LTST-C191TBKT Blaue SMD LED Datenblatt - Abmessungen 3,2x1,6x0,55mm - Spannung 2,8-3,8V - Leistung 76mW - Deutsche Technische Dokumentation

1. Produktübersicht

Die LTST-C191TBKT ist eine oberflächenmontierbare (SMD) Leuchtdiode (LED), die für moderne, platzbeschränkte elektronische Anwendungen konzipiert ist. Sie gehört zur Kategorie der ultradünnen Chip-LEDs und zeichnet sich durch eine bemerkenswert niedrige Bauhöhe von nur 0,55 mm aus. Dies macht sie zur idealen Wahl für die Hintergrundbeleuchtung in schlanken Konsumelektronikgeräten, Anzeigeleuchten in tragbaren Geräten und Statusanzeigen, wo die vertikale Bauraumhöhe begrenzt ist. Das Bauteil nutzt einen InGaN (Indiumgalliumnitrid) Halbleiterchip, der den Industriestandard für die Erzeugung von hocheffizientem blauem Licht darstellt. Es ist auf 8 mm breitem Trägerband verpackt und wird auf Standardspulen mit 7 Zoll (178 mm) Durchmesser geliefert, was eine vollständige Kompatibilität mit den in der Serienfertigung eingesetzten Hochgeschwindigkeits-Automatikbestückungsanlagen gewährleistet.

1.1 Kernmerkmale und Vorteile

Die primären Vorteile dieser LED ergeben sich aus ihrem physikalischen und elektrischen Design. Das auffälligste Merkmal ist ihre ultradünne Bauhöhe von 0,55 mm, die direkt dem Trend zu dünneren Endprodukten Rechnung trägt. Sie wird als "grünes Produkt" eingestuft und entspricht der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe), wodurch sie internationale Umweltstandards erfüllt. Die InGaN-Chip-Technologie bietet eine hohe Lichtstärke aus einer kleinen Quelle. Ihr EIA-Standard-Gehäusefußabdruck (Electronic Industries Alliance) gewährleistet die Kompatibilität mit einer Vielzahl bestehender Leiterplattenlayouts (PCB) und Designbibliotheken. Darüber hinaus ist sie für die Verwendung mit Standard-Infrarot (IR) Reflow-Lötverfahren ausgelegt, der vorherrschenden Methode zur Montage von SMD-Bauteilen, was den Fertigungsablauf vereinfacht.

2. Technische Spezifikationen: Detaillierte Analyse

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte Aufschlüsselung der absoluten Grenzwerte und Betriebseigenschaften des Bauteils, die für einen zuverlässigen Schaltungsentwurf entscheidend sind.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, bei deren Überschreitung dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Sie sind nicht für den Normalbetrieb vorgesehen. Der maximale Dauerstrom (I_F) beträgt 20 mA. Unter gepulsten Bedingungen mit einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 0,1 ms ist ein höherer Spitzenstrom von 100 mA zulässig. Die gesamte Verlustleistung darf 76 mW nicht überschreiten, eine Grenze, die durch die Fähigkeit des Gehäuses bestimmt wird, Wärme an die Leiterplatte abzugeben. Das Bauteil ist für einen Betriebstemperaturbereich von -20°C bis +80°C ausgelegt und kann in Umgebungen von -30°C bis +100°C gelagert werden. Für die Montage kann es eine Spitzentemperatur beim Infrarot-Reflow-Löten von 260°C für maximal 10 Sekunden aushalten.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Diese Parameter werden bei einer Standard-Umgebungstemperatur (T_a) von 25°C und einem Durchlassstrom von 20 mA gemessen, sofern nicht anders angegeben. Sie definieren die Leistung des Bauteils unter normalen Betriebsbedingungen.

• Lichtstärke (I_V):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 Bincode ab (siehe Abschnitt 3). Die Intensität wird mit einem Sensor gemessen, der gefiltert ist, um der photopischen (menschlichen Augen) Empfindlichkeitskurve zu entsprechen.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):Ein weiter Winkel von 130 Grad, definiert als der Punkt außerhalb der Achse, an dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres Wertes auf der Achse (0°) abfällt. Dies weist auf ein lambertisches oder nahezu lambertisches Abstrahlverhalten hin, das für Anwendungen geeignet ist, die eine großflächige Ausleuchtung anstelle eines fokussierten Strahls erfordern.
• Spitzenwellenlänge (λ_P):Typischerweise 468 nm. Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung ihr Maximum erreicht.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):Liegt im Bereich von 465,0 nm bis 475,0 nm. Dies ist die einzelne Wellenlänge, die vom menschlichen Auge als Farbe der LED wahrgenommen wird, abgeleitet aus dem CIE-Farbdiagramm. Es ist der Schlüsselparameter für die Farbkonstanz.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Etwa 25 nm. Dies misst die Bandbreite des emittierten Lichts und gibt die spektrale Reinheit an. Ein typischer Wert für eine blaue InGaN-LED.
• Durchlassspannung (V_F):Liegt bei 20 mA im Bereich von 2,80 V bis 3,80 V. Der genaue Wert wird gebinnt (siehe Abschnitt 3). Dieser Parameter ist entscheidend für den Entwurf der strombegrenzenden Schaltung.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 10 μA bei einer angelegten Sperrspannung (V_R) von 5V. Es ist kritisch zu beachten, dass diese LEDnicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt ist; diese Testbedingung dient nur der Charakterisierung. Das Anlegen einer Sperrvorspannung in der Schaltung könnte das Bauteil beschädigen.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um die Konsistenz in der Massenproduktion sicherzustellen, werden LEDs nach Leistungsklassen sortiert. Die LTST-C191TBKT verwendet ein dreidimensionales Binning-System für Schlüsselparameter.

3.1 Binning der Durchlassspannung

Die Einheiten werden anhand ihrer Durchlassspannung (V_F) bei 20 mA in die Klassen D7 bis D11 sortiert. Beispielsweise enthält die Klasse D7 LEDs mit V_F zwischen 2,80V und 3,00V, während die Klasse D11 solche von 3,60V bis 3,80V enthält. Die Toleranz innerhalb jeder Klasse beträgt ±0,1V. Die Auswahl von LEDs aus derselben Spannungsklasse hilft, eine gleichmäßige Helligkeit und Leistungsaufnahme in einem Array zu gewährleisten.

3.2 Binning der Lichtstärke

Die Intensität wird in die Codes N, P, Q und R eingeteilt. Die Klasse N umfasst 28,0-45,0 mcd, und die Klasse R deckt den höchsten Bereich von 112,0-180,0 mcd ab. Die Toleranz für jede Intensitätsklasse beträgt ±15%. Dies ermöglicht es Konstrukteuren, einen für ihre Anwendung geeigneten Helligkeitsgrad zu wählen und Sichtbarkeit mit Energieeffizienz abzuwägen.

3.3 Binning der dominanten Wellenlänge

Die Farbe (dominante Wellenlänge) wird in zwei Codes eingeteilt: AC (465,0-470,0 nm) und AD (470,0-475,0 nm), mit einer Toleranz von ±1 nm pro Klasse. Diese enge Kontrolle gewährleistet minimale Farbvariationen, was für Anwendungen wie Multi-LED-Hintergrundbeleuchtung oder Statusanzeigen, bei denen Farbabgleich wichtig ist, unerlässlich ist.

4. Analyse der Leistungskurven

Während im Datenblatt auf spezifische grafische Kurven verwiesen wird (z.B. Abbildung 1 für die spektrale Verteilung, Abbildung 6 für den Abstrahlwinkel), sind deren Implikationen für InGaN-LEDs standardmäßig. Die Kurve für Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V) würde die typische exponentielle Beziehung zeigen, mit einer Kniespannung von etwa 2,8-3,0V. Die Kurve für Lichtstärke vs. Durchlassstrom ist im Allgemeinen bis zum Nennstrom linear, danach kann die Effizienz aufgrund von Erwärmung abfallen. Die dominante Wellenlänge hat typischerweise einen leichten negativen Temperaturkoeffizienten, was bedeutet, dass sie sich mit steigender Sperrschichttemperatur zu längeren Wellenlängen (leicht grüner) verschieben kann. Die breite 130-Grad-Abstrahlwinkelkurve bestätigt ein nahezu lambertisches Abstrahlprofil.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Physikalische Abmessungen

Das Gehäuse folgt einem EIA-Standard-Fußabdruck. Wichtige Abmessungen sind eine typische Länge von 3,2 mm, eine Breite von 1,6 mm und die definierende Höhe von 0,55 mm. Detaillierte Maßzeichnungen sind im Datenblatt für das Design des Leiterplatten-Landmusters enthalten. Alle Abmessungen haben eine Standardtoleranz von ±0,10 mm, sofern nicht anders angegeben.

5.2 Polaritätskennzeichnung und Pad-Design

Die LED hat eine Anode und eine Kathode. Die Polarität wird typischerweise durch eine Markierung auf dem Gehäuse oder durch ein asymmetrisches Merkmal im Fußabdruck angezeigt. Das Datenblatt enthält vorgeschlagene Lötpad-Abmessungen, um sicherzustellen, dass sich während des Reflow-Prozesses eine zuverlässige Lötnaht bildet, was sowohl für die elektrische Verbindung als auch für die mechanische Festigkeit entscheidend ist. Ein korrektes Pad-Design unterstützt auch die Wärmeableitung.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Das Bauteil ist für bleifreie Lötprozesse qualifiziert. Ein vorgeschlagenes Infrarot-Reflow-Profil, das JEDEC-Standards entspricht, wird bereitgestellt. Wichtige Parameter umfassen eine Aufwärmzone (typischerweise 150-200°C), einen kontrollierten Anstieg auf eine Spitzentemperatur von maximal 260°C und eine Zeit oberhalb der Liquidustemperatur (TAL), die für die verwendete Lötpaste geeignet ist. Die Spitzentemperatur von 260°C darf nicht länger als 10 Sekunden überschritten werden. Es wird betont, dass das genaue Profil für das spezifische Leiterplattendesign, die verwendeten Komponenten und die Lötpaste charakterisiert werden muss.

6.2 Manuelles Löten

Falls manuelles Löten mit einem Lötkolben notwendig ist, wird empfohlen, eine Lötspitzentemperatur von maximal 300°C zu verwenden und die Kontaktzeit auf maximal 3 Sekunden für einen einzelnen Vorgang zu begrenzen. Übermäßige Hitze von einem Lötkolben kann das kleine Gehäuse leicht beschädigen.

6.3 Lager- und Handhabungsbedingungen

Die LEDs sind feuchtigkeitsempfindlich. Bei Lagerung in der original versiegelten, feuchtigkeitsdichten Beutel mit Trockenmittel sollten sie bei ≤30°C und ≤90% relativer Luftfeuchtigkeit (RH) gelagert und innerhalb eines Jahres verwendet werden. Sobald der Beutel geöffnet ist, sollte die Lagerumgebung 30°C und 60% RH nicht überschreiten. Bauteile, die mehr als 672 Stunden (28 Tage) der Umgebungsfeuchtigkeit ausgesetzt waren, sollten vor dem Reflow-Löten bei etwa 60°C für mindestens 20 Stunden getrocknet (gebacken) werden, um "Popcorning" (Gehäuserisse durch Dampfdruck) zu verhindern. Für eine längere Lagerung außerhalb des Originalbeutels sollte ein verschlossener Behälter mit Trockenmittel verwendet werden.

6.4 Reinigung

Falls eine Reinigung nach dem Löten 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 chemische Reiniger können das Kunststoffgehäusematerial beschädigen.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die Standardverpackung ist 8 mm breites, geprägtes Trägerband auf Spulen mit 7 Zoll (178 mm) Durchmesser. Jede Spule enthält 5000 Stück der LTST-C191TBKT LED. Das Band verwendet eine Deckfolie, um leere Taschen zu verschließen. Die Verpackung folgt den ANSI/EIA 481-1-A-1994 Spezifikationen. Für Produktionsreste gilt eine Mindestpackmenge von 500 Stück.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Das ultradünne Profil macht diese LED ideal für: Hintergrundbeleuchtung von Tasten auf schlanken Tastaturen oder Fernbedienungen, Statusanzeigen in Smartphones, Tablets und Ultrabooks, Panelbeleuchtung in Automobilarmaturenbrettern oder Haushaltsgeräten und als universelle blaue Anzeigeleuchte auf dicht bestückten Leiterplatten.

8.2 Designüberlegungen und Hinweise

• Stromversorgung:Eine LED ist ein stromgesteuertes Bauteil. Verwenden Sie stets einen Reihen-Strombegrenzungswiderstand oder eine Konstantstrom-Treiberschaltung. Der Widerstandswert wird mit R = (V_Versorgung- V_F) / I_F berechnet. Verwenden Sie den maximalen V_F-Wert aus der Binklasse oder dem Datenblatt, um sicherzustellen, dass der Strom unter ungünstigsten Bedingungen 20 mA nicht überschreitet.
• ESD-Schutz:Der InGaN-Chip ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD). Während der Handhabung und Montage müssen geeignete ESD-Schutzmaßnahmen (Handgelenksbänder, geerdete Arbeitsplätze, leitfähige Bodenbeläge) verwendet werden.
• Thermisches Management:Obwohl die Leistung gering ist, hilft ein guter Wärmeleitweg von den LED-Pads zur Leiterplattenkupferlage, die Leistung und Lebensdauer aufrechtzuerhalten, insbesondere wenn die LED mit oder nahe dem Maximalstrom betrieben wird.
• Schutz vor Sperrspannung:Da das Bauteil nicht für Sperrspannung ausgelegt ist, sollten Sie in Betracht ziehen, eine Schutzdiode parallel (Kathode an Anode) hinzuzufügen, falls die LED in der Schaltung einer Sperrspannung ausgesetzt sein könnte.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Das primäre Unterscheidungsmerkmal der LTST-C191TBKT ist ihre Bauhöhe von 0,55 mm, die dünner ist als viele Standard-SMD-LEDs (z.B. 0603- oder 0402-Gehäuse, die oft >0,8 mm hoch sind). Im Vergleich zu Seitenemitter-LEDs bietet sie ein Top-Emitting-Format mit einem weiten Abstrahlwinkel. Ihre InGaN-Technologie bietet eine höhere Effizienz und bessere Farbsättigung als ältere blaue LED-Technologien. Das umfassende Binning-System bietet eine bessere Farb- und Helligkeitskonstanz im Vergleich zu nicht oder nur grob gebinnten Alternativen, was für Multi-LED-Anwendungen entscheidend ist.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Welchen Widerstand benötige ich für eine 5V-Versorgung?

A: Unter Verwendung des maximalen V_F von 3,8V und einem Zielstrom I_F von 20mA: R = (5V - 3,8V) / 0,02A = 60 Ω. Ein Standardwiderstand von 62 Ω oder 68 Ω wäre geeignet. Überprüfen Sie stets mit dem tatsächlichen V_F-Bin Ihrer LEDs.

F: Kann ich sie mit einer 3,3V-Versorgung betreiben?

A: Möglicherweise, aber mit Vorsicht. Wenn die V_F der LED am oberen Ende ihres Bereichs liegt (z.B. 3,8V), kann eine 3,3V-Versorgung sie möglicherweise nicht vollständig oder gar nicht einschalten. Sie müssten die minimale V_F (2,8V) prüfen und wahrscheinlich einen Konstantstromtreiber anstelle eines einfachen Widerstands für einen zuverlässigen Betrieb verwenden.

F: Wie interpretiere ich den Lichtstärkewert?

A: Die Lichtstärke (mcd) misst die Helligkeit in einer bestimmten Richtung (auf der Achse). Der weite Abstrahlwinkel bedeutet, dass diese Helligkeit über eine große Fläche verteilt ist, daher hängt die wahrgenommene Helligkeit auf einer Oberfläche von Entfernung und Winkel ab. Zum Vergleich: Eine typische 5mm-Durchsteck-LED könnte 1000-5000 mcd haben, aber mit einem viel engeren Strahl.

F: Ist sie für den Außeneinsatz geeignet?

A: Der Betriebstemperaturbereich (-20°C bis +80°C) deckt viele Außenbedingungen ab. Längerer direkter Sonneneinstrahlung (UV) und Witterungseinflüssen kann jedoch das Kunststoffgehäuse schädigen. Für raue Umgebungen sollten Sie die Eignung beim Hersteller bestätigen und Schutzbeschichtungen in Betracht ziehen.

11. Praktische Design- und Anwendungsbeispiele

Beispiel 1: Multi-LED-Statusleiste:Entwurf einer Balkengrafik mit 10 blauen LEDs. Um ein einheitliches Erscheinungsbild zu gewährleisten, spezifizieren Sie LEDs aus derselben Binklasse für die dominante Wellenlänge (z.B. alle AD-Bin) und derselben Binklasse für die Lichtstärke (z.B. alle P-Bin). Versorgen Sie sie mit einer einzigen Konstantstromquelle, die über Transistoren oder einen LED-Treiber-IC geteilt wird, um identischen Strom und damit identische Helligkeit und Farbe zu garantieren.

Beispiel 2: Hintergrundbeleuchtung eines dünnen Membranschalters:Die Bauhöhe von 0,55 mm ermöglicht es der LED, hinter einer Membranschicht und einem Diffusor in einer Baugruppe mit weniger als 2 mm Dicke zu passen. Der weite 130-Grad-Abstrahlwinkel gewährleistet eine gleichmäßige Ausleuchtung des Schaltersymbols. Ein Strom von 10-15 mA (anstelle von 20 mA) könnte ausreichend sein, was den Stromverbrauch und die Wärmeentwicklung reduziert.

12. Einführung in das Technologieprinzip

Die LTST-C191TBKT basiert auf InGaN-Halbleitertechnologie. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-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 Indiumgalliumnitrid-Legierung in der Quantentopfstruktur bestimmt die Bandlückenenergie und damit die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts. Für blaues Licht ist eine Bandlücke von etwa 2,6-2,7 Elektronenvolt (eV) erforderlich. Das Kunststoffgehäuse dient zum Schutz des empfindlichen Halbleiterchips, bietet eine mechanische Struktur und enthält eine Linse, die den Lichtaustritt formt und so den weiten Abstrahlwinkel erzeugt.

13. Branchentrends und Entwicklungen

Der Trend bei SMD-LEDs für Konsumelektronik geht weiterhin in Richtung Miniaturisierung (kleinere Fußabdrücke und niedrigere Bauhöhen) und höherer Effizienz (mehr Lichtausbeute pro Watt elektrischer Eingangsleistung). Es gibt auch einen Trend zu verbesserter Farbkonstanz und engerem Binning seitens der Hersteller. Die Verwendung blei- und halogenfreier Materialien zur Einhaltung von Umweltvorschriften ist Standard. In Bezug auf die Anwendung ist Integration der Schlüssel, wobei LEDs zunehmend mit Treibern oder Sensoren gemeinsam verpackt oder direkt in Leiterplatten eingebettet werden. Die zugrunde liegende InGaN-Technologie ist ausgereift, verzeichnet aber weiterhin schrittweise Verbesserungen bei der internen Quanteneffizienz und Lebensdauer.