LTST-C235KGKRKT Zweifarbige SMD-LED Datenblatt - Rückseitenmontage - Grün/Rot - 20mA - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für eine zweifarbige, rückseitenmontierbare, oberflächenmontierbare (SMD) LED. Das Bauteil integriert zwei verschiedene AlInGaP-Halbleiterchips in einem Gehäuse, die grünes und rotes Licht emittieren. Es ist für automatisierte Bestückungsprozesse ausgelegt und entspricht den RoHS-Umweltstandards.

Die Hauptanwendung dieser LED liegt in der Hintergrundbeleuchtung, Statusanzeigen und dekorativen Beleuchtung, wo der Platz begrenzt ist und eine Zweifarbenanzeige von einem einzigen Bauteil-Footprint aus erforderlich ist. Ihre Rückseitenmontage-Konfiguration ermöglicht die Lichtemission durch die Leiterplatte, was innovative und platzsparende Designlösungen ermöglicht.

2. Detaillierte technische Parameter

2.1 Absolute Grenzwerte

Das Bauteil darf nicht über diese Grenzwerte hinaus betrieben werden, um dauerhafte Schäden zu vermeiden.

• Verlustleistung (Pd):75 mW pro Farbe (Grün/Rot). Dies definiert die maximale Leistung, die die LED als Wärme abführen kann.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP):80 mA (gepulst, 1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite). Für kurze Stromspitzen.
• Dauer-Durchlassstrom (I_F):30 mA DC. Der Standard-Betriebsstrom für zuverlässige Langzeitleistung.
• Sperrspannung (V_R):5 V. Eine Überschreitung kann zum Sperrschichtdurchbruch führen.
• Betriebstemperatur (T_opr):-30°C bis +85°C. Der Umgebungstemperaturbereich für den Normalbetrieb.
• Lagertemperatur (T_stg):-40°C bis +85°C.
• Löttemperatur:Hält 260°C für 10 Sekunden stand, kompatibel mit bleifreien (Pb-free) Reflow-Prozessen.

2.2 Elektro-optische Kenndaten @ T_a=25°C, I_F=20mA

Diese Parameter definieren die Leistung unter typischen Betriebsbedingungen.

• Lichtstärke (I_V):
  • Grün: Typisch 35,0 mcd (Min. 18,0 mcd)
  • Rot: Typisch 45,0 mcd (Min. 18,0 mcd)
  • Gemessen mit einem Sensor, der auf die CIE photopische Augenempfindlichkeitskurve gefiltert ist.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):130 Grad (typisch für beide Farben). Dieser breite Winkel bietet ein breites Abstrahlmuster, das für die Flächenbeleuchtung geeignet ist.
• Spitzenwellenlänge (λ_P):
  • Grün: 574 nm (typisch)
  • Rot: 639 nm (typisch)
• Dominante Wellenlänge (λ_d):
  • Grün: 571 nm (typisch)
  • Rot: 631 nm (typisch)
  • Dies ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge, abgeleitet aus dem CIE-Farbtafeldiagramm.
• Spektrale Bandbreite (Δλ):
  • Grün: 15 nm (typisch)
  • Rot: 20 nm (typisch)
• Durchlassspannung (V_F):
  • Typisch: 2,0 V für beide Farben.
  • Maximal: 2,4 V für beide Farben.
  • Eine niedrige V_Fträgt zu einem höheren Wirkungsgrad bei.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 10 µA bei V_R=5V.

ESD-Hinweis:Die LED ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD). Ein ordnungsgemäßer Umgang mit geerdeten Handgelenkbändern, antistatischen Matten und Geräten ist zwingend erforderlich, um latente oder katastrophale Ausfälle zu verhindern.

3. Erklärung des Binning-Systems

Die LEDs werden basierend auf wichtigen optischen Parametern sortiert (gebinned), um die Konsistenz innerhalb einer Produktionscharge sicherzustellen.

3.1 Binning der Lichtstärke

Die Bins werden durch minimale und maximale Lichtstärkewerte bei 20mA definiert. Die Toleranz innerhalb jedes Bins beträgt +/-15%.

• Code M:18,0 – 28,0 mcd
• Code N:28,0 – 45,0 mcd
• Code P:45,0 – 71,0 mcd
• Code Q:71,0 – 112,0 mcd

Dies gilt separat für beide Chips (Grün und Rot).

3.2 Binning der dominierenden Wellenlänge (nur Grün in diesem Datenblatt)

Für den grünen Emitter stellen die Bins die Farbkonsistenz sicher. Die Toleranz beträgt +/-1 nm.

• Code C:567,5 – 570,5 nm
• Code D:570,5 – 573,5 nm
• Code E:573,5 – 576,5 nm

4. Analyse der Kennlinien

Während spezifische Diagramme im Datenblatt referenziert werden (z.B. Abb.1, Abb.6), sind ihre Implikationen für das Design entscheidend.

• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Die Lichtausbeute ist bis zum maximalen Nenn-Gleichstrom annähernd linear zum Strom. Ein Betrieb über I_Ferhöht die Ausbeute, reduziert jedoch aufgrund von Wärme den Wirkungsgrad und die Lebensdauer.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom:Zeigt die Standard-Dioden-Exponentialbeziehung. Die typische V_Fvon 2,0V bei 20mA ist ein Schlüsselparameter für das Treiberdesign (z.B. Berechnung des Vorwiderstands).
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Für AlInGaP-LEDs nimmt die Lichtausbeute typischerweise mit steigender Temperatur ab. Diese Entlastung muss für Anwendungen berücksichtigt werden, die bei hohen Umgebungstemperaturen arbeiten.
• Spektrale Verteilung:Die Diagramme zeigen die schmalen Emissionspeaks, die für die AlInGaP-Technologie charakteristisch sind, zentriert um 574nm (grün) und 639nm (rot). Die 15-20nm Bandbreite deutet auf eine gute Farbreinheit hin.
• Abstrahlwinkel-Muster:Der 130-Grad-Abstrahlwinkel mit einer nahezu Lambert'schen Verteilung gewährleistet eine gleichmäßige Helligkeit über einen großen Bereich bei Betrachtung außerhalb der Achse.

5. Mechanische & Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen & Pinbelegung

Die LED entspricht einem industrieüblichen SMD-Gehäuseumriss (EIA-Standard). Wichtige Maßtoleranzen sind ±0,10mm.

• Pinbelegung:
  • Pins 1 & 2: Anode/Kathode für denGrün chip.
  • Pins 3 & 4: Anode/Kathode für denRot chip.
• Linse:Wasserklar. Dies bietet den größtmöglichen Abstrahlwinkel und färbt das emittierte Licht nicht ein.

5.2 Empfohlenes Lötpad-Layout

Ein Land Pattern Diagramm wird bereitgestellt, um eine ordnungsgemäße Lötstellenbildung, zuverlässige elektrische Verbindung und mechanische Stabilität während des Reflows sicherzustellen. Die Einhaltung dieses Musters verhindert "Tombstoning" und gewährleistet die korrekte Ausrichtung.

6. Löt- & Bestückungsrichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Ein empfohlenes Infrarot (IR)-Reflow-Profil wird bereitgestellt, das mit JEDEC-Standards für bleifreie Bestückung konform ist.

• Vorwärmen:150-200°C für bis zu 120 Sekunden, um die Temperatur langsam anzuheben und das Flussmittel zu aktivieren.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C.
• Zeit oberhalb Liquidus:Das Profil stellt sicher, dass das Lotpaste für die richtige Dauer geschmolzen ist, um zuverlässige Verbindungen zu bilden, ohne das LED-Gehäuse thermisch zu schädigen. Das Bauteil hält 260°C für 10 Sekunden stand.

Hinweis:Das optimale Profil hängt vom spezifischen Leiterplattendesign, der Lotpaste und dem Ofen ab. Eine platinenbezogene Charakterisierung wird empfohlen.

6.2 Handlötung

Falls notwendig, ist Handlötung unter strengen Grenzen möglich:

• Lötkolbentemperatur:Max. 300°C.
• Kontaktzeit:Max. 3 Sekunden pro Lötstelle.
• Versuche:Nur einmal. Wiederholtes Erhitzen kann das Gehäuse oder die Bonddrähte beschädigen.

6.3 Reinigung

Es sollten nur spezifizierte Reinigungsmittel verwendet werden:

• Empfohlen:Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur.
• Eintauchzeit:Weniger als eine Minute.
• Vermeiden:Nicht spezifizierte chemische Lösungsmittel, die die Epoxidlinse oder das Gehäuse beschädigen könnten.

6.4 Lagerung & Handhabung

• Verschweißter Beutel (mit Trockenmittel):Lagern bei ≤30°C und ≤90% r.F. Innerhalb eines Jahres nach Öffnen des Beutels verwenden.
• Nach Öffnen des Beutels:Lagern bei ≤30°C und ≤60% r.F. Für beste Ergebnisse den IR-Reflow innerhalb einer Woche abschließen.
• Längere Lagerung (geöffnet):In einem verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder in einem Stickstoff-Exsikkator lagern.
• Trocknen (Baking):Wenn länger als eine Woche außerhalb des Originalbeutels gelagert wurde, vor dem Löten mindestens 20 Stunden bei 60°C trocknen, um Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" während des Reflows zu verhindern.

7. Verpackungs- & Bestellinformationen

7.1 Spezifikationen für Band und Rolle

Das Bauteil wird für die automatisierte Pick-and-Place-Bestückung geliefert.

• Trägerbandbreite:8 mm.
• Rollen-Durchmesser:7 Zoll.
• Stückzahl pro Rolle:3000 Stück.
• Mindestbestellmenge (MOQ):500 Stück für Restmengen.
• Taschenversiegelung:Deckband versiegelt leere Taschen.
• Fehlende LEDs:Maximal zwei aufeinanderfolgende fehlende Bauteile sind nach Industriestandards erlaubt (ANSI/EIA 481-1-A-1994).

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• Unterhaltungselektronik:Zweifarbige Statusanzeigen an Routern, Ladegeräten oder Audiogeräten (z.B. grün für Strom/Bereit, rot für Laden/Fehler).
• Automobil-Innenraumbeleuchtung:Niedrigleistungs-Akzent- oder Anzeigebeleuchtung, die den breiten Abstrahlwinkel nutzt.
• Industrielle Bedienfelder:Mehrzustands-Maschinenstatusanzeigen.
• Tragbare Geräte:Platzbeschränkte Geräte, die eine Zweifarben-Rückmeldung benötigen.
• Rückseitenmontage-Anwendungen:Hintergrundbeleuchtung von Panels oder Logos, bei denen die LED auf der gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte montiert ist, wobei das Licht durch ein Loch oder transluzentes Material geleitet wird.

8.2 Designüberlegungen

• Stromtreibung:Immer einen Konstantstromtreiber oder einen strombegrenzenden Widerstand in Reihe mit jedem LED-Chip verwenden. Widerstandswert berechnen mit R = (V_versorgung- V_F) / I_F.
• Wärmemanagement:Obwohl die Verlustleistung gering ist, sollte die Leiterplatte ausreichende Wärmeableitung bieten, insbesondere bei Betrieb mit oder nahe dem maximalen Strom, um die LED-Lebensdauer und Farbstabilität aufrechtzuerhalten.
• ESD-Schutz:ESD-Schutzdioden in die mit den LED-Anoden verbundenen Signalleitungen einbauen, wenn diese Benutzerschnittstellen ausgesetzt sind.
• Farbmischung:Durch unabhängige Steuerung des Stroms zu jedem Chip können Zwischenfarben (z.B. Gelb, Orange) durch additive Farbmischung erzeugt werden.

9. Technischer Vergleich & Differenzierung

Dieses Bauteil bietet spezifische Vorteile in seiner Nische:

• vs. Einfarbige LEDs:Reduziert die Bauteilanzahl, den Leiterplatten-Footprint und die Bestückungskosten, indem zwei Farben in einem Gehäuse bereitgestellt werden.
• vs. RGB-LEDs:Bietet eine einfachere, oft kostengünstigere Lösung, wenn nur Grün und Rot benötigt werden, ohne die Komplexität eines blauen Chips und Phosphors oder drei separater Treiber.
• Rückseitenmontage-Fähigkeit:Ein wichtiger Unterscheidungsfaktor, der einzigartige optische Designs ermöglicht, die mit Standard-Oberseiten-emittierenden LEDs nicht möglich sind.
• AlInGaP-Technologie:Bietet im Vergleich zu älteren Technologien hohe Effizienz und ausgezeichnete Farbreinheit (schmales Spektrum) für Grün und Rot.
• Breiter Abstrahlwinkel (130°):Bietet eine bessere Sichtbarkeit außerhalb der Achse als LEDs mit engeren Abstrahlwinkeln, ideal für Panel-Anzeigen.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F1: Kann ich beide Chips (grün und rot) gleichzeitig mit jeweils 30mA betreiben?

A1: Nein. Die absolute maximale Verlustleistung beträgt 75 mWpro Chip. Bei 30mA und einer typischen V_Fvon 2,0V beträgt die Leistung pro Chip 60 mW (P=IV). Der gleichzeitige Betrieb beider mit vollem Strom führt zu einer Gesamtverlustleistung von 120 mW, was die Fähigkeit des Gehäuses, Wärme abzuführen, überschreiten kann, insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen. Für den gleichzeitigen Zweifarbenbetrieb wird eine Entlastung oder gepulster Betrieb empfohlen.

F2: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

A2: Spitzenwellenlänge (λ_P) ist die physikalische Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsabgabe am höchsten ist. Dominante Wellenlänge (λ_d) ist ein berechneter Wert aus dem CIE-Farbdiagramm, der die einzelnewahrgenommeneFarbe des Lichts darstellt. Für monochromatische LEDs wie diese liegen sie sehr nahe beieinander, aber λ_dist für die Farbspezifikation relevanter.

F3: Wie interpretiere ich die Bin-Codes bei der Bestellung?

A3: Geben Sie die erforderlichen Bin-Codes für Lichtstärke (z.B. Code N) und dominante Wellenlänge (z.B. Code D für Grün) an, um sicherzustellen, dass Sie LEDs mit konsistenter Helligkeit und Farbe erhalten. Wenn nicht angegeben, können Sie beliebige Bins innerhalb des Produktbereichs erhalten.

F4: Ist ein Kühlkörper erforderlich?

A4: Für Dauerbetrieb mit maximalem Gleichstrom (30mA) in einer Umgebung mit hoher Temperatur ist das Wärmemanagement über die Leiterplatte (Kupferflächen, Wärmedurchkontaktierungen) wichtig. Ein separater Kühlkörper ist für dieses niedrigleistungs-SMD-Bauteil typischerweise nicht erforderlich, wenn die Leiterplatte entsprechend ausgelegt ist.

11. Design-in Fallstudie

Szenario:Entwurf eines kompakten IoT-Sensorknotens mit einer Mehrstatus-Anzeige.

Herausforderung:Begrenzter Leiterplattenplatz, Notwendigkeit klarer "Strom/Netzwerk/Fehler"-Zustände.

Lösung:Verwendung der zweifarbigen LED.

Umsetzung:

• Nur Grün (20mA): Gerät eingeschaltet und normal betriebsbereit.
• Nur Rot (20mA): Fehlerzustand (z.B. Sensorfehler).
• Grün & Rot gleichzeitig (z.B. jeweils 10mA, um innerhalb der thermischen Grenzen zu bleiben): Netzwerkaktivität/Blinkmuster.

Diese einzelne Komponente bietet drei verschiedene visuelle Zustände, spart Platz und vereinfacht die Stückliste im Vergleich zur Verwendung von zwei separaten LEDs.

12. Einführung in das Technologieprinzip

Diese LED nutzt Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP)-Halbleitermaterial für beide lichtemittierenden Chips. AlInGaP ist ein direkter Bandabstandshalbleiter, bei dem die Rekombination von Elektronen und Löchern Energie in Form von Photonen (Licht) freisetzt. Die spezifische Lichtwellenlänge (Farbe) wird durch die Bandabstandsenergie des Materials bestimmt, die durch präzise Kontrolle der Verhältnisse von Aluminium, Indium, Gallium und Phosphor während des Kristallwachstums entwickelt wird. Der grüne Chip hat einen größeren Bandabstand (~2,16 eV für 574nm) als der rote Chip (~1,94 eV für 639nm). Die Chips sind innerhalb eines reflektierenden Epoxidgehäuses mit einer klaren Linse, die die Lichtausgabe formt, drahtgebondet. Das Rückseitenmontage-Design bedeutet, dass die primäre lichtemittierende Oberfläche des Chips zur Leiterplatte hin ausgerichtet ist, was eine Durchkontaktierung oder Öffnung in der Platine erfordert, damit das Licht austreten kann.

13. Technologietrends

Die Entwicklung von SMD-LEDs wie dieser folgt mehreren Branchentrends:

• Miniaturisierung & Integration:Die Kombination mehrerer Funktionen (zwei Farben) in einem einzigen Gehäuse spart Leiterplattenplatz, ein ständiger Treiber in der Elektronik.
• Höherer Wirkungsgrad:Fortlaufende Verbesserungen im AlInGaP-Epitaxiewachstum und Chipdesign führen zu höherer Lichtausbeute (mehr Licht pro elektrischem Watt).
• Robustheit für Automatisierung:Gehäuse sind so ausgelegt, dass sie höheren Reflow-Temperaturen (für bleifreies Löten) und den mechanischen Belastungen der Band-und-Rolle-Handhabung und Platzierung standhalten.
• Erweiterter Farbraum:Während diese LED diskretes Grün und Rot verwendet, gibt es einen Trend zu Multi-Chip-Gehäusen (RGB, RGBW) und fortschrittlichen phosphorkonvertierten LEDs, um eine breitere Farbpalette und höhere Farbwiedergabeindizes für Beleuchtungsanwendungen zu erreichen.
• Verbesserte thermische Leistung:Neue Gehäusematerialien und -designs managen Wärme besser, ermöglichen höhere Treiberströme und größere Lichtausbeute bei kleinem Footprint.