LTST-C155KSKRKT Zweifarbige SMD LED Datenblatt - Gehäuseabmessungen - Rot/Gelb - 30mA - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTST-C155KSKRKT ist eine zweifarbige, oberflächenmontierbare LED, die für moderne elektronische Anwendungen entwickelt wurde, die kompakte Bauweise und zuverlässige Leistung erfordern. Dieses Bauteil integriert zwei verschiedene AlInGaP-Halbleiterchips in einem einzigen Gehäuse: einen, der im roten Spektrum emittiert, und einen im gelben Spektrum. Diese Konfiguration ermöglicht die Erstellung von zweifarbigen Anzeigen oder einfachen Mehrzustandssignalen, ohne dass mehrere diskrete Bauteile erforderlich sind. Die LED ist auf 8-mm-Tape verpackt und wird auf 7-Zoll-Spulen geliefert, was sie mit den in der Serienfertigung üblichen Hochgeschwindigkeits-Bestückungsautomaten kompatibel macht.

Zu den Hauptvorteilen dieses Produkts zählen seine Konformität mit Umweltvorschriften, die hohe Lichtstärke dank der fortschrittlichen AlInGaP-Chip-Technologie und der große Betrachtungswinkel, der eine gute Sichtbarkeit aus verschiedenen Winkeln gewährleistet. Die primären Zielmärkte sind Konsumelektronik, Industrie-Bedienfelder, Automobil-Innenraumbeleuchtung und allgemeine Statusanzeigen, bei denen Platz knapp ist und zuverlässige Leistung gefordert wird.

2. Detaillierte technische Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Die absoluten Maximalwerte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Für die roten und gelben Chips beträgt der maximale Dauer-Durchlassstrom (DC) 30 mA. Der Spitzendurchlassstrom, der unter Impulsbedingungen zulässig ist (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Impulsbreite), ist mit 80 mA deutlich höher. Die maximale Verlustleistung pro Chip beträgt 75 mW. Ein kritischer Parameter für den Schaltungsentwurf ist der Derating-Faktor von 0,4 mA/°C, der angibt, dass der zulässige DC-Durchlassstrom linear reduziert werden muss, wenn die Umgebungstemperatur über 25°C steigt, um eine Überhitzung zu verhindern. Die maximale Sperrspannung beträgt für beide Farben 5 V. Das Bauteil ist für den Betrieb in einem Umgebungstemperaturbereich von -30°C bis +85°C ausgelegt und kann zwischen -40°C und +85°C gelagert werden.

2.2 Elektrische und optische Eigenschaften

Unter Standardtestbedingungen (Ta=25°C, IF=20 mA) weist die LED spezifische Leistungskennwerte auf. Die Lichtstärke (Iv) für den roten Chip hat einen typischen Wert von 45,0 mcd (Millicandela), mit einem spezifizierten Mindestwert von 18,0 mcd. Der gelbe Chip ist typischerweise heller, mit einer Lichtstärke von 75,0 mcd und einem Minimum von 28,0 mcd. Beide Chips haben eine typische Durchlassspannung (Vf) von 2,0 V, mit einem Maximum von 2,4 V bei 20 mA. Diese relativ niedrige Durchlassspannung ist vorteilhaft für den Entwurf von Niedrigleistungsschaltungen. Der Betrachtungswinkel (2θ1/2) beträgt für beide Farben 130 Grad und bietet somit ein breites Abstrahlmuster. Die Peak-Emissionswellenlänge (λp) beträgt typischerweise 639 nm für Rot und 591 nm für Gelb, während die dominante Wellenlänge (λd) typischerweise 631 nm bzw. 589 nm beträgt. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt 15 nm, was auf eine relativ reine Farbemission hinweist. Weitere Parameter sind ein maximaler Sperrstrom (Ir) von 10 μA bei 5 V und eine typische Kapazität (C) von 40 pF.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Produkt verwendet ein Binning-System, um LEDs basierend auf ihrer Lichtstärke zu kategorisieren und so die Konsistenz innerhalb einer Produktionscharge sicherzustellen. Für den roten Chip sind die Bins mit M, N, P und Q gekennzeichnet, mit Mindest- bis Höchstintensitätsbereichen von 18,0-28,0 mcd, 28,0-45,0 mcd, 45,0-71,0 mcd bzw. 71,0-112,0 mcd. Der gelbe Chip verwendet die Bins N, P, Q und R, die Bereiche von 28,0-45,0 mcd bis zu 112,0-180,0 mcd abdecken. Auf jedes Intensitäts-Bin wird eine Toleranz von +/-15 % angewendet. Dieses System ermöglicht es Konstrukteuren, die geeignete Helligkeitsklasse für ihre Anwendung auszuwählen und dabei Kosten- und Leistungsanforderungen abzuwägen. Das Datenblatt zeigt für diese spezifische Artikelnummer kein separates Binning für Wellenlänge oder Durchlassspannung an.

4. Analyse der Kennlinien

Während der bereitgestellte Textauszug auf typische Kennlinien auf Seite 6 verweist, sind die spezifischen Grafiken nicht im Text enthalten. Typischerweise enthalten solche Datenblätter Kurven, die die Beziehung zwischen Durchlassstrom und Lichtstärke (I-Iv-Kurve), Durchlassstrom und Durchlassspannung (I-V-Kurve) sowie den Einfluss der Umgebungstemperatur auf die Lichtstärke veranschaulichen. Diese Kurven sind für Konstrukteure wesentlich, um das nichtlineare Verhalten der LED zu verstehen. Beispielsweise zeigt die I-Iv-Kurve, dass die Lichtstärke mit dem Strom zunimmt, bei höheren Strömen jedoch sättigen kann. Die I-V-Kurve ist entscheidend für die Auswahl des geeigneten strombegrenzenden Widerstands. Temperatur-Derating-Kurven zeigen visuell, wie der maximal zulässige Strom mit steigender Umgebungstemperatur abnimmt, was für die Gewährleistung der Langzeitzuverlässigkeit in thermisch anspruchsvollen Umgebungen kritisch ist.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Die LED wird in einem oberflächenmontierbaren Gehäuse geliefert. Die genauen physikalischen Abmessungen des Bauteils selbst sind in der Gehäuseabmessungszeichnung (verwiesen auf Seite 1 des Datenblatts) detailliert. Das Bauteil wird im Tape-and-Reel-Format geliefert, das mit der automatisierten Bestückung kompatibel ist. Die Tape-Breite beträgt 8 mm, und es ist auf einer Standardspule mit 7 Zoll (178 mm) Durchmesser aufgewickelt. Jede Spule enthält 3000 Stück der LED. Für Bestellungen, die keine volle Spule umfassen, gilt eine Mindestpackmenge von 500 Stück für Restposten. Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA 481-1-A-1994-Spezifikationen. Das Tape hat geprägte Taschen für die Bauteile, die mit einem Deckband versiegelt sind. Die maximal zulässige Anzahl aufeinanderfolgender fehlender Bauteile im Tape beträgt zwei.

6. Löt- und Bestückungsanleitung

6.1 Lötprofile

Das Datenblatt enthält detaillierte Empfehlungen zu Lötbedingungen, um thermische Schäden zu verhindern. Für Infrarot (IR)-Reflow-Löten wird ein spezifisches Temperaturprofil vorgeschlagen. Die Spitzentemperatur sollte 260°C nicht überschreiten, und die Zeit oberhalb dieser Temperatur sollte auf maximal 5 Sekunden begrenzt sein. Eine Vorwärmphase wird ebenfalls empfohlen. Separate Profile werden für normale Lötprozesse und für bleifreie (Pb-free) Prozesse vorgeschlagen, wobei letztere Lotpaste mit SnAgCu-Zusammensetzung erfordern. Für Wellenlöten wird eine maximale Lötwellentemperatur von 260°C für bis zu 10 Sekunden spezifiziert, mit einer Vorwärmgrenze von 100°C für maximal 60 Sekunden. Für manuelles Löten mit einem Lötkolben sollte die Lötspitzentemperatur 300°C nicht überschreiten, und die Kontaktzeit sollte auf 3 Sekunden pro Lötstelle, nur einmalig, begrenzt sein.

6.2 Lagerung und Handhabung

Eine ordnungsgemäße Lagerung ist entscheidend für die Aufrechterhaltung der Lötbarkeit. LEDs sollten in einer Umgebung gelagert werden, die 30°C und 70 % relative Luftfeuchtigkeit nicht überschreitet. Wenn sie aus ihrer ursprünglichen feuchtigkeitssperrenden Verpackung entnommen werden, sollten sie innerhalb einer Woche einem IR-Reflow-Lötprozess unterzogen werden. Für eine längere Lagerung außerhalb des Originalbeutels müssen sie in einem verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder in einem Stickstoff-Exsikkator aufbewahrt werden. Bauteile, die länger als eine Woche unverpackt gelagert wurden, erfordern vor der Bestückung einen Trocknungsprozess bei etwa 60°C für mindestens 24 Stunden, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" während des Reflow zu verhindern.

6.3 Reinigung

Wenn eine Reinigung nach dem Löten erforderlich ist, sollten nur spezifizierte Lösungsmittel verwendet werden. Nicht spezifizierte Chemikalien können das LED-Gehäuse beschädigen. Die empfohlene Methode ist das Eintauchen der LED in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei normaler Raumtemperatur für weniger als eine Minute. Aggressive oder Ultraschallreinigung wird nicht empfohlen, es sei denn, sie wurde speziell getestet und qualifiziert.

7. Anwendungsvorschläge

7.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese zweifarbige LED ist ideal für Anwendungen, die Statusanzeigen mit mehr als einem Zustand erfordern. Typische Anwendungen sind Netz-/Standby-Anzeigen (z. B. Rot für Standby, Gelb für Ein), Fehler-/Warnanzeigen, Batterieladezustandsanzeigen und Modusauswahlrückmeldungen in Verbrauchergeräten wie Routern, Ladegeräten, Audiogeräten und Kleingeräten. Ihr großer Betrachtungswinkel macht sie geeignet für Frontplattenanwendungen, bei denen der Benutzer die Anzeige aus einem Winkel betrachten kann.

7.2 Designüberlegungen und Ansteuerung

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Um eine gleichmäßige Helligkeit zu gewährleisten, insbesondere wenn mehrere LEDs parallel verwendet werden, wird dringend empfohlen, für jede LED einen seriellen strombegrenzenden Widerstand zu verwenden (Schaltungsmodell A). Das parallele Ansteuern mehrerer LEDs ohne individuelle Widerstände (Schaltungsmodell B) wird nicht empfohlen, da kleine Unterschiede in der Durchlassspannungscharakteristik (Vf) jeder LED zu erheblichen Unterschieden im Stromfluss durch jede einzelne führen können, was zu ungleichmäßiger Helligkeit führt. Die Ansteuerschaltung muss so ausgelegt sein, dass der Strom auf den maximalen DC-Nennwert von 30 mA pro Chip begrenzt wird, wobei der Derating-Faktor zu berücksichtigen ist, wenn die Betriebsumgebungstemperatur über 25°C liegt.

7.3 Schutz vor elektrostatischer Entladung (ESD)

Die LED ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung. Um ESD-Schäden während der Handhabung und Bestückung zu verhindern, sind folgende Vorsichtsmaßnahmen unerlässlich: Personal sollte leitfähige Handgelenkbänder oder antistatische Handschuhe tragen. Alle Geräte, Arbeitsplätze und Lagerregale müssen ordnungsgemäß geerdet sein. Ein Ionisator kann verwendet werden, um statische Aufladungen zu neutralisieren, die sich aufgrund von Reibung während der Handhabung auf der Kunststofflinse ansammeln können. Diese Maßnahmen sind entscheidend für die Aufrechterhaltung einer hohen Produktionsausbeute und Produktzuverlässigkeit.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Das primäre Unterscheidungsmerkmal dieses Bauteils ist die Integration von zwei hocheffizienten AlInGaP-Chips in einem kompakten SMD-Gehäuse. Die AlInGaP-Technologie bietet im Vergleich zu älteren Technologien wie GaAsP für rote und gelbe Farben eine höhere Lichtausbeute und bessere Temperaturstabilität. Die Zweifarben-Fähigkeit reduziert im Vergleich zur Verwendung von zwei separaten einfarbigen LEDs die Bauteilanzahl und den Leiterplattenplatz. Der große Betrachtungswinkel von 130 Grad ist ein weiterer Wettbewerbsvorteil für Anwendungen, die Sichtbarkeit außerhalb der Achse erfordern. Das detaillierte Binning-System bietet Konstrukteuren vorhersehbare optische Leistung.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich sowohl den roten als auch den gelben Chip gleichzeitig mit ihrem vollen 30-mA-Strom ansteuern?

A: Nein. Die absoluten Maximalwerte geben 30 mA DC pro Chip an. Das gleichzeitige Ansteuern beider mit vollem Strom würde wahrscheinlich die Gesamtgehäuse-Verlustleistungsgrenzen überschreiten und Überhitzung verursachen. Die Ansteuerschaltung muss so ausgelegt sein, dass sie die Gesamtleistung handhabt.

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

A: Die Peak-Wellenlänge (λp) ist die Wellenlänge, bei der das Emissionsspektrum seine höchste Intensität hat. Die dominante Wellenlänge (λd) wird aus dem CIE-Farbdiagramm abgeleitet und repräsentiert die einzelne Wellenlänge, die der vom menschlichen Auge wahrgenommenen Farbe des Lichts am besten entspricht. λd ist oft relevanter für die Farbspezifikation.

p>F: Wie wähle ich den richtigen strombegrenzenden Widerstand?

A: Verwenden Sie das Ohmsche Gesetz: R = (Vversorgung - Vf_LED) / I_LED. Verwenden Sie für ein konservatives Design den maximalen Vf aus dem Datenblatt (2,4 V), um sicherzustellen, dass der Strom selbst bei Bauteiltoleranzen niemals das gewünschte Niveau überschreitet. Beispiel: Bei einer 5-V-Versorgung und einem Zielstrom von 20 mA: R = (5 V - 2,4 V) / 0,020 A = 130 Ohm. Verwenden Sie den nächsten Standardwert, z. B. 130 oder 150 Ohm, und berechnen Sie die tatsächliche Verlustleistung im Widerstand (P = I^2 * R).

10. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Betrachten Sie den Entwurf einer Zweistatusanzeige für einen Netzwerk-Switch. Das Ziel ist es, den Link-Status (dauerhaft gelb) und die Aktivität (blinkend rot) anzuzeigen. Die LTST-C155KSKRKT ist dafür perfekt geeignet. Zwei unabhängige Mikrocontroller-GPIO-Pins können verwendet werden, um die LED über separate strombegrenzende Widerstände anzusteuern. Pin 1 und 3 würden für die gelbe Anode/Kathode verbunden, und Pin 2 und 4 für die rote. Das Design muss sicherstellen, dass die Mikrocontroller-Pins genügend Strom senken/ziehen können (z. B. 20 mA pro Farbe). Wenn der Switch in einer warmen Umgebung arbeitet (z. B. 50°C innerhalb eines Gehäuses), muss der Durchlassstrom gederated werden. Der gederatete Strom = 30 mA - [0,4 mA/°C * (50°C - 25°C)] = 30 mA - 10 mA = 20 mA. Daher bietet ein von Anfang an auf 20 mA ausgelegtes Design einen sicheren Spielraum für den Betrieb bei erhöhten Temperaturen.

11. Einführung in das Funktionsprinzip

Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiterbauteile, die Licht emittieren, wenn ein elektrischer Strom durch sie fließt. Dieses Phänomen wird Elektrolumineszenz genannt. Im AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid)-Materialsystem, das in dieser LED verwendet wird, werden, wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, Elektronen aus dem n-dotierten Bereich und Löcher aus dem p-dotierten Bereich in den aktiven Bereich injiziert. Wenn sich diese Elektronen und Löcher rekombinieren, setzen sie Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie des Halbleitermaterials bestimmt. AlInGaP hat eine Bandlücke, die für die Erzeugung von hocheffizientem rotem, orangem und gelbem Licht geeignet ist. Das zweifarbige Gehäuse beherbergt einfach zwei solcher Halbleiterchips mit unterschiedlichen Materialzusammensetzungen (Bandlücken) innerhalb eines einzigen Vergussmaterials, mit separaten elektrischen Anschlüssen für eine unabhängige Steuerung.

12. Technologietrends

Der allgemeine Trend in der LED-Technologie für Anzeigeanwendungen geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz, kleinerer Gehäusegrößen und geringeren Stromverbrauchs. AlInGaP bleibt aufgrund seiner überlegenen Effizienz und Stabilität die dominierende Technologie für hochleistungsfähige rote, orange und gelbe LEDs. Integration, wie sie in diesem zweifarbigen Bauteil zu sehen ist, ist ein Schlüsseltrend, um Leiterplattenplatz zu sparen und die Bestückung in zunehmend miniaturisierter Elektronik zu vereinfachen. Es wird auch ein wachsender Schwerpunkt auf präzises Binning und engere Toleranzen gelegt, um den Anforderungen von Anwendungen gerecht zu werden, die eine konsistente Farbe und Helligkeit erfordern, wie z. B. in Automobilinstrumenten oder Konsumelektronik, bei denen ästhetische Gleichmäßigkeit wichtig ist. Darüber hinaus ist die Kompatibilität mit bleifreien und Hochtemperatur-Lötprozessen heute eine Standardanforderung für alle in der modernen Elektronikfertigung verwendeten Bauteile.