LTST-S326TBKFKT-5A SMD LED Datenblatt - Seitenblick Dualfarbe (Blau/Orange) - EIA-Gehäuse - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Der LTST-S326TBKFKT-5A ist eine kompakte, seitenblickende, zweifarbige Oberflächenmontage-LED (SMD). Er ist für die automatisierte Leiterplattenbestückung (PCB) konzipiert und ideal für Anwendungen, bei denen Platz eine kritische Einschränkung darstellt. Das Bauteil vereint zwei unterschiedliche Halbleiterchips in einem einzigen Gehäuse: einen InGaN-Chip (Indiumgalliumnitrid) für blaue Emission und einen AlInGaP-Chip (Aluminiumindiumgalliumphosphid) für orange Emission. Diese Konfiguration ermöglicht zwei unabhängige Statusanzeigen oder Hintergrundbeleuchtungsfarben mit nur einer Bauteilfläche auf der Leiterplatte.

Der Hauptmarkt für diese LED umfasst eine Vielzahl von Konsum- und Industrie-Elektronik. Ihre Miniaturgröße und Kompatibilität mit Hochvolumen-Fertigungsprozessen macht sie geeignet für tragbare Geräte, Kommunikationsausrüstung, Computerhardware und verschiedene Anzeigeanwendungen.

1.1 Kernmerkmale und Vorteile

• Zwei Farben in einem Gehäuse:Integriert blaue und orange Lichtquellen, spart Leiterplattenplatz und vereinfacht das Design für Mehrfachstatusanzeigen.
• Hohe Helligkeit:Verwendet Ultra-Hell InGaN- und AlInGaP-Chip-Technologie für eine gute Lichtstärke.
• Industriestandard-Gehäuse:Entspricht EIA-Standards (Electronic Industries Alliance), gewährleistet Kompatibilität mit automatischen Bestückungsmaschinen.
• RoHS-Konformität:Hergestellt gemäß der Richtlinie zur Beschränkung gefährlicher Stoffe.
• Reflow-Lötung kompatibel:Konzipiert für Infrarot (IR) Reflow-Lötprozesse, entscheidend für die moderne Leiterplattenbestückung.
• Verzinnte Anschlüsse:Verbessert die Lötbarkeit und langfristige Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung.

1.2 Zielanwendungen

• Hintergrundbeleuchtung für Tastaturen, Keypads und Mikrodisplays.
• Status- und Stromanzeigen in Telekommunikations- und Netzwerkgeräten.
• Signal- und Symbolbeleuchtung in Haushaltsgeräten und Büroautomationsgeräten.
• Statusanzeigen für Industrieanlagen.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter oder bei diesen Bedingungen ist nicht garantiert.

• Verlustleistung (Pd):Blau: 76 mW, Orange: 62,5 mW. Dies ist die maximale Leistung, die die LED bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C als Wärme abführen kann. Eine Überschreitung kann zu Überhitzung und reduzierter Lebensdauer führen.
• DC-Durchlassstrom (IF):Blau: 20 mA, Orange: 25 mA. Der maximal zulässige Dauerstrom. Ein strombegrenzender Widerstand ist in jeder praktischen Schaltung zwingend in Reihe mit der LED erforderlich.
• Spitzen-Durchlassstrom:Blau: 100 mA, Orange: 60 mA (bei 1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Impulsbreite). Dieser Wert ist relevant für gepulsten Betrieb, z.B. in multiplexenden Anzeigen.
• Temperaturbereich:Betrieb: -20°C bis +80°C; Lagerung: -30°C bis +100°C. Die Leistungsfähigkeit des Bauteils ist innerhalb des Betriebsbereichs spezifiziert.
• Lötbedingungen:Hält 260°C für 10 Sekunden stand, was gängigen bleifreien (Pb-free) Reflow-Profilen entspricht.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Gemessen bei Ta=25°C und einem Standard-Prüfstrom (IF) von 5 mA definieren diese Parameter die typische Leistung.

• Lichtstärke (Iv):Ein Schlüsselmaß für die wahrgenommene Helligkeit. Für den Blau-Chip liegt sie zwischen 11,2 mcd (min) und 45,0 mcd (max). Für den Orange-Chip zwischen 18,0 mcd und 112,0 mcd. Der Orange-Chip weist typischerweise eine höhere Lichtausbeute auf.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):130 Grad (typisch für beide Farben). Dieser breite Abstrahlwinkel ist charakteristisch für seitenblickende LEDs und bietet ein breites Abstrahlmuster, das für kantenbeleuchtete oder Anzeigeanwendungen geeignet ist.
• Durchlassspannung (VF):Blau: 2,6V bis 3,4V; Orange: 1,6V bis 2,4V (bei IF=5mA). Die Durchlassspannung ist ein kritischer Parameter für den Schaltungsentwurf, da sie den Spannungsabfall über der LED und den Wert des benötigten Vorwiderstands bestimmt. Die blaue LED benötigt aufgrund ihres Halbleitermaterials mit größerer Bandlücke eine höhere Ansteuerspannung.
• Spitzenwellenlänge (λP) & Dominante Wellenlänge (λd):Blau: λP ~468 nm, λd 463-477 nm. Orange: λP ~611 nm, λd 598-612 nm. Die dominante Wellenlänge definiert die wahrgenommene Farbe. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt 25 nm für Blau und 17 nm für Orange und gibt die Farbreinheit an.
• Sperrstrom (IR):Max. 10 μA bei VR=5V. LEDs sind nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt; dieser Parameter dient nur Testzwecken. Das Anlegen einer Sperrspannung kann das Bauteil beschädigen.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Konsistenz in der Produktion zu gewährleisten, werden LEDs basierend auf wichtigen optischen Parametern sortiert (gebinned). Der LTST-S326TBKFKT-5A verwendet ein Binning-System für die Lichtstärke.

3.1 Lichtstärke-Binning

Die Lichtleistung wird in Bins mit einer Toleranz von +/-15% innerhalb jedes Bins kategorisiert.

• Blau-Chip Bins:L (11,2-18,0 mcd), M (18,0-28,0 mcd), N (28,0-45,0 mcd).
• Orange-Chip Bins:M (18,0-28,0 mcd), N (28,0-45,0 mcd), P (45,0-71,0 mcd), Q (71,0-112,0 mcd).

Dieses Binning ermöglicht es Entwicklern, Bauteile mit einer garantierten Mindesthelligkeit für ihre Anwendung auszuwählen und so visuelle Konsistenz in Endprodukten sicherzustellen. Das spezifische Bin für eine bestimmte Produktionscharge wird typischerweise im Bestellcode oder auf Verpackungsetiketten angegeben.

4. Analyse der Kennlinien

Während das PDF typische Kennlinien referenziert, sind diese im Auszug nicht enthalten. Basierend auf dem Standardverhalten von LEDs werden die folgenden Analysen aus den gegebenen Parametern abgeleitet.

4.1 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kennlinie)

Die I-V-Beziehung ist exponentiell. Für die blaue LED ist die Schwellspannung höher (~2,6V) im Vergleich zur orangen LED (~1,6V). Die Kurve zeigt einen steilen Stromanstieg, sobald die Durchlassspannung diesen Schwellwert überschreitet. Eine ordnungsgemäße Stromregelung (über einen Vorwiderstand oder Konstantstromtreiber) ist essentiell, um thermisches Durchgehen zu verhindern, da die Durchlassspannung mit steigender Temperatur abnimmt, was bei Spannungsversorgung zu einem zerstörerischen Stromanstieg führen kann.

4.2 Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Die Lichtstärke ist bis zu einem gewissen Punkt annähernd proportional zum Durchlassstrom. Ein Betrieb über dem empfohlenen DC-Strom (20/25 mA) erhöht die Helligkeit, jedoch auf Kosten einer höheren Verlustleistung, reduzierter Effizienz und beschleunigtem Lichtstromrückgang (Abnahme der Lichtleistung über die Zeit).

4.3 Temperaturabhängigkeit

Die LED-Leistung ist temperaturabhängig. Mit steigender Sperrschichttemperatur: Die Lichtstärke nimmt generell ab, die Durchlassspannung (VF) nimmt leicht ab und die dominante Wellenlänge kann sich verschieben (typischerweise länger für InGaN). Der spezifizierte Betriebstemperaturbereich von -20°C bis +80°C definiert die Umgebungsbedingungen, unter denen die veröffentlichten Eigenschaften gültig sind. Eine angemessene Wärmemanagement auf der Leiterplatte ist wichtig, um Leistung und Lebensdauer aufrechtzuerhalten.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen und Pinbelegung

Das Bauteil entspricht einem EIA-Standard-SMD-Gehäuse. Wichtige Abmessungen umfassen Gehäusegröße und Anschlussabstand. Alle Abmessungen haben eine Toleranz von ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben. Die Pinbelegung ist kritisch für die korrekte Ausrichtung: Pin C1 ist der Anode des Orange-Chips (AlInGaP) zugeordnet, und Pin C2 ist der Anode des Blau-Chips (InGaN) zugeordnet. Die Kathode ist gemeinsam. Das Gehäuse ist "wasserklar", was bedeutet, dass die Linse transparent ist und die wahre, satte Farbe des LED-Chips sichtbar ist.

5.2 Empfohlenes Leiterplatten-Pad-Design und Polarität

Ein empfohlenes Lötflächenmuster (Footprint) wird bereitgestellt, um zuverlässiges Löten und korrekte Ausrichtung zu gewährleisten. Das Design umfasst typischerweise Wärmeentlastungen und Lötstoppmaskendefinitionen. Die Polarität muss während der Platzierung strikt beachtet werden. Die Markierung auf dem Bauteilgehäuse (oft ein Punkt oder eine abgeschrägte Ecke) zeigt die Kathodenseite (gemeinsam) an. Falsche Polarität verhindert das Leuchten der LED, und das Anlegen einer Sperrspannung kann sie beschädigen.

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

6.1 IR-Reflow-Lötparameter

Für bleifreie Lötprozesse wird ein empfohlenes Reflow-Profil bereitgestellt. Wichtige Parameter umfassen: Vorwärmzone (150-200°C), Vorwärmzeit (max. 120 Sekunden), Spitzentemperatur (max. 260°C) und Zeit oberhalb der Liquidustemperatur (bei Spitzentemperatur, max. 10 Sekunden). Das Bauteil hält unter diesen Bedingungen maximal zwei Reflow-Zyklen stand. Die Einhaltung dieses Profils ist entscheidend, um thermischen Schock, Delamination oder Schäden am LED-Chip und Epoxid-Linse zu verhindern.

6.2 Handlötung

Falls Handlötung notwendig ist, sollte diese mit Vorsicht durchgeführt werden. Die Temperatur der Lötspitze sollte 300°C nicht überschreiten, und die Lötzeit pro Anschluss sollte auf maximal 3 Sekunden begrenzt werden. Für Handlötung wird nur ein Lötzyklus empfohlen, um thermische Belastung zu minimieren.

6.3 Lager- und Handhabungsbedingungen

Lagerung (versiegelte Verpackung):Lagern bei ≤30°C und ≤90% relativer Luftfeuchtigkeit (RH). Die Haltbarkeit beträgt ein Jahr bei Lagerung im original feuchtigkeitsgeschützten Beutel mit Trockenmittel.
Lagerung (geöffnete Verpackung):Für Bauteile, die aus ihrer versiegelten Verpackung entnommen wurden, sollte die Umgebung 30°C / 60% RH nicht überschreiten. Bauteile sollten innerhalb einer Woche verwendet werden (MSL Level 3). Für längere Lagerung außerhalb des Originalbeutels müssen sie in einem versiegelten Behälter mit Trockenmittel oder in einer Stickstoffumgebung gelagert werden. Bei Lagerung über eine Woche 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.
ESD-Vorsichtsmaßnahmen:LEDs sind empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD). Die Handhabung sollte an geerdeten Arbeitsplätzen mit Erdungsarmbändern oder antistatischen Handschuhen erfolgen, um latente oder katastrophale Ausfälle zu verhindern.

6.4 Reinigung

Wenn nach dem Löten eine Reinigung erforderlich ist, sollten nur spezifizierte Lösungsmittel verwendet werden. Das Eintauchen der LED in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute ist akzeptabel. Aggressive oder nicht spezifizierte Chemikalien können das Kunststoffgehäuse beschädigen, was zu Verfärbungen oder Rissen führt.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Tape-and-Reel-Spezifikationen

Die LEDs werden in 8 mm breiter, geprägter Trägerbahn auf 7-Zoll (178 mm) Durchmesser großen Spulen geliefert. Dies ist die Standardverpackung für automatisierte Bestückungsgeräte. Jede Spule enthält 3000 Stück. Die Bahn hat eine Deckfolie, um die Bauteile während Transport und Handhabung zu schützen. Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA-481-Spezifikationen.

7.2 Mindestbestellmenge und Spulendetails

Die Standardmenge einer vollen Spule beträgt 3000 Stück. Für Mengen unter einer vollen Spule gilt eine Mindestpackmenge von 500 Stück für Restposten. Die Verpackungsspezifikation erlaubt maximal zwei aufeinanderfolgende fehlende Bauteile in der Bahn.

8. Anwendungsdesign-Vorschläge

8.1 Schaltungsentwurfsüberlegungen

• Strombegrenzung:Verwenden Sie stets einen Vorwiderstand, um den Durchlassstrom auf den gewünschten Wert zu begrenzen (z.B. 5 mA zum Testen, bis zum maximalen DC-Nennwert für volle Helligkeit). Berechnen Sie den Widerstandswert mit dem Ohmschen Gesetz: R = (Vcc - VF) / IF, wobei Vcc die Versorgungsspannung, VF die LED-Durchlassspannung (für sicheres Design den Maximalwert verwenden) und IF der gewünschte Strom ist.
• Stromversorgung:Sorgen Sie für eine stabile Gleichstromversorgung. Welligkeit oder Spannungsspitzen können Helligkeit und Lebensdauer beeinträchtigen.
• Parallelschaltung:Vermeiden Sie den direkten Parallelanschluss von LEDs ohne individuelle strombegrenzende Widerstände, da geringe VF-Unterschiede zu einer ungleichen Stromaufteilung führen können, bei der eine LED den Großteil des Stroms zieht.

8.2 Wärmemanagement

Obwohl SMD-LEDs klein sind, erzeugt die Verlustleistung (bis zu 76 mW) Wärme. Stellen Sie sicher, dass die Leiterplatte über ausreichende Kupferfläche (Wärmepads) verfügt, die mit den Kathoden-/Anodenpads der LED verbunden ist, um als Kühlkörper zu dienen. Platzieren Sie die LED nicht in der Nähe anderer wärmeerzeugender Bauteile.

8.3 Optische Integration

Die seitenblickende Natur dieser LED macht sie ideal für Anwendungen, bei denen Licht parallel zur Leiterplattenoberfläche gelenkt werden muss, z.B. in einen Lichtleiter für kantenbeleuchtete Panels oder zur Beleuchtung von Symbolen auf einem Frontpanel. Berücksichtigen Sie beim Entwurf von Lichtleitern oder Diffusoren den 130-Grad-Abstrahlwinkel, um eine gleichmäßige Ausleuchtung sicherzustellen.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die primäre Differenzierung des LTST-S326TBKFKT-5A liegt in seiner zweifarbigen, seitenblickenden Konfiguration innerhalb eines Standard-SMD-Gehäuses. Im Vergleich zur Verwendung von zwei separaten einfarbigen LEDs bietet er eine 50%ige Reduzierung des benötigten Leiterplatten-Footprints. Die Verwendung von InGaN für Blau und AlInGaP für Orange bietet eine gute Kombination aus Helligkeit und Farbsättigung. Der breite Abstrahlwinkel ist ein spezifischer Vorteil gegenüber Aufsicht-LEDs für seitliche Beleuchtungsaufgaben. Seine Kompatibilität mit Standard-IR-Reflow und Tape-and-Reel-Verpackung macht ihn mit Hochvolumen-, kosteneffizienten Fertigungsprozessen kompatibel.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

10.1 Kann ich beide Farben gleichzeitig ansteuern?

Nein, die beiden Chips teilen sich eine gemeinsame Kathode, haben aber unabhängige Anoden (C1 für Orange, C2 für Blau). Sie müssen von separaten Stromquellen angesteuert werden (z.B. zwei GPIO-Pins eines Mikrocontrollers, jeweils mit eigenem Vorwiderstand). Das gleichzeitige Ansteuern mit einer einzigen Quelle, die mit beiden Anoden verbunden ist, ist mit dieser Pin-Konfiguration nicht möglich.

10.2 Warum ist die Durchlassspannung für die beiden Farben unterschiedlich?

Die Durchlassspannung ist eine grundlegende Eigenschaft der Bandlückenenergie des Halbleitermaterials. Blaues Licht hat eine höhere Photonenenergie, die einen Halbleiter mit größerer Bandlücke (InGaN) erfordert. Eine größere Bandlücke korreliert mit einer höheren Durchlassspannung. Oranges Licht von AlInGaP hat eine niedrigere Photonenenergie und somit eine niedrigere Durchlassspannung.

10.3 Was bedeutet \"Wasserklare\" Linse?

Eine \"wasserklare\" oder transparente Linse streut das Licht nicht. Sie ermöglicht es, die wahre, gesättigte Farbe des LED-Chips zu sehen. Dies steht im Gegensatz zu einer \"diffusen\" oder \"milchigen\" Linse, die das Licht streut und ein breiteres, weicheres Abstrahlmuster erzeugt, jedoch oft mit einer leichten Reduzierung der wahrgenommenen Farbsättigung und axialen Intensität.

10.4 Wie interpretiere ich den Bin-Code für meine Bestellung?

Der Bin-Code (z.B. \"N\" für Blau, \"Q\" für Orange) spezifiziert den garantierten Bereich der Lichtstärke für diese Produktionscharge. Sie sollten bei der Bestellung den/die erforderlichen Bin(s) angeben, um Helligkeitskonsistenz über alle Einheiten in Ihrem Produkt hinweg sicherzustellen. Wenn nicht angegeben, können Sie Bauteile aus jedem verfügbaren Bin innerhalb des Produktbereichs erhalten.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Szenario: Dual-Statusanzeige für einen Netzwerkrouter.Ein Entwickler benötigt zwei Statusanzeigen (Strom und Netzwerkaktivität), hat aber begrenzten Platz auf dem Frontpanel. Er verwendet einen LTST-S326TBKFKT-5A. Der Orange-Chip (C1) ist mit einer konstanten 5mA-Stromquelle verbunden, um \"Strom Ein\" (dauerhaft) anzuzeigen. Der Blau-Chip (C2) ist mit einem Mikrocontroller-GPIO-Pin verbunden, der programmiert ist, mit 1 Hz zu blinken, um \"Netzwerkaktivität\" anzuzeigen. Ein einzelner Bauteil-Footprint liefert zwei unterschiedliche visuelle Signale. Die seitenblickende Emission wird in einen kleinen, kundenspezifisch geformten Lichtleiter eingekoppelt, der das Licht zu den Frontpanel-Beschriftungen lenkt.

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 aus dem n-Typ-Material mit Löchern aus dem p-Typ-Material. Diese Rekombination setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die Farbe (Wellenlänge) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie des Halbleitermaterials bestimmt. InGaN-Materialien werden für kürzere Wellenlängen (Blau, Grün, Weiß) verwendet, während AlInGaP-Materialien für längere Wellenlängen (Rot, Orange, Gelb) verwendet werden. Das seitenblickende Gehäuse enthält einen reflektierenden Hohlraum und eine geformte Epoxidlinse, um den Lichtaustritt seitlich vom Chip zu formen und zu lenken.

13. Technologietrends

Der Trend bei SMD-LEDs für Anzeigen und Hintergrundbeleuchtung geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), kleinerer Gehäusegrößen und erhöhter Integration. Zwei- und mehrfarbige Gehäuse in ultraminiaturisierten Footprints (z.B. 0402, 0201 metrisch) werden immer häufiger. Es gibt auch einen Fokus auf die Verbesserung der Farbkonsistenz und das Verschärfen von Binning-Toleranzen. Darüber hinaus treibt das Streben nach höherer Zuverlässigkeit und Leistung in rauen Umgebungen Fortschritte bei Gehäusematerialien und Chip-Technologie voran. Die Prinzipien effizienter Stromansteuerung, Wärmemanagement und ESD-Schutz bleiben grundlegend für alle LED-Anwendungen.