LTST-C191KRKT SMD LED Datenblatt - Größe 1,6x0,8x0,55mm - Spannung 2,4V - Leistung 75mW - Rot - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTST-C191KRKT ist eine oberflächenmontierbare (SMD) Leuchtdiode (LED), die für moderne, platzbeschränkte elektronische Anwendungen konzipiert ist. Sie gehört zur Kategorie der ultraflachen Chip-LEDs und bietet einen signifikanten Vorteil in Anwendungen, bei denen die Bauhöhe ein kritischer Designfaktor ist.

Kernvorteile:Der primäre Vorteil dieses Bauteils ist seine außergewöhnlich geringe Bauhöhe von 0,55 mm, was es für ultradünne Unterhaltungselektronik, Wearables und Anzeigeanwendungen hinter dünnen Panels geeignet macht. Es nutzt einen AlInGaP-Halbleiterwerkstoff (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid), der für die Erzeugung von hocheffizientem rotem Licht mit guter Helligkeit und Farbreinheit bekannt ist. Das Bauteil entspricht vollständig der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe) und qualifiziert sich somit als umweltfreundliches Produkt für den globalen Markt.

Zielmarkt:Diese LED zielt auf Anwendungen ab, die zuverlässige, helle Anzeigen auf minimaler Fläche erfordern. Typische Anwendungsfälle sind Statusanzeigen in Smartphones, Tablets, Laptops, Armaturenbrettern im Automobilbereich, Industrie-Bedienpanels und Haushaltsgeräten. Ihre Kompatibilität mit automatischen Bestückungsgeräten und Infrarot-Reflow-Lötprozessen macht sie ideal für hochvolumige, automatisierte Fertigungslinien.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Interpretation der im Datenblatt angegebenen wichtigsten elektrischen, optischen und thermischen Parameter.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Sie sind nicht für den Normalbetrieb vorgesehen.

• 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 maximal zulässige kontinuierliche Durchlassstrom. Für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb ist es üblich, die LED unterhalb dieses Maximums, oft bei der typischen Testbedingung von 20 mA, zu betreiben.
• Spitzen-Durchlassstrom:80 mA (bei 1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite). Dieser Wert erlaubt kurze, hochstromstarke Pulse, die z.B. für Multiplexing-Schemata oder zur Erzielung momentaner hoher Helligkeit nützlich sein können, wobei der mittlere Strom dennoch den DC-Wert einhalten muss.
• Sperrspannung (VR):5 V. Das Anlegen einer Sperrspannung, die diesen Wert überschreitet, kann einen sofortigen Durchbruch und die Zerstörung des PN-Übergangs der LED verursachen.
• Betriebs- & Lagertemperaturbereich:-55°C bis +85°C. Dieser weite Bereich gewährleistet die Funktionalität und Lagerintegrität der Komponente unter rauen Umweltbedingungen, von Industriegefrierschränken bis hin zu heißen Fahrzeuginnenräumen.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Diese Parameter, gemessen bei Ta=25°C und IF=20mA (sofern nicht anders angegeben), definieren die Leistung des Bauteils unter normalen Betriebsbedingungen.

• Lichtstärke (Iv):54,0 mcd (typisch), mit einem Bereich von 18,0 mcd (min) bis 180,0 mcd (max). Dieser weite Bereich wird durch ein Binning-System verwaltet (siehe Abschnitt 3). Die Lichtstärke wird mit einem Sensor gemessen, der auf die photopische Empfindlichkeit des menschlichen Auges (CIE-Kurve) gefiltert ist.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):130 Grad (typisch). Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte des auf der Achse (0°) gemessenen Wertes abfällt. Ein Winkel von 130° deutet auf ein sehr breites Abstrahlverhalten hin, das für Anzeigen geeignet ist, die auch aus seitlichen Positionen sichtbar sein müssen.
• Spitzenwellenlänge (λP):639 nm (typisch). Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsabgabe maximal ist. Sie definiert den wahrgenommenen Farbton des roten Lichts.
• Dominante Wellenlänge (λd):631 nm (typisch bei IF=20mA). Dies ist eine kolorimetrische Größe, die aus dem CIE-Farbdiagramm abgeleitet wird. Sie repräsentiert die einzelne Wellenlänge eines monochromatischen Lichts, das der Farbe der LED entsprechen würde. Sie ist oft ein relevanterer Parameter für die Farbspezifikation als die Spitzenwellenlänge.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):20 nm (typisch). Dies ist die spektrale Bandbreite, gemessen bei halber maximaler Intensität (Full Width at Half Maximum - FWHM). Ein Wert von 20 nm deutet auf eine relativ schmale spektrale Emission hin, charakteristisch für AlInGaP-Technologie, was zu einer gesättigten roten Farbe führt.
• Durchlassspannung (VF):2,4 V (typisch), mit einem Maximum von 2,4 V und einem Minimum von 2,0 V bei 20 mA. Dies ist der Spannungsabfall über der LED im Betrieb. Er ist entscheidend für das Design der strombegrenzenden Schaltung. Das Datenblatt erwähnt eine Reduzierung des Durchlassstroms oberhalb von 50°C um 0,4 mA/°C, was bedeutet, dass der maximal zulässige DC-Strom mit steigender Temperatur abnimmt, um Überhitzung zu verhindern.
• Sperrstrom (IR):10 μA (max) bei VR=5V. Dies ist der kleine Leckstrom, der fließt, wenn das Bauteil innerhalb seiner maximalen Nennwerte in Sperrrichtung betrieben wird.
• Kapazität (C):40 pF (typisch) bei VF=0V, f=1MHz. Diese parasitäre Kapazität kann bei Hochgeschwindigkeits-Schalt- oder Multiplexing-Anwendungen relevant sein.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um natürliche Schwankungen im Halbleiterfertigungsprozess zu handhaben, werden LEDs nach Leistung sortiert ("gebinned"). Die LTST-C191KRKT verwendet ein Binning-System hauptsächlich für die Lichtstärke.

Lichtstärke-Binning:Die LEDs werden basierend auf ihrer gemessenen Lichtstärke bei 20 mA in fünf Bins (M, N, P, Q, R) kategorisiert. Jeder Bin hat einen definierten Minimal- und Maximalwert (z.B. Bin M: 18,0-28,0 mcd, Bin R: 112,0-180,0 mcd). Das Datenblatt gibt eine Toleranz von +/-15 % für jeden Lichtstärke-Bin an. Dieses System ermöglicht es Designern, LEDs mit konsistenter Helligkeit für ihre Anwendung auszuwählen. Beispielsweise würde ein Produkt, das eine gleichmäßige Panelausleuchtung erfordert, LEDs aus einem einzigen, engen Bin (z.B. Bin P oder Q) spezifizieren, während eine kostenbewusste Anwendung mit weniger kritischer Helligkeitsabstimmung eine breitere Mischung verwenden könnte.

Das Datenblatt weist im vorliegenden Inhalt kein separates Binning für dominante Wellenlänge oder Durchlassspannung aus, was darauf hindeutet, dass diese Parameter so kontrolliert werden, dass sie innerhalb der veröffentlichten min/typ/max-Bereiche liegen, ohne weitere Sortiercodes für diese spezifische Artikelnummer.

4. Analyse der Kennlinien

Während die spezifischen Graphen im Text nicht dargestellt sind, verweist das Datenblatt auf typische Kennlinien. Basierend auf dem Standardverhalten von LEDs und den gegebenen Parametern können wir die erwarteten Trends analysieren:

• I-V (Strom-Spannungs)-Kennlinie:Die Durchlassspannung (VF) hat einen typischen Wert von 2,4 V bei 20 mA. Die Kurve würde eine exponentielle Beziehung zeigen, mit sehr geringem Stromfluss unterhalb der "Einschaltspannung" (~1,8-2,0 V für AlInGaP), wonach der Strom bei einer kleinen Spannungserhöhung schnell ansteigt. Dies unterstreicht, warum LEDs mit einer Stromquelle oder einer Spannungsquelle mit einem in Reihe geschalteten strombegrenzenden Widerstand betrieben werden müssen.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom (Iv-IF):Die Lichtstärke ist im normalen Betriebsbereich annähernd proportional zum Durchlassstrom. Das Betreiben der LED mit einem Strom unter 20 mA verringert die Helligkeit proportional, während ein Betrieb mit höherem Strom (bis zum absoluten Maximum) die Helligkeit erhöht, aber auch mehr Wärme erzeugt und möglicherweise die Lebensdauer verringert.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur (Iv-Ta):Die Lichtausbeute von AlInGaP-LEDs nimmt typischerweise mit steigender Umgebungstemperatur ab. Dies ist auf eine reduzierte interne Quanteneffizienz bei höheren Temperaturen zurückzuführen. Die Reduzierungsspezifikation (0,4 mA/°C über 50°C) ist eine direkte Maßnahme, um diesem thermischen Effekt auf Leistung und Zuverlässigkeit entgegenzuwirken.
• Spektrale Verteilung:Das Spektrum würde einen einzelnen Peak um 639 nm (λP) mit einer schmalen Breite von 20 nm (Δλ) zeigen, was die reine rote Lichtemission bestätigt.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED ist in einem standardkonformen, oberflächenmontierbaren Gehäuse nach EIA (Electronic Industries Alliance) verpackt. Das wichtigste mechanische Merkmal ist ihre Höhe von 0,55 mm (H), was sie als "Superflach" qualifiziert. Die anderen Hauptabmessungen (Länge und Breite) sind typisch für eine Chip-LED dieser Klasse, wahrscheinlich etwa 1,6 mm x 0,8 mm, obwohl die genaue Zeichnung im Datenblatt referenziert ist. Alle Maßtoleranzen betragen ±0,10 mm, sofern nicht anders angegeben.

5.2 Polaritätskennzeichnung und Lötflächen-Design

Das Datenblatt enthält einen Vorschlag für die Abmessungen der Lötflächen. Ein korrekter Lötflächenaufbau ist entscheidend für zuverlässiges Löten und zur Vermeidung von "Tombstoning" (Aufstellung). Die Kathode (Minuspol) ist typischerweise markiert, oft durch einen grünen Farbton auf dem Gehäuse oder eine Kerbe/Fase. Das empfohlene Lötflächen-Design umfasst thermische Entlastungsmuster, um eine gleichmäßige Erwärmung während des Reflow-Lötens und eine stabile mechanische Verbindung zu gewährleisten.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Die Einhaltung dieser Richtlinien ist entscheidend, um die Zuverlässigkeit des Bauteils zu erhalten und Schäden während des Montageprozesses zu verhindern.

• Reflow-Löten:Die LED ist mit Infrarot-Reflow-Prozessen kompatibel. Die spezifizierte Bedingung ist eine Spitzentemperatur von 260°C für maximal 5 Sekunden. Eine Vorwärmphase von 150-200°C für bis zu 120 Sekunden wird empfohlen, um thermischen Schock zu minimieren. Das Bauteil sollte nicht mehr als zwei Reflow-Zyklen ausgesetzt werden.
• Handlöten:Falls notwendig, kann ein Lötkolben mit einer maximalen Spitzentemperatur von 300°C und einer Lötzeit von nicht mehr als 3 Sekunden pro Anschluss verwendet werden. Dies sollte nur ein einmaliger Vorgang sein.
• Reinigung:Es sollten nur spezifizierte Reinigungsmittel verwendet werden. Das Datenblatt empfiehlt bei Bedarf ein Eintauchen in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute. Nicht spezifizierte Chemikalien können die Kunststofflinse oder das Epoxidgehäuse beschädigen.
• Lagerung:LEDs sollten in einer Umgebung von maximal 30°C und 60 % relativer Luftfeuchtigkeit gelagert werden. Nach dem Entfernen aus der original feuchtigkeitssperrenden Verpackung sollten sie innerhalb von 672 Stunden (28 Tage, MSL 2a) IR-reflowgelötet werden. Für eine längere Lagerung außerhalb des Originalbeutels müssen sie in einem verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder in einem Stickstoff-Exsikkator aufbewahrt werden. Bei Lagerung über 672 Stunden ist vor dem Löten ein Ausheizen bei 60°C für mindestens 20 Stunden erforderlich, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" während des Reflow-Lötens zu verhindern.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die LTST-C191KRKT wird in industrieüblicher Verpackung für die automatisierte Montage geliefert.

• Tape and Reel:Die Bauteile sind in 8 mm breiter, geprägter Trägerfolie auf 13-Zoll (330 mm) Durchmesser großen Spulen verpackt.
• Packmenge:Standardspulen enthalten 5000 Stück. Für Mengen unter einer vollen Spule ist eine Mindestpackmenge von 500 Stück für Restposten verfügbar.
• Verpackungsstandards:Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA-481-Spezifikationen. Die Folie verwendet einen Deckstreifen, um leere Bauteiltaschen zu verschließen. Die maximal zulässige Anzahl aufeinanderfolgender fehlender Bauteile ("missing lamps") in der Folie beträgt zwei.

8. Anwendungshinweise und Design-Überlegungen

8.1 Treiberschaltungs-Design

Eine LED ist ein stromgesteuertes Bauteil. Ihre Helligkeit wird durch den Durchlassstrom, nicht durch die Spannung, gesteuert. Um eine gleichmäßige Helligkeit beim Betreiben mehrerer LEDs, insbesondere parallel geschalteter, sicherzustellen, wirddringend empfohleneinen dedizierten strombegrenzenden Widerstand in Reihe mit jeder LED zu verwenden (Schaltungsmodell A).

Schaltungsmodell A (Empfohlen):[Vcc] -- [Widerstand] -- [LED] -- [GND]. Diese Konfiguration kompensiert die natürliche Schwankung der Durchlassspannung (VF) zwischen einzelnen LEDs. Selbst bei gleicher angelegter Spannung würden LEDs mit einer etwas niedrigeren VF mehr Strom ziehen und heller erscheinen, wenn sie parallel ohne individuelle Widerstände geschaltet wären.

Schaltungsmodell B (Für Parallelschaltung nicht empfohlen):Das direkte Parallelschalten mehrerer LEDs an einen einzigen strombegrenzenden Widerstand wird nicht empfohlen. Unterschiede in den I-V-Kennlinien führen zu einer ungleichen Stromaufteilung ("Current Hogging"), bei der eine LED den Großteil des Stroms zieht, was zu ungleichmäßiger Helligkeit und potenzieller Überlastung eines Bauteils führt.

8.2 Schutz vor elektrostatischer Entladung (ESD)

LEDs sind empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung. ESD-Schäden führen möglicherweise nicht sofort zum Ausfall, können aber die Leistung beeinträchtigen, was zu hohem Sperrleckstrom, niedriger Durchlassspannung oder dem Ausbleiben der Lichtemission bei niedrigen Strömen führt.

Präventionsmaßnahmen:

• Verwenden Sie leitfähige Handgelenkbänder oder antistatische Handschuhe beim Umgang mit LEDs.
• Stellen Sie sicher, dass alle Arbeitsplätze, Geräte und Lagerregale ordnungsgemäß geerdet sind.
• Verwenden Sie einen Ionisator, um statische Aufladungen zu neutralisieren, die sich während der Handhabung auf der Kunststofflinse aufbauen können.

Test auf ESD-Schäden:Verdächtige LEDs können getestet werden, indem die Lichtemission überprüft und die Durchlassspannung (Vf) bei einem sehr niedrigen Strom (z.B. 0,1 mA) gemessen wird. Für dieses AlInGaP-Produkt sollte eine "gute" LED bei 0,1 mA eine Vf > 1,4 V aufweisen. Eine deutlich niedrigere Vf oder kein Licht weisen auf potenzielle ESD-Schäden hin.

8.3 Anwendungsbereich und Zuverlässigkeit

Das Datenblatt spezifiziert, dass diese LED für gewöhnliche elektronische Geräte (Bürogeräte, Kommunikation, Haushaltsgeräte) vorgesehen ist. Für Anwendungen, die außergewöhnliche Zuverlässigkeit erfordern, bei denen ein Ausfall Leben oder Gesundheit gefährden könnte (Luftfahrt, Medizingeräte, Sicherheitssysteme), ist eine vorherige Konsultation mit dem Hersteller erforderlich. Das Dokument verweist auf standardmäßige Zuverlässigkeitstests (Dauerlauftests), die nach Industriestandards durchgeführt werden, um die Produktrobustheit unter typischen Betriebsbedingungen sicherzustellen.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die primäre Differenzierung der LTST-C191KRKT liegt in ihrer Kombination von Eigenschaften:

• Im Vergleich zu Standard-Bauhöhe-LEDs:Ihre Höhe von 0,55 mm ist ein entscheidender Vorteil, der Designs ermöglicht, die mit traditionellen LEDs mit 1,0 mm+ Höhe unmöglich wären.
• Im Vergleich zu anderen Rot-LED-Technologien:Die Verwendung von AlInGaP bietet im Vergleich zu älteren GaAsP- oder GaP-Technologien einen höheren Lichtstrom (mehr Lichtausbeute pro mA), eine bessere Farbsättigung (schmaleres Spektrum) und eine überlegene Leistung bei erhöhten Temperaturen.
• Im Vergleich zu nicht auf Spulen verpackten LEDs:Die 8-mm-Tape-and-Reel-Verpackung gewährleistet Kompatibilität mit Hochgeschwindigkeits-Bestückungsautomaten, ein entscheidender Faktor für die Effizienz der Massenproduktion im Vergleich zu Schüttgut- oder Stick-Verpackungen.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich diese LED direkt von einer 3,3V- oder 5V-Logikversorgung betreiben?

A: Nein. Sie müssen einen Reihenwiderstand zur Strombegrenzung verwenden. Beispiel: Bei einer 3,3V-Versorgung und einem Zielstrom von 20mA (VF typ=2,4V) wäre der Widerstandswert R = (3,3V - 2,4V) / 0,020A = 45 Ohm. Ein Standard-47-Ohm-Widerstand wäre geeignet.

F: Warum gibt es einen so großen Bereich bei der Lichtstärke (18-180 mcd)?

A: Dies spiegelt die natürliche Prozessschwankung wider. Das Binning-System (M bis R) ermöglicht es Ihnen, LEDs zu kaufen, die garantiert innerhalb eines spezifischen, engeren Helligkeitsbereichs liegen, um die Konsistenzanforderungen Ihrer Anwendung zu erfüllen.

F: Ist die 260°C Reflow-Temperatur eine Anforderung oder ein Maximum?

A: Es ist die maximale Spitzentemperatur, die das Gehäuse für 5 Sekunden aushalten kann. Ein typisches Reflow-Profil wird auf einen Spitzenwert knapp darunter (z.B. 245-250°C) ansteigen, um einen Sicherheitsspielraum zu bieten.

F: Wie stelle ich eine gleichmäßige Helligkeit in einer Multi-LED-Anordnung sicher?

A: Verwenden Sie Schaltungsmodell A: einen individuellen strombegrenzenden Widerstand für jede LED. Spezifizieren Sie außerdem bei Ihrem Lieferanten LEDs aus demselben Lichtstärke-Bin.

11. Praktische Design- und Anwendungsbeispiele

Beispiel 1: Smartphone-Benachrichtigungs-LED:Das ultraflache 0,55-mm-Profil ermöglicht es, diese LED hinter den zunehmend dünnen Glas- und OLED-Displays moderner Smartphones zu platzieren. Ihr breiter Abstrahlwinkel von 130° stellt sicher, dass das Benachrichtigungslicht auch sichtbar ist, wenn das Telefon flach auf einem Tisch liegt. Der Designer würde einen spezifischen Lichtstärke-Bin (z.B. Bin P oder Q) auswählen, um das gewünschte Helligkeitsniveau zu erreichen, und diesen mit einem geeigneten strombegrenzenden Widerstand koppeln, der vom PMIC (Power Management IC) des Telefons angesteuert wird.

Beispiel 2: Hintergrundbeleuchtung für Automobil-Klimabedienpanel:Mehrere LTST-C191KRKT-LEDs könnten zur Hintergrundbeleuchtung von Tasten oder Symbolen verwendet werden. Ihre Kompatibilität mit IR-Reflow ermöglicht es, sie auf derselben Leiterplatte wie andere Komponenten zu löten. Der weite Betriebstemperaturbereich (-55°C bis +85°C) gewährleistet einen zuverlässigen Betrieb im Fahrzeuginnenraum unter allen klimatischen Bedingungen. Der Designer muss die Reduzierung des Durchlassstroms bei hohen Umgebungstemperaturen in der Nähe von Heizungsauslässen berücksichtigen.

12. Einführung in das technische Funktionsprinzip

Die LTST-C191KRKT basiert auf AlInGaP-Halbleitertechnologie. Wenn eine Durchlassspannung an den PN-Übergang angelegt wird, werden Elektronen und Löcher in das aktive Gebiet injiziert. Ihre Rekombination setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der Aluminium-, Indium-, Gallium- und Phosphidschichten im Halbleiterkristall bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts vorgibt – in diesem Fall Rot bei etwa 639 nm. Das "Water Clear"-Linsenmaterial ist typischerweise ein farbloses Epoxid oder Silikon, das die inhärente Farbe des Chips nicht verändert und so das reine rote Licht effizient durchlässt. Das flache Gehäuse wird durch fortschrittliche Formgebungs- und Die-Attach-Techniken erreicht, die den Abstand zwischen dem lichtemittierenden Chip und der Linsenoberseite minimieren.

13. Branchentrends und Entwicklung

Der Trend bei Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungs-LEDs geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz, kleinerer Bauraum und geringerer Bauhöhe. Die 0,55-mm-Höhe dieses Bauteils stellt einen Schritt im Miniaturisierungstrend dar, der von der Unterhaltungselektronik vorangetrieben wird. Es gibt auch einen kontinuierlichen Druck auf höhere Lichtausbeute (mehr Lumen pro Watt), selbst für kleine Signal-LEDs, um den Stromverbrauch in batteriebetriebenen Geräten zu reduzieren. Darüber hinaus ist Integration ein Trend, wobei einige Anwendungen zu LED-Treibern mit integrierter Stromregelung und Diagnose übergehen. Diskrete Bauteile wie die LTST-C191KRKT bleiben jedoch aufgrund ihrer Designflexibilität, Kosteneffektivität in Hochvolumenanwendungen und ihrer bewährten Zuverlässigkeit in standardisierten Gehäusen, die mit der globalen Montageinfrastruktur kompatibel sind, unverzichtbar.