SMD LED LTST-S115KGKFKT-5A Datenblatt - Seitenblick Zweifarbig (Grün/Orange) - 5mA - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für die LTST-S115KGKFKT-5A, eine SMD-LED (Surface-Mount Device) mit Seitenblick und Zweifarbfunktion. Diese Komponente integriert zwei verschiedene Halbleiterchips in einem einzigen Gehäuse: einen, der grünes Licht emittiert, und einen, der orangefarbenes Licht emittiert. Sie ist für Anwendungen konzipiert, die kompakte, zuverlässige und helle Anzeigelampen oder Hintergrundbeleuchtung erfordern, bei denen Platz knapp ist und mehrere Farbzustände von einer einzigen Bauteilposition aus benötigt werden.

Die LED nutzt für beide Chips die fortschrittliche Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP)-Halbleitertechnologie, die für hohe Lichtausbeute und ausgezeichnete Farbreinheit bekannt ist. Das Bauteil ist in einem standardkonformen EIA-Gehäuse untergebracht, was es mit automatischen Bestückungsanlagen und den in der Serienfertigung üblichen Infrarot (IR)-Reflow-Lötverfahren kompatibel macht. Das Produkt entspricht der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe) und wird somit als umweltfreundliches Produkt eingestuft.

2. Absolute Maximalwerte

Die absoluten Maximalwerte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Diese Werte gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C und sind für beide Chips (grün und orange) innerhalb des Gehäuses identisch.

• Verlustleistung (Pd):Maximal 75 mW pro Chip. Das Überschreiten dieses Grenzwerts kann zu Überhitzung und Totalausfall führen.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP):Maximal 80 mA. Dieser Wert gilt unter gepulsten Bedingungen mit einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 0,1 ms. Er sollte nicht für den kontinuierlichen Gleichstrombetrieb verwendet werden.
• DC-Durchlassstrom (I_F):Maximal 30 mA für Dauerbetrieb. Dies ist der empfohlene Maximalstrom für eine zuverlässige Langzeitleistung.
• Betriebstemperaturbereich:-30°C bis +85°C. Das Bauteil ist für den Betrieb innerhalb dieses Umgebungstemperaturbereichs ausgelegt.
• Lagertemperaturbereich:-40°C bis +85°C. Das Bauteil kann innerhalb dieser Grenzen ohne Leistungsverlust gelagert werden.
• Infrarot-Lötbedingung:Das Gehäuse hält während des Reflow-Lötens eine Spitzentemperatur von 260°C für maximal 10 Sekunden aus, was für bleifreie (Pb-free) Bestückungsprozesse typisch ist.

3. Elektrische und optische Eigenschaften

Die folgenden Parameter werden bei Ta=25°C und einem Durchlassstrom (I_F) von 5 mA gemessen, sofern nicht anders angegeben. Sie repräsentieren die typische Leistung des Bauteils.

3.1 Lichtstärke und Abstrahlwinkel

• Lichtstärke Grün-Chip (I_V):Minimum 9,0 mcd, typischer Wert nicht spezifiziert, Maximum 22,4 mcd.
• Lichtstärke Orange-Chip (I_V):Minimum 11,2 mcd, typischer Wert nicht spezifiziert, Maximum 28,0 mcd.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):120 Grad (typisch) für beide Farben. Der Abstrahlwinkel ist definiert als der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke halb so groß ist wie die auf der Mittelachse (0°) gemessene Intensität. Dieser große Abstrahlwinkel ist charakteristisch für Seitenblick-LED-Gehäuse.

3.2 Spektrale Eigenschaften

• Spitzenwellenlänge Grün-Chip (λ_P):575 nm (typisch).
• Spitzenwellenlänge Orange-Chip (λ_P):611 nm (typisch).
• Dominante Wellenlänge Grün-Chip (λ_d):Bereich von 567,5 nm (min) bis 576,5 nm (max) bei I_F=5mA. Die dominante Wellenlänge ist die einzelne Wellenlänge, die das menschliche Auge als Farbe wahrnimmt.
• Dominante Wellenlänge Orange-Chip (λ_d):Bereich von 600,5 nm (min) bis 612,5 nm (max) bei I_F=5mA.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Etwa 20 nm (typisch) für grün und 17 nm (typisch) für orange. Dieser Parameter gibt die spektrale Reinheit des emittierten Lichts an.

3.3 Elektrische Parameter

• Durchlassspannung (V_F):Für beide Chips (grün und orange) liegt V_Fim Bereich von 1,7 V (Minimum) bis 2,4 V (Maximum) bei I_F=5mA.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 10 μA für beide Chips, wenn eine Sperrspannung (V_R) von 5V angelegt wird.Wichtiger Hinweis:Diese LED ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt. Der I_R-Test dient nur der Charakterisierung; das Anlegen einer Sperrspannung in der Schaltung kann das Bauteil beschädigen.

4. Erklärung des Binning-Systems

Um Konsistenz in Helligkeit und Farbe zu gewährleisten, werden die LEDs anhand gemessener Lichtstärke und dominanter Wellenlänge in Bins sortiert. Dies ermöglicht es Entwicklern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Anforderungen an die Gleichmäßigkeit erfüllen.

4.1 Lichtstärke-Binning

Grün-Chip:Binning bei I_F=5mA.

- Bin-Code KL: 9,0 mcd (Min) bis 14,0 mcd (Max).

- Bin-Code LM: 14,0 mcd (Min) bis 22,4 mcd (Max).

Toleranz innerhalb jedes Helligkeits-Bins beträgt +/-15%.

Orange-Chip:Binning bei I_F=5mA.

- Bin-Code L: 11,2 mcd (Min) bis 18,0 mcd (Max).

- Bin-Code M: 18,0 mcd (Min) bis 28,0 mcd (Max).

Toleranz innerhalb jedes Helligkeits-Bins beträgt +/-15%.

4.2 Binning der dominanten Wellenlänge

Grün-Chip:Binning bei I_F=5mA.

- Bin-Code C: 567,5 nm bis 570,5 nm.

- Bin-Code D: 570,5 nm bis 573,5 nm.

- Bin-Code E: 573,5 nm bis 576,5 nm.

Toleranz für jedes Wellenlängen-Bin beträgt +/- 1 nm.

Orange-Chip:Binning bei I_F=5mA.

- Bin-Code P: 600,5 nm bis 603,5 nm.

- Bin-Code Q: 603,5 nm bis 606,5 nm.

- Bin-Code R: 606,5 nm bis 609,5 nm.

- Bin-Code S: 609,5 nm bis 612,5 nm.

Toleranz für jedes Wellenlängen-Bin beträgt +/- 1 nm.

5. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt verweist auf typische Kennlinien, die für das Verständnis des Bauteilverhaltens unter verschiedenen Bedingungen wesentlich sind. Obwohl die spezifischen Grafiken nicht im Text wiedergegeben sind, sind ihre Aussagen für das Design entscheidend.

• Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kennlinie):Diese Kurve zeigt die Beziehung zwischen dem durch die LED fließenden Strom und dem Spannungsabfall über ihr. Sie ist nichtlinear, typisch für eine Diode. Entwickler nutzen diese, um den geeigneten Wert des strombegrenzenden Widerstands für eine gegebene Versorgungsspannung zu bestimmen, um den gewünschten Betriebsstrom (z.B. 5mA oder bis zu 30mA DC) zu erreichen.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Dieses Diagramm veranschaulicht, wie die Lichtleistung mit dem Strom ansteigt. Im empfohlenen Betriebsbereich ist dies im Allgemeinen linear, bei sehr hohen Strömen kommt es jedoch zur Sättigung. Es hilft bei der Auswahl des Treiberstroms für die erforderliche Helligkeit.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Die Lichtleistung von LEDs nimmt mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Diese Kurve ist für Anwendungen in erhöhten Temperaturumgebungen entscheidend, um sicherzustellen, dass ausreichende Helligkeit erhalten bleibt.
• Spektrale Verteilung:Diese Kurven stellen die relative Strahlungsleistung über der Wellenlänge dar und zeigen die Spitzen- und dominante Wellenlänge sowie die spektrale Halbwertsbreite, was die Farbreinheit bestätigt.

6. Mechanische und Gehäuseinformationen

6.1 Gehäuseabmessungen und Pinbelegung

Das Bauteil verwendet einen standardmäßigen EIA-Gehäuse-Footprint. Die spezifische Maßzeichnung liefert kritische Maße für das Design des PCB (Leiterplatten)-Lands. Die Pinbelegung ist wie folgt: Die Kathode des Orange-Chips ist mit Pin C1 verbunden, und die Kathode des Grün-Chips ist mit Pin C2 verbunden. Die gemeinsame Anode ist typischerweise der/die andere(n) Pin(s) gemäß Zeichnung. Während der Bestückung muss die korrekte Polarität beachtet werden.

6.2 Vorgeschlagenes Lötpad-Layout

Ein empfohlener Lötpad-Footprint wird bereitgestellt, um zuverlässige Lötstellen während des Reflow-Prozesses zu gewährleisten. Die Einhaltung dieser Abmessungen hilft, "Tombstoning" (Bauteil stellt sich auf einer Seite auf) zu verhindern und sorgt für eine ordnungsgemäße Benetzung und mechanische Festigkeit.

7. Löt- und Bestückungsrichtlinien

7.1 Reflow-Lötprofil

Ein detailliertes, empfohlenes IR-Reflow-Profil für bleifreie Bestückungsprozesse wird bereitgestellt. Zu den wichtigsten Parametern gehören:

- Vorwärmzone:Aufheizen auf 150-200°C.

- Einweich-/Vorwärmzeit:Maximal 120 Sekunden.

- Spitzentemperatur:Maximal 260°C.

- Zeit oberhalb der Liquidus-Temperatur (TAL):Die Zeit innerhalb von 5°C der Spitzentemperatur sollte begrenzt sein, typischerweise auf maximal 10 Sekunden gemäß dem absoluten Grenzwert.

Kritischer Hinweis:Das Datenblatt stellt ausdrücklich klar, dass Lötprofile mit Spitzentemperaturen unter 245°C möglicherweise unzureichend sind, es sei denn, die Leiterplatte ist verzinnt. Dies unterstreicht die Notwendigkeit ausreichender thermischer Energie für die ordnungsgemäße Bildung von Lötstellen mit bleifreiem Lot.

7.2 Handlöten

Falls Handlöten erforderlich ist, sollte dies mit einer temperaturgeregelten Lötspitze durchgeführt werden.

- Lötspitzentemperatur:Maximal 300°C.

- Lötzeit:Maximal 3 Sekunden pro Lötstelle.

- Häufigkeit:Dies sollte nur einmal durchgeführt werden, um thermische Spannungsschäden am LED-Gehäuse oder den Bonddrähten zu vermeiden.

7.3 Reinigung

Falls nach dem Löten eine Reinigung erforderlich ist, sollten nur spezifizierte Lösungsmittel verwendet werden. Das Datenblatt empfiehlt, die LED bei normaler Raumtemperatur für weniger als eine Minute in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol zu tauchen. Die Verwendung nicht spezifizierter Chemikalien kann die Kunststofflinse oder das Gehäusematerial beschädigen.

8. Verpackung und Handhabung

8.1 Band- und Rollenspezifikationen

Die LEDs werden in industrieüblicher 8mm-Trägerband auf Rollen mit einem Durchmesser von 7 Zoll (178mm) geliefert. Diese Verpackung ist mit automatischen SMD-Bestückungsanlagen kompatibel.

- Stückzahl pro Rolle:3000 Stück.

- Mindestpackungsmenge:500 Stück für Restmengen.

- Die Verpackung folgt den ANSI/EIA-481-Spezifikationen. Leere Taschen im Band sind mit einem Deckband versiegelt.

8.2 Lagerbedingungen

Eine ordnungsgemäße Lagerung ist entscheidend, um die Lötbarkeit und Leistung zu erhalten.

- Versiegelte Verpackung:Lagern bei ≤30°C und ≤90% relativer Luftfeuchtigkeit (RH). Die Bauteile sind ab Herstelldatum ein Jahr lang verwendbar, wenn sie in der original Feuchtigkeitssperrbeutel mit Trockenmittel gelagert werden.

- Geöffnete Verpackung:Wenn der Feuchtigkeitssperrbeutel geöffnet wurde, sollte die Lagerumgebung 30°C / 60% RH nicht überschreiten. Die Bauteile sollten innerhalb einer Woche nach dem Öffnen dem IR-Reflow-Löten unterzogen werden. Bei längerer Exposition wird empfohlen, die Bauteile vor der Bestückung etwa 20 Stunden bei ca. 60°C zu backen, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" (Gehäuserissbildung während des Reflow) zu verhindern.

8.3 Vorsichtsmaßnahmen gegen elektrostatische Entladung (ESD)

AlInGaP-LEDs sind empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung. Es müssen entsprechende Handhabungsvorkehrungen getroffen werden:

- Verwenden Sie geerdete Handgelenkbänder oder antistatische Handschuhe.

- Stellen Sie sicher, dass alle Arbeitsplätze, Werkzeuge und Geräte ordnungsgemäß geerdet sind.

- Transportieren und lagern Sie Bauteile in ESD-sicherer Verpackung.

9. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

Typische Anwendungen:Diese zweifarbige, seitlich abstrahlende LED ist ideal für platzbeschränkte Anwendungen, bei denen Statusanzeigen erforderlich sind. Beispiele hierfür sind:

- Frontplattenmontierte Statusanzeigen an Unterhaltungselektronik, Netzwerkgeräten oder Industrie-Steuerungen.

- Hintergrundbeleuchtung für Symbole oder Icons auf Frontplatten, bei denen das Licht parallel zur Leiterplatte ausgerichtet werden muss.

- Mehrzustandsanzeigen (z.B. grün für "Ein/Bereit", orange für "Standby/Warnung") unter Verwendung eines einzigen Bauteil-Footprints.

Designüberlegungen:

1. Strombegrenzung:Verwenden Sie stets einen Vorwiderstand, um den Durchlassstrom auf den gewünschten Wert zu begrenzen (z.B. 5mA für Standardhelligkeit, bis zu 30mA für Maximum). Berechnen Sie den Widerstandswert mit R = (V_Versorgung- V_F) / I_F, wobei für ein konservatives Design der maximale V_F-Wert aus dem Datenblatt verwendet wird.

2. Thermisches Management:Obwohl die Verlustleistung gering ist, sollte das PCB-Layout sicherstellen, dass sich keine Wärme um die LED staut, insbesondere wenn sie nahe dem maximalen DC-Strom betrieben wird. Eine ausreichende Kupferfläche kann bei der Wärmeableitung helfen.

3. Ansteuerschaltung:Die beiden Chips haben separate Kathoden (C1, C2) und eine gemeinsame Anode. Sie können unabhängig angesteuert werden, indem die gemeinsame Anode an eine positive Versorgung angeschlossen wird und der Strom über die jeweiligen Kathoden-Pins mittels Transistoren oder als Stromsenken konfigurierten Mikrocontroller-GPIO-Pins abgesenkt wird.

4. Optisches Design:Das 120-Grad-Seitenabstrahlmuster ist nützlich für eine breitwinklige Sichtbarkeit. Berücksichtigen Sie die Platzierung relativ zu Lichtleitern oder Diffusoren, um den gewünschten visuellen Effekt zu erzielen.

10. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale dieser LED sind ihreZweifarbfähigkeit in einem Seitenblick-Gehäuseund die Verwendung vonAlInGaP-Technologie.

• Vergleich mit einfarbigen Seitenblick-LEDs:Dieses Bauteil spart PCB-Platz und Bestückungskosten, indem es zwei separate einfarbige LEDs durch eine Komponente ersetzt, was die Stückliste und das Layout vereinfacht.
• AlInGaP vs. andere Technologien:Im Vergleich zu traditionellen GaP (Galliumphosphid)-LEDs bietet AlInGaP eine deutlich höhere Lichtausbeute, was zu einer helleren Ausgangsleistung bei gleichem Treiberstrom führt. Es bietet auch eine überlegene Farbsättigung und Stabilität über Temperatur und Lebensdauer im Vergleich zu einigen älteren Technologien.
• Gehäusekompatibilität:Der standardmäßige EIA-Footprint gewährleistet direkte Kompatibilität mit vielen bestehenden Designs und automatischen Bestückungslinien, was den Qualifizierungsaufwand reduziert.

11. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F1: Kann ich den grünen und den orangen Chip gleichzeitig ansteuern?

A1: Ja, aber Sie müssen sicherstellen, dass die gesamte Verlustleistung die Gehäusegrenzwerte nicht überschreitet. Wenn beide mit ihrem maximalen DC-Strom (jeweils 30mA) und einer typischen V_Fvon ~2,0V betrieben werden, beträgt die Leistung ~120mW, was den Grenzwert von 75mW pro Chip überschreitet. Daher wird ein gleichzeitiger Betrieb mit vollem Strom nicht empfohlen. Für den gleichzeitigen Betrieb sollte der Strom reduziert werden, um die Gesamtleistung innerhalb sicherer Grenzen zu halten.

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

A2: Die Spitzenwellenlänge (λ_P) ist die Wellenlänge, bei der das Emissionsspektrum seine maximale Intensität hat. Die dominante Wellenlänge (λ_d) ist die einzelne Wellenlänge, die das menschliche Auge als Farbe des Lichts wahrnimmt, berechnet aus den CIE-Farbkoordinaten. λ_dist für die Farbangabe in Anwendungen oft relevanter.

F3: Warum ist der Sperrstrom-Grenzwert wichtig, wenn ich keine Sperrspannung anlegen sollte?

A3: Der I_R-Grenzwert ist ein Qualitäts- und Leckagetestparameter für den Hersteller. In Ihrer Schaltung müssen Sie die LED vor versehentlicher Sperrspannung schützen, die z.B. während des Hot-Pluggings oder in bestimmten Schaltungskonfigurationen auftreten kann. Die Verwendung einer Seriendiode oder die Sicherstellung der korrekten Polarität ist wesentlich.

F4: Wie interpretiere ich die Bin-Codes bei der Bestellung?

A4: Die Artikelnummer LTST-S115KGKFKT-5A enthält spezifische Bin-Codes (z.B. KG für grüne Helligkeit/Wellenlänge, KF für orange). Konsultieren Sie die detaillierte Bin-Code-Liste des Herstellers oder geben Sie bei der Bestellung Ihre gewünschte Helligkeit (z.B. LM-Bin für helleres Grün) und Farbe (z.B. D-Bin für einen bestimmten Grünton) an, um sicherzustellen, dass Sie Bauteile erhalten, die Ihren Gleichmäßigkeitsanforderungen entsprechen.

12. Funktionsprinzipien

Die Lichtemission in dieser LED basiert auf Elektrolumineszenz in AlInGaP-Halbleitermaterialien. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Durchlassspannung der Diode (ca. 1,7-2,4V) überschreitet, werden Elektronen und Löcher aus den n- bzw. p-dotierten Schichten in den aktiven Bereich des Halbleiterchips injiziert. Diese Ladungsträger rekombinieren und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie der AlInGaP-Legierungszusammensetzung bestimmt, die während der Chipherstellung gezielt eingestellt wird, um grünes (~575 nm) und orangefarbenes (~611 nm) Licht zu erzeugen. Das Seitenblick-Gehäuse enthält eine geformte Linse, die das emittierte Licht in ein breites 120-Grad-Abstrahlmuster formt und es parallel zur Montageebene der Leiterplatte ausrichtet.