LTST-C281KSKT-5A SMD LED Datenblatt - 0,35mm Bauhöhe - 1,7-2,3V - 75mW - AlInGaP Gelb - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTST-C281KSKT-5A ist eine oberflächenmontierbare (SMD) LED-Lampe, die für moderne, platzbeschränkte elektronische Anwendungen konzipiert ist. Sie gehört zu einer Familie von Miniatur-LEDs, die speziell für automatisierte Leiterplattenbestückungsprozesse entwickelt wurden. Diese Komponente eignet sich für den Einbau in eine Vielzahl von Konsum- und Industrie-Elektronikgeräten, bei denen eine zuverlässige, kompakte und helle Anzeige erforderlich ist.

1.1 Kernvorteile und Zielmärkte

Diese LED bietet mehrere entscheidende Vorteile, die sie zur bevorzugten Wahl für Entwickler machen. Ihr Hauptmerkmal ist eine extrem flache Bauhöhe von nur 0,35 mm, die den Einsatz in ultradünnen Geräten ermöglicht. Sie verwendet einen Ultra-Hell-AlInGaP-Chip (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid), der im gelben Spektrum eine hohe Lichtausbeute und hervorragende Farbreinheit bietet. Das Bauteil entspricht vollständig der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe) und ist somit für globale Märkte mit strengen Umweltvorschriften geeignet. Die Verpackung auf 8-mm-Tape auf 7-Zoll-Spulen ist standardisiert (EIA STD), was die Kompatibilität mit schnellen automatischen Bestückungsgeräten gewährleistet. Darüber hinaus ist sie für das Standard-Infrarot (IR) Reflow-Lötverfahren ausgelegt, was für moderne Oberflächenmontage (SMT)-Fertigungslinien entscheidend ist.

Die Zielanwendungen sind vielfältig und reichen von Telekommunikationsgeräten (z. B. schnurlose und Mobiltelefone), Büroautomatisierungsgeräten (z. B. Notebooks, Netzwerksysteme), Haushaltsgeräten bis hin zu Innenschildern. Spezifische funktionale Anwendungen umfassen die Hintergrundbeleuchtung von Tastaturen, Statusanzeigen für Strom oder Konnektivität, die Integration in Mikrodisplays und die allgemeine Signal- oder Symbolbeleuchtung.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

Die Leistung der LTST-C281KSKT-5A wird durch einen umfassenden Satz elektrischer, optischer und thermischer Parameter definiert. Das Verständnis dieser Spezifikationen ist für einen korrekten Schaltungsentwurf und die Gewährleistung einer langfristigen Zuverlässigkeit von entscheidender Bedeutung.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer eine dauerhafte Beschädigung des Bauteils auftreten kann. Sie sind nicht für den Normalbetrieb vorgesehen. Für die LTST-C281KSKT-5A bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C: Die maximale kontinuierliche Verlustleistung beträgt 75 mW; der maximale DC-Durchlassstrom beträgt 30 mA; ein Spitzendurchlassstrom von 80 mA ist nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite), um Überhitzung zu verhindern; die maximal anlegbare Sperrspannung beträgt 5 V; der Betriebstemperaturbereich reicht von -30°C bis +85°C; und der Lagertemperaturbereich reicht von -40°C bis +85°C. Bemerkenswert ist, dass das Bauteil eine Infrarot-Lötbedingung von 260°C für maximal 10 Sekunden aushält, was mit gängigen bleifreien (Pb-free) Reflow-Profilen übereinstimmt.

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Leistungsparameter, die unter Standardtestbedingungen (Ta=25°C) gemessen werden. Die Lichtstärke (Iv) reicht von einem Minimum von 7,1 Millicandela (mcd) bis zu einem Maximum von 45,0 mcd, wenn sie mit einem Durchlassstrom (IF) von 5 mA betrieben wird. Das Bauteil verfügt über einen sehr weiten Abstrahlwinkel (2θ1/2) von 130 Grad, was bedeutet, dass es Licht über einen großen Bereich abstrahlt und sich für Anwendungen eignet, die eine breitwinklige Sichtbarkeit erfordern. Seine optische Farbe wird durch eine dominante Wellenlänge (λd) zwischen 587,0 nm und 594,5 nm definiert, was sie fest im gelben Bereich des sichtbaren Spektrums verortet. Die Spitzenemissionswellenlänge (λp) beträgt typischerweise 591,0 nm. Elektrisch liegt die zum Betrieb von 5 mA durch die LED erforderliche Durchlassspannung (VF) zwischen 1,7 V und 2,3 V. Der Sperrstrom (IR) ist sehr niedrig, mit einem Maximum von 10 Mikroampere bei einer angelegten Sperrspannung von 5 V.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um die Konsistenz in der Massenproduktion sicherzustellen, werden LEDs basierend auf Schlüsselparametern in Leistungsgruppen oder "Bins" sortiert. Die LTST-C281KSKT-5A verwendet ein dreidimensionales Binning-System für Durchlassspannung (VF), Lichtstärke (IV) und dominante Wellenlänge (Farbton).

3.1 Durchlassspannung (VF) Klasse

LEDs werden gemäß ihres Durchlassspannungsabfalls bei einem Prüfstrom von 5 mA gebinnt. Die Bins sind: E2 (1,70 V bis 1,90 V), E3 (1,90 V bis 2,10 V) und E4 (2,10 V bis 2,30 V). Für jedes Bin gilt eine Toleranz von ±0,1 V. Diese Information ist entscheidend für den Entwurf von Konstantstromtreibern oder die Vorhersage von Spannungsabfällen in Reihenschaltungen.

3.2 Lichtstärke (IV) Klasse

Dieses Bin definiert die Helligkeitsausgabe. Die Bins, gemessen in mcd bei 5 mA, sind: K (7,1 bis 11,2), L (11,2 bis 18,0), M (18,0 bis 28,0) und N (28,0 bis 45,0). Für jedes Bin gilt eine Toleranz von ±15 %. Entwickler können ein spezifisches Helligkeits-Bin auswählen, um den visuellen Anforderungen ihrer Anwendung gerecht zu werden und so eine gleichmäßige Helligkeit in Multi-LED-Arrays sicherzustellen.

3.3 Farbton (dominante Wellenlänge) Klasse

Dieses Bin steuert den präzisen Gelbton. Die Bins für die dominante Wellenlänge sind: J (587,0 nm bis 589,5 nm), K (589,5 nm bis 592,0 nm) und L (592,0 nm bis 594,5 nm). Die Toleranz für jedes Bin beträgt ±1 nm. Die Auswahl eines engen Farbton-Bins ist für Anwendungen, bei denen Farbkonsistenz wichtig ist, wie z. B. bei Statusanzeigen oder Hintergrundbeleuchtung, bei denen mehrere LEDs identisch aussehen müssen, von entscheidender Bedeutung.

4. Analyse der Kennlinien

Grafische Darstellungen der LED-Eigenschaften geben einen tieferen Einblick in die Leistung unter variierenden Bedingungen, was für ein robustes Design unerlässlich ist.

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

Die I-V-Kennlinie veranschaulicht die nichtlineare Beziehung zwischen dem durch die LED fließenden Strom und der daran anliegenden Spannung. Für das in dieser LED verwendete AlInGaP-Material zeigt die Kennlinie eine charakteristische "Knie"-Spannung von etwa 1,8-2,0 V, oberhalb derer der Strom bei einer kleinen Spannungserhöhung schnell ansteigt. Dies unterstreicht die Bedeutung der Verwendung eines strombegrenzenden Mechanismus (Widerstand oder Konstantstromtreiber) anstelle einer festen Spannungsquelle, um thermisches Durchgehen und die Zerstörung des Bauteils zu verhindern.

4.2 Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Diese Kurve zeigt, wie die Lichtausgabe mit dem Treiberstrom zunimmt. Typischerweise ist die Beziehung bei niedrigeren Strömen relativ linear, kann aber bei höheren Strömen aufgrund der erhöhten Sperrschichttemperatur und des Effizienzabfalls (Efficiency Droop) sättigen oder sublinear werden. Der Betrieb der LED innerhalb ihres spezifizierten DC-Strombereichs (bis zu 30 mA) gewährleistet eine optimale Effizienz und Langlebigkeit.

4.3 Spektrale Verteilung

Die spektrale Ausgangskurve für eine AlInGaP-gelbe LED zeigt ein relativ schmales Emissionsband, typischerweise mit einer spektralen Halbwertsbreite (Δλ) von etwa 15 nm, wie spezifiziert. Das Maximum liegt nahe 591 nm. Diese schmale Bandbreite führt im Vergleich zu breitbandigeren Quellen wie phosphorkonvertierten weißen LEDs zu einer gesättigten, reinen gelben Farbe.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Die physikalische Konstruktion und die Abmessungen sind für das Leiterplattenlayout und die Bestückung von entscheidender Bedeutung.

5.1 Gehäuseabmessungen und Polaritätskennzeichnung

Die LED hat einen Standard-Chip-LED-Fußabdruck. Wichtige Abmessungen sind die Gesamtlänge, -breite und die kritisch niedrige Höhe von 0,35 mm. Die Kathode (negativer Anschluss) ist typischerweise durch eine Markierung auf dem Gehäuse gekennzeichnet, wie z. B. einen grünen Punkt, eine Kerbe oder eine anders geformte Lötfläche. Das Datenblatt enthält eine detaillierte Maßzeichnung mit allen kritischen Maßen in Millimetern, einschließlich Lötflächenpositionen, Bauteilkontur und Linsengröße. Entwickler müssen sich bei ihrem Leiterplatten-Land Pattern (Fußabdruck) an diese Abmessungen halten, um eine korrekte Lötung und Ausrichtung zu gewährleisten.

5.2 Empfohlenes Lötflächen-Design für die Leiterplatte

Ein empfohlenes Land Pattern (Lötflächenlayout) wird bereitgestellt, um eine zuverlässige Lötstellenbildung während des Reflow-Prozesses sicherzustellen. Dieses Muster berücksichtigt die Bildung von Lötfilets und verhindert Probleme wie "Tombstoning" (bei dem ein Ende von der Lötfläche abhebt). Das Design umfasst typischerweise thermische Entlastungsanschlüsse, wenn die Lötfläche mit einer großen Kupferebene verbunden ist, um die Wärme während des Lötens zu managen.

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

Eine ordnungsgemäße Handhabung und Bestückung ist für die Ausbeute und Zuverlässigkeit von größter Bedeutung.

6.1 Parameter für das IR-Reflow-Löten

Für bleifreie (Pb-free) Prozesse wird ein spezifisches Reflow-Profil empfohlen. Die Spitzentemperatur sollte 260°C nicht überschreiten, und die Zeit oberhalb von 260°C sollte auf maximal 10 Sekunden begrenzt sein. Eine Vorwärmphase (typischerweise 150-200°C) ist erforderlich, um die Temperatur langsam anzuheben und das Flussmittel zu aktivieren, mit einer maximalen Vorwärmzeit von 120 Sekunden. Das Profil sollte für die spezifische Leiterplatte, die verwendete Lötpaste und den Ofen charakterisiert werden, um sicherzustellen, dass alle Komponenten ordnungsgemäß gelötet werden, ohne Schaden zu nehmen.

6.2 Lager- und Handhabungsbedingungen

Die LEDs sind feuchtigkeitsempfindlich (MSL2a). 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. Komponenten, die der Umgebungsluft ausgesetzt waren, sollten innerhalb von 672 Stunden (28 Tagen) dem IR-Reflow-Löten unterzogen werden. Wird diese Zeit überschritten, ist vor dem Löten ein Ausheizen bei etwa 60°C für mindestens 20 Stunden erforderlich, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning"-Schäden während des Reflow zu verhindern.

6.3 Reinigung

Wenn 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 ist akzeptabel. Aggressive oder nicht spezifizierte Chemikalien können die Kunststofflinse oder das Gehäuse beschädigen.

6.4 Vorsicht vor elektrostatischer Entladung (ESD)

Die LED ist anfällig für Schäden durch statische Elektrizität und Spannungsspitzen. Es wird empfohlen, das Bauteil mit einem geerdeten Handgelenkband oder antistatischen Handschuhen zu handhaben. Alle Geräte, einschließlich Arbeitsplätze und Maschinen, müssen ordnungsgemäß geerdet sein, um ESD-Ereignisse zu verhindern.

7. Verpackung und Bestellinformationen

Die LTST-C281KSKT-5A wird im Tape-and-Reel-Format geliefert, das für die automatisierte Bestückung geeignet ist. Die Tape-Breite beträgt 8 mm, aufgewickelt auf eine Standard-7-Zoll (178 mm) Spule. Jede Spule enthält 5000 Stück. Für kleinere Mengen ist eine Mindestpackmenge von 500 Stück für Restposten verfügbar. Die Tape-and-Reel-Spezifikationen entsprechen den ANSI/EIA 481-Standards und gewährleisten die Kompatibilität mit Standard-Zuführsystemen. Das Tape hat eine Abdeckung zum Schutz der Komponenten, und es gibt eine Spezifikation, dass nicht mehr als zwei aufeinanderfolgende Komponententaschen leer sein dürfen.

8. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

Die gebräuchlichste Ansteuerungsmethode ist ein in Reihe geschalteter strombegrenzender Widerstand, der an eine Spannungsversorgung (Vcc) angeschlossen ist. Der Widerstandswert (R) wird mit dem Ohmschen Gesetz berechnet: R = (Vcc - VF) / IF, wobei VF die Durchlassspannung der LED ist (für ein konservatives Design den Maximalwert aus dem Bin oder Datenblatt verwenden) und IF der gewünschte Durchlassstrom ist (z. B. 5 mA, 10 mA, bis max. 30 mA). Für Anwendungen, die eine konstante Helligkeit oder einen Betrieb über einen weiten Spannungsbereich erfordern, wird ein Konstantstromtreiber-IC empfohlen.

8.2 Wärmemanagement

Obwohl die Verlustleistung gering ist (max. 75 mW), ist ein effektives Wärmemanagement dennoch wichtig, um die Lebensdauer der LED zu erhalten und Farbverschiebungen zu verhindern. Die Leiterplatte selbst dient als Kühlkörper. Das Verbinden des thermischen Pads der LED (falls vorhanden) mit einer ausreichend großen Kupferfläche auf der Leiterplatte hilft, Wärme abzuleiten. Vermeiden Sie es, die LED über längere Zeit gleichzeitig bei ihrem absoluten Maximalstrom und ihrer Maximaltemperatur zu betreiben.

8.3 Optische Designüberlegungen

Der weite Abstrahlwinkel von 130 Grad macht diese LED für Anwendungen geeignet, bei denen Licht aus verschiedenen Blickwinkeln ohne zusätzliche Diffusoren sichtbar sein muss. Für stärker gebündeltes Licht können externe Linsen oder Lichtleiter verwendet werden. Die wasserklare Linse dieses speziellen Modells ermöglicht die Abstrahlung der nativen Chipfarbe (gelb) ohne Filterung.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die LTST-C281KSKT-5A unterscheidet sich hauptsächlich durch ihr ultraflaches Profil von 0,35 mm, das dünner ist als viele Standard-Chip-LEDs (z. B. 0603- oder 0805-Gehäuse, die oft 0,6-0,8 mm hoch sind). Dies macht sie ideal für die neueste Generation ultradünner mobiler Geräte und Wearables. Die Verwendung von AlInGaP-Technologie bietet im Vergleich zu älteren Technologien wie GaAsP eine höhere Effizienz und eine bessere Farbsättigung im Rot-Orange-Gelb-Bereich. Ihre Kompatibilität mit Standard-IR-Reflow- und Tape-and-Reel-Verpackungen macht sie mit hochvolumigen, automatisierten Fertigungsprozessen kompatibel und bietet eine kostengünstige und zuverlässige Lösung.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

10.1 Was ist der Unterschied zwischen dominanter Wellenlänge und Spitzenwellenlänge?

Die Spitzenwellenlänge (λp) ist die einzelne Wellenlänge, bei der das Emissionsspektrum seine maximale Intensität hat. Die dominante Wellenlänge (λd) ist ein berechneter Wert, der aus dem CIE-Farbraumdiagramm abgeleitet wird und die wahrgenommene Farbe des Lichts darstellt; es ist die einzelne Wellenlänge, die dem Farbeindruck des gemischten Ausgangs der LED entsprechen würde. Für eine monochromatische Quelle wie diese gelbe AlInGaP-LED liegen sie typischerweise sehr nahe beieinander, aber λd ist der relevantere Parameter für die Farbangabe.

10.2 Kann ich diese LED ohne Vorwiderstand an einer 3,3V-Versorgung betreiben?

Nein, dies wird nicht empfohlen und würde die LED wahrscheinlich zerstören. Die Durchlassspannung beträgt nur 1,7-2,3 V. Das direkte Anlegen von 3,3 V würde einen sehr großen, unkontrollierten Stromfluss verursachen (weit über dem Maximum von 30 mA), der zu sofortiger Überhitzung und Ausfall führt. Ein strombegrenzender Widerstand oder Regler ist immer erforderlich.

10.3 Wie sind die Bin-Codes bei der Bestellung zu interpretieren?

Bei der Bestellung können Sie eine Kombination aus VF-, IV- und Farbton-Bin-Codes angeben, um LEDs mit eng übereinstimmenden Eigenschaften zu erhalten. Beispielsweise würde die Anforderung "E3, M, K" Ihnen LEDs mit einer Durchlassspannung von 1,9-2,1 V, einer Lichtstärke von 18,0-28,0 mcd und einer dominanten Wellenlänge von 589,5-592,0 nm liefern. Wenn kein Bin angegeben wird, erhalten Sie Teile aus den Standard-Produktionsbins.

11. Funktionsprinzipien

Die LTST-C281KSKT-5A ist eine Halbleiterlichtquelle auf Basis des AlInGaP-Materialsystems. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die das eingebaute Potenzial der Diode überschreitet, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich des Halbleiterchips injiziert. Diese Ladungsträger rekombinieren und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Bandlückenenergie der AlInGaP-Legierung bestimmt die Wellenlänge der emittierten Photonen, die in diesem Fall im gelben Bereich (~590 nm) liegt. Die wasserklare Epoxidharzlinse verkapselt den Chip, bietet mechanischen Schutz, formt den Lichtausgangsstrahl (weiter 130-Grad-Winkel) und verbessert die Lichtextraktionseffizienz.

12. Branchentrends und Kontext

Die Entwicklung von LEDs wie der LTST-C281KSKT-5A wird von mehreren Schlüsseltrends in der Elektronikbranche vorangetrieben. Es gibt einen kontinuierlichen Druck zur Miniaturisierung, der Komponenten mit kleineren Abmessungen und geringeren Bauhöhen erfordert, um dünnere Endprodukte zu ermöglichen. Erhöhte Effizienz und Helligkeit von Halbleitermaterialien wie AlInGaP ermöglichen einen geringeren Stromverbrauch und eine längere Batterielaufzeit in tragbaren Geräten. Darüber hinaus erfordert die branchenweite Einführung von bleifreiem Löten und RoHS-Konformität Komponenten, die höheren Reflow-Temperaturen standhalten und frei von beschränkten Stoffen sind. Die Standardisierung der Verpackung (Tape-and-Reel, EIA-Standards) unterstützt die hochautomatisierte, großvolumige Fertigung, die die moderne Konsumelektronikproduktion definiert.