LTST-C19HRGYW Vollfarb-SMD-LED Datenblatt - Gehäuseabmessungen - Rot/Grün/Gelb - 30mA - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTST-C19HRGYW ist eine vollfarbige, oberflächenmontierbare LED, die für moderne elektronische Anwendungen konzipiert ist, die kompakte Bauweise und automatisierte Montage erfordern. Dieses Bauteil integriert drei verschiedene LED-Chips in einem einzigen, extrem flachen Gehäuse und ermöglicht so vielseitige Farbanzeige- und Hintergrundbeleuchtungslösungen.

1.1 Kernvorteile

Diese LED bietet mehrere entscheidende Vorteile für Entwicklungsingenieure. Ihr Hauptvorteil ist die Integration von drei Lichtquellen (Rot, Grün, Gelb) in einen einzigen Miniatur-Bauraum, wodurch wertvoller Leiterplattenplatz gespart wird. Das Gehäuse ist außergewöhnlich flach mit einer Höhe von nur 0,35 mm und eignet sich daher für ultradünne Geräte. Es ist vollständig RoHS-konform und für die Kompatibilität mit Standard-Infrarot-Reflow-Lötprozessen ausgelegt, was die automatisierte Serienfertigung erleichtert.

1.2 Zielmarkt und Anwendungen

Das Bauteil richtet sich an ein breites Spektrum von Konsum- und Industrie-Elektronik. Zu den Hauptanwendungen gehören Statusanzeigen und Hintergrundbeleuchtung für Tastaturen oder Keypads in Telekommunikationsgeräten wie schnurlosen und Mobiltelefonen. Es eignet sich auch hervorragend für den Einsatz in Büroautomatisierungsprodukten wie Notebooks, Netzwerksystemen, verschiedenen Haushaltsgeräten sowie Innenraum-Beschilderungen oder Symbolleuchten. Die Farbkombination ermöglicht die Mehrfachstatus-Anzeige in einer einzigen Komponente.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Die folgenden Abschnitte bieten eine detaillierte Aufschlüsselung der Betriebsgrenzen und Leistungsmerkmale des Bauteils unter Standardbedingungen.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Die absoluten Maximalwerte gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C. Die Verlustleistung beträgt 75 mW für die Rot- und Gelb-Chips und 80 mW für den Grün-Chip. Der maximale Dauerstrom beträgt 30 mA für Rot und Gelb sowie 20 mA für Grün. Unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite) ist ein höherer Spitzenstrom von 80 mA (Rot/Gelb) bzw. 100 mA (Grün) zulässig. Der Betriebstemperaturbereich liegt zwischen -20°C und +80°C, die Lagertemperatur zwischen -30°C und +85°C. Das Bauteil hält einer Infrarot-Reflow-Lötung bei 260°C für maximal 10 Sekunden stand.

2.2 Elektrische und optische Kennwerte

Diese Parameter definieren die typische Leistung bei Betrieb innerhalb der empfohlenen Bedingungen bei Ta=25°C. Die Lichtstärke (Iv) wird bei einem Durchlassstrom (If) von 20 mA gemessen. Für den Rot-Chip liegt Iv zwischen mindestens 45,0 mcd und maximal 180,0 mcd. Der Grün-Chip bietet eine höhere Ausgangsleistung von 71,0 mcd bis 450,0 mcd. Der Gelb-Chip liegt im Bereich von 71,0 mcd bis 280,0 mcd. Das Bauteil verfügt über einen sehr großen Abstrahlwinkel (2θ1/2) von 130 Grad, was eine breite, diffuse Beleuchtung ermöglicht. Die Spitzen-Emissionswellenlängen (λP) betragen 632,0 nm (Rot), 520,0 nm (Grün) und 595,0 nm (Gelb). Die entsprechenden Bereiche der dominanten Wellenlänge (λd) sind 617-631 nm (Rot), 520-530 nm (Grün) und 587-602 nm (Gelb). Die Durchlassspannung (Vf) bei 20 mA liegt für Rot und Gelb zwischen 1,8 V und 2,4 V und für Grün zwischen 2,9 V und 3,5 V. Der maximale Sperrstrom (Ir) beträgt für alle Farben 10 µA bei einer Sperrspannung (Vr) von 5 V.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonstanz in der Produktion sicherzustellen, werden die LEDs anhand ihrer Lichtstärke in Bins sortiert.

3.1 Lichtstärke-Binning

Das Binning-System kategorisiert LEDs anhand ihrer gemessenen Lichtausbeute bei 20 mA. Jeder Bin hat einen definierten Minimal- und Maximalwert mit einer Toleranz von +/-15 % innerhalb jedes Bins. Für den Rot-Chip sind die Bins mit P (45,0-71,0 mcd), Q (71,0-112,0 mcd) und R (112,0-180,0 mcd) gekennzeichnet. Der Grün-Chip verwendet die Bins Q (71,0-112,0 mcd), R (112,0-180,0 mcd), S (180,0-280,0 mcd) und T (280,0-450,0 mcd). Der Gelb-Chip wird als Q (71,0-112,0 mcd), R (112,0-180,0 mcd) und S (180,0-280,0 mcd) gebinnt. Dieses System ermöglicht es Entwicklern, Bauteile auszuwählen, die die spezifischen Helligkeitsanforderungen ihrer Anwendung erfüllen.

4. Analyse der Leistungskurven

Während spezifische grafische Daten im Datenblatt referenziert werden, würden typische Kurven für diese Art von Bauteil die wichtigsten Zusammenhänge veranschaulichen. Die Kurve für Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V) zeigt die exponentielle Beziehung, die für die Auslegung der strombegrenzenden Schaltung entscheidend ist. Die Kurve für relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom zeigt, wie die Lichtausbeute mit dem Strom bis zum Maximalwert ansteigt. Die Spektralverteilungskurve würde die schmalen Emissionsbanden der Halbleitermaterialien AlInGaP (Rot/Gelb) und InGaN (Grün) zeigen und die reine Farbausgabe definieren. Das Verständnis dieser Kurven ist wesentlich, um die Ansteuerungsbedingungen zu optimieren und die Leistung unter verschiedenen Betriebsszenarien vorherzusagen.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen und Pinbelegung

Die LTST-C19HRGYW entspricht einem standardmäßigen EIA-Gehäuseumriss. Die Linsenfarbe ist weiß diffus. Die internen Quellenfarben und ihre entsprechenden Pinbelegungen sind: Pin 1 für den AlInGaP-Rot-Chip, Pin 2 für den InGaN-Grün-Chip und Pin 3 für den AlInGaP-Gelb-Chip. Alle Maßtoleranzen betragen ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben. Für kritische Platzierungs- und Freiraumberechnungen sollte die genaue mechanische Zeichnung konsultiert werden.

5.2 Empfohlener PCB-Lötpad

Ein empfohlenes Land Pattern (Footprint) wird bereitgestellt, um zuverlässiges Löten und korrekte mechanische Ausrichtung während des Reflow-Prozesses zu gewährleisten. Die Einhaltung dieses Musters hilft, Tombstoning (Aufstellen der Komponente) zu verhindern und sorgt für eine gute Lötnahtausbildung, was sowohl für die elektrische Verbindung als auch die mechanische Festigkeit entscheidend ist.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 IR-Reflow-Lötparameter

Für bleifreie Lötprozesse wird ein spezifisches Temperaturprofil empfohlen. Die maximale Bauteiltemperatur sollte 260°C nicht überschreiten, und die Zeit über 260°C sollte auf maximal 10 Sekunden begrenzt sein. Eine Vorwärmphase ist ebenfalls definiert. Die Einhaltung dieser Richtlinien ist entscheidend, um thermische Schäden am LED-Gehäuse wie Delamination oder Rissbildung zu verhindern, die die Leistung beeinträchtigen oder zu Ausfällen führen können.

6.2 Lager- und Handhabungsbedingungen

Eine ordnungsgemäße Handhabung ist für die Zuverlässigkeit unerlässlich. Das Bauteil ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD); daher sind antistatische Vorkehrungen wie Erdungsarmbänder und geerdete Geräte während der Handhabung zwingend erforderlich. Für die Lagerung sollten ungeöffnete Feuchtigkeitsschutzbeutel (mit Trockenmittel) bei ≤30°C und ≤90 % relativer Luftfeuchtigkeit aufbewahrt werden, mit einer Haltbarkeit von einem Jahr. Nach dem Öffnen sollten die Bauteile bei ≤30°C und ≤60 % relativer Luftfeuchtigkeit gelagert und innerhalb einer Woche dem IR-Reflow unterzogen werden (Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe 3, MSL 3). Bei längerer Lagerung außerhalb des Originalbeutels ist vor dem Löten ein Ausheizen bei 60°C für mindestens 20 Stunden erforderlich, 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. Das Eintauchen der LED in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute ist zulässig. Nicht spezifizierte chemische Reiniger können das Kunststoffgehäuse oder die Linse beschädigen.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die LEDs werden im Tape-and-Reel-Format geliefert, das mit automatischen Bestückungsmaschinen kompatibel ist. Die Bandbreite beträgt 8 mm, aufgewickelt auf Spulen mit 7 Zoll Durchmesser. Jede Spule enthält 4000 Stück. Für Mengen unter einer vollen Spule ist eine Mindestpackmenge von 500 Stück erhältlich. Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA 481-Spezifikationen. Das Band ist mit einem Deckband versiegelt, um die Komponenten zu schützen, und die maximal zulässige Anzahl aufeinanderfolgender fehlender Komponenten im Band beträgt zwei.

8. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

Jeder Farbchip innerhalb des Gehäuses muss unabhängig angesteuert werden. Eine typische Treiberschaltung beinhaltet einen strombegrenzenden Widerstand in Reihe mit jeder Anode (Pin). Der Widerstandswert wird mit dem Ohmschen Gesetz berechnet: R = (Vcc - Vf) / If, wobei Vcc die Versorgungsspannung, Vf die Durchlassspannung des spezifischen LED-Chips ist (für Zuverlässigkeit den Maximalwert aus dem Datenblatt verwenden) und If der gewünschte Durchlassstrom ist (nicht höher als der Dauerstromwert). Für Multiplexing oder erweiterte Steuerung können Konstantstromtreiber oder PWM (Pulsweitenmodulation) verwendet werden, um die Helligkeit anzupassen und Farbmischeffekte zwischen den drei Kanälen zu erzeugen.

8.2 Designüberlegungen und Vorsichtsmaßnahmen

Diese LED ist für allgemeine elektronische Geräte vorgesehen. Für Anwendungen, die außergewöhnliche Zuverlässigkeit erfordern, bei denen ein Ausfall die Sicherheit gefährden könnte (z. B. Luftfahrt, Medizingeräte), ist eine Konsultation mit dem Bauteillieferanten vor dem Design erforderlich. Das Bauteil ist nicht für den Betrieb mit Sperrspannung ausgelegt; das Anlegen einer Sperrvorspannung über den Testbedingungen (5 V) hinaus kann Schäden verursachen. Das thermische Management sollte berücksichtigt werden, wenn in der Nähe der maximalen Stromwerte oder bei hohen Umgebungstemperaturen gearbeitet wird, da übermäßige Hitze die Lichtausbeute und Lebensdauer verringern kann. Der große Abstrahlwinkel macht sie hervorragend für die Flächenbeleuchtung geeignet, kann aber für spezifische Strahlformung Lichtleiter oder Diffusoren erfordern.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Das wichtigste Unterscheidungsmerkmal der LTST-C19HRGYW ist ihre Multi-Chip-Vollfarbfähigkeit in einem extrem flachen SMD-Gehäuse. Im Vergleich zur Verwendung von drei diskreten Einzelfarb-LEDs bietet sie erhebliche Platzersparnis auf der Leiterplatte und vereinfacht den Montageprozess. Die Verwendung von AlInGaP-Technologie für Rot und Gelb bietet hohe Effizienz und gute Farbreinheit, während für den Grün-Chip InGaN-Technologie verwendet wird. Der 130-Grad-Abstrahlwinkel ist bemerkenswert groß und bietet eine gleichmäßigere Beleuchtung im Vergleich zu Geräten mit engerem Winkel. Ihre Kompatibilität mit Standard-IR-Reflow-Prozessen macht sie mit gängigen SMT-Montagelinien kompatibel.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich alle drei Farben gleichzeitig mit ihrem maximalen Dauerstrom betreiben?

A: Nein. Die Verlustleistung und die thermischen Grenzen des gemeinsamen Gehäuses müssen berücksichtigt werden. Der Betrieb aller drei Chips mit ihrem jeweiligen Maximal-Dauerstrom (30 mA+20 mA+30 mA=80 mA gesamt) würde wahrscheinlich die thermische Kapazität des Gehäuses überschreiten, es sei denn, es wird eine ausgezeichnete Wärmeableitung bereitgestellt. Es ist ratsam, Entlastungskurven zu konsultieren oder für gleichzeitigen Volllastbetrieb mit niedrigeren Strömen zu arbeiten.

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

A: Die Spitzenwellenlänge (λP) ist die Wellenlänge, bei der das Emissionsspektrum seine maximale Intensität hat. Die dominante Wellenlänge (λd) wird aus dem CIE-Farbdiagramm abgeleitet und repräsentiert die einzelne Wellenlänge der reinen Spektralfarbe, die der wahrgenommenen Farbe der LED entspricht. λd steht in engerem Zusammenhang mit der menschlichen Farbwahrnehmung.

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

A: Der Bin-Code (z. B. R für Rot) spezifiziert den garantierten Bereich der Lichtstärke für diese bestimmte LED. Sie müssen bei der Bestellung den gewünschten Bin-Code(s) für jede Farbe angeben, um sicherzustellen, dass Ihr Design LEDs mit den für ein konsistentes Produktaussehen und -leistung erforderlichen Helligkeitseigenschaften erhält.

11. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario: Statusanzeige für einen Netzwerkrouter

Ein Entwickler benötigt eine einzige Anzeige, um mehrere Systemzustände anzuzeigen: Aus (kein Licht), Booten (Gelb blinkend), Normalbetrieb (Grün durchgehend), Netzwerkfehler (Rot durchgehend) und Datenaktivität (Grün blinkend). Die LTST-C19HRGYW ist eine ideale Wahl. Ein Mikrocontroller-GPIO-Pin kann mit jeder Kathode verbunden werden (mit entsprechenden strombegrenzenden Widerständen auf der gemeinsamen Anodenseite). Die Software kann dann jede Farbe unabhängig steuern: Gelb für den Bootvorgang einschalten, Grün für Normalbetrieb, Rot für Fehler und Grün für Datenaktivität toggeln. Dies ersetzt drei separate LEDs, spart Leiterplattenplatz und Bauteilanzahl und bietet gleichzeitig eine klare Mehrfachstatus-Anzeige von einem einzigen Punkt aus.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiterbauelemente, die Licht emittieren, wenn ein elektrischer Strom durch sie fließt. Dieses Phänomen wird Elektrolumineszenz genannt. In der LTST-C19HRGYW werden zwei verschiedene Halbleitermaterialsysteme verwendet. Die Rot- und Gelb-Chips bestehen aus Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP), das effizient Licht im roten bis gelb-orangen Spektrum erzeugt. Der Grün-Chip besteht aus Indium-Gallium-Nitrid (InGaN), dem Standardmaterial für die Erzeugung von blauem und grünem Licht. Bei Durchlassvorspannung rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich des Halbleiters und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Farbe des Lichts wird durch die Bandlückenenergie des Halbleitermaterials bestimmt.

13. Technologietrends

Die Entwicklung von SMD-LEDs wie der LTST-C19HRGYW folgt mehreren wichtigen Branchentrends. Es gibt einen kontinuierlichen Trend zur Miniaturisierung, der mehr Komponenten und Funktionen in kleineren Geräten ermöglicht. Höhere Effizienz ist ein weiterer wichtiger Trend, der zu einer größeren Lichtausbeute pro Einheit elektrischer Leistung (höhere Effizienz) führt, was für batteriebetriebene Anwendungen entscheidend ist. Verbesserte Farbwiedergabe und engere Binning-Toleranzen sind ebenfalls Schwerpunkte, die eine konsistentere und genauere Farbproduktion in Displays und Beleuchtung ermöglichen. Darüber hinaus sind eine verbesserte Zuverlässigkeit und Robustheit für raue Umgebungen sowie die Kompatibilität mit Hochtemperatur-Lötprozessen laufende Entwicklungen, um den Anforderungen fortschrittlicher Automobil- und Industrieanwendungen gerecht zu werden.