SMD LED LTST-S225KGKSKT-NU Datenblatt - Zweifarbig (Grün/Gelb) - 25mA - 60mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt detailliert die Spezifikationen einer zweifarbigen, seitenemittierenden SMD-LED (Surface Mount Device). Das Bauteil integriert zwei verschiedene LED-Chips in einem einzigen Gehäuse: einen, der im grünen Spektrum emittiert, und einen im gelben Spektrum. Diese Konfiguration ist für Anwendungen konzipiert, die kompakte, mehrfarbige Statusanzeigen oder Hintergrundbeleuchtung in platzbeschränkten elektronischen Baugruppen erfordern.

Die Kernvorteile dieser Komponente sind ihre ultrahelle Lichtausbeute dank AlInGaP-Halbleitertechnologie (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid), die Kompatibilität mit automatisierten Bestückungssystemen und die Eignung für großvolumige Infrarot-Reflow-Lötprozesse. Sie entspricht der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).

Der Zielmarkt umfasst ein breites Spektrum an Konsum- und Industrieelektronik, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Telekommunikationsgeräte (schnurlose/Mobiltelefone), tragbare Computergeräte (Notebooks), Netzwerkhardware, Haushaltsgeräte sowie Innenraum-Beschilderung oder Display-Panels, wo eine zuverlässige, zweifarbige Anzeige erforderlich ist.

2. Detaillierte technische Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Alle Grenzwerte gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C. Das Überschreiten dieser Grenzen kann zu dauerhaften Schäden führen.

• Verlustleistung (Pd):60 mW pro Farbchip.
• Spitzen-Strom (I_FP):40 mA, zulässig unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite).
• Dauer-Strom (I_F):25 mA DC.
• Betriebstemperaturbereich:-30°C bis +85°C.
• Lagertemperaturbereich:-40°C bis +85°C.
• Löttemperatur:Hält IR-Reflow-Profilen mit einer Spitzentemperatur von 260°C für bis zu 10 Sekunden stand (bleifreier Prozess).

2.2 Elektro-optische Kenngrößen

Gemessen bei Ta=25°C mit I_F= 20mA, sofern nicht anders angegeben.

• Leuchtstärke (I_V):
  • Grüner Chip:Minimum 22,5 mcd, Typisch nicht spezifiziert, Maximum 57,0 mcd.
  • Gelber Chip:Minimum 45,0 mcd, Typisch nicht spezifiziert, Maximum 112,0 mcd.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):Typisch 130 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Leuchtstärke auf die Hälfte ihres axialen Wertes abfällt, was auf einen sehr breiten Abstrahlkegel hindeutet, der für seitenemittierende Anwendungen geeignet ist.
• Spitzenwellenlänge (λ_P):
  • Grün:Typisch 573,0 nm.
  • Gelb:Typisch 591,0 nm.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):Die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge.
  • Grün:Bereich von 567,5 nm (Min) bis 576,5 nm (Max).
  • Gelb:Bereich von 585,5 nm (Min) bis 591,5 nm (Max).
• Spektrale Bandbreite (Δλ):Typisch 15,0 nm (Halbwertsbreite) für beide Farben.
• Durchlassspannung (V_F):
  • Grün & Gelb:Bereich von 1,7V (Min) bis 2,4V (Max) bei 20mA.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 10 μA bei einer Sperrspannung (V_R) von 5V. Hinweis: Das Bauteil ist nicht für den Betrieb unter Sperrspannung ausgelegt; dieser Parameter dient nur Testzwecken.

Wichtige Hinweise:Die Leuchtstärke wird mit einem Sensor gemessen, der auf die CIE photopische Augenempfindlichkeit gefiltert ist. Das Bauteil ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD); geeignete ESD-Schutzmaßnahmen (Handgelenksbänder, geerdete Geräte) sind zwingend erforderlich.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonstanz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs in Bins sortiert. Dieses Bauteil verwendet zwei Binning-Kriterien pro Farbe.

3.1 Leuchtstärke (Helligkeit) Binning

• Grüner Chip:
  • Bin-Code N:22,5 mcd bis 35,5 mcd.
  • Bin-Code P:35,5 mcd bis 57,0 mcd.
• Gelber Chip:
  • Bin-Code P:45,0 mcd bis 71,0 mcd.
  • Bin-Code Q:71,0 mcd bis 112,0 mcd.
• Toleranz innerhalb jedes Helligkeits-Bins: ±15%.

3.2 Farbton (dominante Wellenlänge) Binning

• Grüner Chip:
  • Bin-Code C:567,5 nm bis 570,5 nm.
  • Bin-Code D:570,5 nm bis 573,5 nm.
  • Bin-Code E:573,5 nm bis 576,5 nm.
• Gelber Chip:
  • Bin-Code J:585,5 nm bis 588,5 nm.
  • Bin-Code K:588,5 nm bis 591,5 nm.
• Toleranz innerhalb jedes Wellenlängen-Bins: ±1 nm.

Designer sollten bei der Bestellung die erforderlichen Bin-Codes angeben, um die gewünschte visuelle Leistung in ihrer Anwendung zu garantieren.

4. Analyse der Leistungskurven

Während spezifische grafische Kurven im Datenblatt referenziert sind (z.B. Abb.1 für Spektralmessung, Abb.5 für Abstrahlwinkel), können aus den bereitgestellten Daten folgende typische Verhaltensweisen abgeleitet werden:

• I-V (Strom-Spannungs-) Kennlinie:Der Durchlassspannungsbereich (V_F) von 1,7V bis 2,4V bei 20mA ist charakteristisch für AlInGaP-Technologie. V_Fhat einen negativen Temperaturkoeffizienten und nimmt mit steigender Sperrschichttemperatur leicht ab.
• Leuchtstärke vs. Strom:Die Lichtausbeute ist innerhalb des spezifizierten Betriebsbereichs annähernd proportional zum Durchlassstrom. Das Betreiben der LED über 20mA erhöht die Helligkeit, aber auch die Verlustleistung und Sperrschichttemperatur, was möglicherweise Lebensdauer und Wellenlänge beeinflusst.
• Temperaturabhängigkeit:Wie bei allen LEDs nimmt die Leuchtstärke mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Das AlInGaP-Materialsystem ist im Allgemeinen temperaturstabiler als einige Alternativen, dennoch ist Wärmemanagement wichtig, um eine konstante Helligkeit aufrechtzuerhalten.
• Spektrale Verteilung:Die typische spektrale Bandbreite von 15 nm deutet auf eine relativ reine, gesättigte Farbausgabe sowohl für den grünen als auch den gelben Chip hin, was für eine klare Farbdifferenzierung vorteilhaft ist.

5. Mechanische & Gehäuseinformationen

5.1 Bauteilabmessungen und Pinbelegung

Die LED entspricht einem standardmäßigen EIA-Gehäusefußabdruck. Wichtige Maßtoleranzen betragen ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben.

• Pinbelegung:
  • Pins 1 und 2 sind demgelbenAlInGaP-Chip zugeordnet.
  • Pins 3 und 4 sind demgrünenAlInGaP-Chip zugeordnet.
• Linse:Wasserklar, sodass die tatsächliche Chipfarbe sichtbar ist.

5.2 Empfohlenes PCB-Landmuster

Das Datenblatt enthält ein empfohlenes Lötpad-Layout, um eine korrekte mechanische Ausrichtung und Lötstellenbildung während des Reflow zu gewährleisten. Die Einhaltung dieses Musters ist entscheidend für eine zuverlässige elektrische Verbindung und optimale Wärmeableitung vom LED-Gehäuse zur Leiterplatte.

5.3 Polaritätskennzeichnung

Als Diode ist jeder Chip im Gehäuse polaritätssensitiv. Die Pinbelegungstabelle muss konsultiert werden, um Anode und Kathode für jede Farbe korrekt anzuschließen. Falsche Polarität verhindert das Leuchten der LED, und das Anlegen einer Sperrspannung über 5V kann das Bauteil beschädigen.

6. Löt- & Montageanleitung

6.1 Reflow-Lötparameter (Bleifrei)

• Vorwärmtemperatur:150°C bis 200°C.
• Vorwärmzeit:Maximal 120 Sekunden.
• Spitzen-Bauteiltemperatur:Maximal 260°C.
• Zeit über 260°C:Maximal 10 Sekunden.
• Anzahl der Reflow-Durchläufe:Maximal zwei Mal.

Hinweis:Tatsächliche Temperaturprofile müssen für das spezifische PCB-Design, die verwendete Lötpaste und den Ofen charakterisiert werden.

6.2 Handlötung (falls erforderlich)

• Lötkolbentemperatur:Maximal 300°C.
• Kontaktzeit:Maximal 3 Sekunden pro Lötstelle.
• Anzahl der Lötversuche:Nur einmal. Übermäßige Hitze kann das Kunststoffgehäuse und den Halbleiterchip beschädigen.

6.3 Reinigung

Wenn nach dem Löten eine Reinigung erforderlich ist, verwenden Sie nur spezifizierte Lösungsmittel, um das Gehäusematerial nicht zu beschädigen. Akzeptable Methoden umfassen das Eintauchen in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute.

6.4 Lagerung und Handhabung

• ESD-Empfindlichkeit:Das Bauteil ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung. Verwenden Sie geeignete ESD-Schutzmaßnahmen.
• Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL):MSL 3. Sobald die originale Feuchtigkeitssperrbeutel geöffnet ist, müssen die Bauteile innerhalb einer Woche unter Umgebungsbedingungen von maximal 30°C/60% relativer Luftfeuchtigkeit einem IR-Reflow unterzogen werden.
• Langzeitlagerung (geöffneter Beutel):Für eine Lagerung über eine Woche hinaus, lagern Sie die Bauteile in einem verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder in einer Stickstoffatmosphäre. Bauteile, die länger als eine Woche außerhalb des Beutels gelagert wurden, müssen vor dem Löten etwa 20 Stunden bei ca. 60°C getrocknet (gebakt) werden.

7. Verpackung & Bestellung

Das Bauteil wird im Tape-and-Reel-Format geliefert, das mit automatisierten Bestückungsgeräten kompatibel ist.

• Bandbreite:8 mm.
• Spulendurchmesser:7 Zoll.
• Menge pro Spule:4000 Stück.
• Mindestbestellmenge (MOQ):500 Stück für Restmengen.
• Verpackungsstandard:Entspricht ANSI/EIA-481-Spezifikationen. Leere Taschen im Band sind mit Deckband versiegelt.

Die vollständige ArtikelnummerLTST-S225KGKSKT-NUsollte für die Bestellung verwendet werden, zusammen mit etwaigen spezifischen Bin-Code-Anforderungen für Leuchtstärke und dominante Wellenlänge.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• Statusanzeigen:Die Zweifarben-Fähigkeit ermöglicht mehrere Zustände (z.B. Grün=Ein/Bereit, Gelb=Standby/Warnung, Beide=Spezialmodus).
• Tastaturbeleuchtung:Das seitenemittierende Abstrahlprofil ist ideal für die Randbeleuchtung dünner Panels oder Membranen.
• Unterhaltungselektronik:Strom-, Verbindungs- oder Funktionsstatusleuchten in Telefonen, Routern, Geräten.
• Industrielle Panelanzeigen:Gerätestatus, Fehlerzustände.
• Symbolbeleuchtung:Beleuchtung kleiner Icons oder Symbole auf Bedienfeldern.

8.2 Designüberlegungen

• Strombegrenzung:Verwenden Sie stets einen Reihen-Strombegrenzungswiderstand (oder Konstantstromtreiber) für jeden Farbchip. Berechnen Sie den Widerstandswert basierend auf der Versorgungsspannung (V_cc), dem gewünschten Durchlassstrom (I_F, max. 25mA DC) und der Durchlassspannung der LED (V_F). Verwenden Sie für ein konservatives Design den maximalen V_F-Wert aus dem Datenblatt. Formel: R = (V_cc- V_F) / I_F.
• Wärmemanagement:Obwohl die Verlustleistung gering ist, trägt ein guter Wärmeleitweg von den LED-Pads zum PCB-Kupfer dazu bei, eine stabile Lichtausbeute und langfristige Zuverlässigkeit zu gewährleisten, insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen oder Betrieb mit maximalem Strom.
• Optisches Design:Der 130-Grad-Abstrahlwinkel bietet eine breite Sichtbarkeit. Ziehen Sie Lichtleiter oder Diffusoren in Betracht, wenn ein spezifisches Strahlprofil oder ein weicheres Erscheinungsbild benötigt wird.

9. Technischer Vergleich & Differenzierung

Diese zweifarbige LED bietet spezifische Vorteile in ihrer Klasse:

• vs. Zwei separate LEDs:Spart erheblichen PCB-Platz und reduziert die Bauteilanzahl, vereinfacht die Montage und die Stückliste (BOM).
• AlInGaP-Technologie:Bietet im Vergleich zu älteren Technologien wie Standard-GaP (Galliumphosphid) für grüne/gelbe Farben eine höhere Lichtausbeute und bessere Temperaturstabilität, was zu hellerer und konsistenterer Ausgabe führt.
• Seitenansichtsgehäuse:Die Hauptabstrahlrichtung verläuft parallel zur PCB, was optimal für Anwendungen ist, bei denen Licht über eine Oberfläche geleitet werden muss (z.B. Randbeleuchtung) und nicht senkrecht von ihr weg.
• Verzinnung:Bietet gute Löteigenschaften und ist mit bleifreien Lötprozessen kompatibel.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQs)

F1: Kann ich den grünen und gelben Chip gleichzeitig mit jeweils 25mA betreiben?

A1: Ja, aber Sie müssen die gesamte Verlustleistung am Gehäuse berücksichtigen. Bei beiden Chips mit 25mA und einem typischen V_Fvon ~2,0V, verbraucht jeder ~50mW, insgesamt ~100mW. Dies überschreitet den absoluten Maximalwert von 60mW pro Chip. Für den kontinuierlichen gleichzeitigen Betrieb sollten Sie den Strom für jeden Chip reduzieren, um die individuelle und kombinierte Verlustleistung innerhalb sicherer Grenzen zu halten.

F2: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

A2: Spitzenwellenlänge (λ_P) ist die Wellenlänge am höchsten Punkt der spektralen Ausgangskurve der LED. Dominante Wellenlänge (λ_d) ist die Einzelwellenlänge von monochromatischem Licht, die für das menschliche Auge die gleiche Farbe zu haben scheint. λ_dist für die Farbspezifikation in visuellen Anwendungen relevanter.

F3: Wie interpretiere ich die Bin-Codes bei der Bestellung?

A3: Sie müssen zwei Bin-Codes pro Farbe angeben: einen für die Leuchtstärke (z.B. P für Grün) und einen für die dominante Wellenlänge (z.B. D für Grün). Dies stellt sicher, dass Sie LEDs mit Helligkeit und Farbe innerhalb Ihrer gewünschten, engen Bereiche erhalten. Konsultieren Sie die Bin-Code-Listen in Abschnitt 3 dieses Dokuments.

F4: Ist ein Kühlkörper erforderlich?

A4: Für die meisten Anwendungen, die bei oder unter 20mA pro Chip unter typischen Umgebungsbedingungen arbeiten, ist das PCB-Kupfer selbst für die Wärmeableitung ausreichend. Für Umgebungen mit hoher Umgebungstemperatur oder Dauerbetrieb mit maximalen 25mA wird empfohlen, die Wärmeableitung auf der PCB zu verbessern (durch größere Kupferpads oder thermische Durchkontaktierungen).

11. Praktische Design-Fallstudie

Szenario:Entwurf einer zweifarbigen Statusanzeige für einen Netzwerkrouter. Grün zeigt "Internet verbunden" an, Gelb zeigt "Datenübertragung" an, und beide aus bedeutet "Keine Verbindung".

Umsetzung:

1. Schaltungsdesign:Verwenden Sie zwei GPIO-Pins vom Mikrocontroller des Routers. Jeder Pin treibt einen Farbchip über einen separaten Strombegrenzungswiderstand an. Berechnen Sie den Widerstandswert für eine 3,3V-Versorgung, Ziel-I_F=15mA (für Langlebigkeit und geringere Wärme) und unter Verwendung von max. V_F=2,4V: R = (3,3V - 2,4V) / 0,015A = 60 Ohm. Verwenden Sie den nächstgelegenen Standardwert (z.B. 62 Ohm).
2. PCB-Layout:Platzieren Sie die LED nahe dem Rand der Platine. Befolgen Sie das empfohlene Landmuster aus dem Datenblatt. Verbinden Sie die Kathodenpads (wahrscheinlich Pins 2 und 4) über die Widerstände mit den Mikrocontroller-GPIOs, und verbinden Sie die Anodenpads (wahrscheinlich Pins 1 und 3) mit der 3,3V-Schiene. Fügen Sie eine kleine Kupferfläche um die Pads für eine leichte thermische Verbesserung hinzu.
3. Software:Steuern Sie die GPIOs, um Grün/Gelb/Beide nach Bedarf ein-/auszuschalten.
4. Optik:Ein kleiner, klarer Lichtleiter kann verwendet werden, um das Licht von der seitenemittierenden LED zu einem Frontpanel-Label zu führen.

12. Einführung in das Technologieprinzip

Diese LED verwendet AlInGaP-Halbleitermaterial (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid), das auf einem Substrat gewachsen wird. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Das spezifische Verhältnis von Aluminium, Indium und Gallium im Kristallgitter bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts definiert – in diesem Bauteil grün (~573 nm) und gelb (~591 nm).

Das "seitenemittierende" Design wird erreicht, indem der LED-Chip auf einer vertikalen Fläche innerhalb des Gehäuses montiert wird oder ein Reflektor/Optik verwendet wird, um die primäre Lichtausgabe seitlich zu lenken. Die wasserklare Linse minimiert die Lichtabsorption, sodass die tatsächliche Chipfarbe und -helligkeit wahrgenommen werden kann.

13. Branchentrends

Der Markt für SMD-LEDs entwickelt sich weiterhin in Richtung:

• Höhere Effizienz:Fortlaufende Verbesserungen in der epitaktischen Schichtabscheidung und Chipdesign ergeben mehr Lumen pro Watt und reduzieren den Stromverbrauch für eine gegebene Helligkeit.
• Miniaturisierung:Gehäuse werden kleiner, während die Lichtausbeute beibehalten oder erhöht wird, was eine dichtere und unauffälligere Platzierung von Anzeigen ermöglicht.
• Verbesserte Farbkonstanz:Engere Binning-Toleranzen und fortschrittliche Fertigungsprozesse sorgen für weniger Variation in Farbe und Helligkeit zwischen einzelnen LEDs, was für Anwendungen mit mehreren Einheiten entscheidend ist.
• Erhöhte Zuverlässigkeit:Verbesserungen bei Gehäusematerialien (Vergussmassen, Leadframes) und Fertigungsprozessen führen zu längeren Betriebslebensdauern und besserer Leistung unter rauen Umweltbedingungen (Temperatur, Feuchtigkeit).
• Integration:Der Trend, mehrere Funktionen (wie diesen Zweifarben-Chip) zu kombinieren oder Steuerelektronik (z.B. Treiber-ICs) innerhalb des LED-Gehäuses zu integrieren, vereinfacht weiterhin das Endproduktdesign.

Diese zweifarbige SMD-LED stellt eine ausgereifte und optimierte Komponente innerhalb dieser breiteren Trends dar und bietet eine zuverlässige Lösung für moderne elektronische Designanforderungen.