LTW-S115KSDS-5A Zweifarbige SMD LED Datenblatt - Seitenansicht - Weiß & Gelb - 5mA - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTW-S115KSDS-5A ist eine zweifarbige, oberflächenmontierbare (SMD) Leuchtdiode (LED), die speziell für Beleuchtungsanwendungen in Seitenansicht entwickelt wurde, insbesondere als Hintergrundbeleuchtungsquelle für Flüssigkristalldisplays (LCDs). Sie integriert zwei unterschiedliche Halbleiterchips in einem EIA-Standardgehäuse: einen InGaN-Chip (Indiumgalliumnitrid) für weißes Licht und einen AlInGaP-Chip (Aluminiumindiumgalliumphosphid) für gelbes Licht. Diese Konfiguration ermöglicht flexible Beleuchtungslösungen mit minimalem Platzbedarf. Das Bauteil ist für die Serienfertigung konzipiert, wird auf 8-mm-Trägerbändern auf 7-Zoll-Spulen geliefert und ist voll kompatibel mit automatischen Bestückungsanlagen und Standard-Infrarot (IR)-Reflow-Lötprozessen.

1.1 Kernvorteile

• Zweifarbige Lichtquelle:Vereint weißes und gelbes Licht in einem Gehäuse, spart Leiterplattenplatz und vereinfacht das Design für Mehrfarbenanzeigen oder gemischte Hintergrundbeleuchtung.
• Seitenansicht-Emission:Die Hauptlichtabgabe erfolgt parallel zur Montageebene, was sie ideal für die Randbeleuchtung dünner Panels wie in LCD-Modulen macht.
• Hohe Helligkeit:Nutzt fortschrittliche InGaN- und AlInGaP-Chip-Technologien für hohe Lichtstärke.
• Fertigungsfreundlich:Verzinnte Anschlüsse für verbesserte Lötbarkeit und Verpackung für Kompatibilität mit automatisierten Fertigungslinien.
• Umweltkonformität:Das Produkt entspricht der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).

2. Analyse der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Die folgenden Grenzwerte dürfen unter keinen Umständen überschritten werden, da dies zu dauerhaften Schäden führen kann. Die Werte gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C.

• Verlustleistung (Pd):Weiß: 35 mW; Gelb: 48 mW. Dies ist die maximal zulässige Leistung, die die LED als Wärme abführen kann.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP):Weiß: 50 mA; Gelb: 80 mA. Dies ist der maximal zulässige Momentanstrom unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite).
• DC-Durchlassstrom (I_F):Weiß: 10 mA; Gelb: 20 mA. Dies ist der maximale kontinuierliche Durchlassstrom für zuverlässigen Betrieb.
• Betriebstemperaturbereich:-20°C bis +80°C.
• Lagertemperaturbereich:-40°C bis +85°C.
• Infrarot-Lötbedingung:Hält einer Spitzentemperatur von 260°C für 10 Sekunden während des Reflow-Lötens stand.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Typische Leistungsparameter werden bei Ta=25°C und einem Durchlassstrom (I_F) von 5 mA gemessen, sofern nicht anders angegeben.

• Lichtstärke (I_V):Weiß: Min. 28 mcd, Typ. N/A, Max. 112 mcd. Gelb: Min. 7,1 mcd, Typ. N/A, Max. 71 mcd. Dies ist die wahrgenommene Helligkeit der LED, gemessen mit einem photopischen Sensor (menschliches Augenempfinden).
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):130 Grad (typisch für beide Farben). Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres Spitzenwertes abfällt.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_P):Gelb: 591 nm (typisch). Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung des gelben Chips am höchsten ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):Gelb: 590 nm (typisch bei I_F=5mA). Dies ist die einzelne Wellenlänge, die die wahrgenommene Farbe der gelben LED am besten repräsentiert.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Gelb: 15 nm (typisch). Dies gibt die spektrale Reinheit oder Bandbreite des emittierten gelben Lichts an.
• Farbortkoordinaten (x, y):Weiß: x=0,290, y=0,282 (typisch bei I_F=5mA). Diese CIE-1931-Koordinaten definieren den Farbpunkt der weißen LED im Farbdiagramm.
• Durchlassspannung (V_F):Weiß: Min. 2,55V, Typ. 2,85V, Max. 3,15V. Gelb: Min. 1,6V, Typ. 2,00V, Max. 2,40V. Dies ist der Spannungsabfall über der LED beim angegebenen Durchlassstrom.
• Sperrstrom (I_R):Weiß: Max. 10 µA; Gelb: Max. 100 µA (bei V_R=5V). Das Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt; dieser Parameter dient nur zur Leckstromprüfung.

3. Erklärung des Binning-Systems

Die LEDs werden basierend auf wichtigen optischen Parametern sortiert (gebinned), um Konsistenz innerhalb einer Produktionscharge sicherzustellen. Der Bin-Code ist auf der Verpackung markiert.

3.1 Lichtstärke (I_V) Binning

LEDs werden basierend auf ihrer gemessenen Lichtstärke bei I_F= 5 mA in Bins eingeteilt. Die Toleranz für jedes Bin beträgt ±15%.

• Weiß-Chip Bins:N (28,0-45,0 mcd), P (45,0-71,0 mcd), Q (71,0-112,0 mcd).
• Gelb-Chip Bins:K (7,10-11,2 mcd), L (11,2-18,0 mcd), M (18,0-28,0 mcd), N (28,0-45,0 mcd), P (45,0-71,0 mcd).

3.2 Farbton (Farbe) Binning

Die weißen LEDs werden weiter nach ihren Farbortkoordinaten (x, y) im CIE-1931-Diagramm sortiert. Vier Farbton-Bins sind definiert (C1, C2, D1, D2), jedes mit spezifischen Koordinatengrenzen. Die Toleranz für jedes Farbton-Bin beträgt ±0,01 in beiden x- und y-Koordinaten. Dies gewährleistet Farbgleichmäßigkeit, was für Hintergrundbeleuchtungsanwendungen, bei denen mehrere LEDs zusammen verwendet werden, entscheidend ist.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auf typische Leistungskurven (obwohl sie im bereitgestellten Text nicht dargestellt sind). Diese Kurven sind für Entwicklungsingenieure wesentlich.

• I-V (Strom-Spannungs-) Kurve:Zeigt die Beziehung zwischen Durchlassstrom (I_F) und Durchlassspannung (V_F) für beide Chips. Dies ist entscheidend für die Auslegung der strombegrenzenden Schaltung.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Veranschaulicht, wie die Lichtausgabe (I_V) mit dem Treiberstrom zunimmt. Hilft bei der Bestimmung des optimalen Arbeitspunkts für den Ausgleich von Helligkeit und Effizienz/Lebensdauer.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt die Reduzierung der Lichtausgabe bei steigender Sperrschichttemperatur. Dies ist für das thermische Management in der Endanwendung entscheidend.
• Spektrale Verteilung:Für die gelbe LED zeigt diese Kurve die relative Leistung über verschiedene Wellenlängen, zentriert um die Spitzenwellenlänge von ~591 nm.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen und Pinbelegung

Das Bauteil entspricht einem EIA-Standardgehäuse. Wichtige Abmessungen sind Gehäusegröße und Anschlussabstand. Die Pinzuweisung ist für die korrekte Ausrichtung kritisch: Pin C1 ist dem InGaN-Weiß-Chip zugeordnet, und Pin C2 ist dem AlInGaP-Gelb-Chip zugeordnet. Eine detaillierte Maßzeichnung (hier nicht gezeigt) spezifiziert alle kritischen Gehäusemaße mit einer typischen Toleranz von ±0,10 mm.

5.2 Vorgeschlagenes Lötpad-Layout und Polarität

Ein empfohlenes Land Pattern (Lötpad-Design) für die Leiterplatte (PCB) wird bereitgestellt, um zuverlässige Lötstellenbildung und korrekte Ausrichtung während des Reflow zu gewährleisten. Das Datenblatt zeigt auch die empfohlene Lötrichtung relativ zur Bandzuführung an, um den Prozess zu optimieren.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Die LED ist mit Infrarot (IR)-Reflow-Lötung kompatibel. Ein spezifisches Lötprofil wird empfohlen, mit einer Spitzentemperatur von 260°C für 10 Sekunden. Das Datenblatt betont, dass Profile mit Spitzentemperaturen unter 245°C für zuverlässiges Löten möglicherweise unzureichend sind, insbesondere ohne den Vorteil der Verzinnung des Bauteils. Ein detailliertes Zeit-Temperatur-Diagramm zeigt typischerweise Vorwärm-, Halte-, Reflow- und Kühlzonen.

6.2 Reinigung

Wenn eine Reinigung nach dem Löten 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. Die Verwendung nicht spezifizierter Chemikalien kann das LED-Gehäuse beschädigen.

6.3 Lagerung und Handhabung

• Elektrostatische Entladung (ESD):Die LED ist empfindlich gegenüber ESD. Handhabungsverfahren sollten die Verwendung von Handgelenksbändern, antistatischen Handschuhen und ordnungsgemäß geerdeten Geräten umfassen.
• Feuchtigkeitsempfindlichkeit:Als oberflächenmontierbares Bauteil ist es empfindlich gegenüber Feuchtigkeitsaufnahme. Ungeöffnete, feuchtigkeitsgeschützte Beutel mit Trockenmittel haben eine Lagerfähigkeit von einem Jahr bei Lagerung bei ≤ 30°C und ≤ 90% RH. Einmal geöffnet, sollten LEDs innerhalb einer Woche verwendet oder in einer trockenen Umgebung (≤ 30°C / ≤ 60% RH) gelagert werden. Bauteile, die länger als eine Woche außerhalb ihrer Originalverpackung gelagert wurden, erfordern vor dem Löten ein Trocknen (z.B. 60°C für 20 Stunden), um \"Popcorning\" während des Reflow zu verhindern.

7. Verpackung und Bestellung

7.1 Band- und Spulenspezifikationen

Die LEDs werden in geprägter Trägerband (8 mm Breite) mit Schutzdeckband geliefert, auf 7-Zoll (178 mm) Durchmesser Spulen gewickelt. Die Standardspulenmenge beträgt 3000 Stück. Eine Mindestpackmenge von 500 Stück ist für Restbestellungen verfügbar. Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA-481-Standards.

7.2 Artikelnummernstruktur

Die Artikelnummer LTW-S115KSDS-5A enthält kodierte Informationen über die Produktfamilie, Farbe, Gehäuse und wahrscheinlich das Leistungs-Bin (obwohl die genaue Dekodierung modellspezifisch ist).

8. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• LCD-Hintergrundbeleuchtung:Die Hauptanwendung, bietet Randbeleuchtung für kleine bis mittelgroße LCD-Panels in Unterhaltungselektronik, Industriedisplays und Fahrzeuginstrumenten.
• Statusanzeige:Die Zweifarben-Fähigkeit ermöglicht Mehrfachstatus-Anzeige (z.B. weiß für \"Ein\", gelb für \"Standby/Alarm\" oder beide für einen dritten Zustand).
• Dekorative Beleuchtung:Kann in kompakten Räumen verwendet werden, wo Seitenemission und Farbmischung erforderlich sind.

8.2 Designüberlegungen

• Stromtreibung:Immer einen Konstantstromtreiber oder einen strombegrenzenden Widerstand in Reihe mit der LED verwenden. Die Durchlassspannung variiert, daher wird Spannungsansteuerung nicht empfohlen. Den maximalen DC-Durchlassstrom (10 mA für weiß, 20 mA für gelb) nicht überschreiten.
• Thermisches Management:Obwohl die Verlustleistung gering ist, hilft eine ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte oder thermische Durchkontaktierungen, eine niedrigere Sperrschichttemperatur aufrechtzuerhalten, was die Lichtausgabe erhält und die Betriebslebensdauer verlängert.
• Optisches Design:Der 130-Grad-Abstrahlwinkel bietet ein breites Abstrahlmuster. Für Hintergrundbeleuchtung werden typischerweise Lichtleiter und Diffusoren verwendet, um das Licht gleichmäßig über den Anzeigebereich zu verteilen.
• Schutzschaltung:Erwägen Sie den Einbau eines Verpolungsschutzes, wenn die Gefahr einer falschen Installation besteht, da die LED nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt ist.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu einfarbigen Seitenansicht-LEDs bietet die LTW-S115KSDS-5A durch die Integration zweier Farben erhebliche Platzersparnis und Designflexibilität. Die Verwendung von AlInGaP für Gelb bietet hohe Effizienz und gute Farbsättigung für diese Wellenlänge. Die Kombination von InGaN für Weiß und AlInGaP für Gelb in einem Gehäuse stellt eine Lösung dar, die für Anwendungen maßgeschneidert ist, die klare, zuverlässige Farbquellen mit minimalem Platzbedarf erfordern, und unterscheidet sich so von einfacheren monochromatischen Alternativen oder größeren diskreten Lösungen.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

10.1 Kann ich die weißen und gelben Chips unabhängig ansteuern?

Ja. Die beiden Chips haben separate Anoden/Kathoden-Verbindungen (Pins C1 und C2). Sie müssen von separaten strombegrenzenden Schaltungen angesteuert werden, um jede Farbe unabhängig zu kontrollieren.

10.2 Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

Spitzenwellenlänge (λ_P) ist die physikalische Wellenlänge, bei der das Emissionsspektrum am stärksten ist. Dominante Wellenlänge (λ_d) ist ein berechneter Wert, der die wahrgenommene Farbe als einzelne Wellenlänge im CIE-Diagramm darstellt. Für monochromatische LEDs wie die gelbe hier sind sie oft sehr nahe beieinander.

10.3 Warum ist ein Trocknungsprozess vor dem Löten erforderlich, wenn die Packung geöffnet wurde?

SMD-Kunststoffgehäuse können Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen. Während des Hochtemperatur-Reflow-Lötprozesses kann diese eingeschlossene Feuchtigkeit schnell verdampfen und internen Druck erzeugen, der das Gehäuse reißen oder interne Grenzflächen delaminieren lassen kann – ein Fehler, der als \"Popcorning\" bekannt ist. Das Trocknen entfernt diese aufgenommene Feuchtigkeit.

11. Praktische Design-Fallstudie

Betrachten Sie das Design einer Hintergrundbeleuchtung für ein kleines Industrieinstrumentendisplay. Das Design erfordert sowohl eine helle weiße Hintergrundbeleuchtung für den Normalbetrieb als auch eine deutliche gelbe Anzeige für Alarmzustände. Mit der LTW-S115KSDS-5A kann der Entwickler eine einzelne Komponente am Rand des Lichtleiters platzieren. Der weiße Chip wird über eine Konstantstromschaltung mit 5 mA für die Haupt-Hintergrundbeleuchtung angesteuert. Der gelbe Chip ist mit einer separaten Treiberschaltung verbunden, die von der Alarmlogik des Instruments gesteuert wird. Dieser Ansatz vereinfacht das mechanische Design (eine Komponente statt zwei), reduziert den Leiterplattenplatzbedarf und gewährleistet eine perfekte Ausrichtung der beiden Lichtquellen relativ zum Lichtleiter.

12. Funktionsprinzip

Die Lichtemission in LEDs basiert auf Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich injiziert, wo sie rekombinieren und Energie in Form von Photonen (Licht) freisetzen. Die Farbe (Wellenlänge) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie des Halbleitermaterials bestimmt. Der InGaN-Chip hat eine größere Bandlücke, was die Emission von kurzwelligem Licht (blau) ermöglicht, das teilweise durch eine Phosphorbeschichtung im Gehäuse in ein breiteres Spektrum (erscheint weiß) umgewandelt wird. Der AlInGaP-Chip hat eine schmalere Bandlücke, die entwickelt wurde, um Photonen direkt im gelben/orangen/roten Teil des Spektrums zu emittieren, was zu dem beobachteten reinen gelben Licht führt.

13. Technologietrends

Die LED-Industrie entwickelt sich weiterhin hin zu höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), verbessertem Farbwiedergabeindex (insbesondere für weiße LEDs) und stärkerer Miniaturisierung. Für Seitenansicht- und Hintergrundbeleuchtungsanwendungen umfassen die Trends noch dünnere Gehäuse, höhere Helligkeitsdichte und die Integration komplexerer Mehrchip-Arrays (RGB, RGBW) in einzelne Gehäuse für dynamische Farbsteuerung. Darüber hinaus zielen Fortschritte bei Gehäusematerialien und Phosphortechnologie darauf ab, Zuverlässigkeit, thermische Leistung und Farbkonstanz über Temperatur und Lebensdauer zu verbessern.