LTW-326ZDSKR-5A LED Datenblatt - Zweifarbig (Weiß/Rot) - Seitenansicht - SMD-Gehäuse - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTW-326ZDSKR-5A ist eine zweifarbige SMD-LED (Surface Mount Device) in Seitenansicht. Ihr primärer Einsatzzweck liegt in LCD-Hintergrundbeleuchtungsanwendungen, wo eine kompakte Lichtquelle im rechten Winkel benötigt wird. Das Bauteil integriert zwei unterschiedliche Halbleiterchips in einem einzigen Gehäuse: einen InGaN-Chip (Indiumgalliumnitrid) für weißes Licht und einen AlInGaP-Chip (Aluminiumindiumgalliumphosphid) für rotes Licht. Diese Zweichip-Konfiguration ermöglicht Farbmischung oder unabhängige Steuerung zweier Farben von einer Komponente, spart Leiterplattenfläche und vereinfacht die Montage in platzbeschränkten Designs wie dünnen Displays.

Die Kernvorteile dieser LED umfassen ihre ultrahelle Lichtausbeute beider Chips, Kompatibilität mit standardmäßigen automatischen Bestückungsgeräten und ihre Eignung für bleifreie Infrarot-Reflow-Lötprozesse. Sie ist auf 8-mm-Trägerband verpackt, das auf 7-Zoll-Durchmesser-Spulen aufgewickelt ist, was die Serienfertigung erleichtert. Das Produkt erfüllt zudem die RoHS-Richtlinien (Beschränkung gefährlicher Stoffe) und wird als umweltfreundliches Produkt eingestuft.

2. Detaillierte technische Spezifikationen

2.1 Absolute Maximalwerte

Ein Betrieb des Bauteils außerhalb dieser Grenzwerte kann dauerhafte Schäden verursachen. Wichtige Grenzwerte bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C sind:

• Verlustleistung:Weißer Chip: 35 mW, Roter Chip: 48 mW. Dies definiert die maximale Leistung, die die LED im Dauerbetrieb als Wärme abführen kann.
• Durchlassstrom:DC-Durchlassstrom: Weiß: 10 mA, Rot: 20 mA. Spitzen-Durchlassstrom (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Puls): Weiß: 50 mA, Rot: 40 mA. Das Überschreiten des DC-Stroms überlastet den Halbleiterübergang.
• Sperrspannung:5 V für beide Chips. Das Anlegen einer höheren Sperrspannung kann zum Durchbruch des Übergangs führen.
• Temperaturbereich:Betrieb: -20°C bis +80°C. Lagerung: -40°C bis +85°C.
• ESD-Empfindlichkeit:Die Schwellenspannung nach dem Human Body Model (HBM) beträgt 2000V. Vorsichtsmaßnahmen gegen elektrostatische Entladung sind bei der Handhabung erforderlich.
• Lötbarkeit:Hält Infrarot-Reflow-Löten mit einer Spitzentemperatur von 260°C für 10 Sekunden stand.

2.2 Elektro-optische Kenngrößen

Gemessen bei Ta=25°C mit einem Durchlassstrom (IF) von 5mA, sofern nicht anders angegeben.

• Lichtstärke (Iv):Eine wichtige Leistungskennzahl. Weiß: Min. 28,0 mcd, Typ -, Max. 112,0 mcd. Rot: Min. 7,1 mcd, Typ -, Max. 45,0 mcd. Die tatsächliche Iv jeder Einheit wird in Bins eingeteilt (siehe Abschnitt 3).
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):130 Grad für beide Farben, was auf einen breiten Abstrahlkegel hindeutet, typisch für seitenemittierende Linsen in Hintergrundbeleuchtungs-Lichtleitern.
• Durchlassspannung (VF):Weiß: Min. 2,7V, Typ 3,0V, Max. 3,7V. Rot: Min. 1,70V, Typ 2,00V, Max. 2,40V. Der Unterschied in VF ist auf die unterschiedlichen Bandlückenenergien der InGaN- und AlInGaP-Materialien zurückzuführen. Dies muss bei der Auslegung der Treiberschaltungen berücksichtigt werden, insbesondere bei Common-Anode- oder Common-Cathode-Konfigurationen.
• Peak-Emissionswellenlänge (λP):Für den roten Chip: 639 nm (typisch).
• Dominante Wellenlänge (λd):Für den roten Chip: 630 nm (typisch). Dies ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge, die die Farbe definiert.
• Farbwertkoordinaten (x, y):Für den weißen Chip: x=0,3, y=0,3 (typisch). Diese CIE-1931-Koordinaten definieren den Weißpunkt. Eine Toleranz von ±0,01 gilt.
• Sperrstrom (IR):Max. 100 µA bei VR=5V.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Die LEDs werden nach Leistung in Bins sortiert, um Anwendungskonsistenz zu gewährleisten. Der Bin-Code ist auf der Verpackung markiert.

3.1 Lichtstärke (Iv) Binning

Weißer Chip:Bins N (28,0-45,0 mcd), P (45,0-71,0 mcd), Q (71,0-112,0 mcd).
Roter Chip:Bins K (7,1-11,2 mcd), L (11,2-18,0 mcd), M (18,0-28,0 mcd), N (28,0-45,0 mcd).
Innerhalb jedes Bins gilt eine Toleranz von ±15%.

3.2 Farbton (Color) Binning für roten Chip

Die roten LEDs werden basierend auf ihren Farbwertkoordinaten (x, y) im CIE-1931-Diagramm gebinnt. Es sind sechs Bins definiert (S1 bis S6), die jeweils einen kleinen viereckigen Bereich im Farbdiagramm repräsentieren. Die Koordinaten für jeden Eckpunkt dieser Bins sind im Datenblatt angegeben. Innerhalb jedes Bins gilt eine Toleranz von ±0,01 für die (x, y)-Koordinaten. Dies gewährleistet eine enge Farbkonstanz für die rote Emission über verschiedene Produktionschargen hinweg.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt verweist auf typische Kennlinien, die für die Auslegung wesentlich sind.

• IV-Kennlinie (Strom vs. Spannung):Zeigt die exponentielle Beziehung zwischen Durchlassspannung und Strom für den weißen und roten Chip. Die unterschiedlichen Schwellspannungen sind deutlich sichtbar.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Veranschaulicht, wie die Lichtausbeute mit dem Strom ansteigt. Sie ist im empfohlenen Betriebsbereich typischerweise linear, sättigt jedoch bei höheren Strömen.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt die Reduzierung der Lichtausbeute mit steigender Sperrschichttemperatur. Dies ist für das thermische Management in der Endanwendung entscheidend.
• Spektrale Verteilung:Für den roten Chip würde die Kurve einen schmalen Peak um 639nm zeigen, charakteristisch für AlInGaP-Technologie. Für den weißen Chip (typischerweise ein blauer Chip mit Leuchtstoff) wäre das Spektrum breit und würde den sichtbaren Bereich abdecken.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED entspricht einer EIA-Standardgehäuseform für Seitenansichts-LEDs. Kritische Abmessungen umfassen Gesamthöhe, -breite und -tiefe sowie die Position und Größe der Lötpads. Alle Abmessungen sind in Millimetern mit einer Standardtoleranz von ±0,10 mm, sofern nicht anders angegeben. Die Linse ist für Seitenemission ausgelegt.

5.2 Pinbelegung und Polarität

Das Bauteil hat zwei Anoden/Kathoden für die unabhängigen Chips. Die Pinbelegung lautet: Kathode für den weißen InGaN-Chip ist mit Pin C2 verbunden. Kathode für den roten AlInGaP-Chip ist mit Pin C1 verbunden. Die Anoden sind wahrscheinlich gemeinsam oder anderen Pins gemäß der Gehäusezeichnung zugeordnet. Die korrekte Polarität muss beim Leiterplattenlayout und der Montage beachtet werden.

5.3 Vorgeschlagenes Lötpad-Layout

Das Datenblatt enthält ein empfohlenes Land Pattern (Footprint) für das Leiterplattendesign. Die Einhaltung dieses Musters gewährleistet eine korrekte Lötstellenbildung, mechanische Stabilität und thermische Leistung während des Reflow-Prozesses. Eine empfohlene Lötrichtung ist ebenfalls angegeben, um mögliches "Tombstoning" zu minimieren.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Die LED ist mit Infrarot-Reflow-Prozessen kompatibel. Ein empfohlenes Profil wird bereitgestellt, wobei ein kritischer Parameter eine Spitzentemperatur von 260°C für maximal 10 Sekunden ist. Dieses Profil muss eingehalten werden, um thermische Schäden am Kunststoffgehäuse und den internen Bonddrähten zu verhindern.

6.2 Reinigung

Wenn nach dem Löten eine Reinigung erforderlich ist, sollten nur spezifizierte Chemikalien verwendet werden. Das Datenblatt empfiehlt das Eintauchen in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute. Nicht spezifizierte Chemikalien können das Gehäusematerial oder die Linse beschädigen.

6.3 Lagerung und Handhabung

• ESD-Vorsichtsmaßnahmen:Das Bauteil ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (2000V HBM). Verwenden Sie Erdungsarmbänder, geerdete Arbeitsplätze und leitfähige Behälter.
• Feuchtigkeitsempfindlichkeit:Als SMD-Kunststoffgehäuse ist es feuchtigkeitsempfindlich. Wenn die originale versiegelte Feuchtigkeitsschutzbeutel mit Trockenmittel ungeöffnet ist, sollte die Lagerung bei ≤30°C/≤90% rF erfolgen, mit einer Haltbarkeit von einem Jahr. Einmal geöffnet, sollten LEDs bei ≤30°C/≤60% rF gelagert und innerhalb einer Woche verwendet werden. Für längere Lagerung außerhalb des Originalbeutels verwenden Sie einen versiegelten Behälter mit Trockenmittel oder einen Stickstoff-Exsikkator. Bauteile, die länger als 1 Woche außerhalb des Beutels gelagert wurden, müssen vor dem Reflow gebacken werden (ca. 60°C für >20 Stunden), um "Popcorning" zu verhindern.

7. Verpackung und Bestellung

Die Standardverpackung ist 8-mm-Trägerband mit Deckband, aufgewickelt auf 7-Zoll (178 mm) Durchmesser-Spulen. Jede volle Spule enthält 3000 Stück. Eine Mindestpackmenge von 500 Stück ist für Restmengen verfügbar. Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA-481-1-Spezifikationen. Die Band- und Spulendimensionen werden für die Einrichtung automatischer Zuführgeräte bereitgestellt.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Die Hauptanwendung ist die LCD-Hintergrundbeleuchtung für Unterhaltungselektronik, Industriedisplays und Automobil-Innendisplays, bei denen eine geringe Bauhöhe entscheidend ist. Die Zweifarben-Fähigkeit ermöglicht dynamische Hintergrundbeleuchtung (z.B. weiß für Normalbetrieb, rot für Nachtmodus oder Warnungen) oder die Erzeugung anderer Farben durch Mischung.

8.2 Auslegungshinweise

• Stromtreiber:Verwenden Sie Konstantstromtreiber, nicht Konstantspannung, um eine stabile Lichtausbeute und lange Lebensdauer zu gewährleisten. Beachten Sie die absoluten maximalen DC-Stromwerte (10mA weiß, 20mA rot).
• Thermisches Management:Die Verlustleistung, obwohl gering, erzeugt Wärme. Sorgen Sie für ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte oder Wärmeleitungen unter den Lötpads, um Wärme abzuführen, insbesondere bei höheren Strömen oder hohen Umgebungstemperaturen. Dies erhält die Lichtausbeute und Lebensdauer.
• Optische Auslegung:Die 130-Grad-Seitenemission ist für die Einkopplung in eine Lichtleitplatte (LGP) ausgelegt. Das Design des Einkoppelpunktes und des Musters der LGP ist entscheidend für eine gleichmäßige Hintergrundbeleuchtung.
• Schaltungsauslegung:Berücksichtigen Sie die unterschiedlichen Durchlassspannungen der beiden Chips beim Entwurf der Treiberschaltung, insbesondere wenn ein gemeinsamer Vorwiderstand für beide verwendet wird.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu einfarbigen Seitenansichts-LEDs ist der Schlüsselvorteil die Platzersparnis und vereinfachte Montage für Zweifarbenanwendungen. Die Verwendung von AlInGaP für Rot bietet höhere Effizienz und gesättigtere Farbe im Vergleich zu älteren Technologien wie GaAsP. Der InGaN-basierte weiße Chip bietet hohe Helligkeit. Die Kombination in einem Gehäuse ist eine systemweite Optimierung für kostensensitive, serientaugliche Hintergrundbeleuchtungseinheiten.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Kann ich den weißen und roten Chip gleichzeitig mit ihrem maximalen DC-Strom betreiben?
A: Sie müssen die gesamte Verlustleistung und thermische Belastung des Gehäuses berücksichtigen. Der Betrieb beider mit Maximalstrom (10mA + 20mA = 30mA gesamt) bei ihren typischen VF-Werten (3,0V + 2,0V = 5,0V) ergibt 150mW elektrische Eingangsleistung. Dies übersteigt die individuellen Verlustleistungsgrenzwerte (35mW & 48mW) und würde das Bauteil wahrscheinlich überhitzen. Ein Derating oder Pulsbetrieb ist notwendig.

F: Wie interpretiere ich den Iv-Bin-Code auf der Verpackung?
A: Auf der Verpackung befindet sich ein Code, der das spezifische Iv-Bin (z.B. "Q" für weiß, "L" für rot) für die enthaltenen LEDs angibt. Sie müssen diesen Buchstaben mit den Iv-Spezifikationstabellen im Datenblatt abgleichen, um den garantierten Min/Max-Lichtstärkebereich für diese Charge zu kennen.

F: Der rote Chip hat eine Peak-Wellenlänge von 639nm, aber eine dominante Wellenlänge von 630nm. Warum der Unterschied?
A: Die Peak-Wellenlänge (λP) ist der höchste Punkt auf der spektralen Leistungsverteilungskurve. Die dominante Wellenlänge (λd) wird bestimmt, indem eine Linie vom Weißpunkt (Lichtquelle) im CIE-Diagramm durch die gemessenen (x,y)-Koordinaten der LED zum Spektralort gezogen wird. λd ist die Einzelwellenlängenfarbe, die das menschliche Auge wahrnimmt, die sich von λP unterscheiden kann, insbesondere wenn das Spektrum nicht perfekt symmetrisch ist.

11. Praktische Design-Fallstudie

Szenario:Entwurf einer Statusanzeige/Hintergrundbeleuchtung für ein tragbares Medizingerätedisplay. Die Anzeige muss weiß für "Eingeschaltet/Aktiv" und rot für "Niedriger Akku/Warnung" anzeigen. Der Platz ist extrem begrenzt.
Umsetzung:Eine einzelne LTW-326ZDSKR-5A LED wird am Rand eines kleinen LCDs platziert. Ein einfacher Mikrocontroller mit zwei GPIO-Pins steuert zwei unabhängige strombegrenzende Schaltungen (z.B. mit Transistoren). Eine Schaltung treibt den weißen Chip, die andere den roten Chip. Die 130-Grad-Seitenemission koppelt effektiv in den Lichtleiter des Displays ein. Das Design spart Platz im Vergleich zur Verwendung von zwei separaten LEDs und vereinfacht den optischen Justageprozess während der Montage.

12. Einführung in das Technologieprinzip

InGaN Weiße LED:Typischerweise ist ein blaues InGaN-Halbleiterchip mit einem gelben Leuchtstoff (z.B. YAG:Ce) beschichtet. Ein Teil des blauen Lichts wird durch den Leuchtstoff in gelbes Licht umgewandelt. Die Mischung aus dem verbleibenden blauen Licht und dem umgewandelten gelben Licht wird vom menschlichen Auge als weiß wahrgenommen. Die genaue Farbtemperatur (kaltweiß, warmweiß) wird durch die Leuchtstoffzusammensetzung eingestellt.

AlInGaP Rote LED:Dieses Materialsystem hat eine direkte Bandlücke, die durch Variation der Aluminium- und Indiumverhältnisse über den roten, orangen und gelben Spektralbereich eingestellt werden kann. AlInGaP-LEDs sind bekannt für ihre hohe Effizienz und ausgezeichnete Farbreinheit (schmale spektrale Breite) im Rot- bis Bernsteinbereich, überlegen gegenüber älterer GaAsP-Technologie.

13. Branchentrends und Entwicklungen

Der Trend bei Hintergrundbeleuchtungs-LEDs geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt) und höherer Farbwiedergabeindex (CRI) für bessere Bildqualität, insbesondere bei professionellen Monitoren und Fernsehern. Bei Seitenansichtstypen wird auf dünnere Gehäuse hingearbeitet, um noch schlankere Display-Designs zu ermöglichen. Es gibt auch laufende Entwicklungen in Chip-Scale-Packaging (CSP) und Mini/Micro-LED-Technologien, die noch kleinere Bauformen, höhere Dichte und lokale Abdimmfähigkeiten für fortschrittliche Hintergrundbeleuchtungseinheiten versprechen. Der Zweifarben-Ansatz bleibt für kosteneffektive segmentierte Farbsteuerung in mittleren Anwendungsbereichen relevant.