SMD LED LTST-C193KSKT-5A Datenblatt - Abmessungen 1,6x0,8x0,35mm - Spannung 1,7-2,3V - Leistung 50mW - Gelb - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument erläutert die Spezifikationen für die LTST-C193KSKT-5A, eine oberflächenmontierbare (SMD) LED-Lampe. Diese Komponente gehört zu einer Familie von Miniatur-LEDs, die speziell für automatisierte Leiterplattenbestückungsprozesse (PCB) und Anwendungen entwickelt wurden, bei denen Platz eine kritische Einschränkung darstellt. Die kompakte Bauform und die zuverlässige Leistung machen sie für die Integration in eine Vielzahl moderner elektronischer Geräte geeignet.

1.1 Merkmale und Kernvorteile

Die LTST-C193KSKT-5A bietet mehrere wichtige technologische Vorteile, die ihre Nutzbarkeit und Leistung in anspruchsvollen Anwendungen verbessern.

• RoHS-Konformität:Das Bauteil wird gemäß der Richtlinie zur Beschränkung gefährlicher Stoffe hergestellt, wodurch sichergestellt wird, dass es frei von bestimmten gefährlichen Materialien wie Blei, Quecksilber und Cadmium ist.
• Ultraflaches Profil:Mit einer Höhe von nur 0,35 mm handelt es sich um eine extraflache Chip-LED, die den Einsatz in extrem schlanken Unterhaltungselektronikgeräten und Displays ermöglicht.
• Hochheller AlInGaP-Chip:Verwendet einen Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP) Halbleiterwerkstoff, der für die Erzeugung von hocheffizientem Licht im gelben, orangen und roten Spektralbereich mit guter Stabilität bekannt ist.
• Industriestandard-Verpackung:Geliefert auf 8-mm-Trägerband auf 7-Zoll-Durchmesser-Spulen, kompatibel mit Standard-Automatikbestückungsgeräten, die in der Serienfertigung von Elektronik eingesetzt werden.
• Prozesskompatibilität:Entwickelt für die Kompatibilität mit Infrarot (IR)-Reflow-Lötprozessen, dem Standard für die Montage oberflächenmontierbarer Bauteile. Es ist auch in Bezug auf die Ansteuerungseigenschaften mit integrierten Schaltkreisen (IC) kompatibel.

1.2 Zielmarkt und Anwendungen

Die Kombination aus geringer Größe, Helligkeit und Zuverlässigkeit eröffnet zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten in verschiedenen Branchen.

• Telekommunikation:Statusanzeigen in schnurlosen Telefonen, Mobiltelefonen und Netzwerkgeräten.
• Computertechnik und Büroautomatisierung:Hintergrundbeleuchtung für Tastaturen und Keypads in Notebooks sowie Statusanzeigen an verschiedenen Peripheriegeräten.
• Unterhaltungselektronik und Haushaltsgeräte:Strom-, Modus- oder Funktionsanzeigen in Audio/Video-Geräten, Küchengeräten und anderen Haushaltsgeräten.
• Industrieausrüstung:Pultanzeigen für Maschinen und Steuerungssysteme.
• Display-Technologie:Geeignet für Mikrodisplays und als Lichtquelle für Symbole und Signalgeber.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte Aufschlüsselung der elektrischen, optischen und umweltbedingten Grenzwerte und Eigenschaften der LED.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb bei oder über diesen Grenzwerten wird nicht empfohlen. Alle Werte gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C.

• Verlustleistung (Pd):50 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das LED-Gehäuse als Wärme abführen kann.
• Dauer-Durchlassstrom (IF):20 mA Gleichstrom. Der maximal anwendbare stationäre Strom.
• Spitzen-Durchlassstrom:40 mA, nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite), um kurzzeitig eine höhere Lichtausbeute zu erzielen.
• Sperrspannung (VR):5 V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann zum Durchbruch des Übergangs führen.
• Betriebstemperaturbereich:-30°C bis +85°C. Der Umgebungstemperaturbereich, für den das Bauteil ausgelegt ist.
• Lagertemperaturbereich:-40°C bis +85°C.
• Infrarot-Lötbedingung:Hält einer Spitzentemperatur von 260°C für maximal 10 Sekunden während des Reflow-Lötens stand.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen unter spezifischen Testbedingungen (Ta=25°C, IF=5 mA, sofern nicht anders angegeben).

• Lichtstärke (Iv):Reicht von 7,1 bis 45,0 Millicandela (mcd). Diese große Bandbreite wird durch ein Binning-System verwaltet (siehe Abschnitt 3). Die Intensität wird mit einem Sensor gemessen, der auf die photopische Reaktion des menschlichen Auges (CIE-Kurve) gefiltert ist.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):130 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte des auf der Achse gemessenen Wertes abfällt, was auf ein sehr breites Abstrahlverhalten hinweist.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λP):591,0 nm. Die Wellenlänge am höchsten Punkt der spektralen Ausgangskurve der LED.
• Dominante Wellenlänge (λd):587,0 - 594,5 nm. Dies ist die einzelne Wellenlänge, die vom menschlichen Auge wahrgenommen wird und die Farbe (Gelb) definiert. Sie wird aus den CIE-Farbkoordinaten abgeleitet.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):15 nm. Ein Maß für die spektrale Reinheit; ein kleinerer Wert deutet auf eine monochromatischere Lichtquelle hin.
• Durchlassspannung (VF):1,7 - 2,3 V bei 5 mA. Der Spannungsabfall über der LED im Betrieb.
• Sperrstrom (IR):Maximal 10 μA bei angelegter 5V-Sperrspannung.

2.3 Thermische Betrachtungen

Obwohl nicht explizit im Sinne eines thermischen Widerstands (θJA) detailliert, definieren die maximale Verlustleistung von 50 mW und der Betriebstemperaturbereich das thermische Betriebsfenster. Ein ordnungsgemäßes PCB-Layout, einschließlich ausreichender Kupferfläche für die Lötpads, ist entscheidend für die Wärmeableitung, insbesondere bei Betrieb nahe dem maximalen Strom. Das Überschreiten der maximalen Sperrschichttemperatur beschleunigt den Helligkeitsabfall und verkürzt die Betriebslebensdauer.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Konsistenz in der Serienfertigung zu gewährleisten, werden LEDs nach Leistung sortiert (gebinned). Die LTST-C193KSKT-5A verwendet ein dreidimensionales Binning-System für Durchlassspannung, Lichtstärke und dominante Wellenlänge (Farbton).

3.1 Durchlassspannungs-Binning (VF)

Bins stellen sicher, dass LEDs in einer Schaltung ähnliche Spannungsabfälle haben und fördern so gleichmäßige Helligkeit bei Parallelschaltung. Die Toleranz pro Bin beträgt ±0,1V.

Bin E2: 1,7V - 1,9V

Bin E3: 1,9V - 2,1V

Bin E4: 2,1V - 2,3V

3.2 Lichtstärke-Binning (Iv)

Hier werden LEDs nach ihrer Lichtausbeute bei einem Standardteststrom (5mA) gruppiert. Die Toleranz pro Bin beträgt ±15%.

Bin K: 7,1 - 11,2 mcd

Bin L: 11,2 - 18,0 mcd

Bin M: 18,0 - 28,0 mcd

Bin N: 28,0 - 45,0 mcd

3.3 Farbton / Dominante Wellenlängen-Binning (λd)

Kritisch für farbkritische Anwendungen stellt dieses Binning einen konsistenten Gelbton sicher. Die Toleranz pro Bin beträgt ±1 nm.

Bin J: 587,0 - 589,5 nm

Bin K: 589,5 - 592,0 nm

Bin L: 592,0 - 594,5 nm

4. Analyse der Kennlinien

Während spezifische grafische Kurven im Datenblatt referenziert werden, werden ihre Implikationen hier beschrieben.

4.1 Strom-Spannungs-Kennlinie (I-V)

Die Durchlassspannung (VF) hat einen positiven Temperaturkoeffizienten und steigt mit dem Strom an. Der typische VF-Bereich von 1,7-2,3V bei 5mA muss bei der Auslegung der strombegrenzenden Schaltung berücksichtigt werden. Das Betreiben der LED mit ihrem maximalen DC-Strom von 20 mA führt zu einer höheren Durchlassspannung, was eine entsprechende Anpassung der Versorgung oder Treiberauslegung erfordert.

4.2 Temperaturabhängigkeit

Wie alle Halbleiter ist die LED-Leistung temperaturabhängig. Die Lichtstärke von AlInGaP-LEDs nimmt typischerweise mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Daher ist die Aufrechterhaltung eines Pfades mit niedrigem thermischen Widerstand von der LED-Sperrschicht zur Umgebung entscheidend für stabile, langfristige Helligkeit. Der spezifizierte Betriebstemperaturbereich von -30°C bis +85°C definiert die Umgebungsgrenzen für diese Beziehung.

4.3 Spektrale Verteilung

Die LED emittiert in einem schmalen Band um 591 nm (Spitze) mit einer Halbwertsbreite von 15 nm, was ihre gelbe Farbe definiert. Die dominante Wellenlänge (λd) ist der für das Farbton-Binning verwendete Parameter. Das Spektrum ist weitgehend strominvariant, aber die Spitzenwellenlänge kann sich mit der Temperatur leicht verschieben.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED hat ein kompaktes Chip-Scale-Gehäuse. Die Hauptabmessungen (in Millimetern) betragen etwa 1,6 mm Länge, 0,8 mm Breite und eine sehr niedrige Bauhöhe von 0,35 mm. Detaillierte mechanische Zeichnungen sollten für genaue Toleranzen (typisch ±0,1 mm) und Merkmale wie die Kathodenkennzeichnung konsultiert werden.

5.2 Empfohlenes PCB-Lötpad-Layout

Ein empfohlenes Land Pattern (Footprint) für die Leiterplatte wird bereitgestellt, um zuverlässiges Löten und mechanische Stabilität zu gewährleisten. Dieses Muster umfasst typischerweise Pads, die etwas größer als die Bauteilanschlüsse sind, um eine gute Lötnahtbildung zu ermöglichen. Die Einhaltung dieser Empfehlung hilft, Tombstoning (Bauteil stellt sich auf einer Seite auf) während des Reflow zu verhindern.

5.3 Polaritätskennzeichnung

Das Bauteil hat eine Anode und eine Kathode. Das Datenblatt gibt die Methode zur Identifizierung der Kathode an, was für die korrekte Ausrichtung während der Montage und des Schaltungsbetriebs wesentlich ist. Falsche Polarität verhindert das Leuchten der LED, und das Anlegen einer Sperrspannung über 5V kann sie beschädigen.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötparameter

Das Bauteil ist für Infrarot (IR)-Reflow-Löten mit einer Spitzentemperatur von 260°C für maximal 10 Sekunden ausgelegt. Ein empfohlener Reflow-Profil wird bereitgestellt, typischerweise nach JEDEC-Standards. Es umfasst:

- Vorwärmen:150-200°C für bis zu 120 Sekunden, um die Platine allmählich zu erwärmen und das Flussmittel zu aktivieren.

- Reflow (Liquidus):Spitzentemperatur nicht über 260°C, mit minimaler Zeit über 260°C.

- Abkühlung:Kontrollierte Abkühlphase.

Das Profil muss für die spezifische PCB-Bestückung charakterisiert werden, unter Berücksichtigung von Platinendicke, Bauteildichte und Lotpastentyp.

6.2 Handlöten

Falls manuelle Reparatur notwendig ist, verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Temperatur von nicht mehr als 300°C. Die Kontaktzeit mit dem LED-Anschluss sollte auf maximal 3 Sekunden pro Vorgang begrenzt werden, um thermische Schäden am Kunststoffgehäuse und dem Halbleiterchip zu verhindern.

6.3 Lager- und Handhabungsbedingungen

- Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL):Das Bauteil ist mit MSL 2a bewertet. Sobald die originale feuchtigkeitsdichte Verpackung geöffnet ist, müssen die Bauteile innerhalb von 672 Stunden (28 Tagen) unter Werkshallenbedingungen (≤30°C/60% rF) dem IR-Reflow-Löten unterzogen werden.

- Erweiterte Lagerung:Für die Lagerung über 672 Stunden außerhalb der Originalverpackung sollten die Bauteile in einem Trockenschrank oder verschlossenen Behälter mit Trockenmittel gelagert werden.

- Trocknen (Baking):Bauteile, die die Hallenlebensdauer überschritten haben, sollten vor dem Löten bei etwa 60°C für mindestens 20 Stunden getrocknet werden, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" während des Reflow zu verhindern.

- ESD-Vorsichtsmaßnahmen:Die LED ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD). Handhabung unter Verwendung geeigneter ESD-Schutzmaßnahmen wie geerdete Handgelenkbänder, antistatische Matten und leitfähige Behälter.

6.4 Reinigung

Falls eine Nachlötreinigung erforderlich ist, verwenden Sie nur spezifizierte Lösungsmittel. Das Eintauchen der LED in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute ist akzeptabel. Vermeiden Sie nicht spezifizierte oder aggressive chemische Reiniger, die die Epoxidlinse oder das Gehäuse beschädigen könnten.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Standardverpackung

Das Produkt wird in industrieüblichem geprägtem Trägerband für die automatische Handhabung geliefert. Die Bandbreite beträgt 8 mm. Dieses Band ist auf 7-Zoll (178 mm) Durchmesser-Spulen aufgewickelt.

7.2 Spulenspezifikationen und Menge

Jede volle 7-Zoll-Spule enthält 5000 Stück der LTST-C193KSKT-5A LED. Das Band hat ein Deckband zum Schutz der Bauteile während des Transports und der Handhabung. Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA-481-Spezifikationen.

7.3 Mindestbestellmenge und Artikelnummer

Die Standard-Artikelnummer ist LTST-C193KSKT-5A. Das Suffix "-5A" kann spezifische Bin-Kombinationen oder andere Produktvarianten anzeigen. Für Bestellungen, die keine volle Spule umfassen, ist typischerweise eine Mindestpackmenge von 500 Stück für Restmengen verfügbar.

8. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

8.1 Strombegrenzung

Eine LED ist ein stromgesteuertes Bauteil. Verwenden Sie immer einen Reihenstrombegrenzungswiderstand oder eine Konstantstrom-Treiberschaltung, um den Betriebsstrom einzustellen. Der Widerstandswert kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (V_Versorgung - VF_LED) / I_gewünscht. Wählen Sie eine Widerstandsbelastbarkeit, die für die Verlustleistung geeignet ist. Beispiel: Um die LED mit 5 mA aus einer 3,3-V-Versorgung mit einem typischen VF von 2,0 V zu betreiben: R = (3,3V - 2,0V) / 0,005A = 260Ω. Ein 270Ω-Standardwiderstand wäre geeignet.

8.2 Thermomanagement im Design

Für Anwendungen mit hohen Strömen (z.B. nahe 20 mA) oder in hohen Umgebungstemperaturen ist das Thermomanagement entscheidend. Verwenden Sie das empfohlene PCB-Pad-Layout und verbinden Sie die thermischen Pads mit einer ausreichend großen Kupferfläche, die als Kühlkörper dient. Dies hilft, Wärme von der LED-Sperrschicht abzuleiten und Helligkeit sowie Lebensdauer zu erhalten.

8.3 Optisches Design

Der 130-Grad-Abstrahlwinkel bietet ein sehr breites Abstrahlverhalten, ideal für Statusanzeigen, die aus verschiedenen Blickwinkeln sichtbar sein sollen. Für Anwendungen, die einen stärker gerichteten Strahl erfordern, wären Sekundäroptiken (wie eine über der LED montierte Linse) notwendig. Die wasserklare Linse dieser LED eignet sich für den Einsatz mit Lichtleitern oder Diffusoren in Hintergrundbeleuchtungsanwendungen.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die primären Unterscheidungsmerkmale der LTST-C193KSKT-5A sind ihreultraflache Bauhöhe von 0,35 mmund die Verwendung vonAlInGaP-Technologiefür gelbe Emission.

• vs. Standard-SMD-LEDs (z.B. 0603, 0402):Diese Chip-LED ist deutlich flacher und ermöglicht Designs in platzbeschränkten Produkten, wo selbst eine standardmäßige 0,6 mm hohe LED zu groß ist.
• vs. Andere Gelb-LED-Technologien:Im Vergleich zu älteren Gelb-Galliumphosphid (GaP)-LEDs bietet AlInGaP eine wesentlich höhere Lichtausbeute und bessere Temperaturstabilität, was zu hellerer und konsistenterer Lichtausbeute führt.
• vs. Weiße LEDs:Für Anwendungen, die reine Gelb-Anzeige erfordern (z.B. spezifische Warnsymbole), ist eine monochromatische gelbe AlInGaP-LED effizienter und farbgesättigter als eine phosphorkonvertierte weiße LED mit einem Gelbfilter.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

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

A: Nein. Sie müssen immer einen Reihenstrombegrenzungswiderstand verwenden. Ein direkter Anschluss würde versuchen, übermäßigen Strom zu ziehen und wahrscheinlich sowohl die LED als auch den Mikrocontroller-Ausgangspin beschädigen.

F: Warum gibt es eine so große Bandbreite bei der Lichtstärke (7,1 bis 45,0 mcd)?

A: Dies ist die gesamte Produktionsstreuung. Durch den Binning-Prozess (K, L, M, N Bins) können Sie LEDs mit einem viel engeren Intensitätsbereich für Ihre Anwendung auswählen, um gleichmäßige Helligkeit sicherzustellen.

F: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

A: Spitzenwellenlänge (λP) ist das physikalische Maximum des emittierten Lichtspektrums. Dominante Wellenlänge (λd) ist ein berechneter Wert basierend auf der Farbwahrnehmung; es ist die einzelne Wellenlänge, die der vom menschlichen Auge gesehenen Farbe entspricht. λd ist relevanter für die Farbspezifikation und das Binning.

F: Wie oft kann ich diese LED reflow-löten?

A: Das Datenblatt spezifiziert, dass der Lötprozess maximal zweimal durchgeführt werden kann, wobei die Spitzentemperatur jeweils 10 Sekunden lang 260°C nicht überschreiten darf. Mehrfaches Reflow erhöht die thermische Belastung.

11. Praktische Anwendungsbeispiele

Fall 1: Ultraflache Tablet-Tastatur-Hintergrundbeleuchtung:Ein Designer entwickelt eine abnehmbare Tastatur für ein Tablet. Das Höhenbudget für Komponenten unter den Tastenkappen ist extrem begrenzt. Das 0,35-mm-Profil der LTST-C193KSKT-5A ermöglicht den Einbau, wo eine Standard-LED nicht passt. Mehrere LEDs werden auf einer flexiblen Leiterplatte unter lichtdurchlässigen Tastenkappen platziert. Sie werden über einen Konstantstrom-Treiber-IC mit 5-10 mA angesteuert, um gleichmäßige, stromsparende Hintergrundbeleuchtung zu bieten. Der breite Abstrahlwinkel stellt sicher, dass sich das Licht gut unter jeder Taste verteilt.

Fall 2: Industrieller Sensor-Statusanzeige:Ein kompakter industrieller Näherungssensor benötigt eine helle, zuverlässige Status-LED, um Stromversorgung und Erfassungszustand anzuzeigen. Die AlInGaP-Gelb-LED bietet hohe Helligkeit für gute Sichtbarkeit in gut beleuchteten Umgebungen. Der Designer verwendet LEDs aus dem hochintensiven "N"-Bin und betreibt sie mit 15 mA über einen Strombegrenzungswiderstand aus der 24-V-Versorgung des Sensors (unter Verwendung eines Transistors als Schalter). Das robuste SMD-Gehäuse hält den typischen Vibrationen und Temperaturschwankungen in einer industriellen Umgebung stand.

12. Technologieeinführung und Funktionsprinzip

Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiterbauelemente, die Licht durch einen Prozess namens Elektrolumineszenz emittieren. Das Herzstück der LTST-C193KSKT-5A ist ein Chip aus Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP). Dieser III-V-Verbindungshalbleiterwerkstoff hat eine direkte Bandlücke, die für effiziente Lichtemission geeignet ist.

Funktionsprinzip:Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die das Sperrschichtpotential der Diode (VF) überschreitet, werden Elektronen aus dem n-Halbleiter und Löcher aus dem p-Halbleiter in das aktive Gebiet injiziert. Wenn diese Ladungsträger (Elektronen und Löcher) rekombinieren, setzen sie Energie frei. In einer AlInGaP-LED wird diese Energie hauptsächlich als Photonen (Licht) im gelben/orangen/roten Teil des Spektrums freigesetzt. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) wird durch die Bandlückenenergie des Halbleitermaterials bestimmt, die durch Anpassung der Verhältnisse von Aluminium, Indium, Gallium und Phosphor während des Kristallwachstums eingestellt wird. Das erzeugte Licht tritt durch die Epoxidlinse aus, die auch Umweltschutz bietet.

13. Branchentrends und Entwicklungen

Der Markt für SMD-LEDs wie die LTST-C193KSKT-5A entwickelt sich weiter, angetrieben durch mehrere Schlüsseltrends:

• Miniaturisierung:Die Nachfrage nach dünneren und kleineren LEDs ist unerbittlich, angetrieben durch Unterhaltungselektronik (Smartphones, Wearables, ultraflache Laptops). Chip-Scale-Packages (CSP) und noch dünnere Varianten sind Bereiche der laufenden Entwicklung.
• Erhöhte Effizienz:Verbesserungen in der epitaktischen Schichtabscheidung, Chipdesign und Lichtextraktionstechniken treiben die Lichtausbeute (Lumen pro Watt) von farbigen LEDs wie AlInGaP weiter nach oben, was helleres Licht oder geringeren Stromverbrauch ermöglicht.
• Hohe Zuverlässigkeitsanforderungen:Da LEDs in kritischeren Anwendungen (Automobilinnenräume, Medizingeräte) eingesetzt werden, liegt der Fokus auf der Verbesserung der Langzeitzuverlässigkeit, Farbstabilität über Temperatur und Zeit sowie der Leistung unter rauen Bedingungen.
• Integration:Es gibt einen Trend zur Integration mehrerer LED-Chips (z.B. RGB für Farbmischung) in ein einziges Gehäuse oder zur Kombination der LED mit Treiber-ICs und Steuerlogik für "Smart LED"-Module.
• Fortschrittliche Verpackungstechnik:Neue Verpackungsmaterialien und -methoden werden entwickelt, um die Wärme von immer leistungsstärkeren Miniatur-LEDs besser zu managen und eine präzisere optische Kontrolle direkt aus dem Gehäuse zu ermöglichen.