Dual-Color Side-Looking SMD LED LTST-S326TGKFKT-5A Datenblatt - Gehäuseabmessungen - Grün 2,8V / Orange 1,9V - 76mW / 75mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für eine zweifarbige, seitlich strahlende Oberflächenmontage-LED (SMD). Das Bauteil integriert zwei unterschiedliche Halbleiterchips in einem einzigen Gehäuse: einen auf InGaN basierenden Chip für grüne Emission und einen auf AlInGaP basierenden Chip für orange Emission. Dieses Design ermöglicht kompakte Lösungen für Statusanzeigen, Hintergrundbeleuchtung und dekorative Beleuchtung, bei denen mehrere Farbsignale von einem einzigen Punkt aus benötigt werden. Das Bauteil ist mit einer wasserklaren Linse konstruiert, die die Lichtausbeute maximiert, und verfügt über verzinnte Anschlüsse für verbesserte Lötbarkeit und RoHS-Konformität.

Die LED wird auf industrieüblichen 8-mm-Bändern auf 7-Zoll-Rollen geliefert, was sie vollständig mit schnellen automatischen Pick-and-Place-Bestückungsgeräten kompatibel macht. Ihr Design ist auch mit Infrarot (IR) Reflow-Lötprozessen kompatibel und erleichtert so die Integration in moderne Leiterplatten (PCB) Fertigungslinien.

2. Tiefenanalyse der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Die absoluten Maximalwerte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Für einen zuverlässigen Betrieb sollten diese Grenzen niemals, auch nicht kurzzeitig, überschritten werden.

• Verlustleistung (Pd):Die maximal zulässige Verlustleistung beträgt 76 mW für den grünen Chip und 75 mW für den orangen Chip bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C. Das Überschreiten dieser Grenze riskiert eine thermische Degradation des Halbleiterübergangs.
• Vorwärtsstrom:Der maximale kontinuierliche Gleich-Vorwärtsstrom (IF) beträgt 20 mA für den grünen Chip und 30 mA für den orangen Chip. Für gepulsten Betrieb ist ein Spitzen-Vorwärtsstrom von 100 mA (grün) bzw. 80 mA (orange) unter einem strikten Tastverhältnis von 1/10 mit einer Pulsbreite von 0,1 ms zulässig. Dieser Parameter ist entscheidend für das Design der Treiberschaltung, um strominduzierte Ausfälle zu verhindern.
• Temperaturbereiche:Der Betriebstemperaturbereich ist von -20°C bis +80°C spezifiziert. Der Lagertemperaturbereich ist weiter und reicht von -30°C bis +100°C. Diese Bereiche gewährleisten die mechanische und chemische Integrität der LED unter verschiedenen Umweltbedingungen.
• Lötbedingungen:Das Bauteil hält einer Infrarot-Reflow-Lötung mit einer Spitzentemperatur von 260°C für maximal 10 Sekunden stand. Dies ist eine Standardbedingung für bleifreie (Pb-free) Lötprozesse.

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Diese Kenngrößen werden unter Standardtestbedingungen von Ta=25°C und einem Vorwärtsstrom (IF) von 5 mA gemessen, sofern nicht anders angegeben. Sie definieren die typische Leistung des Bauteils.

• Lichtstärke (Iv):Dies ist das primäre Maß für die Lichtausgabe. Für den grünen Chip liegt die typische Lichtstärke zwischen einem Minimum von 28,0 mcd und einem Maximum von 180,0 mcd. Für den orangen Chip reicht sie von 11,2 mcd bis 71,0 mcd. Der tatsächliche Wert für eine spezifische Einheit hängt von ihrem zugewiesenen Bin-Code ab.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):Beide Chips weisen einen breiten Abstrahlwinkel von 130 Grad (typisch) auf. Dies ist definiert als der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte des auf der Mittelachse gemessenen Wertes abfällt. Dieser breite Winkel gewährleistet eine gute Sichtbarkeit aus verschiedenen Blickwinkeln, was für seitlich strahlende Anzeigen wesentlich ist.
• Wellenlänge:Der grüne Chip hat eine typische Spitzenemissionswellenlänge (λP) von 530 nm und eine typische dominante Wellenlänge (λd) von 527 nm. Der orange Chip hat eine typische Spitzenemissionswellenlänge von 611 nm und eine dominante Wellenlänge von 605 nm. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt 35 nm für Grün und 17 nm für Orange, was die spektrale Reinheit des emittierten Lichts anzeigt.
• Vorwärtsspannung (VF):Bei 5 mA beträgt die typische Vorwärtsspannung 2,8 V für den grünen Chip (max. 3,2 V) und 1,9 V für den orangen Chip (max. 2,3 V). Dieser Parameter ist entscheidend für die Berechnung des Vorwiderstandswertes in einer Konstantspannungstreiberschaltung, um den gewünschten Strom einzustellen.
• Rückwärtsstrom (IR):Der maximale Rückwärtsstrom beträgt für beide Chips 10 μA, wenn eine Rückwärtsspannung (VR) von 5V angelegt wird. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das Bauteil nicht für den Rückwärtsbetrieb ausgelegt ist; dieser Test dient ausschließlich der Charakterisierung des Leckstroms.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um Produktionsschwankungen zu handhaben und Designern die Auswahl von LEDs mit konsistenter Leistung zu ermöglichen, werden die Bauteile basierend auf der Lichtstärke in Bins sortiert.

3.1 Intensitäts-Binning des grünen Chips

Die grünen LEDs werden in vier Bins (N, P, Q, R) mit den folgenden minimalen und maximalen Lichtstärkewerten bei 5 mA kategorisiert:
Bin N: 28,0 - 45,0 mcd
Bin P: 45,0 - 71,0 mcd
Bin Q: 71,0 - 112,0 mcd
Bin R: 112,0 - 180,0 mcd
Auf jedes Intensitäts-Bin wird eine Toleranz von +/-15 % angewendet.

3.2 Intensitäts-Binning des orangen Chips

Die orangen LEDs werden in vier Bins (L, M, N, P) mit den folgenden Bereichen kategorisiert:
Bin L: 11,2 - 18,0 mcd
Bin M: 18,0 - 28,0 mcd
Bin N: 28,0 - 45,0 mcd
Bin P: 45,0 - 71,0 mcd
Auch auf diese Bins wird eine Toleranz von +/-15 % angewendet.

Dieses Binning-System ermöglicht eine präzise Auswahl basierend auf den Helligkeitsanforderungen der Anwendung und gewährleistet visuelle Konsistenz in Multi-LED-Arrays oder Produkten.

4. Analyse der Kennlinien

Während spezifische grafische Kurven im Datenblatt referenziert werden (z.B. Abb.1, Abb.5), werden ihre typischen Implikationen hier basierend auf der Standard-LED-Physik und den bereitgestellten Parametern analysiert.

4.1 Vorwärtsstrom vs. Lichtstärke (I-Iv-Kurve)

Die Lichtstärke einer LED ist über einen signifikanten Bereich annähernd proportional zum Vorwärtsstrom. Der Betrieb des grünen Chips bei seinem maximalen Gleichstrom von 20 mA würde typischerweise eine deutlich höhere Lichtausbeute als die 5-mA-Testbedingung ergeben, obwohl die genaue Beziehung aus der Kennlinie verifiziert werden sollte. Das Gleiche gilt für den orangen Chip bei 30 mA. Designer müssen sicherstellen, dass die erhöhte Verlustleistung bei höheren Strömen innerhalb der absoluten Maximalwerte bleibt.

4.2 Vorwärtsspannung vs. Vorwärtsstrom (V-I-Kurve)

Die Vorwärtsspannung hat eine logarithmische Beziehung zum Strom. Die spezifizierte VF bei 5 mA liefert einen wichtigen Arbeitspunkt. Mit steigendem Strom nimmt VF leicht zu. Diese nichtlineare Beziehung ist wichtig für das Design effizienter Konstantstromtreiber im Vergleich zu einfachen widerstandsbegrenzten Schaltungen.

4.3 Temperaturabhängigkeit

Die LED-Leistung ist temperaturabhängig. Typischerweise nimmt die Lichtstärke mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Die Vorwärtsspannung nimmt ebenfalls mit steigender Temperatur ab. Während spezifische Kurven nicht bereitgestellt werden, zeigt der spezifizierte Betriebstemperaturbereich von -20°C bis +80°C die Grenzen an, innerhalb derer die veröffentlichten Kenngrößen vernünftigerweise gültig sind. Für Anwendungen nahe den Extremen können eine Entlastung oder ein thermisches Management erforderlich sein.

4.4 Spektrale Verteilung

Die Spitzen- und dominanten Wellenlängen zusammen mit der spektralen Halbwertsbreite definieren den Farbort. Die grüne Emission (zentriert um ~527-530 nm) und die orange Emission (zentriert um ~605-611 nm) sind deutlich unterscheidbar. Die schmalere Halbwertsbreite des orangen Chips (17 nm vs. 35 nm für Grün) deutet auf eine spektral reinere, gesättigtere Orange-Farbe hin.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen und Pinbelegung

Das Bauteil entspricht einem EIA-Standard-Gehäuseumriss. Detaillierte Maßzeichnungen sind im Datenblatt mit allen Maßen in Millimetern angegeben. Wichtige Toleranzen betragen typischerweise ±0,10 mm. Die Pinbelegung ist klar definiert: Kathode 1 (C1) ist für den orangen Chip und Kathode 2 (C2) für den grünen Chip. Die gemeinsame Anodenkonfiguration ist impliziert, was eine unabhängige Steuerung jeder Farbe ermöglicht.

5.2 Vorgeschlagene Lötpad-Anordnung

Das Datenblatt enthält ein empfohlenes Lötpad-Layout für das Leiterplattendesign. Die Einhaltung dieser Abmessungen gewährleistet eine korrekte Lötstellenbildung, mechanische Stabilität und Wärmeableitung während des Reflow-Prozesses. Eine vorgeschlagene Lötrichtung ist ebenfalls angegeben, um einen gleichmäßigen Lötfluss zu fördern.

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Eine detaillierte Empfehlung für ein IR-Relflow-Profil, das für bleifreie Prozesse geeignet ist, wird bereitgestellt. Dieses Profil umfasst typischerweise:
1. Eine Aufwärmzone, um die Leiterplattentemperatur allmählich zu erhöhen und das Flussmittel zu aktivieren.
2. Eine Haltezone, um die Temperatur über die gesamte Leiterplatte auszugleichen.
3. Eine Reflow-Zone, in der die Temperatur maximal 260°C für nicht mehr als 10 Sekunden erreicht.
4. Eine Abkühlzone. Das Profil basiert auf JEDEC-Standards, um die Zuverlässigkeit zu gewährleisten.

6.2 Handlötung

Falls Handlötung mit einem Lötkolben notwendig ist, beträgt die maximal empfohlene Lötspitzentemperatur 300°C, mit einer Lötzeit von nicht mehr als 3 Sekunden pro Lötstelle. Dies sollte nur einmal durchgeführt werden, um die thermische Belastung des LED-Gehäuses zu minimieren.

6.3 Reinigung

Falls nach dem Löten eine Reinigung erforderlich ist, sollten nur spezifizierte Lösungsmittel verwendet werden. Das Datenblatt empfiehlt, die LED bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol zu tauchen. Nicht spezifizierte Chemikalien können die Epoxidlinse oder das Gehäuse beschädigen.

6.4 Vorsichtsmaßnahmen gegen elektrostatische Entladung (ESD)

Die LED ist empfindlich gegenüber statischer Elektrizität und Spannungsspitzen. Während der Handhabung und Bestückung müssen geeignete ESD-Schutzmaßnahmen implementiert werden. Dazu gehören die Verwendung geerdeter Handgelenkbänder, antistatischer Matten und die Sicherstellung, dass alle Geräte ordnungsgemäß geerdet sind.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Spezifikationen für Band und Rolle

Das Bauteil ist in 8 mm breitem, geprägtem Trägerband verpackt. Das Band ist auf Standardrollen mit einem Durchmesser von 7 Zoll (178 mm) aufgewickelt. Jede volle Rolle enthält 3000 Stück. Für Mengen unter einer vollen Rolle ist eine Mindestpackmenge von 500 Stück für Restposten spezifiziert. Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA-481-Spezifikationen.

7.2 Lagerbedingungen

Verschlossene Verpackung:LEDs in der original feuchtigkeitsgeschützten Beutel mit Trockenmittel sollten bei ≤30°C und ≤90 % relativer Luftfeuchtigkeit (RH) gelagert werden. Die empfohlene Haltbarkeit unter diesen Bedingungen beträgt ein Jahr.
Geöffnete Verpackung:Sobald die Feuchtigkeitssperrbeutel geöffnet ist, sollte die Lagerumgebung 30°C und 60 % RH nicht überschreiten. Bauteile, die aus der Originalverpackung entnommen wurden, sollten idealerweise innerhalb einer Woche einem IR-Relflow unterzogen werden. Für eine längere Lagerung außerhalb des Originalbeutels sollten sie in einem verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder in einem Stickstoff-Exsikkator aufbewahrt werden. Wenn sie länger als eine Woche gelagert wurden, wird vor dem Löten ein Ausheizen bei etwa 60°C für mindestens 20 Stunden empfohlen, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und ein "Popcorning" während des Reflows zu verhindern.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• Statusanzeigen:Ideal für Gerätefrontplatten, die mehrstufige Zustandsanzeigen erfordern (z.B. Ein=grün, Standby=orange, Fehler=beide blinkend).
• Unterhaltungselektronik:Hintergrundbeleuchtung für Tasten oder Logos in Geräten wie Routern, Audioequipment oder Gaming-Peripheriegeräten.
• Automobil-Innenraumbeleuchtung:Für nicht-kritische Innenraum-Ambientebeleuchtung oder Statusanzeigen, unter Beachtung des Betriebstemperaturbereichs.
• Industrielle Steuerpulte:Bereitstellung klarer, farbcodierter Betriebszustände in Steuerungssystemen.

8.2 Designüberlegungen

• Strombegrenzung:Verwenden Sie stets einen Vorwiderstand oder Konstantstromtreiber für jeden Chip. Berechnen Sie den Widerstandswert mit R = (Vcc - VF) / IF, wobei VF die Vorwärtsspannung beim gewünschten Strom (IF) ist. Verwenden Sie für ein konservatives Design, das sicherstellt, dass der Strom niemals die Grenze überschreitet, die maximale VF aus dem Datenblatt.
• Thermisches Management:Obwohl die Verlustleistung gering ist, kann der Dauerbetrieb bei maximalem Strom in hohen Umgebungstemperaturen eine Beachtung des PCB-Layouts zur Wärmeableitung erfordern, insbesondere wenn mehrere LEDs gruppiert sind.
• Visuelles Design:Der breite 130-Grad-Abstrahlwinkel erleichtert die Sichtbarkeit außerhalb der Achse. Berücksichtigen Sie die Linsenfarbe (wasserklar) und das Design der umgebenden Blende, um den gewünschten visuellen Effekt und die Lichtmischung zu erreichen, wenn beide Farben gleichzeitig verwendet werden.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Diese zweifarbige Seitenansichts-LED bietet spezifische Vorteile im Vergleich zu Alternativen:

• vs. Zwei separate LEDs:Spart Leiterplattenplatz, reduziert die Bauteilanzahl und vereinfacht die Pick-and-Place-Bestückung mit einer einzigen Artikelnummer.
• vs. RGB-LEDs:Bietet eine einfachere, oft kostengünstigere Lösung, wenn nur zwei spezifische Farben (Grün und Orange) benötigt werden, ohne die Komplexität eines Drei-Kanal-Treibers.
• vs. Durchsteck-LEDs:Das SMD-Gehäuse ermöglicht eine vollautomatische Bestückung, flachere Designs und eine bessere Zuverlässigkeit durch den Wegfall von Handlötung und Anschlussbiegung.
• Hauptmerkmale:Die Kombination von InGaN (für effizientes Grün) und AlInGaP (für effizientes Orange) Technologien in einem Gehäuse bietet eine gute Lichtausbeute für beide Farben. RoHS-Konformität und Kompatibilität mit bleifreiem Reflow sind für die moderne Fertigung unerlässlich.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQs)

10.1 Kann ich beide Farben gleichzeitig mit ihrem maximalen Gleichstrom betreiben?

Ja, aber Sie müssen die Gesamtverlustleistung berücksichtigen. Wenn beide Chips mit ihrem maximalen Gleichstrom betrieben werden (Grün: 20mA @ ~3,2V, Orange: 30mA @ ~2,3V), beträgt die ungefähre Leistung (0,02A * 3,2V) + (0,03A * 2,3V) = 0,064W + 0,069W = 0,133W oder 133 mW. Dies übersteigt die individuellen Pd-Werte (76mW, 75mW) und erfordert eine sorgfältige thermische Bewertung der Leiterplatte und der Umgebungsbedingungen, um sicherzustellen, dass die Sperrschichttemperatur sichere Grenzen nicht überschreitet, was die Lebensdauer beeinträchtigen könnte.

10.2 Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

Die Spitzenwellenlänge (λP) ist die Wellenlänge, bei der das Emissionsspektrum seine höchste Intensität hat. Die dominante Wellenlänge (λd) wird aus dem CIE-Farbdiagramm abgeleitet und repräsentiert die einzelne Wellenlänge eines reinen monochromatischen Lichts, das der wahrgenommenen Farbe der LED entsprechen würde. λd steht in engerer Beziehung zur menschlichen Farbwahrnehmung, während λP eine physikalische Messung des Spektrums ist.

10.3 Wie interpretiere ich den Bin-Code bei der Bestellung?

Die Artikelnummer LTST-S326TGKFKT-5A beinhaltet oder impliziert wahrscheinlich spezifische Bin-Codes für die Intensität. Um Konsistenz in der Helligkeit Ihrer Anwendung zu gewährleisten, sollten Sie bei der Bestellung die gewünschten Bin-Codes angeben (z.B. Grün: Bin R für höchste Ausgangsleistung, Orange: Bin P). Konsultieren Sie den vollständigen Produktbestellleitfaden des Herstellers für das genaue Codierungssystem.

10.4 Ist eine Rückwärtsspannungsschutzdiode notwendig?

Obwohl die LED eine 5V-Rückwärtsspannung mit nur 10 μA Leckstrom tolerieren kann, ist sie nicht für den Rückwärtsbetrieb ausgelegt. In Schaltungen, in denen Rückwärtsspannungstransienten möglich sind (z.B. induktive Lasten, Hot-Plugging), wird der externe Schutz durch eine Seriendiode oder eine Brückengleichrichterschaltung dringend empfohlen, um Schäden zu verhindern.

11. Praktische Design- und Anwendungsbeispiele

11.1 Zweizustands-Netzwerkrouter-Anzeige

Szenario:Entwurf einer Status-LED für einen Router zur Anzeige von "Aktiv/Datenübertragung" (grün) und "Leerlauf/Standby" (orange).
Umsetzung:Verbinden Sie die gemeinsame Anode über einen für jede Farbe dimensionierten Vorwiderstand mit einer 3,3V-Schiene. Verwenden Sie zwei GPIO-Pins vom Mikrocontroller des Routers, die jeweils über einen Kleinsignal-NPN-Transistor oder einen MOSFET mit der Kathode einer Farbe verbunden sind. Die Firmware kann dann die grüne LED während der Datenaktivität einschalten und die orange LED in Leerlaufperioden. Der breite Abstrahlwinkel gewährleistet die Sichtbarkeit von überall im Raum.

11.2 Batterieladezustands-Anzeige

Szenario:Eine einfache 2-stufige Ladeanzeige: "Laden" (orange) und "Voll geladen" (grün).
Umsetzung:Die Statusausgänge des Lademanagement-ICs können die LED-Kathoden direkt ansteuern (falls sie in der Lage sind, den erforderlichen Strom zu senken) oder Transistoren ansteuern. Während des Ladens leuchtet die orange LED. Wenn der Ladezyklus abgeschlossen ist, schaltet der IC den orangen Treiber aus und den grünen Treiber ein.

12. Einführung in das Technologieprinzip

Diese LED nutzt zwei verschiedene Halbleitermaterialsysteme:

• InGaN (Indiumgalliumnitrid):Dieses Material wird für den grün emittierenden Chip verwendet. Durch Variation des Indium-zu-Gallium-Verhältnisses in der Legierung kann die Bandlücke des Halbleiters eingestellt werden, was direkt die Wellenlänge des emittierten Lichts bestimmt, wenn Elektronen mit Löchern über die Bandlücke rekombinieren. InGaN ist bekannt für seine Fähigkeit, effiziente blaue, grüne und weiße LEDs herzustellen.
• AlInGaP (Aluminiumindiumgalliumphosphid):Dieses Material wird für den orange emittierenden Chip verwendet. Ähnlich kann durch Anpassung der Zusammensetzung dieser quaternären Legierung die Bandlücke so gestaltet werden, dass Licht im roten, orangen, gelben und grünen Spektralbereich erzeugt wird. AlInGaP ist im Bereich von Rot bis Orange besonders effizient.

In einem zweifarbigen Gehäuse werden diese zwei unterschiedlichen Chipstrukturen auf einem gemeinsamen Leadframe montiert, drahtgebondet und in einer klaren Epoxidlinse verkapselt, die die Chips schützt und als optisches Element wirkt.

13. Technologieentwicklungstrends

Das Gebiet der LED-Technologie entwickelt sich weiter, wobei Trends Komponenten wie diese beeinflussen:

• Erhöhte Effizienz:Laufende Forschung zielt darauf ab, die interne Quanteneffizienz (IQE) und die Lichtextraktionseffizienz (LEE) sowohl von InGaN- als auch von AlInGaP-Materialien zu verbessern, was zu einer höheren Lichtstärke bei gleichem Eingangsstrom oder einem geringeren Stromverbrauch bei gleicher Lichtausbeute führt.
• Miniaturisierung:Das Streben nach kleineren elektronischen Geräten treibt immer kleinere LED-Gehäuse bei gleichbleibender oder verbesserter optischer Leistung voran.
• Verbesserte Farbkonsistenz:Fortschritte in der epitaktischen Wachstumstechnik und den Binning-Prozessen führen zu engeren Toleranzen bei der dominanten Wellenlänge und Lichtstärke, was Farb- und Helligkeitsschwankungen zwischen den Einheiten reduziert.
• Erhöhte Zuverlässigkeit:Verbesserungen bei Verpackungsmaterialien (Epoxid, Silikone) und Die-Attach-Technologien erhöhen die Fähigkeit der LED, höheren Temperaturen, Feuchtigkeit und thermischen Zyklen standzuhalten, und verlängern die Betriebslebensdauer.
• Integrierte Intelligenz:Ein breiterer Trend ist die Integration von Steuerschaltkreisen (wie Konstantstromtreiber oder einfache Logik) innerhalb des LED-Gehäuses selbst, wodurch "intelligente LED"-Komponenten entstehen, die das Systemdesign vereinfachen.