Dual-Color SMD LED LTST-C295TBKGKT-5A Datenblatt - Größe 2,0x1,25x0,55mm - Spannung 2,7V/1,75V - Leistung 0,076W/0,075W - Blau/Grün

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt detailliert die Spezifikationen einer zweifarbigen, oberflächenmontierbaren (SMD) LED. Das Bauteil integriert zwei verschiedene LED-Chips in einem einzigen, ultradünnen Gehäuse, wodurch blaues und grünes Licht von einem einzigen Footprint emittiert werden kann. Es ist für moderne Elektronikbestückungsprozesse konzipiert, mit Kompatibilität zu automatischen Bestückungsgeräten und Infrarot (IR)-Reflow-Lötprofilen, die für bleifreie Prozesse geeignet sind. Das Produkt entspricht als ROHS-konformes grünes Produkt Umweltstandards.

1.1 Kernvorteile

• Platzsparendes Design:Ein extrem flaches Profil von 0,55 mm ermöglicht die Integration in kompakte und flache elektronische Geräte.
• Zweifarbige Funktionalität:Kombiniert blaue (InGaN) und grüne (AlInGaP) Lichtquellen und bietet Designflexibilität für Statusanzeigen, Hintergrundbeleuchtung und dekorative Beleuchtung.
• Helligkeitsstarke Ausgabe:Verwendet fortschrittliche InGaN- und AlInGaP-Halbleitermaterialien, um eine hohe Lichtstärke zu liefern.
• Fertigungsfreundlich:Verpackt auf 8-mm-Band auf 7-Zoll-Rollen, konform mit EIA-Standards, ideal für automatisierte Leiterplattenbestückungslinien in hohen Stückzahlen.
• Prozesskompatibilität:Hält standardmäßigen IR-Reflow-Lötbedingungen stand und gewährleistet so Zuverlässigkeit in standardmäßigen SMT-Fertigungsabläufen.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Der folgende Abschnitt bietet eine detaillierte Aufschlüsselung der elektrischen, optischen und thermischen Eigenschaften des Bauteils. Alle Parameter sind, sofern nicht anders angegeben, bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C spezifiziert.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter oder bei diesen Bedingungen ist nicht garantiert.

Parameter	Blauer Chip	Grüner Chip	Einheit	Bedingung
Verlustleistung	76	75	mW	-
Spitzen-Strom (Vorwärts)	100	80	mA	1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Puls
DC-Vorwärtsstrom	20	30	mA	Dauerbetrieb
Betriebstemperatur	-20°C bis +80°C		-	-
Lagertemperatur	-30°C bis +100°C		-	-
IR-Lötbedingung	260°C für 10 Sekunden		-	Spitzentemperatur

Interpretation:Der grüne Chip kann einen höheren kontinuierlichen Gleichstrom verkraften (30mA vs. 20mA), während der blaue Chip einen höheren zulässigen Pulsstrom aufweist. Das spezifizierte IR-Reflow-Profil ist entscheidend, um die Lötstellenintegrität zu gewährleisten, ohne das LED-Gehäuse zu beschädigen.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Betriebsparameter, die die Leistung des Bauteils unter Standardtestbedingungen (IF = 5 mA) definieren.

Parameter	Symbol	Blauer Chip (Min/Typ/Max)	Grüner Chip (Min/Typ/Max)	Einheit	Testbedingung
Lichtstärke	Iv	7,10 / - / 45,0	7,10 / - / 45,0	mcd	IF = 5 mA
Abstrahlwinkel	2θ1/2	130 (Typisch)		Grad	-
Spitzenwellenlänge	λP	468 (Typisch)	574 (Typisch)	nm	-
Dominante Wellenlänge	λd	- / 470 / -	- / 571 / -	nm	IF = 5 mA
Spektrale Halbwertsbreite	Δλ	25 (Typisch)	15 (Typisch)	nm	-
Flussspannung	VF	- / 2,70 / 3,20	- / 1,75 / 2,35	V	IF = 5 mA
Sperrstrom	IR	10 (Max)	10 (Max)	μA	VR= 5V

Schlüsselanalyse:

• Helligkeit & Binning:Die Lichtstärke hat einen weiten Bereich (7,1 bis 45 mcd), der über ein Binning-System verwaltet wird (detailliert in Abschnitt 3). Designer müssen diese Variation in ihrem optischen Design berücksichtigen.
• Spannungsdifferenz:Die Flussspannung (V_F) unterscheidet sich deutlich zwischen dem blauen (~2,7V) und dem grünen (~1,75V) Chip. Dies ist ein kritischer Aspekt für den Schaltungsentwurf, insbesondere wenn beide Farben von einer gemeinsamen Stromquelle oder Spannungsversorgung angesteuert werden. Typischerweise sind separate strombegrenzende Widerstände für jeden Farbkanal erforderlich.
• Abstrahlwinkel:Ein weiter Abstrahlwinkel von 130 Grad macht diese LED für Anwendungen geeignet, die eine breite Sichtbarkeit erfordern.
• ESD-Empfindlichkeit:Der Hinweis zur ESD-Vorsicht zeigt, dass das Bauteil empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung ist. Richtige ESD-Handhabungsverfahren (Armbänder, geerdete Geräte) sind während der Montage und Handhabung zwingend erforderlich.
• Nichtgleichrichtender Betrieb:Der Hinweis zum Sperrstromtest stellt ausdrücklich klar, dass das Bauteil nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt ist. Das Anlegen einer Sperrvorspannung über die Testbedingung hinaus kann zu sofortigem Ausfall führen.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um eine gleichbleibende Helligkeit zu gewährleisten, werden die LEDs basierend auf ihrer gemessenen Lichtstärke bei 5 mA in Bins sortiert. Dies ermöglicht es Designern, einen für ihre Anwendung geeigneten Helligkeitsgrad auszuwählen.

3.1 Binning der Lichtstärke

Die Binning-Struktur ist für beide Chips identisch.

Bin-Code	Minimale Intensität (mcd)	Maximale Intensität (mcd)
K	7.10	11.2
L	11.2	18.0
M	18.0	28.0
N	28.0	45.0

Toleranz:Jeder Helligkeits-Bin hat eine Toleranz von +/-15%. Beispielsweise könnte eine LED aus Bin "M" eine tatsächliche Intensität zwischen 15,3 mcd und 32,2 mcd beim Teststrom aufweisen.

Design-Implikation:Wenn eine präzise Helligkeitsabstimmung erforderlich ist (z.B. in Multi-LED-Arrays oder Farbmischung), kann die Spezifikation eines engeren Bin-Codes oder die Implementierung einer Kalibrierung in der Ansteuerschaltung notwendig sein.

4. Analyse der Leistungskurven

Während spezifische grafische Daten im Datenblatt referenziert werden (Seiten 6-7), können typische Leistungstrends aus den Parametern abgeleitet werden:

• I-V (Strom-Spannungs)-Kurve:Die Flussspannung (V_F) steigt mit dem Vorwärtsstrom (I_F). Die Beziehung ist nichtlinear und charakteristisch für eine Diode. Die unterschiedlichen V_F-Werte für blaue und grüne Chips bedeuten, dass ihre I-V-Kurven zueinander versetzt sein werden.
• Lichtstärke vs. Strom:Die Lichtausbeute (Iv) steigt im Allgemeinen mit dem Vorwärtsstrom, wird aber schließlich sättigen. Ein Betrieb über dem absoluten maximalen Gleichstrom verringert Effizienz und Lebensdauer.
• Temperaturabhängigkeit:Die Lichtstärke nimmt typischerweise mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Der Betriebstemperaturbereich von -20°C bis +80°C definiert die Umgebungsbedingungen, unter denen die spezifizierte optische Leistung aufrechterhalten wird. Die Flussspannung hat ebenfalls einen negativen Temperaturkoeffizienten (sinkt mit der Temperatur).
• Spektrale Verteilung:Die Spitzenwellenlängen (468nm blau, 574nm grün) und die spektralen Halbwertsbreiten (25nm blau, 15nm grün) definieren die Farbreinheit. Der grüne Chip mit seiner schmaleren Halbwertsbreite emittiert im Vergleich zur breiteren blauen Emission ein spektral reineres grünes Licht.

5. Mechanische & Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das Bauteil verfügt über ein industrieübliches SMD-Gehäuse. Wichtige Abmessungen sind eine Bauteilgröße von ca. 2,0mm x 1,25mm bei einer Höhe von nur 0,55mm. Detaillierte Maßzeichnungen mit Toleranzen von ±0,10mm sind im Datenblatt für das genaue PCB-Footprint-Design enthalten.

5.2 Pinbelegung & Polarität

Die zweifarbige LED hat vier Pins (1, 2, 3, 4). Die Pinbelegung ist wie folgt:

• Blauer Chip:Verbunden mit Pin 1 und 3.
• Grüner Chip:Verbunden mit Pin 2 und 4.

Diese Konfiguration impliziert typischerweise intern eine gemeinsame Kathoden- oder Anodenstruktur, aber das Datenblatt spezifiziert die Pinpaare für jede Farbe. Die Polarität muss beim Anschluss an die Ansteuerschaltung beachtet werden. Das Gehäuse ist zur Orientierung markiert (wahrscheinlich mit einem Punkt oder einer Fase bei Pin 1).

5.3 Empfohlene Lötpad-Gestaltung

Ein empfohlener Lötpad-Layout ist enthalten, um zuverlässiges Löten und korrekte mechanische Ausrichtung während des Reflow zu gewährleisten. Die Befolgung dieser Empfehlungen hilft, "Tombstoning" (Bauteil stellt sich auf) zu verhindern und sorgt für gute Lötfillet.

6. Löt- & Bestückungsrichtlinien

6.1 IR-Reflow-Lötprofil

Ein detailliertes empfohlenes Reflow-Profil für bleifreie Lötprozesse wird bereitgestellt. Wichtige Parameter sind:

• Vorwärmen:150-200°C für maximal 120 Sekunden, um die Platine allmählich zu erwärmen und das Flussmittel zu aktivieren.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C.
• Zeit oberhalb Liquidus:Das Bauteil sollte der Spitzentemperatur maximal 10 Sekunden ausgesetzt sein.
• Limit:Das Bauteil sollte unter diesen Bedingungen nicht mehr als zwei Reflow-Zyklen durchlaufen.

Dieses Profil basiert auf JEDEC-Standards, um die Gehäuseintegrität zu gewährleisten. Die geringe thermische Masse der LED erfordert eine sorgfältige Profilabstimmung, um Überhitzung zu vermeiden.

6.2 Handlötung

Falls Handlötung notwendig ist, sollte diese mit äußerster Vorsicht durchgeführt werden:

• Lötkolbentemperatur:Maximal 300°C.
• Lötzeit:Maximal 3 Sekunden pro Lötstelle.
• Limit:Nur ein Handlötzyklus ist erlaubt.

Übermäßige Hitze oder längerer Kontakt können den LED-Chip oder die Kunststofflinse beschädigen.

6.3 Reinigung

Falls eine Nachlötreinigung erforderlich ist:

• Nur spezifizierte Lösungsmittel verwenden: Ethylalkohol oder Isopropylalkohol.
• Die Tauchzeit sollte bei normaler Raumtemperatur weniger als eine Minute betragen.
• Aggressive oder nicht spezifizierte chemische Reiniger vermeiden, da sie das LED-Gehäusematerial und die optische Linse beschädigen können.

6.4 Lagerbedingungen

Eine ordnungsgemäße Lagerung ist unerlässlich, um Feuchtigkeitsaufnahme zu verhindern, die während des Reflow zu "Popcorning" (Gehäuserissbildung) führen kann.

• Versiegelte Verpackung:Lagern bei ≤30°C und ≤90% rF. Innerhalb eines Jahres nach Öffnen der Feuchtigkeitsschutzbeutel verwenden.
• Geöffnete Verpackung:Lagern bei ≤30°C und ≤60% rF. Innerhalb einer Woche verwenden. Für längere Lagerung in einem verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder in einem Stickstoff-Exsikkator aufbewahren.
• Nachtrocknen:Bauteile, die länger als eine Woche außerhalb ihrer Originalverpackung gelagert wurden, sollten vor dem Löten bei etwa 60°C für mindestens 20 Stunden getrocknet werden, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen.

7. Verpackungs- & Bestellinformationen

7.1 Spezifikationen für Band und Rolle

Das Bauteil wird in einem für automatisierte Pick-and-Place-Maschinen optimierten Format geliefert:

• Bandbreite: 8mm.
• Rollenmaß:7 Zoll Durchmesser.
• Stückzahl pro Rolle:4000 Stück.
• Mindestbestellmenge:500 Stück für Restmengen.
• Verpackungsstandard:Entspricht ANSI/EIA-481-Spezifikationen. Leere Taschen sind mit Deckband versiegelt.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• Statusanzeigen:Zweifarbige Fähigkeit ermöglicht mehrere Statussignale (z.B. Ein=grün, Standby=blau, Fehler=wechselnd).
• Hintergrundbeleuchtung:Für kleine LCD-Displays, Tastaturen oder Panelanzeigen, wo der Platz begrenzt ist.
• Dekorative Beleuchtung:In Unterhaltungselektronik, Spielzeug oder Geräten, wo farbige Lichteffekte gewünscht sind.
• Automobil-Innenraumbeleuchtung:Für nicht-kritische Innenraumbeleuchtung, angesichts des Betriebstemperaturbereichs.
• IoT-Geräte & Wearables:Das flache Profil und der niedrige Stromverbrauch machen es für kompakte, tragbare Elektronik geeignet.

8.2 Kritische Designaspekte

• Strombegrenzung:IMMER externe strombegrenzende Widerstände in Reihe mit jedem LED-Chip verwenden. Widerstandswerte basierend auf der Versorgungsspannung, dem gewünschten Vorwärtsstrom (nicht über dem DC-Rating) und der typischen V_Ffür jede Farbe berechnen. Nicht direkt an eine Spannungsquelle anschließen.
• Thermisches Management:Obwohl die Verlustleistung gering ist, für ausreichende PCB-Kupferfläche oder thermische Entlastung sorgen, insbesondere bei Betrieb nahe dem Maximalstrom oder in hohen Umgebungstemperaturen, um Überhitzung und vorzeitigen Helligkeitsverlust zu verhindern.
• ESD-Schutz:ESD-Schutzdioden auf PCB-Leitungen implementieren, die mit den LED-Pins verbunden sind, wenn die Montageumgebung oder das Anwendungsszenario ein ESD-Risiko darstellt.
• Optisches Design:Den weiten Abstrahlwinkel und potenzielle Helligkeitsschwankungen (Binning) im Design von Lichtleitern, Diffusoren oder Linsen berücksichtigen.

9. Technischer Vergleich & Differenzierung

Im Vergleich zu einfarbigen LEDs oder älteren zweifarbigen Gehäusen bietet dieses Bauteil deutliche Vorteile:

• vs. Zwei diskrete LEDs:Spart erheblichen PCB-Platz (ein Footprint vs. zwei), reduziert die Bestückungszeit und vereinfacht die Stückliste.
• vs. Dickere zweifarbige LEDs:Die Höhe von 0,55 mm ermöglicht den Einsatz in ultradünnen Geräten wie modernen Smartphones, Tablets und schlanken Laptops, wo die Bauhöhe eine kritische Einschränkung ist.
• vs. Nicht reflow-kompatible LEDs:Direkte Kompatibilität mit standardmäßigen SMT-Reflow-Prozessen eliminiert die Notwendigkeit sekundärer manueller Lötvorgänge und verbessert Fertigungsausbeute und Zuverlässigkeit.
• Chip-Technologie:Die Verwendung von InGaN für Blau und AlInGaP für Grün repräsentiert fortschrittliche Halbleitermaterialien, die für hohe Effizienz und Helligkeit im Vergleich zu älteren Technologien bekannt sind.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQs)

10.1 Kann ich die blaue und die grüne LED gleichzeitig mit ihrem maximalen Gleichstrom betreiben?

Nein. Die absoluten Maximalwerte spezifizieren Verlustleistungsgrenzen pro Chip (76mW für blau, 75mW für grün). Gleichzeitiges Betreiben beider mit ihrem maximalen Gleichstrom (20mA für blau, 30mA für grün) und typischer V_Fwürde zu Leistungen von etwa 54mW bzw. 52,5mW führen, die innerhalb der Grenzen liegen. Allerdings muss die im winzigen Gehäuse erzeugte Gesamtwärme berücksichtigt werden. Für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb ist es ratsam, sie mit Strömen unterhalb des Maximums zu betreiben, insbesondere wenn beide kontinuierlich eingeschaltet sind.

10.2 Warum sind die Flussspannungen so unterschiedlich?

Die Flussspannung ist eine grundlegende Eigenschaft der Bandlücke des Halbleitermaterials. Blaues Licht mit seiner höheren Photonenenergie (kürzere Wellenlänge) erfordert einen Halbleiter mit einer breiteren Bandlücke (InGaN), der von Natur aus eine höhere Flussspannung aufweist. Grünes Licht (AlInGaP) hat eine etwas geringere Photonenenergie, was einer niedrigeren Bandlücke und somit einer niedrigeren Flussspannung entspricht. Dies ist eine physikalische Eigenschaft, kein Defekt.

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

Der Bin-Code (z.B. "K", "L", "M", "N") definiert die garantierte Mindesthelligkeit der LED. Wenn Ihr Design eine Mindesthelligkeit von 18 mcd erfordert, sollten Sie den Bin-Code "M" oder höher ("N") angeben. Wenn die Helligkeit nicht kritisch ist, kann ein niedrigerer Bin-Code ("K" oder "L") kostengünstiger sein. Erkundigen Sie sich beim Lieferanten nach verfügbaren Bin-Codes.

10.4 Ist diese LED für den Außeneinsatz geeignet?

Der Betriebstemperaturbereich (-20°C bis +80°C) deckt viele Außenbedingungen ab. Das Datenblatt spezifiziert jedoch keine Schutzart (IP) gegen Staub und Wasser. Für den Außeneinsatz müsste die LED ordnungsgemäß verkapselt oder in einem geschlossenen Gehäuse untergebracht werden, um sie vor direkter Umgebungseinwirkung, Feuchtigkeit und UV-Strahlung zu schützen, die die Kunststofflinse mit der Zeit schädigen können.

11. Praktische Design-Fallstudie

Szenario:Entwurf eines kompakten IoT-Sensorknotens mit einer zweifarbigen Status-LED. Das Gerät wird von einem 3,3V-Regler versorgt und verwendet einen Mikrocontroller mit GPIO-Pins, die 20mA liefern können.

Umsetzung:

1. Schaltungsentwurf:Zwei GPIO-Pins werden verwendet. Jeder Pin ist mit einem strombegrenzenden Widerstand und dann mit einer Farbe der LED verbunden (Pin1-3 für blau, Pin2-4 für grün). Der gemeinsame Anschluss (z.B. Kathoden) ist mit Masse verbunden.
2. Widerstandsberechnung (Beispiel für 10mA Ansteuerung):
   • Blau: R_Blau= (3,3V - 2,7V) / 0,01A = 60Ω. Einen Standard-62Ω- oder 68Ω-Widerstand verwenden.
   • Grün: R_Grün= (3,3V - 1,75V) / 0,01A = 155Ω. Einen Standard-150Ω-Widerstand verwenden.
   Dies stellt sicher, dass beide Farben bei gleichem Strom eine ähnlich wahrgenommene Helligkeit haben, obwohl die endgültigen Werte basierend auf der tatsächlichen V_Fund der gewünschten Intensität angepasst werden müssen.
3. PCB-Layout:Das Footprint folgt dem empfohlenen Lötpad-Design. Kleine thermische Entlastungsanschlüsse werden auf den Pads verwendet, um das Löten zu erleichtern und gleichzeitig eine gewisse Wärmeleitung zur PCB-Masseebene für die Wärmeableitung zu bieten.
4. Software:Die Mikrocontroller-Firmware kann die LEDs für verschiedene Zustände steuern: Dauerhaft Grün (betriebsbereit), Blinkend Blau (Datenübertragung), Wechselnd (Fehler), usw.

Dieser Fall unterstreicht die Bedeutung separater strombegrenzender Berechnungen und den Nutzen eines einzelnen Bauteils für mehrere visuelle Rückmeldungszustände.

12. Funktionsprinzip

Die Lichtemission in LEDs basiert auf Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang. Wenn eine Flussspannung angelegt wird, die die Bandlücke des Materials übersteigt, werden Elektronen und Löcher über den Übergang injiziert. Wenn diese Ladungsträger rekombinieren, geben sie Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die Farbe (Wellenlänge) des emittierten Lichts wird direkt durch die Energiebandlücke des Halbleitermaterials bestimmt. Der InGaN-Chip hat eine breitere Bandlücke und emittiert höherenergetische blaue Photonen, während der AlInGaP-Chip eine schmalere Bandlücke hat und niedrigereenergetische grüne Photonen emittiert. Die beiden Chips sind in einem einzigen Gehäuse mit einer wasserklaren Linse untergebracht, die das emittierte Licht minimal verändert und eine kompakte Zweifachlichtquellenlösung bietet.

13. Technologietrends

Die Entwicklung von LEDs wie dieser ist Teil größerer Trends in der Optoelektronik:

• Miniaturisierung:Kontinuierliche Verkleinerung der Gehäusegröße (Footprint und Höhe), um immer kleinere und dünnere Endprodukte zu ermöglichen.
• Erhöhte Integration:Übergehen von zweifarbig zu RGB (Rot, Grün, Blau) Gehäusen und sogar zu Gehäusen mit integrierten Treibern oder Steuer-ICs ("Smart LEDs").
• Höhere Effizienz:Fortlaufende Verbesserungen der internen Quanteneffizienz (IQE) und Lichtextraktionstechniken führen zu helleren LEDs bei niedrigeren Treiberströmen und reduzieren den Gesamtsystemstromverbrauch.
• Verbesserte Zuverlässigkeit:Fortschritte bei Gehäusematerialien (Epoxide, Silikone) und Chipdesign erhöhen die Lebensdauer und Widerstandsfähigkeit gegen thermische Belastung und Umwelteinflüsse.
• Erweiterter Farbraum:Entwicklung neuer Halbleitermaterialien und Leuchtstoffe, um reinere und gesättigtere Farben sowie präzise Weißlicht-Farbtemperaturen für fortschrittliche Display- und Beleuchtungsanwendungen zu erzeugen.

Bauteile wie das hier beschriebene repräsentieren eine ausgereifte, kosteneffektive Lösung für Standard-Indikator- und Funktionsbeleuchtungsbedürfnisse, die von diesen fortlaufenden Branchenfortschritten profitiert.