LTST-B32JEGBK-AT SMD LED Datenblatt - Vollfarbig RGB - 0,65 mm Bauhöhe - 25mA/20mA Durchlassstrom - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTST-B32JEGBK-AT ist eine kompakte, vollfarbige Oberflächenmontage-LED, die für moderne elektronische Anwendungen entwickelt wurde, die eine lebendige Farbanzeige oder Hintergrundbeleuchtung auf minimalem Bauraum erfordern. Dieses Bauteil integriert drei verschiedene Halbleiterchips in einem einzigen Gehäuse: einen AlInGaP-Chip für rotes Licht und zwei InGaN-Chips für grünes und blaues Licht. Diese Kombination ermöglicht die Erzeugung eines breiten Farbspektrums durch individuelle oder kombinierte Ansteuerung der drei Primärlichtquellen. Ihr charakteristisches Merkmal ist eine außergewöhnlich geringe Bauhöhe von 0,65 mm, was sie für Anwendungen geeignet macht, in denen der vertikale Bauraum stark begrenzt ist, wie z. B. ultradünne Unterhaltungselektronik, Wearables oder anspruchsvolle Bedienpanels.

Die LED ist auf 8-mm-Tape verpackt und wird auf 7-Zoll-Spulen geliefert, entsprechend den EIA-Standards, was die Kompatibilität mit den in der Serienfertigung üblichen Hochgeschwindigkeits-Pick-and-Place-Bestückungsautomaten gewährleistet. Darüber hinaus ist sie für bleifreie Infrarot-Reflow-Lötprozesse qualifiziert, was den aktuellen Umweltvorschriften und Fertigungspraktiken entspricht.

1.1 Merkmale

• Konform mit der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).
• Ultradünnes Gehäuse mit einer Höhe von nur 0,65 mm.
• Verwendet hocheffiziente AlInGaP-Technologie für rotes Licht und InGaN-Technologie für grünes und blaues Licht, was zu hoher Lichtstärke führt.
• Verpackt auf 8-mm-Tape auf 7-Zoll-Spulen für automatisierte Handhabung.
• Standardmäßiges, EIA-konformes Gehäusedesign.
• Entwickelt für Kompatibilität mit integrierten Schaltkreis (IC)-Ansteuerpegeln.
• Geeignet für die Verwendung mit automatischen Bestückungsgeräten.
• Hält standardmäßigen Infrarot-Reflow-Lötprofilen stand.

1.2 Anwendungen

• Status- und Stromanzeigen in Telekommunikationsgeräten, Büroautomationsgeräten, Haushaltsgeräten und industriellen Steuerungssystemen.
• Hintergrundbeleuchtung für Tastaturen, Keypads und Bedientasten.
• Beleuchtung für Mikrodisplays und symbolische Leuchten.
• Allgemeine Signalleuchten, bei denen Mehrfarbfähigkeit erforderlich ist.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

Die Leistung der LTST-B32JEGBK-AT wird durch einen umfassenden Satz elektrischer, optischer und thermischer Parameter definiert. Das Verständnis dieser Spezifikationen ist entscheidend für einen zuverlässigen Schaltungsentwurf und das Erreichen der gewünschten visuellen Leistung.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter oder an diesen Grenzen wird nicht garantiert.

• Verlustleistung (Pd):Rot: 62,5 mW, Grün/Blau: 76 mW. Dieser Parameter bestimmt zusammen mit dem thermischen Widerstand die maximal zulässige Leistung, um Überhitzung zu verhindern.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_F(PEAK)):Rot: 60 mA, Grün/Blau: 100 mA. Dies ist der maximal zulässige Pulsstrom, typischerweise bei niedrigem Tastverhältnis (1/10) und kurzer Pulsbreite (0,1 ms) spezifiziert, nützlich für Multiplexing oder kurze Hochhelligkeitspulse.
• DC-Durchlassstrom (I_F):Rot: 25 mA, Grün/Blau: 20 mA. Dies ist der für einen zuverlässigen Dauerbetrieb empfohlene maximale Gleichstrom.
• Elektrostatische Entladungsfestigkeit (ESD):Rot: 2000 V (HBM), Grün/Blau: 1000 V (HBM). Die grünen und blauen InGaN-Chips sind im Allgemeinen empfindlicher gegenüber ESD als der AlInGaP-Rot-Chip, was strengere Handhabungsvorkehrungen erfordert.
• Betriebs- & Lagertemperatur:-40 °C bis +85 °C (Betrieb), -40 °C bis +90 °C (Lagerung). Dies definiert die Umgebungsbedingungen, die das Bauteil aushalten kann.
• Infrarot-Lötbedingung:Hält einer Spitzentemperatur von 260 °C für 10 Sekunden stand, was einer Standardbedingung für bleifreie Reflow-Prozesse entspricht.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Dies sind die typischen und garantierten Leistungsparameter, gemessen unter Standardtestbedingungen (Ta=25 °C, I_F=5 mA, sofern nicht anders angegeben).

• Lichtstärke (I_V):Gemessen in Millicandela (mcd). Mindestwerte sind: Rot: 26,0 mcd, Grün: 122,0 mcd, Blau: 22,0 mcd. Der grüne Chip zeigt aufgrund der hohen Effizienz des InGaN-Materials bei dieser Wellenlänge und der maximalen Empfindlichkeit des menschlichen Auges im grünen Bereich eine deutlich höhere Ausgangsleistung.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):Typischerweise 120 Grad. Dieser weite Abstrahlwinkel deutet auf ein lambertisches oder nahezu lambertisches Abstrahlverhalten hin, das eine gleichmäßige Helligkeit über einen großen Bereich bietet.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_P):Typische Werte: Rot: 632 nm, Grün: 518 nm, Blau: 468 nm. Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung maximal ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):Die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge, die die Farbe definiert. Die spezifizierten Bereiche sind: Rot: 616-628 nm, Grün: 519-537 nm, Blau: 464-479 nm.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Typische Werte: Rot: 12 nm, Grün: 27 nm, Blau: 20 nm. Dies gibt die spektrale Reinheit an; ein kleinerer Wert bedeutet monochromatischeres Licht. Rotes Licht von AlInGaP hat tendenziell ein schmaleres Spektrum als Grün/Blau von InGaN.
• Durchlassspannung (V_F):Bei 5 mA: Rot: 1,50-2,15 V, Grün: 2,00-3,20 V, Blau: 2,00-3,20 V. Die niedrigere V_Fdes Rot-Chips ist charakteristisch für die AlInGaP-Technologie im Vergleich zu InGaN.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 10 μA bei V_R=5 V. LEDs sind nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt; dieser Parameter dient nur Qualitätstestzwecken.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um Farbkonstanz und Helligkeitsabgleich in der Produktion sicherzustellen, werden die LEDs basierend auf wichtigen optischen Parametern sortiert (gebinned).

3.1 Binning der Lichtstärke (Helligkeit)

Jede Farbe wird in mehrere Ränge eingeteilt (z. B. A, B, C...). Die Lichtstärke wird bei einem Standard-Ansteuerstrom von 5 mA gemessen. Beispielsweise umfasst die Rot-Bin 'A' 26,0-31,0 mcd, während Bin 'E' 54,0-65,0 mcd abdeckt. Grün und Blau haben ihre eigenen Binning-Tabellen. Innerhalb jedes Bins gilt eine Toleranz von +/-10 %. Entwickler müssen den erforderlichen Bin-Code angeben, um Helligkeitsgleichheit über mehrere Bauteile in einer Baugruppe hinweg zu garantieren.

3.2 Binning des Farbtons (dominante Wellenlänge)

Dieses Binning stellt Farbkonstanz sicher. LEDs werden basierend auf ihrer dominanten Wellenlänge sortiert. Beispielsweise wird Rot von 616-628 nm in 1-nm-Schritten gebinned (Bins 1-4). Grün wird von 519-537 nm (Bins 1-6) und Blau von 464-479 nm (Bins 1-5) gebinned. Jeder Bin hat eine Toleranz von +/-1 nm. Die Angabe eines Farbton-Bins ist entscheidend für Anwendungen, bei denen präzise Farbabstimmung erforderlich ist, wie z. B. bei Multi-LED-Displays oder Statusanzeigen, bei denen alle roten LEDs identisch aussehen müssen.

4. Analyse der Leistungskurven

Während im Datenblatt auf spezifische Grafiken verwiesen wird (Abb.1, Abb.5), sind deren Aussagen standardmäßig.

• I-V-Kennlinie:Die Durchlassspannung (V_F) steigt mit dem Strom (I_F) auf nichtlineare, exponentielle Weise, typisch für eine Diode. Die Kurve unterscheidet sich für jede Chipfarbe aufgrund unterschiedlicher Halbleitermaterialien und Bandlücken.
• Lichtstärke vs. Strom:Die Lichtausbeute ist im normalen Betriebsbereich im Allgemeinen proportional zum Durchlassstrom, aber die Effizienz kann bei sehr hohen Strömen aufgrund thermischer Effekte und Droop-Effekten abnehmen.
• Spektrale Verteilung:Das Ausgangsspektrum für den Rot-Chip ist garantiert einförmig. Die Grafiken würden die relative Strahlungsleistung gegenüber der Wellenlänge zeigen und die Spitzenwellenlänge (λ_P) sowie die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) veranschaulichen.
• Abstrahlcharakteristik:Ein Polardiagramm (Abb.5) veranschaulicht die Winkelverteilung der Lichtintensität und bestätigt den 120-Grad-Abstrahlwinkel, bei dem die Intensität auf die Hälfte ihres Wertes auf der Achse abfällt.

5. Mechanische & Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen und Pinbelegung

Das Bauteil folgt einem standardmäßigen SMD-Footprint. Die Pinbelegung ist klar definiert: Pin 2 ist die Kathode für den Rot-Chip, Pin 3 für den Grün-Chip und Pin 4 für den Blau-Chip. Die gemeinsame Anode ist wahrscheinlich Pin 1 (impliziert durch die Standard-RGB-LED-Konfiguration). Alle Abmessungen sind in Millimetern mit einer Standardtoleranz von ±0,1 mm angegeben. Die ultradünne Bauhöhe von 0,65 mm ist ein wesentliches mechanisches Merkmal.

5.2 Empfohlene Lötflächengeometrie auf der Leiterplatte

Es wird ein Lötflächenlayout bereitgestellt, um ein korrektes Löten und mechanische Stabilität zu gewährleisten. Die Einhaltung dieses empfohlenen Footprints ist entscheidend für zuverlässige Lötstellen, die Vermeidung von Tombstoning und die korrekte Ausrichtung während des Reflow-Prozesses.

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

6.1 Bedingungen für IR-Reflow-Löten (Blei-freier Prozess)

Ein detailliertes Reflow-Profil wird empfohlen. Wichtige Parameter umfassen eine Aufwärmphase, eine definierte Zeit oberhalb der Liquidustemperatur und eine Spitzentemperatur von maximal 260 °C für höchstens 10 Sekunden. Das Bauteil ist dafür ausgelegt, dieses Profil maximal zweimal zu überstehen. Für manuelle Nacharbeit mit einem Lötkolben sollte die Lötspitzentemperatur 300 °C nicht überschreiten und die Kontaktzeit auf 3 Sekunden pro Lötstelle begrenzt sein, und dies nur einmalig.

6.2 Lagerung und Handhabung

• ESD-Vorsichtsmaßnahmen:Die Verwendung von Erdungsarmbändern, antistatischen Matten und ordnungsgemäß geerdeten Geräten ist zwingend erforderlich, insbesondere für die ESD-empfindlichen grünen und blauen Chips.
• Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL):Das Bauteil ist mit MSL 3 bewertet. Wenn die originale Feuchtigkeitssperrbeutel geöffnet wird, müssen die Bauteile innerhalb einer Woche bei Lagerbedingungen ≤ 30 °C/60 % r.F. dem Reflow-Lötprozess unterzogen werden. Für eine längere Lagerung außerhalb des Originalbeutels ist vor dem Löten ein Trocknen bei etwa 60 °C für mindestens 20 Stunden erforderlich, um ein "Popcorning" während des Reflow zu verhindern.
• Reinigung:Wenn eine Nachlötreinigung erforderlich ist, sollten nur alkoholbasierte Lösungsmittel wie Isopropylalkohol oder Ethylalkohol verwendet werden. Das Eintauchen sollte bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute erfolgen. Nicht spezifizierte Chemikalien können das LED-Gehäuse oder die Linse beschädigen.

7. Verpackung und Bestellinformationen

Die LEDs werden auf geprägter Trägerfolie mit einer Breite von 8 mm geliefert, die auf Standard-7-Zoll (178 mm) Spulen aufgewickelt ist. Jede Spule enthält 4.000 Stück. Das Tape hat eine Deckfolie zum Schutz der Bauteile. Spulen werden typischerweise zu je drei Stück in einem Innenkarton verpackt. Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA-481-Spezifikationen. Die Artikelnummer LTST-B32JEGBK-AT identifiziert eindeutig diese spezifische vollfarbige Variante mit wasserklarer Linse.

8. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

Jeder Farbkanal (Rot, Grün, Blau) muss unabhängig angesteuert werden. Ein Vorwiderstand in Reihe ist für jeden Anodenpin unerlässlich, um den gewünschten Durchlassstrom einzustellen und die LED zu schützen. Der Widerstandswert wird mit dem Ohmschen Gesetz berechnet: R = (V_Versorgung- V_F) / I_F. Da sich V_Fpro Farbe unterscheidet, werden typischerweise drei verschiedene Widerstandswerte benötigt, selbst wenn sie von derselben Versorgungsspannung und mit demselben Strom angesteuert werden. Für präzise Stromregelung oder das Multiplexen vieler LEDs werden spezielle LED-Treiber-ICs oder Konstantstromquellen empfohlen.

8.2 Thermomanagement

Obwohl die Verlustleistung gering ist, ist ein ordnungsgemäßes thermisches Design auf der Leiterplatte wichtig für die Langlebigkeit und die Aufrechterhaltung einer stabilen optischen Ausgangsleistung. Stellen Sie ausreichend Kupferfläche sicher, die mit der thermischen Lötfläche (falls vorhanden) oder den Lötflächen der LED verbunden ist, um als Kühlkörper zu dienen, insbesondere bei Betrieb nahe der Maximalwerte oder in hohen Umgebungstemperaturen.

8.3 Optisches Design

Die wasserklare Linse bietet ein breites, diffuses Lichtmuster. Für Anwendungen, die fokussiertes Licht oder spezifische Strahlprofile erfordern, müssen Sekundäroptiken (wie Lichtleiter, Linsen oder Diffusoren) unter Berücksichtigung des 120-Grad-Abstrahlwinkels der LED und der räumlichen Trennung der drei Farbchips innerhalb des Gehäuses entworfen werden, was die Farbmischung auf kurze Entfernungen beeinflussen kann.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Der primäre Unterscheidungsfaktor der LTST-B32JEGBK-AT ist die Kombination eines vollen RGB-Farbraums innerhalb einer ultradünnen Gehäusehöhe von 0,65 mm. Im Vergleich zu älteren Technologien, die diskrete Einfarb-LEDs oder größere RGB-Gehäuse verwenden, ermöglicht dieses Bauteil schlankere Produktdesigns. Die Verwendung von AlInGaP für Rot bietet eine höhere Effizienz und bessere Temperaturstabilität im Vergleich zu einigen anderen Rot-LED-Technologien. Die Kompatibilität mit automatisierter Bestückung und Standard-Reflow-Prozessen reduziert die Fertigungskomplexität und -kosten im Vergleich zu Bauteilen, die manuelles Löten oder Sonderhandhabung erfordern.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

10.1 Warum ist der maximale Gleichstrom für Rot (25mA) anders als für Grün/Blau (20mA)?

Dieser Unterschied resultiert aus den inhärenten Materialeigenschaften und dem Chipdesign. Der AlInGaP-Rot-Chip kann unter denselben thermischen Gehäusebeschränkungen typischerweise etwas höhere Stromdichten verkraften als die InGaN-Grün- und Blau-Chips, was zu einem höheren Nenn-Dauerstrom führt.

10.2 Kann ich alle drei Farben mit einem einzigen Widerstand an der gemeinsamen Anode ansteuern?

Nein. Aufgrund der deutlich unterschiedlichen Durchlassspannungen (V_F) der roten, grünen und blauen Chips würde eine Parallelschaltung mit einem einzigen Vorwiderstand zu stark unausgeglichenen Strömen führen. Die Farbe mit der niedrigsten V_F(Rot) würde den meisten Strom ziehen, möglicherweise über ihrem Nennwert, während die anderen schwach leuchten oder gar nicht aufleuchten könnten. Jeder Farbkanal muss seinen eigenen unabhängigen Strombegrenzungsmechanismus haben.

10.3 Was bedeutet "Bin-Code" und warum ist es wichtig, ihn anzugeben?

Aufgrund von Fertigungstoleranzen sind LEDs nicht identisch. Sie werden nach der Produktion basierend auf gemessener Lichtstärke und dominanter Wellenlänge sortiert (gebinned). Die Angabe eines Bin-Codes bei der Bestellung stellt sicher, dass Sie LEDs mit nahezu identischer Helligkeit und Farbe erhalten. Dies ist entscheidend für Anwendungen mit mehreren LEDs, bei denen visuelle Gleichmäßigkeit erforderlich ist (z. B. ein Hintergrundbeleuchtungsfeld oder ein Mehrsegment-Display). Die Verwendung von LEDs aus verschiedenen Bins kann zu sichtbaren Helligkeits- oder Farbunterschieden führen.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Beispiel: Entwurf einer mehrfarbigen Statusanzeige für einen Netzwerkrouter

Ein Entwickler benötigt drei Status-LEDs (Strom, Internet, Wi-Fi), hat aber nur Platz für einen LED-Footprint auf der Leiterplatte. Die LTST-B32JEGBK-AT wird ausgewählt. Der Mikrocontroller steuert jede Farbe unabhängig an: Rot für "Strom aus/Fehler", Grün für "Normalbetrieb", Blau für "Wi-Fi aktiv" und Kombinationen wie Cyan (Grün+Blau) für andere Zustände. Die 0,65 mm Höhe passt in das schlanke Routergehäuse. Der Entwickler gibt einen engen Farbton-Bin (z. B. Grün Bin 2: 522-525 nm) und einen mittleren Helligkeits-Bin an, um konsistente Farbe und Helligkeit über alle gefertigten Einheiten hinweg sicherzustellen. Das empfohlene Reflow-Profil wird in der Bestückung verwendet, und das Bauteil besteht alle Zuverlässigkeitstests.

12. Funktionsprinzip

Die Lichtemission in LEDs basiert auf Elektrolumineszenz in Halbleitermaterialien. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich injiziert, wo sie rekombinieren. Diese Rekombination setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die Farbe (Wellenlänge) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie des Halbleitermaterials bestimmt. AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) hat eine Bandlücke, die rotem und bernsteinfarbenem Licht entspricht. InGaN (Indium-Gallium-Nitrid) hat eine breitere, abstimmbare Bandlücke, die Licht vom ultravioletten über das blaue bis zum grünen Spektrum emittieren kann. Durch die Integration von Chips dieser verschiedenen Materialien in ein Gehäuse wird Vollfarbfähigkeit erreicht.

13. Entwicklungstrends

Der Trend bei SMD-LEDs für Anzeigen und Hintergrundbeleuchtung geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz (mehr Lichtausbeute pro Watt), kleinerer Gehäusegrößen und niedrigerer Bauhöhen, um dünnere Endprodukte zu ermöglichen. Es gibt auch einen Trend zu verbessertem Farbwiedergabeindex und besserer Konstanz. Darüber hinaus ist die Integration von Steuerelektronik (wie Treiber oder Pulsweitenmodulationsschaltungen) innerhalb des LED-Gehäuses selbst eine laufende Entwicklung, um das Systemdesign zu vereinfachen. Der Einsatz fortschrittlicher Materialien und Chip-Scale-Packaging (CSP)-Technologien wird die Grenzen der Miniaturisierung und Leistung voraussichtlich weiter verschieben.