Dual-Color SMD LED LTST-C295KGKSKT Datenblatt - Gehäuseabmessungen - Grün/Gelb - 20mA - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument erläutert die Spezifikationen einer zweifarbigen, oberflächenmontierbaren LED. Das Bauteil integriert zwei unterschiedliche AlInGaP-Halbleiterchips in einem einzigen, ultradünnen Gehäuse, wodurch die Emission von grünem und gelbem Licht ermöglicht wird. Es ist für die Kompatibilität mit automatisierten Bestückungsprozessen und modernen bleifreien Lötverfahren ausgelegt und eignet sich somit für die Serienfertigung.

Die zentralen Vorteile dieser Komponente sind ihre kompakte Bauform, die hohe Lichtstärke dank fortschrittlicher AlInGaP-Technologie und die Einhaltung von Umweltvorschriften. Sie ist für Anwendungen in der Unterhaltungselektronik, industriellen Anzeigen, der Automobilinnenraumbeleuchtung und allgemeinen Signalanwendungen konzipiert, bei denen eine zuverlässige, zweifarbige Anzeige auf minimaler Fläche erforderlich ist.

2. Detaillierte technische Spezifikationen

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Ein Betrieb unter diesen Bedingungen ist nicht garantiert. Für beide Chips (grün und gelb) gilt:

• Verlustleistung (Pd):75 mW. Dies ist die maximale Leistung, die die LED als Wärme abführen kann.
• Spitzen-Strom (I_FP):80 mA. Dies ist nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite), um Überhitzung zu vermeiden.
• Dauer-Strom (I_F):30 mA DC. Dies ist der empfohlene Maximalstrom für den Dauerbetrieb.
• Sperrspannung (V_R):5 V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann den Halbleiterübergang zerstören.
• Betriebstemperatur (T_opr):-30°C bis +85°C. Der Umgebungstemperaturbereich für einen zuverlässigen Betrieb.
• Lagertemperatur (T_stg):-40°C bis +85°C.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Gemessen bei Ta=25°C und I_F=20mA definieren diese Parameter die Leistung des Bauteils unter normalen Betriebsbedingungen.

• Lichtstärke (I_V):Der grüne Chip hat ein Minimum von 18,0 mcd und ein Maximum von 112,0 mcd. Der gelbe Chip hat ein Minimum von 28,0 mcd und ein Maximum von 180,0 mcd. Typische Werte sind nicht angegeben, was darauf hindeutet, dass die Leistung durch das Binning-System definiert wird.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):130 Grad (typisch). Dieser große Abstrahlwinkel macht die LED für Anwendungen geeignet, die Sichtbarkeit aus einem breiten Blickwinkel erfordern.
• Spitzenwellenlänge (λ_P):574 nm (grün, typisch) und 591 nm (gelb, typisch). Dies ist die Wellenlänge, bei der die abgegebene optische Leistung am größten ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):571 nm (grün, typisch) und 589 nm (gelb, typisch). Dies ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge, die den Farbpunkt im CIE-Farbdiagramm definiert.
• Spektrale Bandbreite (Δλ):15 nm (typisch) für beide Farben, was auf eine relativ reine Farbemission hindeutet.
• Flussspannung (V_F):2,0 V (typisch), 2,4 V (maximal) bei 20mA. Diese niedrige Spannung ist mit gängigen logik-kompatiblen Stromversorgungen kompatibel.
• Sperrstrom (I_R):10 μA (maximal) bei V_R=5V.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs in Bins sortiert. Dieses Bauteil verwendet ein Lichtstärke-Binning-System.

3.1 Binning für den grünen Chip

Bins: M (18,0-28,0 mcd), N (28,0-45,0 mcd), P (45,0-71,0 mcd), Q (71,0-112,0 mcd). Jeder Bin hat eine Toleranz von +/-15%.

3.2 Binning für den gelben Chip

Bins: N (28,0-45,0 mcd), P (45,0-71,0 mcd), Q (71,0-112,0 mcd), R (112,0-180,0 mcd). Jeder Bin hat eine Toleranz von +/-15%.

Konstrukteure müssen beim Bestellen die erforderlichen Bin-Codes angeben, um die gewünschten Helligkeitsstufen für ihre Anwendung zu garantieren. Es wird kein separates Wellenlängen-/Farb-Binning angegeben, was auf eine enge Kontrolle der dominanten Wellenlänge während der Fertigung schließen lässt.

4. Analyse der Kennlinien

Während spezifische grafische Daten erwähnt, aber nicht vollständig im bereitgestellten Text detailliert sind, würden typische Kennlinien für ein solches Bauteil Folgendes umfassen:

• I-V-Kennlinie (Strom-Spannungs-Kennlinie):Zeigt den exponentiellen Zusammenhang zwischen Flussspannung und Strom. Die Kurve weist eine charakteristische \"Knie\"-Spannung bei etwa 2,0V auf.
• Lichtstärke in Abhängigkeit vom Strom:Ein relativ linearer Zusammenhang bis zum maximalen Nennstrom, danach kann der Wirkungsgrad aufgrund von Erwärmung sinken.
• Lichtstärke in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur:Zeigt die Abnahme der Lichtleistung bei steigender Sperrschichttemperatur – ein kritischer Faktor für das thermische Management im Design.
• Spektrale Verteilung:Diagramme, die die relative optische Leistung in Abhängigkeit von der Wellenlänge zeigen, mit einem Maximum bei der angegebenen λ_Pund einer Breite, die durch Δλ definiert ist.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Das Bauteil verfügt über ein industrieübliches SMD-Gehäuse. Wichtige mechanische Hinweise sind:

• Das Gehäuse ist besonders dünn mit einer Höhe von 0,55 mm.
• Alle Abmessungen verwenden Millimeter als primäre Einheit, mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,10 mm, sofern nicht anders angegeben.
• Die Pinbelegung ist: Grüne LED an Pin 1 und 3, Gelbe LED an Pin 2 und 4. Diese Common-Cathode- oder Common-Anode-Konfiguration (nicht explizit angegeben, aber typisch für zweifarbige LEDs) ermöglicht die unabhängige Steuerung jeder Farbe.
• Die Linse ist wasserklar, sodass die tatsächliche Chipfarbe sichtbar ist.
• Detaillierte Gehäuseabmessungszeichnungen, Bandmaße und Spulenspezifikationen (7-Zoll-Durchmesser, 4000 Stück pro Spule) sind für das Leiterplatten-Land-Pattern-Design und die automatisierte Handhabung angegeben.

6. Löt- und Bestückungsanleitung

6.1 Reflow-Lötprofil

Ein empfohlenes Infrarot-Reflow-Profil für bleifreie Prozesse wird bereitgestellt. Wichtige Parameter sind:

• Vorwärmen:150-200°C.
• Vorwärmzeit:Maximal 120 Sekunden.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C.
• Zeit oberhalb der Liquidus-Temperatur:Maximal 10 Sekunden (empfohlen für maximal zwei Reflow-Zyklen).
• Das Profil basiert auf JEDEC-Standards, um eine zuverlässige Montage ohne Beschädigung des LED-Gehäuses oder der internen Bonddrähte zu gewährleisten.

6.2 Handlöten

Falls erforderlich, ist Handlöten mit einem Lötkolben mit folgenden Einschränkungen zulässig:

• Lötkolbentemperatur:Maximal 300°C.
• Lötzeit:Maximal 3 Sekunden pro Lötstelle, nur einmalig.

6.3 Lagerung und Handhabung

• ESD-Vorsichtsmaßnahmen:Das Bauteil ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung. Verwenden Sie Erdungsarmbänder, geerdete Geräte und antistatische Verpackungen.
• Feuchtigkeitssensitivität:Wenn in der original feuchtigkeitsgeschützten Beutel mit Trockenmittel versiegelt, beträgt die Haltbarkeit ein Jahr bei ≤30°C/90% rel. Luftfeuchtigkeit. Nach dem Öffnen sollten die LEDs innerhalb einer Woche verwendet oder vor dem Reflow (60°C für 20+ Stunden) getrocknet werden, wenn sie länger gelagert wurden.
• Reinigung:Verwenden Sie nur spezifizierte Lösungsmittel wie Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute. Nicht spezifizierte Chemikalien können die Epoxidlinse beschädigen.

7. Verpackung und Bestellung

Das Bauteil wird auf 8-mm-Bändern auf 7-Zoll-Spulen geliefert, um Kompatibilität mit automatischen Bestückungsmaschinen zu gewährleisten. Die Mindestbestellmenge für Restposten beträgt 500 Stück. Die Band- und Spulenspezifikationen folgen den ANSI/EIA 481-Standards.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• Statusanzeigen:Die Zweifarben-Fähigkeit ermöglicht die Darstellung mehrerer Zustände (z.B. grün=OK, gelb=Warnung) auf der Fläche einer einzigen Komponente.
• Hintergrundbeleuchtung:Für kleine LCD-Displays oder Tastaturen, die eine anpassbare Farb-Rückmeldung erfordern.
• Unterhaltungselektronik:Netztasten, Ladestatus-Lichter, dekorative Beleuchtung in kompakten Geräten.
• Automobilinnenraum:Armaturenbrett- und Bedienfeldbeleuchtung, wo der Platz begrenzt ist.

8.2 Designüberlegungen

• Strombegrenzung:Verwenden Sie stets einen Vorwiderstand oder eine Konstantstromquelle, um den Durchlassstrom auf 30 mA DC oder weniger pro Chip zu begrenzen.
• Thermisches Management:Sorgen Sie für ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte oder thermische Durchkontaktierungen zur Wärmeableitung, insbesondere bei Betrieb nahe dem Maximalstrom oder in hohen Umgebungstemperaturen, um die Lichtleistung und Lebensdauer zu erhalten.
• Leiterplatten-Land-Pattern:Halten Sie sich an die empfohlenen Lötpad-Abmessungen, um ein korrektes Löten und mechanische Stabilität zu gewährleisten.
• Optisches Design:Der große 130-Grad-Abstrahlwinkel kann Lichtleiter oder Diffusoren erforderlich machen, wenn ein stärker gebündelter Strahl gewünscht ist.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu älteren einfarbigen LEDs oder solchen mit anderen Halbleitermaterialien (wie traditionellem GaP) bietet diese auf AlInGaP basierende zweifarbige LED:

• Höhere Effizienz:AlInGaP-Technologie bietet für bernsteinfarbene/gelbe/grüne Farben eine höhere Lichtstärke pro Stromeinheit (mcd/mA) im Vergleich zu älteren Technologien.
• Platzersparnis:Die Integration von zwei Farben in ein 0,55 mm dünnes Gehäuse reduziert die Leiterplattenfläche und die Bauteilanzahl im Vergleich zur Verwendung von zwei diskreten LEDs.
• Prozesskompatibilität:Volle Kompatibilität mit Infrarot-Reflow-Lötung und automatisierter Bestückung optimiert moderne SMT-Montagelinien.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich die grüne und die gelbe LED gleichzeitig mit 30 mA betreiben?

A: Die absolute maximale Verlustleistung beträgt 75 mW pro Chip. Bei einer typischen Vf von 2,0 V und 30 mA verbraucht jeder Chip 60 mW (P=I*V). Der gleichzeitige Betrieb beider Chips würde insgesamt 120 mW verbrauchen, was die Nennleistung pro Chip übersteigt und eine sorgfältige thermische Analyse erfordert. Es ist sicherer, unterhalb der absoluten Maximalwerte zu arbeiten, beispielsweise bei 20 mA wie in den Testbedingungen verwendet.

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

A: Spitzenwellenlänge (λ_P) ist die physikalische Messung des höchsten Punkts im Emissionsspektrum der LED. Dominante Wellenlänge (λ_d) ist ein berechneter Wert basierend auf der menschlichen Farbwahrnehmung (CIE-Diagramm), der die \"Farbe\" repräsentiert, die wir sehen. Für eine monochromatische Quelle wie diese LED liegen sie sehr nahe beieinander.

F: Wie interpretiere ich die Bin-Codes beim Design?

A: Wählen Sie den Bin, der Ihre mindestens erforderliche Helligkeit garantiert. Wenn Ihr Design beispielsweise mindestens 50 mcd von der gelben LED benötigt, müssen Sie Bin Q (71,0-112,0 mcd) oder höher angeben, da Bin P nur bis zu 71,0 mcd garantiert.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Beispiel: Zweizustands-Systemstatusanzeige

In einem tragbaren Medizingerät wird eine einzelne LED verwendet, um Batterie- und Systemstatus anzuzeigen. Der Mikrocontroller steuert die Pins unabhängig.

- Schaltung:Zwei GPIO-Pins, jeweils über einen 100Ω-Vorwiderstand (berechnet für ~20 mA aus einer 3,3-V-Versorgung: R = (3,3V - 2,0V) / 0,02A ≈ 65Ω; 100Ω bietet einen Sicherheitsspielraum) mit der Anode der jeweiligen LED-Farbe verbunden. Die Kathoden sind mit Masse verbunden.

- Logik:Grün = System Ein/Normal. Gelb = Batterieladung/Niedrig-Warnung. Beide aus = System Aus. Diese Implementierung spart Platz, vereinfacht die Benutzeroberfläche und wird unter Verwendung standardmäßiger SMT-Reflow-Prozesse gemäß dem bereitgestellten Profil bestückt.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Diese LED basiert auf AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Halbleitermaterial. Wenn eine Flussspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich injiziert, wo sie rekombinieren. Dieser Rekombinationsprozess setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts bestimmt – in diesem Bauteil grün bei ~571 nm und gelb bei ~589 nm. Die beiden Chips sind in einem einzigen Epoxidgehäuse mit einer klaren Linse untergebracht, die die Lichtabsorption minimiert und Umweltschutz bietet.

13. Technologietrends

Die Entwicklung von LEDs konzentriert sich weiterhin auf mehrere Schlüsselbereiche, die für diese Komponente relevant sind: erhöhte Lichtausbeute (mehr Lichtleistung pro elektrischem Watt), verbesserte Farbkonstanz und -sättigung, weitere Miniaturisierung der Gehäuse und verbesserte Zuverlässigkeit unter höheren Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen. Der Einsatz fortschrittlicher Halbleitermaterialien wie AlInGaP für das Bernstein-Grün-Spektrum stellt eine ausgereifte, aber optimierte Technologie dar, die eine gute Balance zwischen Leistung, Kosten und Zuverlässigkeit für Anzeigeanwendungen bietet. Zukünftige Trends könnten die Integration von Treiberelektronik innerhalb des Gehäuses oder sogar eine breitere spektrale Abstimmbarkeit umfassen.