LTST-S115KETBET SMD LED Datenblatt - Zweifarbig (Rot/Blau) - Seitenemittierend - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für eine zweifarbige, seitlich emittierende SMD-LED (Surface Mount Device). Diese Komponente ist für die automatisierte Leiterplattenbestückung (PCB-Assembly) konzipiert und eignet sich für Anwendungen, bei denen Platz eine kritische Einschränkung darstellt. Die LED integriert zwei unterschiedliche Halbleiterchips in einem einzigen Gehäuse: einen, der im roten Spektrum emittiert, und einen, der im blauen Spektrum emittiert.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die primären Vorteile dieser LED sind ihre Miniaturbauform, die Kompatibilität mit automatischen Bestückungsgeräten (Pick-and-Place) und die Eignung für Infrarot-Reflow-Lötprozesse (IR). Sie ist aus bleifreien (ROHS-konformen) Materialien gefertigt und verfügt über eine verzinnte Anschlussfläche für eine verbesserte Lötbarkeit. Das Bauteil nutzt fortschrittliche Halbleitermaterialien: AlInGaP für den roten Emitter und InGaN für den blauen Emitter, die für ihre hohe Effizienz und Helligkeit bekannt sind.

Die Zielanwendungen umfassen ein breites Spektrum an Konsum- und Industrieelektronik. Sie eignet sich besonders gut für Statusanzeigen, Tastatur- oder Keypad-Hintergrundbeleuchtung, Symbolbeleuchtung und die Integration in Mikrodisplays in Geräten wie Mobiltelefonen, Notebook-Computern, Netzwerkgeräten, Haushaltsgeräten und verschiedenen Büroautomatisierungssystemen.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

2.1 Absolute Maximalwerte (Grenzwerte)

Diese Werte definieren die Grenzen, bei deren Überschreitung dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Der Betrieb der LED unter Bedingungen, die diese Werte überschreiten, wird nicht empfohlen.

• Verlustleistung (Pd):Die maximal zulässige Leistung, die als Wärme abgeführt werden kann. Der rote Chip ist für 62,5 mW ausgelegt, der blaue Chip für 76 mW. Eine Überschreitung dieses Limits birgt das Risiko thermischer Degradation.
• Durchlassstrom:Es werden zwei Stromgrenzwerte angegeben. DerDC-Durchlassstrom (IF)ist der maximale Dauerstrom: 25 mA für den roten Chip und 20 mA für den blauen Chip. DerSpitzen-Durchlassstromist ein höherer Impulsstrom (60 mA für rot, 100 mA für blau), der nur unter bestimmten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Impulsbreite) für kurze Zeit zulässig ist.
• Temperaturbereiche:Das Bauteil ist für den Betrieb in einem Umgebungstemperaturbereich (Ta) von -20°C bis +80°C ausgelegt. Die Lagerung sollte im Bereich von -30°C bis +100°C erfolgen.
• Lötbedingungen:Die Komponente hält einer maximalen Infrarot-Reflow-Löttemperatur von 260°C für maximal 10 Sekunden stand, was dem Standard für bleifreie Bestückungsprozesse entspricht.

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Diese Parameter werden unter Standardtestbedingungen von Ta=25°C und einem Durchlassstrom (IF) von 20 mA gemessen, sofern nicht anders angegeben. Sie definieren die typische Leistung des Bauteils.

• Lichtstärke (Iv):Dies ist ein Maß für die wahrgenommene Helligkeit des emittierten Lichts. Für den roten Chip liegt die Intensität zwischen einem Minimum von 45,0 mcd und einem Maximum von 180,0 mcd. Für den blauen Chip liegt der Bereich zwischen 28,0 mcd und 112,0 mcd. Der tatsächliche Wert für eine bestimmte Einheit wird durch ihre Binning-Klasse bestimmt.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):Definiert als der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke die Hälfte der auf der Mittelachse gemessenen Intensität beträgt. Diese LED weist für beide Farben einen sehr breiten Abstrahlwinkel von 130 Grad auf, was sie für Anwendungen geeignet macht, die eine breite Sichtbarkeit erfordern.
• Wellenlängenparameter: Spitzen-Emissionswellenlänge (λP)ist die Wellenlänge, bei der die optische Ausgangsleistung am größten ist (typischerweise 631 nm für rot, 468 nm für blau).Dominante Wellenlänge (λd)ist die einzelne Wellenlänge, die die wahrgenommene Farbe am besten repräsentiert, mit spezifizierten Min/Typ/Max-Bereichen (z.B. 615-635 nm für rot).Spektrale Halbwertsbreite (Δλ)ist die Breite des Spektrums bei halber Spitzenleistung, typischerweise 15 nm für rot und 20 nm für blau, was die Farbreinheit angibt.
• Durchlassspannung (VF):Der Spannungsabfall über der LED beim Betrieb mit dem spezifizierten Strom. Der rote Chip hat einen VF-Bereich von 1,6V bis 2,4V, während der blaue Chip bei 20 mA einen höheren Bereich von 2,7V bis 3,9V aufweist. Dieser Unterschied ist auf die unterschiedlichen Bandlückenenergien der AlInGaP- und InGaN-Materialien zurückzuführen.
• Sperrstrom (IR):Der maximale Leckstrom bei Anliegen einer Sperrspannung (VR) von 5V. Er ist für beide Chips mit max. 10 μA spezifiziert. Das Datenblatt warnt ausdrücklich davor, dass das Bauteil nicht für den Sperrbetrieb ausgelegt ist; dieser Parameter dient nur Testzwecken.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um die Konsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs nach Leistungsklassen sortiert. Dies ermöglicht es Entwicklern, Bauteile mit eng tolerierten Eigenschaften auszuwählen.

3.1 Lichtstärke (Iv) Binning

Die LEDs werden basierend auf ihrer gemessenen Lichtstärke bei 20 mA gruppiert. Jede Klasse hat einen Minimal- und Maximalwert, mit einer Toleranz von +/-15% innerhalb jeder Klasse.

• Rote Chip-Klassen:P (45,0-71,0 mcd), Q (71,0-112,0 mcd), R (112,0-180,0 mcd).
• Blaue Chip-Klassen:N (28,0-45,0 mcd), P (45,0-71,0 mcd), Q (71,0-112,0 mcd).

3.2 Farbton (Dominante Wellenlänge) Binning

Nur für den blauen Chip wird zusätzlich ein Binning basierend auf der dominanten Wellenlänge durchgeführt, um den Blauton zu steuern.

• Blaue Chip-Wellenlängenklassen:AC (465-470 nm), AD (470-475 nm). Die Toleranz für jede Klasse beträgt +/- 1 nm, was eine sehr präzise Farbkontrolle gewährleistet.

4. Mechanische und Gehäuseinformationen

4.1 Gehäuseabmessungen und Pinbelegung

Die LED entspricht einem EIA-Standard-Gehäuse. Alle Abmessungen sind in Millimetern mit einer Standardtoleranz von ±0,1 mm angegeben, sofern nicht anders spezifiziert. Das Gehäuse ist vom Typ "seitlich emittierend", was bedeutet, dass die primäre Lichtemission von der Seite der Komponente und nicht von der Oberseite erfolgt. Dies ist entscheidend für Hintergrundbeleuchtungsanwendungen, bei denen das Licht seitlich gelenkt werden muss.

Die Pinbelegung ist klar definiert: Kathode 1 (C1) ist mit der Anode des blauen Chips verbunden (gemeinsame Anodenkonfiguration ist impliziert, aber das Datenblatt spezifiziert die Pinbelegung für die Chips). Kathode 2 (C2) ist mit dem roten Chip verbunden. Während der Bestückung muss die korrekte Polarität beachtet werden.

4.2 Empfohlene PCB-Lötfläche und Bestückungsrichtung

Das Datenblatt enthält eine Zeichnung, die das empfohlene Kupferflächenlayout auf der Leiterplatte zeigt. Die Einhaltung dieses Layouts ist entscheidend für eine zuverlässige Lötstelle, eine korrekte Ausrichtung und eine effektive Wärmeableitung während des Reflow-Prozesses. Die Zeichnung zeigt auch die korrekte Ausrichtung der LED auf dem Band relativ zur Leiterplatte für die automatisierte Bestückung.

5. Löt- und Bestückungsrichtlinien

5.1 IR-Relflow-Lötparameter

Für bleifreie Lötprozesse wird ein spezifisches Temperaturprofil empfohlen. Die wichtigsten Parameter umfassen eine Aufwärmzone (150-200°C), eine maximale Aufwärmzeit von 120 Sekunden, eine maximale Bauteiltemperatur von 260°C nicht überschreitend und eine Zeit bei dieser Spitzentemperatur, die auf maximal 10 Sekunden begrenzt ist. Die LED sollte unter diesen Bedingungen nicht mehr als zwei Reflow-Zyklen ausgesetzt werden.

5.2 Handlötung

Falls Handlötung erforderlich ist, muss äußerste Vorsicht walten. Die Temperatur der Lötspitze sollte 300°C nicht überschreiten, und die Kontaktzeit mit dem LED-Anschluss sollte auf maximal 3 Sekunden begrenzt sein. Handlötung sollte pro Bauteil nur einmal durchgeführt werden.

5.3 Reinigung

Es sollten nur spezifizierte Reinigungsmittel verwendet werden. Nicht spezifizierte Chemikalien können das LED-Gehäuse beschädigen. Wenn nach dem Löten eine Reinigung erforderlich ist, ist die empfohlene Methode, die LED bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol zu tauchen.

6. Lagerung und Handhabungshinweise

6.1 Lagerbedingungen

Eine ordnungsgemäße Lagerung ist entscheidend, um die Lötbarkeit aufrechtzuerhalten und feuchtigkeitsbedingte Schäden ("Popcorning") während des Reflow zu verhindern.

• Versiegelte Verpackung:LEDs in ihrer original feuchtigkeitsgeschützten Beutel mit Trockenmittel sollten bei ≤30°C und ≤90% relativer Luftfeuchtigkeit (RH) gelagert werden. Die Haltbarkeit unter diesen Bedingungen beträgt ein Jahr.
• Geöffnete Verpackung:Sobald die Feuchtigkeitssperrbeutel geöffnet ist, muss die Lagerumgebung strenger kontrolliert werden: ≤30°C und ≤60% RH. Komponenten, die aus dem versiegelten Beutel entnommen wurden, sollten innerhalb einer Woche reflow-gelötet werden.
• Verlängerte Lagerung (geöffnet):Für eine Lagerung von mehr als einer Woche sollten die LEDs in einem versiegelten Behälter mit Trockenmittel oder in einem stickstoffgespülten Exsikkator aufbewahrt werden. Wenn sie länger als eine Woche offen gelagert wurden, ist vor dem Lötprozess zwingend ein Ausheizen bei etwa 60°C für mindestens 20 Stunden erforderlich, um aufgenommene Feuchtigkeit auszutreiben.

6.2 Elektrostatische Entladung (ESD) Schutz

Die LED ist empfindlich gegenüber elektrostatischen Entladungen und Spannungsspitzen. Während der Handhabung und Bestückung müssen geeignete ESD-Vorsichtsmaßnahmen beachtet werden. Dazu gehören die Verwendung geerdeter Handgelenkbänder, antistatischer Handschuhe und die Sicherstellung, dass alle Geräte und Arbeitsplätze ordnungsgemäß geerdet sind.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Band- und Rollenspezifikationen

Die LEDs werden verpackt für die automatisierte Bestückung geliefert. Sie sind auf 8 mm breitem, geprägtem Trägerband montiert. Dieses Band wird auf Standardrollen mit einem Durchmesser von 7 Zoll (178 mm) aufgewickelt. Jede volle Rolle enthält 3000 Stück. Für Mengen unter einer vollen Rolle gilt eine Mindestpackmenge von 500 Stück für Restposten. Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA-481-Spezifikationen.

7.2 Rollenabmessungen und Merkmale

Detaillierte mechanische Zeichnungen für die Rolle und das Band sind beigefügt. Wichtige Merkmale sind: Leere Bauteiltaschen auf dem Band sind mit einem Deckband versiegelt, um die Komponenten zu schützen, und die maximal zulässige Anzahl aufeinanderfolgender fehlender Komponenten auf einer Rolle beträgt zwei, was die Versorgungskonsistenz für Pick-and-Place-Maschinen gewährleistet.

8. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

Beim Entwurf einer Treiberschaltung müssen die unterschiedlichen Durchlassspannungsanforderungen (VF) der roten und blauen Chips berücksichtigt werden. Ein einfacher Vorwiderstand für jeden Farbkanal ist die gebräuchlichste Methode zur Strombegrenzung. Der Widerstandswert (R) wird mit der Formel berechnet: R = (Vcc - VF_LED) / I_F, wobei Vcc die Versorgungsspannung, VF_LED die Durchlassspannung des spezifischen Chips ist (für ein konservatives Design den Maximalwert aus dem Datenblatt verwenden) und I_F der gewünschte Durchlassstrom ist (nicht höher als der DC-Nennwert). Aufgrund der Spannungsdifferenz wird der Widerstandswert für den blauen Kanal typischerweise anders sein als für den roten Kanal, selbst wenn derselbe Strom gewünscht wird.

8.2 Thermomanagement

Obwohl die Verlustleistung gering ist, trägt ein ordnungsgemäßes thermisches Design auf der Leiterplatte zur langfristigen Zuverlässigkeit bei. Die Verwendung des empfohlenen Lötflächenlayouts hilft, die Wärme vom LED-Übergang in die Leiterplatte abzuleiten. Der Betrieb der LED bei oder nahe ihrem maximalen Nennstrom in einer Umgebung mit hoher Umgebungstemperatur sollte vermieden werden, da dies die Sperrschichttemperatur an ihre Grenze bringt.

8.3 Optisches Design

Das seitliche Emissionsprofil ist ideal für Anwendungen, bei denen Licht in einen Lichtleiter eingekoppelt, eine Platte von der Kante beleuchtet oder ein Status von der Seite eines Geräts angezeigt werden muss. Entwickler sollten den 130-Grad-Abstrahlwinkel bei der Gestaltung von Lichtleitern oder Blenden berücksichtigen, um das gewünschte Beleuchtungsmuster zu erreichen.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich die roten und blauen Chips gleichzeitig mit ihrem vollen DC-Strom (25mA und 20mA) betreiben?

A: Das Datenblatt gibt Nennwerte pro Chip an. Die Verlustleistung und thermischen Grenzwerte müssen für die kombinierte Wärmeentwicklung berücksichtigt werden. Es ist im Allgemeinen sicher, wenn die Gesamtleistung (Vf_rot * 25mA + Vf_blau * 20mA) innerhalb der gesamten Wärmeableitungsfähigkeit des Gehäuses liegt, aber der gleichzeitige Betrieb bei absoluten Maximalwerten sollte sorgfältig bewertet werden, insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen.

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

A: Die Spitzenwellenlänge (λP) ist eine physikalische Messung des höchsten Punkts des Spektrums. Die dominante Wellenlänge (λd) ist ein berechneter Wert aus der Farbmessung, der der menschlichen Farbwahrnehmung am besten entspricht. λd ist relevanter für Anwendungen, bei denen ein spezifisches Farbaussehen kritisch ist.

F: Der Sperrstrom ist bei 5V spezifiziert. Kann ich diese LED in einer Wechselstromschaltung oder mit Verpolungsschutz verwenden?

A: Nein. Das Datenblatt stellt ausdrücklich klar, dass das Bauteil nicht für den Sperrbetrieb ausgelegt ist. Der 5V-Test dient nur der Qualitätsüberprüfung. Das Anlegen einer kontinuierlichen Sperrspannung, selbst unter 5V, wird nicht empfohlen und kann die LED beschädigen. Für AC- oder bipolare Ansteuerung wäre ein externer Schutz, z.B. eine parallel geschaltete Diode, erforderlich.

F: Wie wähle ich die geeignete Binning-Klasse für meine Anwendung aus?

A: Wählen Sie die Lichtstärke (Iv)-Klasse basierend auf Ihrem erforderlichen Helligkeitsniveau und der Notwendigkeit der Konsistenz zwischen den Einheiten. Für die blaue LED wählen Sie auch die Wellenlängen- (Farbton-)Klasse, wenn Farbkonsistenz von größter Bedeutung ist. Die Verwendung einer engeren Klasse (z.B. Q für Intensität) kann die Kosten erhöhen, gewährleistet aber eine gleichmäßigere Leistung in Ihrer Produktion.