LTST-C194KRKT SMD LED Datenblatt - Abmessungen 1,6x0,8x0,3mm - Spannung 2,4V - Leistung 75mW - Rot - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTST-C194KRKT ist eine oberflächenmontierbare (SMD) Leuchtdiode (LED) aus der Kategorie der Chip-LEDs. Ihr primäres Merkmal ist eine außergewöhnlich niedrige Bauhöhe von nur 0,30 Millimetern. Dies macht sie geeignet für Anwendungen, bei denen Platzbeschränkungen, insbesondere in der Z-Achse, kritisch sind. Das Bauteil nutzt einen AlInGaP-Halbleiter (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) zur Erzeugung von rotem Licht, eingekapselt in einem wasserklaren Linsengehäuse. Es ist für die Kompatibilität mit modernen, hochvolumigen Elektronikfertigungsprozessen ausgelegt.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die Kernvorteile dieser LED ergeben sich aus ihrer Bauform und Prozesskompatibilität. Das ultradünne Design ermöglicht die Integration in schlanke Konsumelektronik wie Mobilgeräte, ultradünne Displays und Wearable-Technologie. Ihre Verpackung auf 8-mm-Tape, aufgewickelt auf 7-Zoll-Spulen, entspricht den Standards automatisierter Bestückungsanlagen und erleichtert eine effiziente Montage. Die Kompatibilität mit Infrarot-Rückflusslötprozessen (IR-Reflow) ermöglicht zudem die Montage zusammen mit anderen SMD-Bauteilen in einem einzigen Lötzyklus, was dem Industriestandard für die Leiterplattenbestückung entspricht. Das Bauteil ist zudem als RoHS-konformes grünes Produkt spezifiziert und erfüllt Umweltvorschriften. Der Zielmarkt umfasst Hersteller von Konsumelektronik, Anzeigen, Hintergrundbeleuchtungen für Tastaturen oder Icons sowie alle Anwendungen, die eine zuverlässige, flache rote Anzeige erfordern.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Interpretation der für die LTST-C194KRKT-LED spezifizierten elektrischen, optischen und thermischen Hauptparameter.

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 unter allen Bedingungen 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. Der typische Betriebszustand für die Prüfung optischer Parameter ist 20 mA, was eine Sicherheitsreserve von 10 mA bietet.
• Spitzen-Durchlassstrom:80 mA. Dieser ist nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite). Das Pulsieren ermöglicht eine höhere momentane Helligkeit, ohne die Grenze der durchschnittlichen Verlustleistung zu überschreiten.
• Sperrspannung (VR):5 V. LEDs sind nicht für hohe Sperrspannungen ausgelegt. Eine Überschreitung von 5 V in Sperrrichtung kann zum Durchbruch des PN-Übergangs führen.
• Betriebs- & Lagertemperatur:-30°C bis +85°C / -40°C bis +85°C. Diese Bereiche definieren die Umgebungsbedingungen für zuverlässigen Betrieb bzw. Lagerung im nicht betriebsbereiten Zustand.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Gemessen bei Ta=25°C und IF=20mA definieren diese Parameter die Leistung des Bauteils unter Standardtestbedingungen.

• Lichtstärke (Iv):Reicht von mindestens 11,2 mcd bis maximal 180,0 mcd. Die große Bandbreite wird durch ein Binning-System verwaltet (detailliert in Abschnitt 3). Die Intensität wird mit einem Sensor gemessen, der auf die photopische (menschliche Augen-) Empfindlichkeitskurve (CIE) gefiltert ist.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):130 Grad. Dies ist ein sehr weiter Abstrahlwinkel, typisch für eine Chip-LED mit wasserklarer Linse. Der Winkel ist definiert als der Punkt, an dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres Wertes auf der Achse (0°) abfällt.
• Spitzenwellenlänge (λP):639 nm. Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsabgabe am höchsten ist. Es handelt sich um eine physikalische Messung des emittierten Lichts.
• Dominante Wellenlänge (λd):631 nm. Dies ist ein berechneter Wert, der aus dem CIE-Farbtafeldiagramm abgeleitet wird und die wahrgenommene Lichtfarbe darstellt. Die Differenz zwischen Spitzen- und dominanter Wellenlänge ergibt sich aus der Form des Emissionsspektrums.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):20 nm. Dies gibt die spektrale Reinheit oder Bandbreite des emittierten Lichts an. Ein Wert von 20 nm ist typisch für eine rote AlInGaP-LED und führt zu einer gesättigten roten Farbe.
• Durchlassspannung (VF):2,4 V (typisch). Dies ist der Spannungsabfall über der LED bei einem Betriebsstrom von 20 mA. Es ist ein kritischer Parameter für den Entwurf der strombegrenzenden Schaltung.
• Sperrstrom (IR):10 μA (max.). Der geringe Leckstrom, wenn 5 V in Sperrrichtung angelegt werden.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um die Konsistenz in der Massenproduktion sicherzustellen, werden LEDs nach Leistungsklassen sortiert. Die LTST-C194KRKT verwendet ein Binning-System für die Lichtstärke.

3.1 Lichtstärke-Binning

Die Bincodes (L, M, N, P, Q, R) kategorisieren LEDs basierend auf ihrer gemessenen Lichtstärke bei 20 mA. Jedes Bin hat einen Minimal- und Maximalwert, und innerhalb jedes Bins gilt eine Toleranz von +/-15 %. Beispielsweise deckt Bin 'L' 11,2 bis 18,0 mcd ab, während Bin 'R' 112,0 bis 180,0 mcd abdeckt. Dies ermöglicht es Konstrukteuren, ein Bin auszuwählen, das ihren spezifischen Helligkeitsanforderungen entspricht, und gewährleistet visuelle Konsistenz innerhalb einer Baugruppe. Das Datenblatt zeigt für diese spezifische Artikelnummer kein Binning für dominante Wellenlänge oder Durchlassspannung an, was darauf hindeutet, dass diese Parameter während der Fertigung eng kontrolliert werden.

4. Analyse der Kennlinien

Während der bereitgestellte PDF-Auszug typische Kurven erwähnt, sind die spezifischen Diagramme (z. B. I-V-Kurve, Temperatur vs. Intensität, Spektralverteilung) nicht im Text enthalten. Basierend auf dem Standardverhalten von LEDs und den gegebenen Parametern können wir die allgemeine Form dieser Kurven ableiten.

4.1 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kennlinie)

Die I-V-Kennlinie einer LED ist exponentiell. Für die LTST-C194KRKT mit einer typischen VF von 2,4 V bei 20 mA zeigt die Kurve einen sehr geringen Strom unterhalb von etwa 1,8 V (der Schwellenspannung). Der Strom steigt dann bei einer geringen Spannungserhöhung stark an. Aufgrund dieser nichtlinearen Beziehung müssen LEDs von einer Stromquelle oder über einen strombegrenzenden Widerstand betrieben werden, nicht von einer Konstantspannungsquelle.

4.2 Temperatureigenschaften

Die LED-Leistung ist temperaturabhängig. Typischerweise hat die Durchlassspannung (VF) einen negativen Temperaturkoeffizienten und sinkt um etwa 2 mV/°C. Die Lichtstärke (Iv) nimmt ebenfalls mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Die spezifizierte Betriebstemperatur von bis zu 85 °C Umgebung bedeutet, dass der Konstrukteur thermisches Management berücksichtigen muss, insbesondere bei Betrieb bei oder nahe dem maximalen DC-Strom, um Leistung und Lebensdauer aufrechtzuerhalten.

4.3 Spektrale Verteilung

Das Emissionsspektrum einer AlInGaP-Rot-LED ist eine glockenförmige Kurve, die um die Spitzenwellenlänge von 639 nm zentriert ist, mit einer Halbwertsbreite von 20 nm. Dies ergibt eine reine, gesättigte rote Farbe. Die dominante Wellenlänge (631 nm) wird aufgrund der Form der CIE-Augensensitivitätskurve, die verschiedene Wellenlängen unterschiedlich gewichtet, etwas kürzer als die Spitzenwellenlänge sein.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen und Polarität

Die LED entspricht einem EIA-Standard-Gehäuseumriss. Die Schlüsselabmessung ist die Höhe von 0,30 mm. Die Footprint-Abmessungen (Länge und Breite) sind typisch für eine Chip-LED. Die Polarität ist auf dem Bauteil selbst angegeben (typischerweise eine Kathodenmarkierung, wie eine grüne Linie, eine Kerbe oder ein anders großes Pad auf der Unterseite). Das Leiterplattenlayout muss dieser Polarität entsprechen, um die korrekte Ausrichtung während der automatisierten Montage und des Betriebs sicherzustellen.

5.2 Empfohlenes Lötpad-Design

Das Datenblatt enthält ein vorgeschlagenes Land Pattern (Lötpad-Abmessungen) für den Leiterplattenentwurf. Die Einhaltung dieses Musters ist entscheidend für das Erreichen zuverlässiger Lötstellen während des Reflow-Prozesses. Es gewährleistet korrektes Benetzen, Ausrichtung und mechanische Festigkeit. Der Hinweis empfiehlt eine maximale Schablonenstärke von 0,10 mm für den Lotpastenauftrag, was das aufgetragene Pastenvolumen kontrolliert und Lötbrückenbildung verhindert.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Infrarot-Rückflusslötprofil

Das Bauteil ist vollständig kompatibel mit bleifreien (Pb-freien) IR-Rückflussprozessen. Ein empfohlenes Profil wird bereitgestellt, das typischerweise einer JEDEC-Standard-Rückflusskurve folgt. Zu den Hauptparametern gehören: eine Vorwärmzone (150-200°C), ein kontrollierter Anstieg auf eine Spitzentemperatur von maximal 260°C und eine Zeit oberhalb der Liquidus-Temperatur (TAL), um eine ordnungsgemäße Lötstellenbildung sicherzustellen. Die kritische Spezifikation ist, dass der LED-Körper nicht länger als 10 Sekunden 260°C ausgesetzt werden darf. Dieses Profil muss für die spezifische Leiterplatte, den Ofen und die anderen in der Baugruppe verwendeten Komponenten charakterisiert werden.

6.2 Lager- und Handhabungsbedingungen

LEDs sind feuchtigkeitsempfindliche Bauteile (MSD). Wenn sie in ihrer original feuchtigkeitsdichten Tüte mit Trockenmittel versiegelt sind, haben sie bei Lagerung bei ≤30°C und ≤90 % r.F. eine Haltbarkeit von einem Jahr. Sobald die Tüte geöffnet ist, ist die Expositionszeit unter normalen Fabrikbedingungen (≤30°C, ≤60 % r.F.) auf 672 Stunden (28 Tage) begrenzt, bevor sie gelötet werden müssen. Wird diese Zeit überschritten, ist ein Ausheizen bei 60°C für mindestens 20 Stunden erforderlich, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" (Gehäuserissbildung) während des Reflow zu verhindern.

6.3 Reinigung

Wenn eine Reinigung nach dem Löten notwendig ist, sollten nur spezifizierte Lösungsmittel verwendet werden. Das Datenblatt empfiehlt das Eintauchen in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute. Aggressive oder nicht spezifizierte Chemikalien können die Kunststofflinse oder das Gehäuse beschädigen.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Tape-and-Reel-Spezifikationen

Die LEDs werden in geprägter Trägerbahn mit Deckband geliefert, aufgewickelt auf Spulen mit 7 Zoll (178 mm) Durchmesser. Jede Spule enthält 5000 Stück. Die Bandabmessungen und Taschenabstände entsprechen den ANSI/EIA 481-1-A-1994-Standards und gewährleisten die Kompatibilität mit standardmäßigen automatischen Zuführern. Die Spezifikation erlaubt maximal zwei aufeinanderfolgende leere Taschen auf einer Spule.

8. Anwendungsdesign-Empfehlungen

8.1 Treiberschaltungs-Design

Eine LED ist ein stromgesteuertes Bauteil. Die zuverlässigste Methode zum Betreiben mehrerer LEDs ist die Verwendung eines separaten strombegrenzenden Widerstands in Reihe mit jeder LED (Schaltung A im Datenblatt). Dies kompensiert die natürliche Variation der Durchlassspannung (VF) von LED zu LED. Das direkte Parallelschalten mehrerer LEDs mit einem einzigen gemeinsamen Widerstand (Schaltung B) wird nicht empfohlen, da die LED mit der niedrigsten VF mehr Strom zieht, was zu ungleichmäßiger Helligkeit und potenzieller Überlastung führt.

8.2 Elektrostatische Entladung (ESD)-Schutz

Obwohl im Auszug nicht detailliert, sind AlInGaP-LEDs im Allgemeinen empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung. Während der Montage sollten Standard-ESD-Handhabungsvorkehrungen beachtet werden: Verwenden Sie geerdete Arbeitsplätze, Handgelenkbänder und leitfähige Behälter.

8.3 Anwendungsbereich und -grenzen

Die LED ist für allgemeine elektronische Geräte ausgelegt. Für Anwendungen, die außergewöhnliche Zuverlässigkeit erfordern, bei denen ein Ausfall die Sicherheit gefährden könnte (z. B. Luftfahrt, Medizingeräte, Verkehrssteuerungen), wäre eine strengere Bauteilqualifikation und anwendungsspezifische Beratung erforderlich. Die Spezifikationen des Bauteils sind für Standard-Umgebungen in der kommerziellen Elektronik validiert.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die primäre Unterscheidung der LTST-C194KRKT ist ihre ultraniedrige Bauhöhe von 0,3 mm. Im Vergleich zu Standard-SMD-LEDs (z. B. 0603- oder 0402-Gehäuse, die oft 0,6-0,8 mm hoch sind) ermöglicht dieses Bauteil dünnere Produktdesigns. Die Verwendung von AlInGaP-Technologie bietet für rotes Licht eine höhere Effizienz und bessere Temperaturstabilität im Vergleich zu älteren Technologien wie GaAsP. Die wasserklare Linse in Kombination mit dem weiten Abstrahlwinkel von 130 Grad bietet ein breites, gleichmäßiges Beleuchtungsmuster, das für Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsanwendungen geeignet ist, bei denen die Sichtbarkeit aus mehreren Winkeln wichtig ist.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

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

A: Nein. Sie müssen einen Reihenstrombegrenzungswiderstand verwenden. Für eine 3,3-V-Versorgung und einen Zielstrom von 20 mA wäre der Widerstandswert R = (3,3 V - 2,4 V) / 0,02 A = 45 Ohm. Ein Standard-47-Ohm-Widerstand wäre geeignet.

F: Warum gibt es eine so große Bandbreite bei der Lichtstärke (11,2 bis 180 mcd)?

A: Dies ist die gesamte Produktionsstreuung. Durch das Binning-System (L bis R) können Sie LEDs aus einem spezifischen, engeren Intensitätsbereich kaufen, um Konsistenz in Ihrer Anwendung sicherzustellen.

F: Ist der DC-Stromwert von 30 mA ein empfohlener Betriebspunkt?

A: Nein. Der typische Testzustand ist 20 mA. Der 30-mA-Wert ist der absolute Maximalwert. Für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb ist es ratsam, diesen Maximalwert zu unterschreiten, z. B. bei 20 mA zu betreiben.

F: Wie interpretiere ich die "Wasserklare" Linsenfarbe?

A: Eine wasserklare (transparente) Linse ermöglicht es, die wahre Farbe des LED-Chips im ausgeschalteten Zustand zu sehen, und bietet den weitestmöglichen Abstrahlwinkel für das emittierte Licht im eingeschalteten Zustand. Sie unterscheidet sich von einer diffundierten oder eingefärbten Linse.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Beispiel: Entwurf einer Statusanzeige für ein schlankes Bluetooth-Kopfhöreretui.Die innere Höhe des Etuis ist extrem begrenzt. Eine Standard-LED wäre zu hoch. Die LTST-C194KRKT mit ihrer Höhe von 0,3 mm kann auf der internen Leiterplatte montiert werden. Eine LED aus Bin M oder N (18-45 mcd) würde ausreichende Helligkeit für eine Lade-/Voll-Anzeige bieten, die durch ein kleines Fenster sichtbar ist. Der Konstrukteur würde eine Treiberschaltung mit einem Reihenwiderstand implementieren, der an den GPIO-Pin des Mikrocontrollers angeschlossen ist. Das Leiterplatten-Land Pattern würde der Datenblattempfehlung folgen, und die Bestückungsfirma würde die bereitgestellten IR-Rückflussprofil-Richtlinien verwenden. Die LEDs würden auf 7"-Spulen für die automatisierte Bestückung bestellt, und die Fabrik würde die 672-Stunden-Bodenlebensdauer nach dem Öffnen der Tüte einhalten, um die Lötqualität sicherzustellen.

12. Einführung in das Technologieprinzip

Die LTST-C194KRKT basiert auf AlInGaP-Halbleitertechnologie. Wenn eine Durchlassspannung an den PN-Übergang angelegt wird, werden Elektronen und Löcher in die aktive Region 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 definiert – in diesem Fall rot bei ~631-639 nm. Die wasserklare Epoxidharzlinse dient zum Schutz des Halbleiterchips, zur Formung des Lichtausgangsstrahls (130-Grad-Abstrahlwinkel) und bietet mechanische Stabilität für die Bonddrähte, die den Chip mit den Gehäuseanschlüssen verbinden.

13. Branchentrends und Entwicklungen

Der Trend bei Anzeige- und Kleinsignal-LEDs geht weiterhin in Richtung Miniaturisierung und höherer Effizienz. Die 0,3-mm-Höhe dieses Bauteils repräsentiert eine fortlaufende Bemühung, die Bauteilhöhe für immer dünnere Endprodukte zu reduzieren. Darüber hinaus gibt es einen kontinuierlichen Druck zu höherer Lichtausbeute (mehr Lichtausgang pro elektrischer Eingangsleistung) über alle Farben hinweg, angetrieben durch Energieeffizienzanforderungen. Die Standardisierung der Verpackung (wie der hier verwendete EIA-Standard und Tape-and-Reel-Spezifikationen) und Prozesskompatibilität (IR-Reflow) sind ebenfalls Schlüsseltrends, die es ermöglichen, LEDs als Standard-SMD-Bauteile in Hochgeschwindigkeitsbestückungsstraßen zu behandeln. Der Wechsel zu bleifreien und RoHS-konformen Materialien, wie bei diesem Produkt zu sehen, ist mittlerweile eine universelle Industrieanforderung.