem Maximum von 180,0 mcd. Der tatsächliche Wert für eine spezifische Einheit hängt von ihrem zugewiesenen Bin-Code ab (siehe Abschnitt 3). Die Intensität wird mit einem Sensor gemessen, der gefiltert ist, um der photopischen Reaktion des menschlichen Auges (CIE-Kurve) zu entsprechen.
• Betrachtungswinkel (2θ1/2):130 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte des auf der Mittelachse gemessenen Wertes abfällt. Ein derart weiter Betrachtungswinkel ist charakteristisch für eine wasserklare, nicht diffundierende Linse und sorgt für eine breite Ausleuchtung.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λP):588 nm. Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsabgabe am höchsten ist.
• Dominante Wellenlänge (λd):587,0 nm bis 597,0 nm. Dies ist die einzelne Wellenlänge, die vom menschlichen Auge wahrgenommen wird und die Farbe definiert (in diesem Fall Gelb). Sie wird aus den CIE-Farbortkoordinaten abgeleitet. Die Einheiten werden innerhalb dieses Bereichs gebinnt.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):15 nm. Dies gibt die spektrale Reinheit an und misst die Breite des Emissionsspektrums bei halber Maximalleistung. Ein kleinerer Wert deutet auf eine monochromatischere Lichtquelle hin.
• Durchlassspannung (VF):Typischerweise 2,00V, maximal 2,40V bei 20 mA. Dies ist der Spannungsabfall über der LED im Betrieb.
• Sperrstrom (IR):Maximal 10 μA bei einer Sperrvorspannung von 5V.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um die Konsistenz in der Massenproduktion sicherzustellen, werden LEDs basierend auf wichtigen optischen Parametern in "Bins" sortiert. Die LTST-C194KSKT verwendet ein zweidimensionales Binning-System.

3.1 Lichtstärke-Binning

LEDs werden in vier Intensitäts-Bins (N, P, Q, R) kategorisiert, gemessen in Millicandela (mcd) bei 20mA. Jedes Bin hat einen Minimal- und Maximalwert, wobei innerhalb jedes Bins eine Toleranz von +/-15% erlaubt ist. Beispielsweise hat eine Einheit im Bin 'R' eine Intensität zwischen 112,0 mcd und 180,0 mcd. Konstrukteure müssen diese Schwankung berücksichtigen, wenn eine gleichmäßige Helligkeit über mehrere LEDs hinweg kritisch ist.

3.2 Dominante Wellenlänge-Binning

Ebenso werden LEDs in vier Wellenlängengruppen (J, K, L, M) eingeteilt, um die Farbkonsistenz zu steuern. Die dominante Wellenlänge reicht über alle Bins hinweg von 587,0 nm bis 597,0 nm. Jedes spezifische Bin (z.B. Bin 'K' deckt 589,5 nm bis 592,0 nm ab) hat eine engere Toleranz von +/- 1 nm. Dies stellt sicher, dass alle LEDs in einer bestimmten Charge einen sehr ähnlichen Gelbton aufweisen.

4. Analyse der Leistungskurven

Während im Datenblatt auf spezifische grafische Kurven verwiesen wird (Abb.1, Abb.6), sind deren Implikationen für die LED-Technologie standardmäßig. Konstrukteure können die folgenden allgemeinen Zusammenhänge erwarten:

• IV-Kurve (Strom vs. Spannung):Die Durchlassspannung (VF) hat einen positiven Temperaturkoeffizienten und steigt auch leicht mit höherem Durchlassstrom an. Sie ist nichtlinear und zeigt einen Einschaltknick, bevor sie linearer wird.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Die Lichtausbeute ist bis zu einem gewissen Punkt annähernd proportional zum Durchlassstrom, danach kann der Wirkungsgrad aufgrund von Erwärmungseffekten sinken.
• Lichtstärke vs. Temperatur:Die Lichtausbeute von AlInGaP-LEDs nimmt typischerweise mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Dies ist eine kritische Überlegung für Hochzuverlässigkeits- oder Hochleistungs-Ansteueranwendungen.
• Spektrale Verteilung:Das Emissionsspektrum ist um die Spitzenwellenlänge (588 nm) mit der spezifizierten Halbwertsbreite von 15 nm zentriert, was den Gelbfarbort definiert.

5. Mechanische & Verpackungsinformationen

5.1 Bauteilabmessungen und Polarität

Die LED entspricht einem EIA-Standard-Gehäusefußabdruck. Die Schlüsselabmessung ist ihre Höhe von 0,30 mm. Detaillierte mechanische Zeichnungen im Datenblatt geben Länge, Breite und Pad-Abstände an. Das Bauteil hat eine Polungsmarkierung, typischerweise einen Kathodenindikator auf dem Gehäuse oder über die Bandausrichtung, die während der Montage beachtet werden muss, um einen korrekten Betrieb sicherzustellen.

5.2 Empfohlenes Lötpad-Design

Das Datenblatt enthält ein empfohlenes Land Pattern (Lötpad-Layout) für das Leiterplattendesign. Die Einhaltung dieses Musters ist entscheidend für zuverlässige Lötstellen und eine korrekte Ausrichtung während des Reflow-Prozesses. Ein Hinweis empfiehlt eine maximale Schablonenstärke von 0,10 mm für den Lotpastenauftrag, um Brückenbildung zwischen den eng beieinander liegenden Pads zu verhindern.

5.3 Band- und Spulenverpackungsspezifikationen

Die LEDs werden auf geprägtem Trägerband (8 mm Breite) geliefert, das auf 7-Zoll-Spulen aufgewickelt ist. Jede Spule enthält 5000 Stück. Die Verpackung folgt den ANSI/EIA 481-1-A-1994-Standards. Zu den wichtigsten Spezifikationen gehören: leere Taschen sind mit Deckband verschlossen, eine Mindestpackmenge von 500 Stück für Restspulen und maximal zwei aufeinanderfolgende fehlende Bauteile pro Spule sind erlaubt.

6. Löt- & Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofile

Das Datenblatt bietet zwei empfohlene Infrarot- (IR) Reflow-Profile: eines für den Standard-Zinn-Blei (SnPb) Lötprozess und eines für den bleifreien (Pb-free) Lötprozess, typischerweise mit SAC (Sn-Ag-Cu) Legierung. Das bleifreie Profil erfordert eine höhere Spitzentemperatur (ca. 260°C), jedoch mit sorgfältig kontrollierten Aufheiz- und Abkühlraten, um thermischen Schock zu minimieren. Die Profile definieren Vorwärmzonen, die Zeit oberhalb der Liquidustemperatur und die Dauer der Spitzentemperatur (z.B. 5 Sekunden bei max. 260°C).

6.2 Lager- und Handhabungsvorsichtsmaßnahmen

Ungeöffnete Spulen sollten in einer Umgebung von maximal 30°C und 70% relativer Luftfeuchtigkeit gelagert werden. Nach dem Entfernen aus der original Feuchtigkeitssperrbeutel sollten die Bauteile innerhalb von 672 Stunden (28 Tagen) verwendet werden, um Feuchtigkeitsaufnahme zu vermeiden, die während des Reflow-Prozesses zu "Popcorning" führen kann. Bei einer Lagerung, die diesen Zeitraum überschreitet, wird vor dem Löten ein Ausheizen bei etwa 60°C für 24 Stunden empfohlen. Für die Langzeitlagerung außerhalb des Originalbeutels sollte ein verschlossener Behälter mit Trockenmittel oder eine stickstoffgespülte Umgebung verwendet werden.

6.3 Reinigung

Wenn eine Reinigung nach dem Löten notwendig ist, dürfen nur spezifizierte Lösungsmittel verwendet werden. Das Datenblatt empfiehlt das Eintauchen in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute. Nicht spezifizierte chemische Reiniger können die Kunststofflinse oder das Gehäusematerial beschädigen.

7. Anwendungsdesign-Überlegungen

7.1 Treiberschaltungsdesign

Eine LED ist ein stromgesteuertes Bauteil. Die wichtigste Designregel ist, immer einen strombegrenzenden Mechanismus zu verwenden. Das Datenblatt empfiehlt dringend, für jede LED einen Reihenwiderstand zu verwenden (Schaltungsmodell A), selbst wenn mehrere LEDs parallel an eine Spannungsquelle angeschlossen sind. Dies liegt daran, dass die Durchlassspannung (VF) von LED zu LED leicht variieren kann. Ohne individuelle Widerstände ziehen LEDs mit einer niedrigeren VF unverhältnismäßig mehr Strom, was zu ungleichmäßiger Helligkeit und potenzieller Überlastung führt (Schaltungsmodell B). Für Präzisionsanwendungen sind Konstantstromtreiber vorzuziehen.

7.2 Elektrostatische Entladung (ESD) Schutz

Der Halbleiterübergang in LEDs ist sehr anfällig für Schäden durch elektrostatische Entladung. Das Datenblatt skizziert wesentliche ESD-Kontrollmaßnahmen: Bediener sollten geerdete Handgelenkbänder oder antistatische Handschuhe tragen; alle Arbeitsplätze, Geräte und Lagerregale müssen ordnungsgemäß geerdet sein; und ein Ionisator sollte verwendet werden, um statische Aufladungen zu neutralisieren, die sich während der Handhabung auf der Kunststofflinse aufbauen können. ESD-Schäden können nicht sofort zu einem Ausfall führen, aber zu einer reduzierten Lebensdauer oder unregelmäßiger Leistung führen.

7.3 Thermomanagement

Obwohl es sich um ein kleines Bauteil handelt, deuten die Verlustleistungsgrenze von 75mW und die Strom-Derating-Kurve darauf hin, dass das Thermomanagement wichtig ist, insbesondere in Umgebungen mit hoher Umgebungstemperatur oder beim Betrieb nahe dem maximalen Dauerstrom. Eine ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte um die Lötpads herum kann helfen, Wärme abzuführen. Die Lichtstärke und die dominante Wellenlänge können sich mit der Sperrschichttemperatur verschieben, daher trägt eine stabile thermische Umgebung zu einer konsistenten optischen Leistung bei.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Das primäre Unterscheidungsmerkmal der LTST-C194KSKT ist ihre Bauhöhe von 0,30 mm innerhalb der Kategorie der AlInGaP gelben LEDs. Im Vergleich zu Standard-SMD-LEDs, die oft 0,6 mm oder 1,0 mm hoch sind, bedeutet dies eine Reduzierung der Höhe um 50-70%. Dies wird ohne signifikante Einbußen bei der optischen Leistung erreicht, da sie weiterhin einen weiten Betrachtungswinkel und für Indikatoranwendungen geeignete Helligkeitsniveaus bietet. Ihre Kompatibilität mit Standard-Reflow-Prozessen macht sie zu einem direkten Ersatz für dickere Bauteile in Platzoptimierungsszenarien, im Gegensatz zu einigen ultraflachen Geräten, die spezielle Montagetechniken erfordern.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

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

A: Nein. Sie müssen einen Reihenstrombegrenzungswiderstand verwenden. Zum Beispiel, bei einer 3,3V-Versorgung und einer typischen VF von 2,0V bei 20mA, wäre der Widerstandswert R = (3,3V - 2,0V) / 0,02A = 65 Ohm. Ein Standard-68-Ohm-Widerstand wäre geeignet.

F: Warum gibt es einen so großen Bereich bei der Lichtstärke (28 bis 180 mcd)?

A: Dies ist der Gesamtbereich über die gesamte Produktion. Für eine spezifische Bestellung können Sie ein engeres Bin anfordern (z.B. Bin R: 112-180 mcd), um Helligkeitskonsistenz in Ihrer Anwendung sicherzustellen.

F: Ist die wasserklare Linse für eine breite, gleichmäßige Lichtleiste geeignet?

A: Die wasserklare Linse bietet einen weiten Betrachtungswinkel (130°), kann aber im Vergleich zu einer diffundierenden Linse einen stärker fokussierten "Hot Spot" erzeugen. Für perfekt gleichmäßige Leisten werden oft Sekundäroptiken oder Lichtleiter in Verbindung mit den LEDs verwendet.

F: Wie interpretiere ich das Lötprofil-Diagramm?

A: Das Diagramm zeigt die Temperatur auf der Y-Achse und die Zeit auf der X-Achse. Die Linie definiert die Zieltemperatur, die das LED-Gehäuse beim Durchlauf durch den Reflow-Ofen erfahren sollte. Wichtige Punkte sind die maximale Aufheizrate, die Vorwärmtemperatur und -dauer, die Zeit oberhalb des Schmelzpunkts des Lots, die Spitzentemperatur und die maximale Abkühlrate.

10. Praktische Design- und Anwendungsbeispiele

Beispiel 1: Statusanzeige in einem Wearable-Gerät

In einer Smartwatch oder einem Fitness-Tracker sind Leiterplattenfläche und -dicke stark begrenzt. Eine einzelne LTST-C194KSKT, angesteuert mit 10-15 mA über einen GPIO-Pin und einen Reihenwiderstand, kann eine klare Benachrichtigung (Laden, Nachricht, niedriger Akku) liefern, ohne die Dicke merklich zu erhöhen. Ihr weiter Betrachtungswinkel stellt sicher, dass das Licht aus verschiedenen Winkeln am Handgelenk sichtbar ist.

Beispiel 2: Hintergrundbeleuchtung für Membrantastaturfelder

Für Industrie-Bedienfelder mit Membrantastaturen können mehrere gelbe LEDs unter durchscheinenden Tastsymbolen platziert werden. Das ultraflache Profil ermöglicht es ihnen, in den flachen Hohlraum hinter der Membranfolie zu passen. Durch die Spezifikation von LEDs aus demselben Intensitäts- und Wellenlängen-Bin (z.B. Bin Q, Bin K) kann eine konsistente Farbe und Helligkeit über alle Tasten hinweg erreicht werden.

Beispiel 3: Dekorative Randbeleuchtung

In einem dünnen Konsumelektronikprodukt (z.B. einem Lautsprecher, Router) kann eine Reihe dieser LEDs entlang einer inneren Kante, gekoppelt mit einem Lichtleiter oder Diffusor, eine gleichmäßig leuchtende Akzentlinie erzeugen. Die 0,3 mm Höhe ermöglicht es, sie extrem nah an der äußeren Hülle des Produkts zu platzieren.

11. Einführung in das Funktionsprinzip

Die Lichtemission in der LTST-C194KSKT basiert auf Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang aus AlInGaP-Materialien. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die das eingebaute Potenzial des Übergangs übersteigt, werden Elektronen aus dem n-dotierten Bereich und Löcher aus dem p-dotierten Bereich in den aktiven Bereich injiziert, wo sie rekombinieren. In einem direkten Bandabstandshalbleiter wie AlInGaP setzt dieses Rekombinationsereignis Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandabstandsenergie des Halbleitermaterials bestimmt, die während des Kristallwachstumsprozesses für das gelbe Spektrum (~588-597 nm) ausgelegt ist. Die wasserklare Epoxidharzlinse verkapselt den Chip, bietet mechanischen Schutz und formt das Lichtaustrittsmuster.

12. Technologietrends und Kontext

Die Entwicklung der LTST-C194KSKT steht im Einklang mit mehreren wichtigen Trends in der Optoelektronik und Elektronikfertigung. Der Drang zur Miniaturisierung und zu flacheren Bauteilen ist unerbittlich, angetrieben durch die Verbrauchernachfrage nach dünneren Smartphones, Tablets und Wearables. Die AlInGaP-Technologie bleibt die dominante Lösung für hocheffiziente bernsteinfarbene, gelbe und rote LEDs, obwohl Fortschritte bei phosphorkonvertierten blauen LEDs (pc-LEDs) nun Alternativen für einige gelb/grüne Anwendungen bieten. Die Betonung der RoHS-Konformität und der grünen Fertigung ist inzwischen ein universeller Standard. Darüber hinaus spiegeln die detaillierten Binning-Systeme und standardisierten Verpackungen (Band & Spule, EIA-Fußabdrücke) den Bedarf der Industrie nach Hochvolumen-, automatisierter und konsistenter Produktion wider, um den Anforderungen globaler Lieferketten gerecht zu werden. Die Aufnahme spezifischer Profile für bleifreies Löten unterstreicht den vollständigen Übergang der Industrie von bleibasierten Prozessen.