LTST-S327TBKFKT Zweifarbige SMD LED Datenblatt - Blau & Orange - 20mA/25mA - 76mW/62.5mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTST-S327TBKFKT ist eine kompakte, oberflächenmontierbare Zweifarben-LED, die für moderne elektronische Anwendungen entwickelt wurde, die Platzersparnis und automatisierte Bestückung erfordern. Dieses Bauteil integriert zwei verschiedene Halbleiterchips in einem einzigen Gehäuse: einen InGaN-Chip (Indiumgalliumnitrid) für blaue Emission und einen AlInGaP-Chip (Aluminiumindiumgalliumphosphid) für orange Emission. Diese Konfiguration ermöglicht eine Zweifarben-Anzeige von einem einzigen Bauteil-Fußabdruck aus, vereinfacht das Leiterplatten-Design und reduziert die Bauteilanzahl.

Der primäre Markt für diese LED umfasst tragbare und handgehaltene Geräte, Telekommunikationsausrüstung, Computerperipheriegeräte und verschiedene Unterhaltungselektronik, bei denen Statusanzeige, Hintergrundbeleuchtung oder symbolische Beleuchtung erforderlich ist. Ihre Kompatibilität mit Hochvolumen-, automatisierten Pick-and-Place-Maschinen und Standard-Infrarot (IR) Reflow-Lötprozessen macht sie ideal für kosteneffiziente Fertigung.

1.1 Kernmerkmale und Vorteile

• Zweifarben-Integration:Kombiniert blaue und orange Lichtquellen in einem EIA-Standardgehäuse und ermöglicht so vielseitige Signal- und Anzeigefunktionen.
• Hochhelligkeits-Chips:Verwendet fortschrittliche InGaN- und AlInGaP-Halbleitertechnologie, um hohe Lichtstärke mit typischen Werten von 45 mcd (Blau) und 90 mcd (Orange) bei 20mA zu liefern.
• Fertigungsbereitschaft:Geliefert auf 8mm Band, montiert auf 7-Zoll-Spulen, erleichtert die automatisierte Bestückung. Das Gehäuse ist für die Kompatibilität mit Infrarot-Reflow-Lötprofilen ausgelegt, einschließlich bleifreier (Pb-freier) Prozesse.
• Umweltkonformität:Das Produkt entspricht der Richtlinie zur Beschränkung gefährlicher Stoffe (RoHS).
• Großer Betrachtungswinkel:Bietet einen typischen Betrachtungswinkel (2θ1/2) von 130 Grad für beide Farben und sorgt so für breite Sichtbarkeit.

1.2 Zielanwendungen

Diese LED eignet sich für eine breite Palette von Anwendungen, bei denen zuverlässige, kompakte Anzeigebeleuchtung benötigt wird. Wichtige Anwendungsbereiche sind:

• Statusanzeigen:Strom-, Verbindungs-, Batterie- oder Modus-Anzeigen in Telefonen, Routern und Netzwerkgeräten.
• Tastatur-/Keypad-Hintergrundbeleuchtung:Bietet Beleuchtung für Tasten bei schlechten Lichtverhältnissen.
• Konsum- und Büroelektronik:Anzeigen in Haushaltsgeräten, Druckern und Audiovisueller Ausrüstung.
• Industrielle Bedienfelder:Signallichter für Maschinenstatus oder Warnungen.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Eine detaillierte Untersuchung der elektrischen und optischen Spezifikationen ist entscheidend für ein korrektes Schaltungsdesign und Leistungsvorhersage.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb bei oder über diesen Grenzen wird nicht empfohlen.

• Verlustleistung (Pd):Blau: 76 mW, Orange: 62,5 mW. Dies ist die maximale Leistung, die die LED bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C als Wärme abführen kann.
• Durchlassstrom:Der kontinuierliche DC-Durchlassstrom (IF) ist für den Blau-Chip mit 20 mA und für den Orange-Chip mit 25 mA bewertet. Ein höherer Spitzen-Durchlassstrom von 100 mA (Blau) und 60 mA (Orange) ist unter gepulsten Bedingungen zulässig (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite).
• Temperaturbereiche:Betrieb: -20°C bis +80°C. Lagerung: -30°C bis +100°C.
• Lötgrenze:Das Bauteil kann Infrarot-Reflow-Lötung mit einer Spitzentemperatur von 260°C für maximal 10 Sekunden widerstehen.

2.2 Elektrische & Optische Eigenschaften (Ta=25°C)

Dies sind die typischen Leistungsparameter unter Standardtestbedingungen.

• Lichtstärke (Iv):Gemessen in Millicandela (mcd) bei IF=20mA. Der Blau-Chip hat einen Bereich von 28,0 mcd (Min) bis 180,0 mcd (Max) mit einem typischen Wert von 45,0 mcd. Der Orange-Chip reicht von 45,0 mcd bis 180,0 mcd mit einem typischen Wert von 90,0 mcd.
• Durchlassspannung (Vf):Bei IF=20mA liegt Vf für Blau zwischen 2,8V (Min) und 3,8V (Max). Für Orange liegt es zwischen 1,6V (Min) und 2,4V (Max). Entwickler müssen sicherstellen, dass die Treiberschaltung ausreichende Spannung liefern kann.
• Wellenlänge:Die Peak-Emissionswellenlänge (λp) beträgt typischerweise 468 nm für Blau und 611 nm für Orange. Die dominante Wellenlänge (λd), die die wahrgenommene Farbe definiert, beträgt typischerweise 470 nm für Blau und 605 nm für Orange.
• Spektralbreite:Die Spektrallinien-Halbwertsbreite (Δλ) beträgt typischerweise 25 nm für Blau und 17 nm für Orange und gibt die spektrale Reinheit des emittierten Lichts an.
• Sperrstrom (Ir):Maximal 10 µA bei einer Sperrspannung (Vr) von 5V. Das Bauteil ist nicht für den Betrieb unter Sperrvorspannung ausgelegt.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Konsistenz in der Helligkeit zu gewährleisten, werden die LEDs basierend auf der gemessenen Lichtstärke in Bins sortiert. Dies ermöglicht es Entwicklern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Helligkeitsanforderungen für ihre Anwendung erfüllen.

3.1 Lichtstärke-Binning

Der Bin-Code definiert einen minimalen und maximalen Lichtstärkebereich. Innerhalb jedes Bins gilt eine Toleranz von +/-15%.

Für den Blau-Chip:

• Bin N: 28,0 – 45,0 mcd
• Bin P: 45,0 – 71,0 mcd
• Bin Q: 71,0 – 112,0 mcd
• Bin R: 112,0 – 180,0 mcd

Für den Orange-Chip:

• Bin P: 45,0 – 71,0 mcd
• Bin Q: 71,0 – 112,0 mcd
• Bin R: 112,0 – 180,0 mcd
• Bin S: 180,0 – 280,0 mcd

Bei der Spezifikation oder Bestellung stellt der Bin-Code sicher, dass Sie LEDs mit einer Helligkeit innerhalb des gewünschten Bereichs erhalten. Für Anwendungen, die ein einheitliches Erscheinungsbild über mehrere LEDs hinweg erfordern, wird die Angabe eines engen Bins (z.B. Bin Q oder R) empfohlen.

4. Analyse der Leistungskurven

Während spezifische grafische Daten im Datenblatt referenziert werden, sind die beschriebenen typischen Beziehungen entscheidend für das Verständnis des Bauteilverhaltens unter variierenden Bedingungen.

4.1 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve)

Die I-V-Beziehung ist nichtlinear. Sowohl für den Blau- (InGaN) als auch für den Orange-Chip (AlInGaP) steigt die Durchlassspannung mit dem Strom. Der Blau-Chip zeigt eine höhere Einschalt- und Betriebsspannung (~3,2V typisch) im Vergleich zum Orange-Chip (~2,0V typisch). Dieser Unterschied muss bei Reihen- oder Parallel-Treiberkonfigurationen berücksichtigt werden.

4.2 Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Die Lichtstärke ist innerhalb des empfohlenen Betriebsbereichs annähernd proportional zum Durchlassstrom. Die Effizienz kann jedoch bei sehr hohen Strömen aufgrund erhöhter Wärmeentwicklung sinken. Der Betrieb bei oder unterhalb des empfohlenen DC-Stroms gewährleistet optimale Helligkeit und Langlebigkeit.

4.3 Temperaturabhängigkeit

Die LED-Leistung ist temperaturabhängig. Mit steigender Sperrschichttemperatur:

• Lichtstärke nimmt ab:Die Lichtausgabe sinkt. Die Entlastung ist bei höheren Umgebungstemperaturen oder Strömen ausgeprägter.
• Durchlassspannung nimmt ab:Die Vf hat typischerweise einen negativen Temperaturkoeffizienten.
• Wellenlängenverschiebung:Die Peak-Wellenlänge kann sich leicht mit der Temperatur verschieben, was möglicherweise die Farbwahrnehmung in kritischen Anwendungen beeinflusst.

Ein ordnungsgemäßes thermisches Management auf der Leiterplatte ist für eine stabile Leistung unerlässlich.

5. Mechanische & Gehäuseinformationen

Die physikalischen Abmessungen und Konstruktionsdetails sind für das Leiterplatten-Layout und die Bestückung von entscheidender Bedeutung.

5.1 Gehäuseabmessungen und Pinbelegung

Das Bauteil entspricht einem industrieüblichen SMD-Gehäuseumriss. Wichtige Abmessungen sind Gehäusegröße und Anschlussabstand. Alle Maßtoleranzen betragen ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben. Die Pinbelegung ist klar definiert: Pin A1 ist die Anode für den Blau-Chip und Pin A2 ist die Anode für den Orange-Chip. Die Kathoden sind gemeinsam oder gemäß dem internen Gehäusedesign konfiguriert (siehe Gehäusediagramm für den genauen gemeinsamen Verbindungspunkt).

5.2 Empfohlenes Leiterplatten-Pad-Layout und Polarität

Ein empfohlenes Lötpad-Layout wird bereitgestellt, um zuverlässige Lötstellenbildung während des Reflow zu gewährleisten. Das Pad-Design berücksichtigt die ordnungsgemäße Bildung von Lötfilets und die Bauteilausrichtung. Die Polaritätsmarkierung am Bauteil (typischerweise ein Punkt, eine Kerbe oder eine abgeschrägte Kante) muss mit der entsprechenden Markierung auf der Leiterplatten-Lötstoppmaske ausgerichtet sein, um eine korrekte elektrische Verbindung sicherzustellen.

6. Löt- & Bestückungsrichtlinien

Die Einhaltung der empfohlenen Lötverfahren ist entscheidend, um Schäden zu vermeiden.

6.1 Infrarot-Reflow-Lötprofil

Für bleifreie Bestückungsprozesse wird ein vorgeschlagenes Reflow-Profil bereitgestellt. Wichtige Parameter sind:

• Vorwärmen:150-200°C für bis zu 120 Sekunden, um die Platine allmählich zu erwärmen und das Flussmittel zu aktivieren.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C.
• Zeit über Liquidus:Die Zeit, in der die Bauteilanschlüsse Temperaturen über dem Schmelzpunkt des Lotes ausgesetzt sind, sollte kontrolliert werden, mit maximal 10 Sekunden bei Spitzentemperatur. Das Bauteil sollte nicht mehr als zwei Reflow-Zyklen ausgesetzt werden.

Das Profil sollte für die spezifische Leiterplattenbestückung entwickelt und validiert werden, unter Berücksichtigung von Platinendicke, Bauteildichte und verwendeter Lotpaste.

6.2 Manuelles Löten (Lötkolben)

Falls manuelle Nacharbeit erforderlich ist, verwenden Sie einen temperaturgeregelten Lötkolben, der auf maximal 300°C eingestellt ist. Die Lötzeit am Anschluss sollte 3 Sekunden pro Verbindung nicht überschreiten. Wenden Sie Wärme auf das Leiterplatten-Pad an, nicht direkt auf den LED-Körper, um thermische Belastung zu minimieren.

6.3 Reinigung

Falls eine Nachlötreinigung erforderlich ist, verwenden Sie nur zugelassene Lösungsmittel. Das Eintauchen der LED in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute ist akzeptabel. Aggressive oder nicht spezifizierte Chemikalien können die Epoxidlinse oder das Gehäuse beschädigen.

6.4 Lagerung und Handhabung

• ESD-Vorsichtsmaßnahmen:LEDs sind empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD). Handhaben Sie mit entsprechenden ESD-Kontrollen: Verwenden Sie geerdete Handgelenkbänder, antistatische Matten und ordnungsgemäß geerdete Geräte.
• Feuchtigkeitsempfindlichkeit:Das Gehäuse hat eine Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL). Wenn die originale feuchtigkeitsdichte Verpackung geöffnet wird, sollten die Bauteile innerhalb einer Woche (MSL3) verwendet werden. Für eine längere Lagerung außerhalb der Originalverpackung, backen Sie die Bauteile vor dem Löten bei etwa 60°C für mindestens 20 Stunden, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und \"Popcorning\" während des Reflow zu verhindern.
• Lagerbedingungen:Lagern Sie an einem kühlen, trockenen Ort. Für geöffnete Verpackungen sollte die Umgebung 30°C und 60% relative Luftfeuchtigkeit nicht überschreiten.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Band- und Spulenspezifikationen

Das Produkt wird für die automatisierte Bestückung geliefert. Wichtige Verpackungsdetails sind:

• Bandbreite:8 mm.
• Spulengröße:7 Zoll Durchmesser.
• Menge pro Spule:3000 Stück.
• Mindestbestellmenge (MOQ):Für Mengen unter einer vollen Spule sind mindestens 500 Stück als Restposten verfügbar.
• Verpackungsstandard:Entspricht den ANSI/EIA-481-Spezifikationen. Leere Taschen im Band sind mit einer schützenden Abdeckfolie versehen.

8. Anwendungsdesign-Überlegungen

8.1 Treiberschaltungsdesign

Betreiben Sie LEDs immer mit einer Konstantstromquelle, nicht mit einer Konstantspannung, um eine stabile Lichtausgabe zu gewährleisten und thermisches Durchgehen zu verhindern. Ein einfacher Reihenwiderstand kann für grundlegende Anwendungen verwendet werden, berechnet als R = (Versorgungsspannung - Vf) / If. Für die blaue LED bei 20mA mit einer 5V-Versorgung und typischer Vf von 3,2V: R = (5 - 3,2) / 0,02 = 90 Ohm. Für die orange LED bei 20mA mit typischer Vf von 2,0V: R = (5 - 2,0) / 0,02 = 150 Ohm. Dedizierte LED-Treiber-ICs bieten eine bessere Effizienz und Kontrolle für Multi-LED- oder helligkeitsgesteuerte Anwendungen.

8.2 Thermomanagement

Obwohl die Verlustleistung gering ist, ist es eine gute Praxis, für ausreichende Wärmeableitung über die Leiterplatten-Kupferpads zu sorgen, insbesondere in Umgebungen mit hoher Umgebungstemperatur oder beim Betrieb nahe dem maximalen Strom. Dies hilft, die Lichtstärke aufrechtzuerhalten und die Betriebslebensdauer zu verlängern.

8.3 Optisches Design

Der große 130-Grad-Betrachtungswinkel macht diese LED für Anwendungen geeignet, die eine breitflächige Sichtbarkeit erfordern. Für fokussierte Strahlen können sekundäre Optiken (Linsen, Lichtleiter) erforderlich sein. Die wasserklare Linse liefert die wahre Chipfarbe.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die LTST-S327TBKFKT bietet spezifische Vorteile in ihrer Klasse:

• Zwei-Chip vs. Zwei Einzel-LEDs:Spart Leiterplattenplatz und Bestückungskosten im Vergleich zur Verwendung von zwei separaten Einfarben-LEDs.
• Chip-Technologie:Verwendet hocheffiziente InGaN- und AlInGaP-Materialien, die gute Helligkeit bei dem Stromverbrauch bieten.
• Prozesskompatibilität:Volle Kompatibilität mit Standard-SMT-Bestückungslinien, einschließlich aggressiver bleifreier Reflow-Profile, reduziert Fertigungsbarrieren.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

10.1 Kann ich beide Farben gleichzeitig mit vollem Strom betreiben?

Nein. Die absoluten Maximalwerte für die Verlustleistung (76 mW Blau, 62,5 mW Orange) und das thermische Design des Gehäuses müssen berücksichtigt werden. Das gleichzeitige Betreiben beider Chips mit ihrem maximalen DC-Strom (20mA Blau, 25mA Orange) würde erhebliche Wärme erzeugen. Es ist ratsam, Entlastungskurven zu konsultieren oder bei niedrigeren Strömen zu arbeiten, wenn beide LEDs kontinuierlich eingeschaltet sein sollen.

10.2 Was ist der Unterschied zwischen Peak-Wellenlänge und dominanter Wellenlänge?

Die Peak-Wellenlänge (λp) ist die Wellenlänge, bei der das Emissionsspektrum seine maximale Intensität hat. Die dominante Wellenlänge (λd) ist die einzelne Wellenlänge von monochromatischem Licht, die für das menschliche Auge die gleiche Farbe wie die LED-Ausgabe zu haben scheint, berechnet aus dem CIE-Farbdiagramm. λd ist oft relevanter für die Farbspezifikation.

10.3 Wie interpretiere ich den Bin-Code bei der Bestellung?

Geben Sie den gewünschten Bin-Code(s) für jede Farbe an (z.B. Blau: Bin P, Orange: Bin Q), um sicherzustellen, dass Sie LEDs mit Lichtstärke innerhalb des entsprechenden Bereichs erhalten. Dies ist entscheidend, um eine einheitliche Helligkeit in einer LED-Anordnung zu erreichen.

11. Design- und Anwendungsfallstudie

Szenario: Zweifarben-Statusanzeige für ein drahtloses Gerät

Ein Entwickler benötigt eine einzelne Komponente, um sowohl \"Bluetooth-Verbindung wird hergestellt\" (blinkend blau) als auch \"Batterie schwach\" (kontinuierlich orange) auf einem kompakten Wearable-Gerät anzuzeigen.

Umsetzung:Die LTST-S327TBKFKT wird auf der Hauptleiterplatte platziert. Ein Mikrocontroller-GPIO-Pin treibt die blaue LED-Anode (A1) über einen 100Ω strombegrenzenden Widerstand an. Ein weiterer GPIO-Pin treibt die orange LED-Anode (A2) über einen 150Ω Widerstand an. Die gemeinsame Kathode ist mit Masse verbunden. Die Mikrocontroller-Firmware steuert das Blinkmuster für die blaue LED und schaltet die orange LED ein, wenn die Batteriespannung unter einen Schwellenwert fällt. Diese Lösung benötigt minimalen Leiterplattenplatz, erfordert nur zwei Mikrocontroller-Pins und vereinfacht die Stückliste.

12. Funktionsprinzip

Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiterbauelemente, die Licht emittieren, wenn ein elektrischer Strom durch sie fließt. Dieses Phänomen, genannt Elektrolumineszenz, tritt auf, wenn sich Elektronen mit Elektronenlöchern innerhalb des Bauteils rekombinieren und Energie in Form von Photonen freisetzen. Die spezifische Farbe des Lichts wird durch die Bandlücke des verwendeten Halbleitermaterials bestimmt. Der InGaN-Chip hat eine größere Bandlücke und emittiert höherenergetische Photonen, die als blaues Licht wahrgenommen werden. Der AlInGaP-Chip hat eine schmalere Bandlücke und emittiert niedrigerenenergetische Photonen, die als orange/rotes Licht wahrgenommen werden. Die beiden Chips sind in einem einzigen Epoxidgehäuse mit einer wasserklaren Linse untergebracht, die die emittierte Farbe nicht verändert.

13. Technologietrends

Die Entwicklung von SMD-LEDs wie der LTST-S327TBKFKT wird von mehreren anhaltenden Trends in der Elektronik vorangetrieben:

• Miniaturisierung:Kontinuierliche Nachfrage nach kleineren Gehäusegrößen, um kompaktere Endprodukte zu ermöglichen.
• Erhöhte Effizienz:Fortschritte in der Halbleiterepitaxie und Chipdesign führen zu höherer Lichtausbeute (mehr Lichtausgabe pro Watt elektrischer Eingangsleistung).
• Multi-Chip-Integration:Die Kombination von mehr als zwei Farben (z.B. RGB) oder die Integration von Steuerschaltungen (z.B. adressierbare LEDs) in einem einzigen Gehäuse wird immer häufiger.
• Verbesserte Zuverlässigkeit:Verbesserungen bei Verpackungsmaterialien und -prozessen führen zu längeren Betriebslebensdauern und besserer Leistung unter rauen Umweltbedingungen.
• Breiteres Spektrum:Forschung an neuen Materialien wie Perowskiten und Quantenpunkten zielt darauf ab, den verfügbaren Farbbereich und die Farbwiedergabequalität von LEDs zu erweitern.