Dual-Color SMD LED LTST-C395KGKSKT Datenblatt - Gehäuse 3,2x2,8x1,9mm - Spannung 1,8-2,4V - Leistung 75mW - Grün/Gelb - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für eine Dual-Color, oberflächenmontierbare (SMD) LED. Das Bauteil integriert zwei unabhängige lichtemittierende Chips in einem einzigen, kompakten Gehäuse und bietet sowohl grüne als auch gelbe Beleuchtung von einem einzigen Footprint aus. Für automatisierte Leiterplattenbestückungsprozesse (PCB) konzipiert, ist es ideal für platzbeschränkte Anwendungen in der Unterhaltungselektronik, Telekommunikation und Industrieausrüstung.

1.1 Kernmerkmale und Zielmarkt

Die Hauptvorteile dieser LED umfassen ihre Konformität mit der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe), was sie für globale Märkte mit strengen Umweltvorschriften geeignet macht. Sie nutzt für beide Farben die Ultra-Hell AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Halbleitertechnologie, die typischerweise höhere Effizienz und bessere Leistungsstabilität im Vergleich zu älteren Technologien bietet. Das Bauteil wird auf industrieüblichen 8-mm-Trägerbändern auf 7-Zoll-Durchmesser-Spulen geliefert, entsprechend den EIA-Standards, was eine Hochgeschwindigkeits-Pick-and-Place-Automatisierung erleichtert. Es ist vollständig kompatibel mit Infrarot (IR) Reflow-Lötprozessen, dem Standard für moderne Oberflächenmontage (SMT) Fertigungslinien.

Die Zielanwendungen sind vielfältig und konzentrieren sich auf Bereiche, die kompakte, zuverlässige Anzeigen und Hintergrundbeleuchtung erfordern. Zu den Hauptmärkten zählen Telekommunikationsgeräte (z.B. Mobiltelefone, Netzwerkausrüstung), Büroautomatisierungsprodukte (z.B. Notebooks, Peripheriegeräte), Haushaltsgeräte und verschiedene industrielle Steuerungssysteme. Spezifische Anwendungen umfassen Tastatur-/Keypad-Hintergrundbeleuchtung, Status- und Stromanzeigen, Mikrodisplays und symbolische Beleuchtung in Bedienfeldern.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

Die Leistung der LED wird durch eine Reihe von absoluten Maximalwerten und Standardbetriebseigenschaften definiert, alle spezifiziert bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C. Das Überschreiten der absoluten Maximalwerte kann zu dauerhaften Schäden führen.

2.1 Absolute Maximalwerte und thermische Eigenschaften

Das Bauteil hat eine maximale Verlustleistung von 75 Milliwatt (mW) für jeden Farbkanal. Der kontinuierliche Gleichstrom-Vorwärtsstrom sollte 30 mA pro Chip nicht überschreiten. Für gepulsten Betrieb ist ein Spitzen-Vorwärtsstrom von 80 mA unter bestimmten Bedingungen zulässig: ein Tastverhältnis von 1/10 und eine Pulsbreite von 0,1 Millisekunden. Die maximal anwendbare Sperrspannung beträgt 5 Volt. Der Betriebsumgebungstemperaturbereich ist von -30°C bis +85°C spezifiziert, während der Lagertemperaturbereich etwas breiter ist, von -40°C bis +85°C. Ein kritischer Parameter für die Bestückung ist die Infrarot-Lötbedingung, bewertet für eine Spitzentemperatur von 260°C für eine Dauer von 10 Sekunden, was typisch für bleifreie (Pb-free) Lötprozesse ist.

2.2 Elektrische und optische Eigenschaften

Unter einer Standardtestbedingung von 20mA Vorwärtsstrom (IF=20mA) liegt die Lichtstärke (Iv) für den grünen Chip zwischen einem Minimum von 28,0 Millicandela (mcd) und einem Maximum von 112,0 mcd. Der gelbe Chip zeigt eine höhere Ausgangsleistung, die von 45,0 mcd bis 180,0 mcd reicht. Der typische Betrachtungswinkel, definiert als 2θ1/2 (der volle Winkel, bei dem die Intensität auf die Hälfte ihres axialen Wertes abfällt), beträgt 130 Grad, was auf ein breites Abstrahlverhalten hinweist.

Die Peak-Emissionswellenlänge (λP) beträgt typischerweise 574,0 nm für Grün und 591,0 nm für Gelb. Die dominante Wellenlänge (λd), ein Schlüsselparameter für die Farbangabe, ist in Bins definiert. Für Grün reicht sie von 567,5 nm bis 576,5 nm und für Gelb von 587,0 nm bis 594,5 nm. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt typischerweise 15 nm für beide Farben und beschreibt die spektrale Reinheit.

Die Vorwärtsspannung (VF) bei 20mA liegt für beide Chips zwischen 1,8V (min) und 2,4V (max). Der Sperrstrom (IR) ist garantiert kleiner oder gleich 10 Mikroampere (μA), wenn eine 5V Sperrvorspannung angelegt wird.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden die LEDs basierend auf Lichtstärke und dominanter Wellenlänge in Bins sortiert.

3.1 Lichtstärke (Iv) Binning

Für die grüne LED sind die Intensitätsbins mit N, P und Q gekennzeichnet, mit Bereichen von 28,0-45,0 mcd, 45,0-71,0 mcd bzw. 71,0-112,0 mcd. Für die gelbe LED sind die Bins P, Q und R, mit Bereichen von 45,0-71,0 mcd, 71,0-112,0 mcd bzw. 112,0-180,0 mcd. Auf jedes Bin wird eine Toleranz von +/-15% angewendet.

3.2 Farbton (Dominante Wellenlänge) Binning

Grüne LEDs werden für die dominante Wellenlänge in die Codes C (567,5-570,5 nm), D (570,5-573,5 nm) und E (573,5-576,5 nm) eingeteilt. Gelbe LEDs werden in die Codes J (587,0-589,5 nm), K (589,5-592,0 nm) und L (592,0-594,5 nm) eingeteilt. Die Toleranz für jedes Wellenlängen-Bin beträgt +/- 1 nm. Dieses präzise Binning ermöglicht es Konstrukteuren, LEDs auszuwählen, die den spezifischen Farbkoordinatenanforderungen ihrer Anwendung entsprechen.

4. Mechanische und Gehäuseinformationen

4.1 Gehäuseabmessungen und Pinbelegung

Die LED verfügt über eine wasserklare Linse. Die Gehäuseabmessungen sind in einer detaillierten Zeichnung angegeben. Alle kritischen Abmessungen sind in Millimetern spezifiziert, mit einer Standardtoleranz von ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben. Die Pinbelegung ist entscheidend für das korrekte Schaltungsdesign: Die Pins 1 und 3 sind dem grünen AlInGaP-Chip zugeordnet, während die Pins 2 und 4 dem gelben AlInGaP-Chip zugeordnet sind. Diese Konfiguration ermöglicht die unabhängige Steuerung der beiden Farben.

4.2 Empfohlene PCB-Lötflächengeometrie

Ein empfohlenes Land Pattern (Footprint) für die Leiterplatte wird bereitgestellt, um ein korrektes Löten, mechanische Stabilität und thermische Leistung zu gewährleisten. Die Einhaltung dieses Designs ist für das Erreichen zuverlässiger Lötstellen während des Reflow-Prozesses und für die langfristige Zuverlässigkeit der Baugruppe unerlässlich.

5. Löt- und Bestückungsrichtlinien

5.1 Reflow-Lötparameter

Das Bauteil ist für bleifreie Infrarot-Reflow-Lötprozesse qualifiziert. Ein empfohlener Reflow-Profil wird bereitgestellt, das typischerweise eine Vorwärmphase, einen Temperaturanstieg, eine Spitzentemperaturzone und eine Abkühlphase umfasst. Der kritische Parameter ist eine maximale Spitzenkörpertemperatur von 260°C, die nicht länger als 10 Sekunden überschritten werden sollte. Es wird betont, dass das optimale Profil vom spezifischen PCB-Design, der Lotpaste und den Ofeneigenschaften abhängt, und eine platinenbezogene Charakterisierung wird empfohlen.

5.2 Manuelles Löten und Nacharbeit

Falls manuelles Löten mit einem Lötkolben notwendig ist, beträgt die maximal empfohlene Lötspitzentemperatur 300°C, und die Lötzeit pro Anschluss sollte 3 Sekunden nicht überschreiten. Dies sollte nur einmal durchgeführt werden, um thermische Schäden am Kunststoffgehäuse und dem Halbleiterchip zu vermeiden.

5.3 Lagerung und Handhabungshinweise

Die LEDs sind empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD). Die Handhabung mit einem geerdeten Handgelenkband oder antistatischen Handschuhen wird empfohlen, und alle Geräte müssen ordnungsgemäß geerdet sein. Zur Lagerung sollten ungeöffnete feuchtigkeitsgeschützte Beutel (mit Trockenmittel) bei 30°C oder weniger und 90% relativer Luftfeuchtigkeit (RH) oder weniger aufbewahrt werden, mit einer Haltbarkeit von einem Jahr. Sobald die Originalverpackung geöffnet ist, sollten die Bauteile in einer Umgebung von nicht mehr als 30°C und 60% RH gelagert werden. Es wird empfohlen, den IR-Reflow-Prozess innerhalb einer Woche nach dem Öffnen abzuschließen (Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe 3, MSL 3). Für eine längere Lagerung außerhalb des Originalbeutels ist vor dem Löten ein Trocknungsprozess (Baking) bei etwa 60°C für mindestens 20 Stunden erforderlich, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und ein \"Popcorning\" während des Reflow zu verhindern.

5.4 Reinigung

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

6. Verpackungs- und Bestellinformationen

6.1 Band- und Spulenspezifikationen

Die Standardverpackung ist 8-mm-Trägerband, aufgewickelt auf 7-Zoll (178mm) Durchmesser-Spulen. Jede Spule enthält 4000 Stück. Die Bandtaschen sind mit einem Deckband versiegelt. Industrienormen (ANSI/EIA 481) werden für die Verpackung eingehalten. Für Mengen unter einer vollen Spule ist eine Mindestpackmenge von 500 Stück für Restposten spezifiziert. Die Verpackungsspezifikation stellt auch fest, dass maximal zwei aufeinanderfolgende Bauteiltaschen leer sein dürfen.

7. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

7.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese Dual-Color LED wird optimal in Geräten verwendet, die eine Mehrfachstatusanzeige von einem einzigen Punkt aus erfordern. Beispiele sind: eine einzelne Taste, die grün für \"Ein/Aktiv\" und gelb für \"Standby/Laden\" leuchtet; eine Panel-Anzeige, die grün für Normalbetrieb und gelb für einen Warnzustand zeigt; oder eine Hintergrundbeleuchtung, die für verschiedene Modi in der Unterhaltungselektronik zwischen zwei Farben wechseln kann. Ihre geringe Größe macht sie perfekt für moderne, miniaturisierte tragbare Geräte.

7.2 Design- und Schaltungsüberlegungen

Konstrukteure müssen geeignete strombegrenzende Widerstände in Reihe mit jedem LED-Chip (Grün: Pins 1/3, Gelb: Pins 2/4) einbauen, um sicherzustellen, dass der Vorwärtsstrom den maximalen DC-Nennwert von 30mA nicht überschreitet. Der Widerstandswert wird mit dem Ohmschen Gesetz berechnet: R = (Versorgungsspannung - Vf_LED) / If, wobei Vf_LED die Vorwärtsspannung der LED ist (für ein konservatives Design den Maximalwert verwenden). Für Anwendungen mit Multiplexing oder PWM (Pulsweitenmodulation) zur Helligkeitssteuerung muss sichergestellt werden, dass der Momentanstrom während des \"Ein\"-Impulses den Spitzen-Vorwärtsstrom-Nennwert nicht überschreitet. Der breite Betrachtungswinkel (130°) sollte für das mechanische Design von Lichtleitern oder Diffusoren berücksichtigt werden, wenn ein spezifisches Abstrahlverhalten erforderlich ist.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Das wichtigste Unterscheidungsmerkmal dieses Bauteils ist die Integration von zwei Hochleistungs-AlInGaP-Chips in einem Gehäuse. Im Vergleich zur Verwendung von zwei separaten Einzelfarb-LEDs spart dies erheblichen PCB-Platz, reduziert die Bauteilanzahl und vereinfacht die Bestückung. Die AlInGaP-Technologie selbst bietet im Allgemeinen Vorteile in der Lichtausbeute und Temperaturstabilität gegenüber traditionellen GaP- oder GaAsP-Technologien, insbesondere im Bernstein/Gelb/Grün-Spektrum. Die Kombination aus klarer Linse und breitem Betrachtungswinkel bietet gute Sichtbarkeit außerhalb der Achse, was für Statusanzeigen vorteilhaft ist.

9. Häufig gestellte Fragen basierend auf technischen Parametern

F: Kann ich sowohl den grünen als auch den gelben Chip gleichzeitig mit jeweils 20mA betreiben?

A: Ja, aber Sie müssen die gesamte Verlustleistung berücksichtigen. Bei 20mA und einer typischen Vf liegt die Leistung pro Chip bei etwa 40-48mW. Der gleichzeitige Betrieb beider würde 80-96mW betragen, was den absoluten Maximalwert der Verlustleistung von 75mW pro Chip überschreitet. Für kontinuierlichen gleichzeitigen Betrieb müssen Sie den Strom reduzieren, um die Gesamtleistung des Bauteils unter Berücksichtigung der thermischen Umgebung innerhalb sicherer Grenzen zu halten.

F: Was ist der Unterschied zwischen Peak-Wellenlänge und dominanter Wellenlänge?

A: Die Peak-Wellenlänge (λP) ist die einzelne Wellenlänge, bei der das Emissionsspektrum seine höchste Intensität hat. Die dominante Wellenlänge (λd) ist ein berechneter Wert, der aus dem CIE-Farbdiagramm abgeleitet wird; sie repräsentiert die einzelne Wellenlänge eines reinen monochromatischen Lichts, das für das menschliche Auge die gleiche Farbe wie die LED zu haben scheint. λd ist oft relevanter für die Farbangabe in Anwendungen.

F: Im Datenblatt wird \"I.C. Compatible\" erwähnt. Was bedeutet das?

A: Dies zeigt an, dass die LED direkt von den Ausgangspins der meisten Standard-ICs (integrierte Schaltkreise), wie Mikrocontrollern oder Logikgattern, angesteuert werden kann, ohne zusätzliche Puffer- oder Treibertransistoren zu benötigen, da ihre Vorwärtsspannungs- und Stromanforderungen innerhalb der typischen Ausgangsfähigkeiten solcher ICs liegen.

10. Praktische Anwendungsfallstudie

Betrachten Sie ein tragbares Medizingerät mit einer einzigen Multifunktionstaste. Die Designanforderung ist es, klare, eindeutige Statusrückmeldungen zu geben: durchgehend grün, wenn das Gerät eingeschaltet und normal funktioniert, blinkend gelb, wenn der Akku schwach ist, und aus, wenn das Gerät ausgeschaltet ist. Mit der LTST-C395KGKSKT kann der Konstrukteur eine einzelne Komponente unter der Taste platzieren. Der Mikrocontroller kann die grüne und gelbe Anode unabhängig über zwei GPIO-Pins mit entsprechenden Reihenwiderständen steuern. Diese Lösung nutzt minimalen Leiterplattenplatz, bietet zwei verschiedene Farben von einem Ort aus und vereinfacht das optische Design im Vergleich zum Versuch, zwei separate LEDs unter einer kleinen Taste auszurichten.

11. Einführung in das Funktionsprinzip

Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiterbauelemente, die Licht emittieren, wenn ein elektrischer Strom durch sie fließt. Dieses Phänomen wird Elektrolumineszenz genannt. In einer AlInGaP-LED besteht das Halbleitermaterial aus Aluminium, Indium, Gallium und Phosphor. Wenn eine Vorwärtsspannung über den p-n-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen aus dem n-dotierten Bereich mit Löchern aus dem p-dotierten Bereich in der aktiven Schicht und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie des Halbleitermaterials bestimmt, die durch die präzise Zusammensetzung der AlInGaP-Legierung gesteuert wird. Eine klare Epoxidlinse umschließt den Chip, bietet Umweltschutz, mechanische Stabilität und hilft, das Lichtausgangsprofil zu formen.

12. Branchentrends und Entwicklungen

Der Trend in der SMD-LED-Technologie geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), kleinerer Gehäusegrößen für erhöhte Dichte und verbesserter Farbkonstanz und Farbwiedergabe. Es gibt auch einen wachsenden Fokus auf Zuverlässigkeit unter höheren Temperaturbedingungen, angetrieben durch Anwendungen wie Automobilbeleuchtung und Hochleistungselektronik. Die Integration mehrerer Chips (Mehrfarb- oder RGB) in ein einzelnes Gehäuse, wie bei diesem Bauteil zu sehen, ist eine gängige Strategie, um Platz und Kosten in komplexen Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungssystemen zu sparen. Darüber hinaus bleibt die Kompatibilität mit automatisierter Bestückung und strengen Lötprofilen eine grundlegende Anforderung für die Massenproduktion in allen Elektroniksektoren.