LTST-C190TGKT-2A SMD LED Datenblatt - Größe 1,6x0,8x0,6mm - Spannung 2,4-3,2V - Grün - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTST-C190TGKT-2A ist eine oberflächenmontierbare (SMD) Leuchtdiode (LED), die für moderne, platzbeschränkte elektronische Anwendungen konzipiert ist. Diese Komponente gehört zur Familie der ultraflachen Chip-LEDs und zeichnet sich durch eine Bauhöhe von nur 0,8mm aus. Sie nutzt einen InGaN (Indiumgalliumnitrid) Halbleiterchip zur Erzeugung von grünem Licht und bietet eine gute Balance aus Helligkeit und Effizienz in einem Miniaturgehäuse. Das Bauteil wird auf industrieüblichem 8mm-Band geliefert, das auf 7-Zoll-Rollen (178mm) montiert ist, wodurch es voll kompatibel mit automatischen Bestückungsanlagen ist.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Der primäre Vorteil dieser LED ist ihre extrem geringe Bauhöhe, die für Anwendungen entscheidend ist, bei denen die Z-Höhe ein limitierender Faktor ist, wie z.B. in ultradünnen Displays, Mobilgeräten und Wearable-Technologie. Ihre Kompatibilität mit Infrarot (IR) Reflow-Lötprozessen entspricht den Standard-Oberflächenmontage (SMT) Fertigungslinien und gewährleistet eine zuverlässige und effiziente Produktion. Das Produkt ist als "Grünes Produkt" spezifiziert, was die Einhaltung von Umweltvorschriften bezüglich gefährlicher Stoffe anzeigt. Der Zielmarkt umfasst Konsumelektronik, Anzeigeleuchten, Hintergrundbeleuchtung für kleine Displays und verschiedene tragbare Geräte, bei denen eine zuverlässige, helle Anzeige in einem winzigen Gehäuse erforderlich ist.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der wichtigsten elektrischen, optischen und thermischen Kenngrößen der LED, wie im Datenblatt definiert. Alle Parameter sind bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C spezifiziert.

2.1 Absolute Maximalwerte

Die absoluten Maximalwerte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Dies sind keine Betriebsbedingungen.

• Verlustleistung (Pd):76 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das LED-Gehäuse als Wärme abführen kann, ohne seine thermischen Grenzen zu überschreiten.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_F(PEAK)):100 mA. Dieser Strom kann nur unter gepulsten Bedingungen mit einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 0,1ms angelegt werden. Er ist nützlich für kurze, hochintensive Blitze, jedoch nicht für Dauerbetrieb.
• DC-Durchlassstrom (I_F):20 mA. Dies ist der empfohlene maximale kontinuierliche Durchlassstrom für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb.
• Betriebstemperaturbereich:-20°C bis +80°C. Das Bauteil ist für den Betrieb innerhalb dieses Umgebungstemperaturbereichs ausgelegt.
• Lagertemperaturbereich:-30°C bis +100°C. Das Bauteil kann innerhalb dieser Grenzen gelagert werden, wenn es nicht unter Spannung steht.
• Infrarot-Lötbedingung:Hält 260°C für 10 Sekunden stand. Dies definiert die Spitzentemperaturtoleranz während Reflow-Lötprozessen, wie sie für bleifreie (Pb-freie) Lötpasten typisch sind.

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Betriebsparameter, die die Leistung der LED unter normalen Bedingungen definieren.

• Lichtstärke (I_V):18,0 - 112,0 mcd (Millicandela) bei I_F= 2mA. Diese große Bandbreite zeigt, dass das Bauteil in verschiedenen Helligkeits-Bins erhältlich ist (siehe Abschnitt 3). Die Messung verwendet einen Filter, der der CIE photopischen Augenempfindlichkeitskurve entspricht.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):130 Grad. Dies ist ein sehr weiter Abstrahlwinkel, was bedeutet, dass die Lichtausgabe über einen großen Bereich gestreut wird und kein schmales Bündel ist. Der Winkel ist definiert, wo die Intensität auf die Hälfte ihres axialen (zentralen) Wertes abfällt.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_P):530 nm (typisch). Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsabgabe am höchsten ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):520,0 - 540,0 nm. Dies ist die einzelne Wellenlänge, die vom menschlichen Auge wahrgenommen wird und die Farbe der LED definiert, abgeleitet aus dem CIE-Farbdiagramm. Verschiedene Bins decken diesen Bereich ab.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):15 nm (typisch). Dies gibt die Bandbreite des emittierten Lichts an, gemessen als volle Breite bei halbem Maximum (FWHM) des Spektralpeaks. Ein Wert von 15nm deutet auf eine relativ reine grüne Farbe hin.
• Durchlassspannung (V_F):2,4 - 3,2 V bei I_F= 2mA. Der Spannungsabfall über der LED im Betrieb. Sie wird in spezifische Bereiche eingeteilt (gebinned).
• Sperrstrom (I_R):10 μA (max) bei V_R= 5V. Dieser Parameter dient nur Testzwecken. Die LED ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt, und das Anlegen einer Sperrspannung im Schaltkreis kann sie beschädigen.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um Konsistenz in der Massenproduktion zu gewährleisten, werden LEDs basierend auf Schlüsselparametern in "Bins" sortiert. Dies ermöglicht es Designern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Anforderungen an Farbe, Helligkeit und Spannung erfüllen.

3.1 Binning der Durchlassspannung

Einheiten in Volt (V), gemessen bei 2mA. Die Toleranz für jedes Bin beträgt ±0,1V.

• Bin D4:2,4V (Min) bis 2,6V (Max)
• Bin D5:2,6V bis 2,8V
• Bin D6:2,8V bis 3,0V
• Bin D7:3,0V bis 3,2V

Die Auswahl eines engeren Spannungs-Bins kann helfen, konsistentere strombegrenzende Schaltungen zu entwerfen, insbesondere beim Betreiben mehrerer LEDs in Reihe.

3.2 Binning der Lichtstärke

Einheiten in Millicandela (mcd), gemessen bei 2mA. Die Toleranz für jedes Bin beträgt ±15%.

• Bin M:18,0 mcd bis 28,0 mcd
• Bin N:28,0 mcd bis 45,0 mcd
• Bin P:45,0 mcd bis 71,0 mcd
• Bin Q:71,0 mcd bis 112,0 mcd

Dieses Binning ermöglicht eine Auswahl basierend auf den Helligkeitsanforderungen der Anwendung, von stromsparenden Indikatoren bis hin zu helleren Statusleuchten.

3.3 Binning der dominanten Wellenlänge

Einheiten in Nanometern (nm), gemessen bei 2mA. Die Toleranz für jedes Bin beträgt ±1 nm.

• Bin AP:520,0 nm bis 525,0 nm (Grüner, näher an Blaugrün)
• Bin AQ:525,0 nm bis 530,0 nm
• Bin AR:530,0 nm bis 535,0 nm (Typisches Grün)
• Bin AS:535,0 nm bis 540,0 nm (Gelbgrün)

Dies ist entscheidend für farbkritische Anwendungen, bei denen ein spezifischer Grünton über mehrere Einheiten hinweg beibehalten oder mit anderen Komponenten abgeglichen werden muss.

4. Analyse der Kennlinien

Während spezifische grafische Kurven im Datenblatt referenziert werden (z.B. Abb.1, Abb.5), kann ihr typisches Verhalten basierend auf der Standard-LED-Physik und den angegebenen Parametern beschrieben werden.

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

Die Durchlassspannung (V_F) hat eine logarithmische Beziehung zum Durchlassstrom (I_F). Unter der Testbedingung von 2mA liegt V_Fzwischen 2,4V und 3,2V. Mit steigendem Strom nimmt V_Fleicht zu. Die LED zeigt eine diodenähnliche Charakteristik: Unterhalb einer Schwellenspannung (ca. 2V für grüne InGaN) fließt vernachlässigbarer Strom, danach steigt der Strom bei kleinen Spannungszunahmen rapide an. Daher müssen LEDs von einer strombegrenzten Quelle und nicht von einer Spannungsquelle angesteuert werden.

4.2 Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Die Lichtstärke (I_V) ist über einen signifikanten Bereich annähernd proportional zum Durchlassstrom. Der Betrieb bei 2mA liefert die gebinnten Intensitätswerte. Eine Erhöhung des Stroms erhöht die Lichtausbeute, aber diese Beziehung kann bei höheren Strömen aufgrund von Erwärmung und Effizienzabfall sublinear werden. Der maximale DC-Strom von 20mA gibt eine Richtlinie für die obere Betriebsgrenze, um die Zuverlässigkeit zu erhalten.

4.3 Spektrale Verteilung

Die LED emittiert Licht hauptsächlich im grünen Bereich des sichtbaren Spektrums. Die Spitzenwellenlänge beträgt typisch 530 nm, mit einer spektralen Halbwertsbreite von 15 nm. Dies ergibt eine relativ reine grüne Farbe. Die dominante Wellenlänge (λ_d), die die wahrgenommene Farbe definiert, variiert zwischen 520 nm und 540 nm, abhängig vom Bin. Das Spektrum ist weitgehend unabhängig vom Treiberstrom, kann sich jedoch mit der Sperrschichttemperatur leicht verschieben.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED verfügt über ein industrieübliches "Chip-LED"-Gehäuse. Wichtige Abmessungen (in Millimetern) beinhalten eine sehr geringe Bauhöhe von 0,8mm. Das Datenblatt enthält detaillierte mechanische Zeichnungen mit Drauf-, Seiten- und Bodenansicht mit allen kritischen Maßen und Toleranzen (typisch ±0,10mm). Die Bodenansicht zeigt deutlich das Anoden- und Kathoden-Pad-Layout sowie die Polaritätsmarkierung.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Die Polarität wird typischerweise durch eine Markierung auf dem Gehäuse oder durch ein asymmetrisches Pad-Design auf der Unterseite angezeigt. Die korrekte Polarität ist für den Betrieb essentiell. Das Anlegen einer Sperrspannung kann zu sofortigem Ausfall führen.

5.3 Vorgeschlagenes Lötpad-Layout

Das Datenblatt bietet ein empfohlenes Land Pattern (Footprint) für das Leiterplattendesign. Die Einhaltung dieses Musters gewährleistet korrektes Löten, Ausrichtung und mechanische Stabilität. Das Design beinhaltet typischerweise Wärmeentlastungsanschlüsse, um die Wärme während des Lötens und Betriebs zu managen.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Das Bauteil ist kompatibel mit Infrarot (IR) Reflow-Lötprozessen unter Verwendung von bleifreier (Pb-freier) Lötpaste. Ein empfohlenes Profil wird bereitgestellt, das allgemein JEDEC-Standards folgt. Wichtige Parameter beinhalten:

• Vorwärmen:120-150°C Bereich.
• Vorwärmzeit:Maximal 120 Sekunden, um die Aktivierung des Pastenflusses und Temperaturstabilisierung zu ermöglichen.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C.
• Zeit oberhalb Liquidus:Das Profil sollte die Zeit, in der die LED-Anschlüsse über dem Schmelzpunkt des Lots liegen, auf maximal etwa 10 Sekunden begrenzen.

Das Profil ist so ausgelegt, um thermischen Schock zu verhindern und zuverlässige Lötstellen zu gewährleisten, ohne die interne Struktur der LED oder die Epoxidlinse zu beschädigen.

6.2 Handlötung

Falls Handlötung notwendig ist, ist äußerste Vorsicht geboten:

• Lötkolbentemperatur:Maximal 300°C.
• Lötzeit:Maximal 3 Sekunden pro Pad.
• Häufigkeit:Sollte nur einmal durchgeführt werden. Wiederholtes Erhitzen erhöht das Beschädigungsrisiko.

Ein feinspitziger Lötkolben und geeignetes Flussmittel werden empfohlen.

6.3 Reinigung

Es sollten nur spezifizierte Reinigungsmittel verwendet werden. Empfohlene Lösungsmittel sind Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur. Die LED sollte weniger als eine Minute eingetaucht werden. Nicht spezifizierte Chemikalien können das Kunststoffgehäuse oder die Linse beschädigen.

6.4 Lagerbedingungen

Eine ordnungsgemäße Lagerung ist für SMD-Bauteile entscheidend:

• Versiegelte Verpackung:Lagern bei ≤30°C und ≤90% relativer Luftfeuchtigkeit (RH). Innerhalb eines Jahres nach Öffnen der Feuchtigkeitsschutzbeutel verwenden.
• Geöffnete Verpackung:Für Bauteile, die aus ihrer Original-Trockenverpackung entnommen wurden, sollte die Umgebung 30°C / 60% RH nicht überschreiten. Es wird empfohlen, den IR-Reflow innerhalb einer Woche abzuschließen.
• Langzeitlagerung (geöffnet):In einem versiegelten Behälter mit Trockenmittel oder in einem Stickstoff-Exsikkator lagern.
• Trocknen (Baking):LEDs, die länger als eine Woche außerhalb der Originalverpackung gelagert wurden, sollten vor der Montage bei etwa 60°C für mindestens 20 Stunden getrocknet werden, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" während des Reflows zu verhindern.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Spezifikationen für Band und Rolle

Das Produkt wird für die automatische Montage geliefert:

• Bandbreite: 8mm.
• Rollen-Durchmesser:7 Zoll (178mm).
• Stückzahl pro Rolle:4000 Stück.
• Mindestbestellmenge (MOQ):500 Stück für Restmengen.
• Taschenversiegelung:Leere Taschen sind mit Deckband versiegelt.
• Fehlende Bauteile:Gemäß Spezifikation sind maximal zwei aufeinanderfolgende fehlende LEDs erlaubt.
• Standard:Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA-481-1-A-1994 Spezifikationen.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• Statusanzeigen:Strom-, Verbindungs- oder Aktivitätsleuchten in Konsumelektronik (Router, Ladegeräte, Smart-Home-Geräte).
• Hintergrundbeleuchtung:Randbeleuchtung für kleine LCD-Displays oder Symbole in dünnen Geräten.
• Tragbare & Wearable-Geräte:Anzeigeleuchten in Smartphones, Fitness-Trackern und Hearables, bei denen die Dicke entscheidend ist.
• Panelanzeigen:Gruppierte Anzeigen auf Bedienfeldern und Instrumentierung.

8.2 Designüberlegungen

• Stromansteuerung:Immer einen Reihenstrombegrenzungswiderstand oder eine Konstantstrom-Treiberschaltung verwenden. Den Widerstandswert mit R = (V_Versorgung- V_F) / I_Fberechnen. Den maximalen V_F-Wert aus dem Bin verwenden, um sicherzustellen, dass der Mindeststrom erreicht wird, wenn V_Versorgungauf ihrem Minimum ist.
• Thermisches Management:Obwohl die Verlustleistung gering ist, sollte eine ausreichende Leiterplatten-Kupferfläche oder thermische Durchkontaktierungen unter den Pads sichergestellt werden, wenn nahe dem maximalen Strom gearbeitet wird, insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen.
• ESD-Schutz:Die LED ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD). Implementieren Sie ESD-sichere Handhabungsverfahren (Armbänder, geerdete Arbeitsplätze) während der Montage und im Design. Erwägen Sie das Hinzufügen von Transientenspannungsunterdrückungs (TVS) Dioden oder Widerständen auf empfindlichen Leitungen, wenn die Anwendungsumgebung anfällig für ESD ist.
• Optisches Design:Der 130-Grad-Abstrahlwinkel bietet eine breite Streuung. Für gerichtetes Licht kann eine externe Linse oder ein Lichtleiter notwendig sein.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die LTST-C190TGKT-2A unterscheidet sich hauptsächlich durch ihr ultraflaches 0,8mm Profil. Im Vergleich zu Standard-LEDs mit 1,0mm oder 1,2mm Höhe ermöglicht dies das Design in dünneren Endprodukten. Die Verwendung von InGaN-Technologie bietet eine höhere Effizienz und hellere Ausbeute im Vergleich zu älteren Technologien wie AlGaInP für Grün, allerdings bei typischerweise höherer Durchlassspannung. Das umfassende Binning-System bietet Designern eine feine Kontrolle über Farb- und Helligkeitskonsistenz, was ein Vorteil gegenüber LEDs ist, die mit breiteren, nicht spezifizierten Parameterschwankungen geliefert werden.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

10.1 Kann ich diese LED dauerhaft mit 20mA betreiben?

Ja, 20mA ist der maximal empfohlene DC-Durchlassstrom. Für die längste Lebensdauer und Zuverlässigkeit ist es oft ratsam, mit einem niedrigeren Strom wie 10-15mA zu arbeiten, da dies die thermische Belastung reduziert. Konsultieren Sie stets die Entlastungskennlinien, falls verfügbar.

10.2 Welchen Widerstand benötige ich für eine 5V-Versorgung?

Verwendung der Formel R = (V_Versorgung- V_F) / I_F. Für einen Ziel-I_Fvon 5mA und einem maximalen V_Fvon 3,2V (Bin D7): R = (5V - 3,2V) / 0,005A = 360 Ohm. Für ein Ziel von 10mA: R = (5V - 3,2V) / 0,01A = 180 Ohm. Wählen Sie stets den nächsthöheren Standardwiderstandswert und berücksichtigen Sie die Leistungsaufnahme (P = I²² * R).

10.3 Warum gibt es eine Spezifikation für den Sperrstrom, wenn ich keine Sperrspannung anlegen soll?

Die I_R-Spezifikation bei V_R=5V ist ein Qualitäts- und Leckagetestparameter, der während der Fertigung durchgeführt wird. Er überprüft die Integrität des Halbleiterübergangs. In einer tatsächlichen Schaltung sollten Sie die LED niemals einer Sperrvorspannung aussetzen, da selbst eine kleine Sperrspannung jenseits der niedrigen Sperrspannungsdurchbruchspannung des Bauteils sofortigen und katastrophalen Ausfall verursachen kann.

10.4 Wie interpretiere ich die Bincodes in einer Bestellung?

Ein vollständiger Bestellcode könnte Bins für V_F, I_Vund λ_dangeben (z.B. D5-N-AR). Dies würde LEDs mit einer Durchlassspannung von 2,6-2,8V, einer Lichtstärke von 28-45 mcd und einer dominanten Wellenlänge von 530-535 nm spezifizieren. Konsultieren Sie den Hersteller für die genaue Bestellsyntax.

11. Praktisches Designbeispiel

Szenario:Entwurf einer Niedrigbatterie-Anzeige für ein tragbares Gerät, das von einer 3,7V Li-Ionen-Batterie gespeist wird. Die Anzeige sollte gut sichtbar sein, aber den Stromverbrauch minimieren.Designschritte:

1. Stromauswahl:Wählen Sie I_F= 5mA für eine gute Balance aus Helligkeit und niedrigem Stromverbrauch.
2. Spannungsbetrachtung:Die Batteriespannung reicht von ~4,2V (voll) bis ~3,0V (niedrig). Verwenden Sie die minimale Systemspannung (3,0V) für die ungünstigste Widerstandsberechnung, um sicherzustellen, dass die LED noch leuchtet.
3. Widerstandsberechnung (Worst-Case):Angenommen, es wird eine V_F-Bin D7 LED verwendet (max V_F= 3,2V). Bei niedriger Batterie (3,0V) ist die Spannung unzureichend, um die LED in Durchlassrichtung zu betreiben (3,0V<3,2V). Daher wählen Sie ein niedrigeres V_F-Bin (z.B. D4: max 2,6V) oder verwenden Sie eine Ladungspumpe/LED-Treiber für konsistente Leistung über den gesamten Batteriebereich. Wenn Bin D4 mit max V_F=2,6V bei niedriger Batterie verwendet wird: R = (3,0V - 2,6V) / 0,005A = 80 Ohm. Bei voller Ladung (4,2V): I_F= (4,2V - 2,4V_min) / 80 = 22,5mA (übersteigt 20mA max). Dies zeigt die Herausforderung, LEDs direkt von einer variierenden Spannungsquelle zu betreiben. Eine Konstantstromschaltung oder ein ausgefeilterer Treiber wird für optimale Leistung und LED-Sicherheit empfohlen.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Leuchtdioden sind Halbleiterbauelemente, die elektrische Energie direkt in Licht umwandeln, durch einen Prozess namens Elektrolumineszenz. Die LTST-C190TGKT-2A verwendet einen InGaN (Indiumgalliumnitrid) Verbindungshalbleiter. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, werden Elektronen aus dem n-dotierten Bereich und Löcher aus dem p-dotierten Bereich in die aktive Region injiziert. Wenn diese Ladungsträger rekombinieren, setzen sie Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie des Halbleitermaterials bestimmt. InGaN-Materialien werden zur Erzeugung von Licht im blauen, grünen und ultravioletten Teil des Spektrums verwendet. Die grüne Farbe dieser LED ist das Ergebnis der spezifischen Zusammensetzung von Indium, Gallium und Stickstoff in ihrer aktiven Schicht.

13. Technologietrends

Die Entwicklung von LEDs wie der LTST-C190TGKT-2A folgt mehreren wichtigen Branchentrends. Es gibt einen kontinuierlichen Drang zur Miniaturisierung, der dünnere und kleinere Endprodukte ermöglicht. Effizienzverbesserungen in InGaN-Materialien führen zu höherer Lichtausbeute (mehr Licht pro elektrischem Watt), was für batteriebetriebene Geräte entscheidend ist. Ein weiterer Trend ist die Verfeinerung des Binnings und eine engere Parameterkontrolle, die eine konsistentere Leistung in der Massenproduktion ermöglicht und Anwendungen mit strengen Anforderungen an Farb- oder Helligkeitsgleichmäßigkeit unterstützt. Schließlich sind verbesserte Zuverlässigkeit und Kompatibilität mit bleifreien, hochtemperaturbeständigen Lötprozessen wesentlich, um globale Umweltvorschriften und moderne Fertigungsstandards zu erfüllen.