LTW-S225DSKF-F SMD LED Datenblatt - Seitenblick Zweifarben-LED (Weiß/Orange) - 20mA - 74mW/48mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTW-S225DSKF-F ist eine kompakte, seitlich abstrahlende, zweifarbige Oberflächenmontage-LED (SMD). Sie ist für die automatisierte Leiterplattenmontage (PCB) konzipiert und eignet sich ideal für platzbeschränkte Anwendungen in modernen elektronischen Geräten. Das Gehäuse verfügt über eine gelbe Linse und beherbergt zwei verschiedene LED-Chips: einen, der weißes Licht (InGaN-basiert) emittiert, und einen, der orangefarbenes Licht (AlInGaP-basiert) emittiert. Diese Konfiguration ermöglicht vielseitige Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsfunktionen innerhalb eines einzigen, winzigen Bauraums.

1.1 Kernvorteile

• Zweifarben-Funktionalität:Integriert weiße und orangefarbene Lichtquellen in einem Gehäuse, spart Leiterplattenplatz und vereinfacht das Design.
• Hohe Helligkeit:Verwendet ultrahelle AlInGaP- und InGaN-Halbleitertechnologie für eine ausgezeichnete Lichtstärke.
• Fertigungskompatibilität:Konzipiert für Kompatibilität mit automatischen Bestückungsgeräten und Infrarot-Reflow-Lötprozessen, erleichtert die Serienfertigung.
• Standardisierte Verpackung:Geliefert auf 8-mm-Band, aufgewickelt auf 7-Zoll-Spulen, entspricht EIA-Standards für effiziente Handhabung.
• Umweltkonformität:Das Produkt erfüllt die RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).

1.2 Zielmärkte und Anwendungen

Diese Komponente eignet sich für ein breites Spektrum elektronischer Geräte, die zuverlässige, kompakte Anzeigen erfordern. Hauptanwendungsbereiche sind:

• Telekommunikationsgeräte:Statusanzeigen in schnurlosen Telefonen, Mobiltelefonen und Netzwerkgeräten.
• Tragbare Computer:Tastatur- oder Tastenfeld-Hintergrundbeleuchtung in Notebooks und anderen mobilen Geräten.
• Konsum- & Industrie-Elektronik:Anzeigelampen in Haushaltsgeräten, Büroautomationsgeräten und industriellen Steuerpaneelen.
• Display-Technologie:Geeignet für Mikrodisplays und symbolische Leuchten, die eine klare, farbige Anzeige erfordern.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte Analyse der Betriebsgrenzen und Leistungsmerkmale der LED unter Standardtestbedingungen (Ta=25°C).

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.

Parameter	Weißer Chip	Orangefarbener Chip	Einheit
Verlustleistung (Pd)	74	48	mW
Spitzen-Durchlassstrom (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Puls)	100	40	mA
Dauer-Durchlassstrom (IF)	20	20	mA
Sperrspannung (VR)	5	5	V
Betriebstemperaturbereich	-20°C bis +80°C		°C
Lagertemperaturbereich	-30°C bis +85°C		°C

Interpretation:Der weiße Chip hat eine höhere zulässige Verlustleistung (74mW vs. 48mW), was auf potenziell unterschiedliche thermische Eigenschaften oder Chipeffizienz hindeutet. Beide Chips teilen sich den gleichen maximalen Dauerstrom von 20mA, was der Standard-Antriebsstrom für Tests und typischen Betrieb ist. Die Sperrspannungsfestigkeit von 5V ist relativ niedrig, was die Notwendigkeit eines korrekten Schaltungsdesigns unterstreicht, um versehentliche Sperrvorspannung zu vermeiden, die nur für Infrarottests vorgesehen ist.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Gemessen unter der Standardtestbedingung IF = 20mA und Ta = 25°C.

Parameter	Symbol	Weiß (Min/Typ/Max)	Orange (Min/Typ/Max)	Einheit	Bedingung/Hinweis
Lichtstärke	Iv	112 / - / 450	45 / - / 180	mcd	Hinweis 1,2,5
Abstrahlwinkel (2θ1/2)	-	130 (typisch)		Grad	Fig.5
Spitzenwellenlänge	λP	-	611 (typisch)	nm	-
Dominante Wellenlänge	λd	-	605 (typisch)	nm	Hinweis 3,5
Durchlassspannung	VF	2,5 / - / 3,7	1,7 / - / 2,4	V	IF=20mA

Interpretation:

• Helligkeit & Binning:Der weite Iv-Bereich (z.B. 112-450 mcd für weiß) erfordert ein Binning-System, um Konsistenz in Produktionschargen sicherzustellen. Die typische dominante Wellenlänge des orangefarbenen Chips von 605nm und das Maximum bei 611nm bestätigen seine Farbe im Orange/Bernstein-Spektrum.
• Abstrahlwinkel:Ein Abstrahlwinkel von 130 Grad klassifiziert diese LED als Weitwinkel-LED, geeignet für Anwendungen, bei denen die Sichtbarkeit aus schrägen Positionen wichtig ist.
• Durchlassspannung:Der orangefarbene AlInGaP-Chip weist eine niedrigere typische Durchlassspannung (VF ~1,7-2,4V) auf als der weiße InGaN-Chip (VF ~2,5-3,7V). Dies ist ein kritischer Parameter für das Treiberschaltungsdesign, da sich die Stromversorgungsanforderungen zwischen den beiden Farben unterscheiden.

2.3 Thermische Eigenschaften & Löten

Das Bauteil ist für Infrarot-Reflow-Lötung mit einer Spitzentemperatur von 260°C für maximal 10 Sekunden ausgelegt. Dies ist mit Standard-Lötzinn-freien (bleifreien) Lötprozessprofilen kompatibel. Die Betriebs- und Lagertemperaturbereiche sind Standard für kommerzielle SMD-LEDs.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um natürliche Schwankungen in der Halbleiterfertigung zu handhaben, werden LEDs nach Leistungsklassen (Bins) sortiert. Die LTW-S225DSKF-F verwendet zwei primäre Binning-Kriterien.

3.1 Binning der Lichtstärke (Iv)

LEDs werden basierend auf ihrer gemessenen Lichtstärke bei 20mA sortiert.

Bins für weißen Chip:

• R-Bin:112,0 mcd (Min) bis 180,0 mcd (Max)
• S-Bin:180,0 mcd bis 280,0 mcd
• T-Bin:280,0 mcd bis 450,0 mcd

Toleranz innerhalb jedes Bins ist ±15%.

Bins für orangefarbenen Chip:

• P-Bin:45,0 mcd bis 71,0 mcd
• Q-Bin:71,0 mcd bis 112,0 mcd
• R-Bin:112,0 mcd bis 180,0 mcd

Toleranz innerhalb jedes Bins ist ±15%.

3.2 Binning des Farbtons (Farbkoordinaten)

Für die weiße LED wird Farbkonsistenz durch Binning basierend auf CIE-1931-Farbkoordinaten (x, y) sichergestellt. Das Datenblatt definiert mehrere Bins (z.B. S1-1, S1-2, S2-1, etc.), die jeweils einen kleinen viereckigen Bereich im Farbdiagramm spezifizieren. Die Toleranz für die (x, y)-Koordinaten innerhalb eines gegebenen Farbton-Bins beträgt ±0,01. Diese enge Kontrolle ist für Anwendungen wesentlich, die ein einheitliches weißes Erscheinungsbild über mehrere LEDs hinweg erfordern.

4. Analyse der Leistungskurven

Während spezifische grafische Kurven im Datenblatt referenziert werden (z.B. Abb.5 für den Abstrahlwinkel), können typische Zusammenhänge basierend auf LED-Physik beschrieben werden:

• Strom vs. Lichtstärke (I-Iv-Kurve):Die Lichtstärke steigt im Allgemeinen mit dem Durchlassstrom in einer sublinearen Weise an. Das Betreiben der LED über 20mA kann eine höhere Lichtausbeute ergeben, erhöht jedoch die Verlustleistung und Sperrschichttemperatur, was möglicherweise die Lebensdauer und Farbverschiebung beeinflusst.
• Durchlassspannung vs. Strom (V-I-Kurve):Die V-I-Charakteristik ist exponentiell, typisch für eine Diode. Die Durchlassspannung (VF) steigt mit dem Strom und sinkt mit steigender Sperrschichttemperatur.
• Temperaturabhängigkeit:Die Lichtstärke von LEDs nimmt typischerweise mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Der AlInGaP-Chip (orange) kann bei höheren Temperaturen eine geringere thermische Löschung zeigen als der InGaN-Chip (weiß), aber beide werden eine reduzierte Ausgangsleistung aufweisen. Die Durchlassspannung hat ebenfalls einen negativen Temperaturkoeffizienten.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen und Pinbelegung

Das SMD-Gehäuse hat einen spezifischen Bauraum. Kritische Abmessungen umfassen Länge, Breite und Höhe, alle mit einer Standardtoleranz von ±0,1mm, sofern nicht anders angegeben. Die Pinbelegung ist entscheidend für die korrekte Schaltungsverbindung:

• Pins 1 & 2:Anode und Kathode für denorangefarbenenAlInGaP-LED-Chip.
• Pins 3 & 4:Anode und Kathode für denweißenInGaN-LED-Chip.

Während der Montage muss die korrekte Polarität beachtet werden.

5.2 Empfohlenes PCB-Pad-Design und Lötausrichtung

Das Datenblatt enthält ein vorgeschlagenes Land Pattern (Kupferpad-Layout) für die Leiterplatte. Die Befolgung dieser Empfehlung gewährleistet eine zuverlässige Lötstellenbildung, korrekte mechanische Stabilität und korrekte Ausrichtung während des Reflow. Das Diagramm zeigt auch die empfohlene Ausrichtung der LED auf dem Band relativ zur Lötrichtung an, um Tombstoning oder Fehlausrichtung zu minimieren.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 IR-Reflow-Lötparameter

Für bleifreie Lötprozesse wird folgende Bedingung vorgeschlagen:

• Spitzentemperatur:260°C maximal.
• Zeit bei Spitzentemperatur:10 Sekunden maximal.
• Vorwärmen:150°C bis 200°C.
• Vorwärmzeit:120 Sekunden maximal.

Die LED kann dieses Reflow-Profil maximal zweimal überstehen.

6.2 Handlötung (falls erforderlich)

Falls manuelles Löten notwendig ist:

• Lötkolbentemperatur:300°C maximal.
• Lötzeit:3 Sekunden maximal pro Anschluss.
• Wichtig:Handlötung sollte nur einmal durchgeführt werden.

6.3 Reinigung

Falls eine Reinigung nach dem Löten erforderlich ist, sollten nur spezifizierte Lösungsmittel verwendet werden. Empfohlene Mittel sind Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur. Die LED sollte weniger als eine Minute eingetaucht werden. Nicht spezifizierte Chemikalien können das Kunststoffgehäuse oder die Linse beschädigen.

6.4 Lagerung und Handhabung

• ESD-Vorsichtsmaßnahmen:LEDs sind empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD). Während der Handhabung müssen geeignete ESD-Schutzmaßnahmen (Armbänder, geerdete Geräte) verwendet werden.
• Feuchtigkeitssensitivität:Gemäß den Standard-MSL-Vorsichtsmaßnahmen (Moisture Sensitivity Level) für SMD-Gehäuse:
• Verschweißter Beutel:LEDs in der original feuchtigkeitsgeschützten Verpackung mit Trockenmittel sollten bei ≤30°C und ≤90% relativer Luftfeuchtigkeit gelagert werden. Die "Floor Life" nach Öffnen der Verpackung beträgt eine Woche für IR-Reflow.
• Exponierte Bauteile:Wenn sie länger als eine Woche außerhalb der Originalverpackung gelagert wurden, wird vor dem Löten ein Ausheizen bei 60°C für mindestens 20 Stunden empfohlen, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" während des Reflow zu verhindern.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Band- und Spulenspezifikationen

Die LEDs werden in geprägter Trägerbandverpackung für die automatisierte Montage geliefert:

• Bandbreite:8 mm.
• Spulendurchmesser:7 Zoll (178 mm).
• Stückzahl pro Spule:4000 Stück.
• Mindestbestellmenge (MOQ):500 Stück für Restmengen.
• Verpackungsstandard:Entspricht ANSI/EIA-481-Spezifikationen.

Das Band ist mit einem Deckband versiegelt, um die Komponenten zu schützen. Die maximal erlaubte Anzahl aufeinanderfolgender fehlender Komponenten im Band beträgt zwei.

8. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

Jeder LED-Chip (weiß und orange) benötigt seinen eigenen strombegrenzenden Widerstand, wenn er von einer Spannungsquelle (z.B. 3,3V- oder 5V-Schiene) angetrieben wird. Der Widerstandswert (R) kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (V_Versorgung - VF_LED) / I_LED.Beispiel:Für die weiße LED mit VF = 3,2V (typisch), betrieben mit 20mA aus einer 5V-Versorgung: R = (5V - 3,2V) / 0,02A = 90 Ohm. Ein Standard-91-Ohm-Widerstand wäre geeignet. Diese Berechnung muss aufgrund der unterschiedlichen VF-Werte separat für jede Farbe durchgeführt werden.

8.2 Designüberlegungen

• Thermisches Management:Obwohl die Verlustleistung gering ist, hilft eine ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte um die Pads herum, Wärme abzuführen, was die LED-Leistung und -Lebensdauer erhält, insbesondere in Umgebungen mit hoher Umgebungstemperatur.
• Stromtreibung:Konstantstromtreibung ist gegenüber Konstantspannung vorzuziehen, um gleichbleibende Helligkeit und Farbe zu erhalten, da VF sich mit der Temperatur und zwischen einzelnen Einheiten ändert.
• Optisches Design:Das seitliche Abstrahlprofil ist ideal für die Kantenbeleuchtung von Lichtleitern oder für Anzeigen, bei denen die LED senkrecht zur Betrachtungsoberfläche montiert ist. Berücksichtigen Sie den 130-Grad-Abstrahlwinkel bei der Gestaltung von Lichtleitern oder Blenden.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die primären Unterscheidungsmerkmale der LTW-S225DSKF-F sind:

1. Zwei-Chip-, Seitenblick-Konfiguration:Dies ist ein spezialisiertes Gehäuse, das in Standard-LEDs mit Top-Emission nicht zu finden ist. Es ermöglicht zwei unabhängige Anzeigefarben von einem einzigen Bauteil, das am Rand einer Leiterplatte montiert ist.
2. Chip-Technologie-Kombination:Die Verwendung von AlInGaP für Orange und InGaN für Weiß stellt eine optimierte Wahl für Effizienz und Farbqualität in ihren jeweiligen Spektren dar.
3. Fertigungsbereitschaft:Volle Kompatibilität mit automatisierten SMT-Prozessen (Bestückung, IR-Reflow) und standardisierter Band- und Spulenverpackung macht es zu einem fertigungsfreundlichen Bauteil.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F1: Kann ich die weiße und die orangefarbene LED gleichzeitig mit jeweils 20mA betreiben?

A1: Elektrisch ja, da sie unabhängige Anoden und Kathoden haben. Sie müssen jedoch die gesamte Verlustleistung auf dem kleinen Gehäuse berücksichtigen. Gleichzeitiger Betrieb mit vollem Strom erzeugt mehr Wärme, was die Leistung und Zuverlässigkeit beeinträchtigen könnte. Für kontinuierlichen Dual-Betrieb wird ein Derating des Stroms oder die Implementierung eines thermischen Managements empfohlen.

F2: Warum beträgt die Sperrspannungsfestigkeit nur 5V?

A2: LEDs sind nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt. Die 5V-Festigkeit ist eine Prüf- und Schutzspannung gegen versehentliche Verpolung. Im Schaltungsdesign muss sichergestellt werden, dass die LED nie einer Sperrspannung ausgesetzt wird, die diesen Grenzwert überschreitet, typischerweise durch Platzierung in Reihe mit einer Diode, die nur Durchlassstrom zulässt.

F3: Was bedeuten die Bin-Codes (R, S, T, P, Q) bei der Bestellung?

A3: Diese Codes spezifizieren die garantierte minimale Lichtstärke der LEDs in einer Charge. Zum Beispiel garantiert die Bestellung "Weiß, T-Bin", dass jede LED eine Intensität zwischen 280 und 450 mcd bei 20mA hat. Die Angabe des Bins stellt Helligkeitskonsistenz über Ihren Produktionslauf sicher. Der Farbton-Bin (z.B. S2-1) sollte für die weißen LEDs ebenfalls angegeben werden, wenn Farbgleichheit kritisch ist.

11. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario: Statusanzeige für einen Netzwerkrouter

Ein Designer benötigt eine duale Statusanzeige (z.B. "Eingeschaltet" und "Netzwerkaktivität") auf der Frontplatte eines kompakten Routers. Der Platz ist begrenzt.

Umsetzung:Eine einzelne LTW-S225DSKF-F LED wird vertikal auf der Hauptplatine montiert, positioniert am Rand, der zu einem Lichtleiter zeigt, der das Licht zur Frontplatte leitet. DerorangefarbeneChip ist mit der "Stromversorgungs"-Schaltung verbunden und leuchtet stetig, wenn das Gerät eingeschaltet ist. DerweißeChip ist mit dem Netzwerkprozessor verbunden und so programmiert, dass er bei Erkennung von Datenaktivität blinkt. Diese Lösung spart Leiterplattenfläche, reduziert die Bauteilanzahl und verwendet einen einzigen Lichtleiter für zwei verschiedene visuelle Signale.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiterbauelemente, die Licht durch Elektrolumineszenz emittieren. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die Farbe des Lichts wird durch die Bandlücke des Halbleitermaterials bestimmt.

• InGaN (Indiumgalliumnitrid):Dieses Materialsystem wird für die weiße LED verwendet. Typischerweise ist ein blau emittierender InGaN-Chip mit einer Phosphorschicht beschichtet. Das blaue Licht regt den Phosphor an, der dann ein breites Lichtspektrum wieder emittiert, das sich mit dem verbleibenden blauen Licht zu Weiß kombiniert.
• AlInGaP (Aluminiumindiumgalliumphosphid):Dieses Material wird für die orangefarbene LED verwendet. Es ist ein Halbleiter mit direkter Bandlücke, der gut geeignet ist, um hocheffizientes Licht in den roten, orangefarbenen, bernsteinfarbenen und gelben Wellenlängen zu erzeugen.

Das Seitenblick-Gehäuse integriert diese zwei verschiedenen Halbleiterchips in einem einzigen geformten Kunststoffgehäuse mit einer gemeinsamen gelb getönten Linse.

13. Technologietrends

Die Entwicklung von SMD-LEDs wie der LTW-S225DSKF-F folgt mehreren wichtigen Branchentrends:

1. Miniaturisierung & Integration:Der Trend zu kleineren, stärker integrierten Komponenten setzt sich fort. Multi-Chip-Gehäuse (wie diese Zweifarben-LED) sparen Platz und vereinfachen die Montage im Vergleich zur Verwendung von zwei separaten diskreten LEDs.
2. Erhöhte Effizienz & Helligkeit:Fortlaufende Verbesserungen in der epitaktischen Schichtabscheidung und im Chipdesign führen zu höherer Lichtausbeute (mehr Lichtausgang pro elektrischem Watt) für sowohl InGaN- als auch AlInGaP-Technologien.
3. Verbesserte Zuverlässigkeit & Robustheit:Fortschritte in Verpackungsmaterialien, Phosphortechnologie und thermischem Management tragen zu längeren Betriebslebensdauern und besserer Leistung unter rauen Bedingungen bei.
4. Standardisierung für Automatisierung:Komponenten werden zunehmend von Grund auf für die Kompatibilität mit hochgeschwindigkeits-, präzisen SMT-Montagelinien konzipiert, einschließlich standardisierter Verpackung (Band & Spule) und Reflow-Profile.

Diese Trends stellen sicher, dass SMD-LEDs grundlegende, leistungsstarke Komponenten für Anzeige und Beleuchtung in der gesamten Elektronikindustrie bleiben.