Dual-Color SMD LED LTST-C195KRKSKT Datenblatt - Rot & Gelb - 20mA - 75mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTST-C195KRKSKT ist eine zweifarbige, oberflächenmontierbare (SMD) LED, die zwei verschiedene Halbleiterchips in einem einzigen Gehäuse vereint: einen, der rotes Licht emittiert, und einen, der gelbes Licht emittiert. Diese Komponente ist für Anwendungen konzipiert, die Statusanzeige, Hintergrundbeleuchtung oder dekorative Beleuchtung in zwei Farben von einem einzigen, kompakten Bauteil erfordern. Sie nutzt Ultra-Helligkeits-AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Chip-Technologie, die für ihre hohe Lichtausbeute und Stabilität bekannt ist. Das Bauteil ist auf industrieüblichen 8-mm-Trägerbändern auf 7-Zoll-Spulen verpackt, was es vollständig mit den in der modernen Elektronikfertigung verwendeten, hochautomatisierten Bestückungsanlagen kompatibel macht.

Zu den Hauptvorteilen dieser LED gehören ihre Konformität mit der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe), was sie als umweltfreundliches Produkt klassifiziert. Sie ist für die Verwendung mit gängigen Lötverfahren ausgelegt, einschließlich Infrarot- (IR) und Dampfphasenreflow, die Standard für Oberflächenmontage-Technologie (SMT) sind. Das EIA-Standardgehäuse (Electronic Industries Alliance) gewährleistet mechanische Kompatibilität mit anderen Komponenten und Designbibliotheken.

2. Tiefenanalyse der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Ein Betrieb des Bauteils außerhalb dieser Grenzwerte kann dauerhafte Schäden verursachen. Die Werte gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C. Für beide Chips (rot und gelb) beträgt der maximale Dauer-DC-Vorwärtsstrom 30 mA. Die maximale Verlustleistung pro Chip beträgt 75 mW. Ein Derating-Faktor von 0,4 mA/°C gilt linear ab 25°C, was bedeutet, dass der zulässige Dauerstrom mit steigender Umgebungstemperatur abnimmt, um Überhitzung zu verhindern. Das Bauteil hält unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite) einen Spitzen-Vorwärtsstrom von 80 mA aus. Die maximale Sperrspannung beträgt 5 V. Der Betriebs- und Lagertemperaturbereich liegt zwischen -55°C und +85°C, was die Eignung für industrielle und anspruchsvolle Umgebungsbedingungen anzeigt.

2.2 Elektrische & Optische Eigenschaften

Diese Eigenschaften werden bei Ta=25°C und einem Vorwärtsstrom (IF) von 20 mA gemessen, was der Standard-Testbedingung entspricht. Für den roten Chip beträgt die typische Lichtstärke (Iv) 45,0 Millicandela (mcd), mit einem Minimum von 18,0 mcd. Der gelbe Chip ist typischerweise heller mit einer Iv von 75,0 mcd (min. 28,0 mcd). Beide Chips haben einen sehr weiten Abstrahlwinkel (2θ1/2) von 130 Grad, was ein breites, diffuses Lichtabstrahlmuster bietet, das für Frontplattenanzeigen geeignet ist.

Die typische Spitzenemissionswellenlänge (λP) des roten Chips beträgt 639 nm, mit einer dominanten Wellenlänge (λd) von 631 nm, was ihn in den Standard-Rotbereich des sichtbaren Spektrums einordnet. Der gelbe Chip emittiert bei einer typischen Spitzenwellenlänge von 591 nm und einer dominanten Wellenlänge von 589 nm. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt für beide etwa 15 nm, was auf eine relativ reine Farbemission hindeutet. Die typische Vorwärtsspannung (VF) für beide Chips bei 20 mA beträgt 2,0 V, maximal 2,4 V. Der maximale Sperrstrom (IR) bei 5 V beträgt 10 µA, und die typische Sperrschichtkapazität (C) beträgt 40 pF.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Produkt wird basierend auf der Lichtstärke in Bins sortiert, um eine konsistente Helligkeit in der Anwendung zu gewährleisten. Für die roten und gelben Chips sind separate Bin-Codes definiert.

Binning Roter Chip (bei 20mA):

- Bin-Code M: 18,0 - 28,0 mcd

- Bin-Code N: 28,0 - 45,0 mcd

- Bin-Code P: 45,0 - 71,0 mcd

- Bin-Code Q: 71,0 - 112,0 mcd

Binning Gelber Chip (bei 20mA):

- Bin-Code N: 28,0 - 45,0 mcd

- Bin-Code P: 45,0 - 71,0 mcd

- Bin-Code Q: 71,0 - 112,0 mcd

- Bin-Code R: 112,0 - 180,0 mcd

Auf jedes Lichtstärke-Bin wird eine Toleranz von +/-15% angewendet. Entwickler sollten bei der Bestellung den/die erforderlichen Bin-Code(s) angeben, um die gewünschte Helligkeitsstufe für ihre Anwendung zu garantieren, insbesondere wenn mehrere LEDs zusammen verwendet werden und ein einheitliches Erscheinungsbild entscheidend ist.

4. Analyse der Leistungskurven

Während im Datenblatt auf spezifische grafische Kurven verwiesen wird (z.B. Abb.1 für die Spektralverteilung, Abb.6 für den Abstrahlwinkel), ermöglichen die bereitgestellten Daten ein grundlegendes Verständnis der Leistung. Die Beziehung zwischen Vorwärtsstrom (IF) und Lichtstärke (Iv) ist im Betriebsbereich im Allgemeinen linear; das Betreiben der LED mit dem maximalen Dauerstrom von 30 mA würde proportional höhere Lichtleistung als der 20-mA-Standardtestpunkt ergeben, wobei das thermische Management jedoch wichtiger wird. Die Vorwärtsspannung (VF) zeigt minimale Unterschiede zwischen den beiden Chips, was die Treiberschaltungsauslegung vereinfacht. Der weite 130-Grad-Abstrahlwinkel ist eine konsistente Eigenschaft, die durch typische Strom- oder Temperaturschwankungen innerhalb des spezifizierten Bereichs nicht wesentlich beeinflusst wird. Die durch den Faktor 0,4 mA/°C implizierte Derating-Kurve ist linear, was eine vorhersehbare Reduzierung des maximal zulässigen Stroms bei steigender Umgebungstemperatur anzeigt.

5. Mechanische & Verpackungsinformationen

Das Bauteil entspricht einem industrieüblichen SMD-LED-Gehäuse. Die Pinbelegung ist für eine korrekte Schaltungsauslegung entscheidend: Die Pins 1 und 3 sind dem roten LED-Chip zugeordnet, während die Pins 2 und 4 dem gelben LED-Chip zugeordnet sind. Diese Konfiguration ermöglicht typischerweise eine unabhängige Steuerung jeder Farbe. Alle Abmessungen sind in Millimetern mit einer Standardtoleranz von ±0,10 mm angegeben, sofern nicht anders vermerkt. Die Komponente wird auf geprägter Trägerfolie mit einer Breite von 8 mm geliefert, die auf Spulen mit einem Durchmesser von 7 Zoll (178 mm) aufgewickelt ist. Jede volle Spule enthält 4000 Stück. Eine Deckfolie versiegelt die Komponententaschen zum Schutz während Handhabung und Versand.

6. Löt- & Bestückungsrichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofile

Das Datenblatt bietet vorgeschlagene Infrarot- (IR) Reflow-Profile sowohl für normale (Zinn-Blei) als auch für bleifreie Lötprozesse. Für bleifreie Bestückung (unter Verwendung von SnAgCu-Lötpaste) umfasst das empfohlene Profil eine Vorwärmphase, einen kontrollierten Anstieg auf eine Spitzentemperatur und eine Abkühlphase. Die kritischen Parameter sind: eine maximale Bauteiltemperatur von 260°C nicht überschreitend, und die Zeit oberhalb von 240°C ist auf maximal 10 Sekunden begrenzt. Wellenlöten und Handlöten mit einem Lötkolben werden ebenfalls behandelt, mit strengen Grenzen für Temperatur (max. 260°C für Wellenlöten, max. 300°C für Lötkolben) und Einwirkzeit (max. 10 Sek. für Wellenlöten, max. 3 Sek. pro Lötstelle für Lötkolben).

6.2 Lagerung & Handhabung

LEDs sollten in einer Umgebung gelagert werden, die 30°C und 70% relative Luftfeuchtigkeit nicht überschreitet. Sobald sie aus ihrer ursprünglichen, feuchtigkeitsgeschützten Verpackung entnommen wurden, sollten für Reflow-Löten vorgesehene Komponenten innerhalb einer Woche verarbeitet werden. Bei notwendiger Lagerung über eine Woche hinaus müssen sie in einer trockenen Atmosphäre (z.B. einem versiegelten Behälter mit Trockenmittel oder einem Stickstoff-Exsikkator) gelagert und vor dem Löten bei etwa 60°C für mindestens 24 Stunden getrocknet (gebrannt) werden, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und ein \"Popcorning\" während des Reflow zu verhindern.

6.3 Reinigung

Wenn nach dem Löten eine Reinigung erforderlich ist, sollten nur spezifizierte alkoholbasierte Lösungsmittel verwendet werden. Die LED kann bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol eingetaucht werden. Die Verwendung nicht spezifizierter oder aggressiver chemischer Reiniger kann die Epoxidlinse oder das Gehäuse der LED beschädigen.

7. Anwendungsempfehlungen

7.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese zweifarbige LED ist ideal für Mehrfachstatusanzeigen in Unterhaltungselektronik, Industrie-Steuerpaneelen, Automobil-Innenraumbeleuchtung und Beschilderung. Beispiele sind Netz-/Ladestatusleuchten (rot für Laden, gelb für voll), Modus-Anzeigen an Geräten oder dekorative Akzentbeleuchtung, bei der Farbwechsel gewünscht ist.

7.2 Schaltungsauslegungsüberlegungen

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Um eine gleichmäßige Helligkeit zu gewährleisten, insbesondere beim Parallelschalten mehrerer LEDs, wird dringend empfohlen, einen strombegrenzenden Widerstand in Reihe mit jedem LED-Chip zu verwenden (Schaltungsmodell A). Das Parallelschalten mehrerer LEDs ohne individuelle Widerstände (Schaltungsmodell B) wird nicht empfohlen, da geringe Unterschiede in den Vorwärtsspannungs- (VF) Eigenschaften zwischen einzelnen LEDs zu erheblichen Unterschieden in der Stromaufteilung und folglich der Helligkeit führen können. Die typische VF von 2,0 V bei 20 mA muss bei der Auslegung der Versorgungsspannung der Treiberschaltung berücksichtigt werden.

7.3 ESD-Vorsichtsmaßnahmen (Elektrostatische Entladung)

Die LED ist empfindlich gegenüber elektrostatischen Entladungen. Während der Handhabung und Bestückung müssen geeignete ESD-Schutzmaßnahmen umgesetzt werden: Verwenden Sie geerdete Handgelenkbänder und Arbeitsflächen, setzen Sie Ionisatoren zur Neutralisierung statischer Ladungen ein und stellen Sie sicher, dass alle Geräte ordnungsgemäß geerdet sind. Die Kunststofflinse kann durch Reibung statisch aufgeladen werden; ein Ionisatorgebläse kann helfen, diese Ladung sicher abzuleiten.

8. Technischer Vergleich & Differenzierung

Die primäre Unterscheidung dieser Komponente liegt in ihrer Zweifarbfähigkeit innerhalb eines einzigen, standardmäßigen SMD-Gehäuses, was im Vergleich zur Verwendung von zwei separaten LEDs Leiterplattenfläche spart. Die Verwendung von AlInGaP-Technologie für beide Farben bietet eine höhere Effizienz und bessere Temperaturstabilität im Vergleich zu älteren Technologien wie Standard-GaP. Der weite 130-Grad-Abstrahlwinkel ist ein bedeutender Vorteil gegenüber LEDs mit engerem Winkel, wenn breite, gleichmäßige Ausleuchtung benötigt wird. Die explizite Kompatibilität mit bleifreien, hochtemperaturbeständigen Reflow-Profilen macht sie für moderne, RoHS-konforme Fertigungsprozesse geeignet.

9. Häufig gestellte Fragen (FAQs)

F: Kann ich beide Chips (rot und gelb) gleichzeitig mit ihrem maximalen Strom betreiben?

A: Die Maximalwerte gelten pro Chip. Ein gleichzeitiger Betrieb mit jeweils 30 mA bedeutet jedoch eine Gesamtverlustleistung von bis zu 150 mW für das Gehäuse. Der Entwickler muss sicherstellen, dass das Leiterplattenlayout und die Umgebungsbedingungen eine ausreichende Wärmeableitung ermöglichen, um die Sperrschichttemperatur innerhalb sicherer Grenzen zu halten.

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

A: Die Spitzenwellenlänge (λP) ist die Wellenlänge, bei der das Emissionsspektrum seine höchste Intensität hat. Die dominante Wellenlänge (λd) wird aus den Farbkoordinaten im CIE-Farbdiagramm abgeleitet und repräsentiert die wahrgenommene Farbe des Lichts. λd ist oft relevanter für Farbanzeigeanwendungen.

F: Wie interpretiere ich den Bin-Code bei der Bestellung?

A: Sie müssen einen Bin-Code für jede Farbe angeben (z.B. Rot: P, Gelb: Q). Dies stellt sicher, dass Sie LEDs erhalten, bei denen beide Chips innerhalb der spezifizierten Lichtstärkebereiche liegen, was eine konstante Helligkeit in Ihrem Produkt garantiert.

10. Design-in Fallstudie

Betrachten Sie ein tragbares Gerät, das eine mehrstufige Batterieanzeige benötigt. Eine einzelne LTST-C195KRKSKT kann diese Funktion erfüllen: Der rote Chip leuchtet, wenn die Batterie schwach ist (<20%), der gelbe Chip leuchtet während des Ladevorgangs, und beide Chips mit einem geringeren Strom betrieben könnten einen orangefarbenen Farbton für einen Zwischenzustand erzeugen (z.B. mittlerer Batteriestand). Dieses Design spart Platz, reduziert die Anzahl der Bauteile und vereinfacht die Bestückung im Vergleich zur Verwendung von zwei diskreten LEDs. Die Schaltung würde zwei unabhängige Treiberkanäle (z.B. von einem Mikrocontroller) mit ihren eigenen strombegrenzenden Widerständen erfordern, die mit den korrekten Pinpaaren verbunden sind (1&3 für rot, 2&4 für gelb). Der weite Abstrahlwinkel stellt sicher, dass die Anzeige aus verschiedenen Blickwinkeln sichtbar ist.

11. Funktionsprinzip

Eine LED ist eine Halbleiterdiode. Wenn eine Vorwärtsspannung angelegt wird, die ihre charakteristische Durchlassspannung (Vf) überschreitet, rekombinieren Elektronen und Löcher am p-n-Übergang innerhalb des AlInGaP-Materials. Diese Rekombination setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung von Aluminium, Indium, Gallium und Phosphid im Halbleiterkristallgitter bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts bestimmt. Das Zweifarbgehäuse enthält zwei physikalisch getrennte Halbleiterchips, die jeweils mit einer unterschiedlichen Materialzusammensetzung für die Emission von rotem bzw. gelbem Licht ausgelegt sind.

12. Technologietrends

Die Optoelektronikindustrie konzentriert sich weiterhin auf die Steigerung der Lichtausbeute (Lumen pro Watt), die Verbesserung der Farbwiedergabe und -sättigung sowie die Erhöhung der Zuverlässigkeit. Es gibt einen Trend zu höherer Leistungsdichte in kleineren Gehäusen. Der Umstieg auf bleifreies und hochtemperaturbeständiges Löten ist mittlerweile Standard. Darüber hinaus ist Integration ein Schlüsseltrend, wobei Multi-Chip-Gehäuse (wie diese zweifarbige LED) und sogar LED-Treiber in Module integriert werden, um das Endproduktdesign und die Bestückung zu vereinfachen. Die zugrundeliegende AlInGaP-Technologie bleibt aufgrund ihrer Effizienz und Stabilität eine Hochleistungswahl für rote, orange und gelbe LEDs.