LTST-S225KRTGKT-Q SMD LED Datenblatt - Seitenblick Zweifarben-LED (Rot/Grün) - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt die Spezifikationen einer kompakten, seitlich emittierenden Zweifarben-SMD-LED (Surface Mount Device). Diese Komponente ist für die automatisierte Leiterplattenbestückung (PCB) ausgelegt und eignet sich ideal für Anwendungen, bei denen Platz knapp ist. Das Bauteil integriert zwei verschiedene Halbleiterchips in einem einzigen Gehäuse: einen AlInGaP-Chip für rotes Licht und einen InGaN-Chip für grünes Licht. Diese Konfiguration ermöglicht eine Zweifarben-Anzeige mit einem einzigen, miniaturisierten Platzbedarf.

1.1 Merkmale

• Konform mit der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).
• Zweifarben-Design (Rot und Grün) mit seitlicher Lichtabstrahlung.
• Anschlüsse mit Zinnbeschichtung für verbesserte Lötbarkeit.
• Verwendung von hocheffizienter AlInGaP- (für Rot) und InGaN-Chip-Technologie (für Grün).
• Verpackt in 8-mm-Tape auf 7-Zoll-(178-mm)-Spulen für die automatisierte Pick-and-Place-Bestückung.
• Standardmäßiges, EIA-konformes (Electronic Industries Alliance) Gehäuse.
• Eingangslogik-kompatibel.
• Entworfen für die Kompatibilität mit automatisierten Bestückungsgeräten.
• Geeignet für Infrarot- (IR) Reflow-Lötprozesse.

1.2 Anwendungen

Die Komponente eignet sich für eine breite Palette elektronischer Geräte, die kompakte, zuverlässige Statusanzeigen oder Hintergrundbeleuchtung benötigen. Typische Anwendungsbereiche sind:

• Telekommunikationsgeräte (z. B. Mobiltelefone, Netzwerkgeräte).
• Büroautomatisierungsgeräte und Haushaltsgeräte.
• Industrielle Steuerungspanels und -geräte.
• Tastatur- oder Keypad-Hintergrundbeleuchtung.
• Status- und Stromanzeigen.
• Mikrodisplays und Symbolbeleuchtung.
• Signal- und Symbolleuchten.

2. Gehäuseabmessungen und Pinbelegung

Die LED ist in einem SMD-Gehäuse untergebracht. Die spezifischen mechanischen Zeichnungen, die Länge, Breite, Höhe und Pad-Positionen definieren, sind im Datenblatt angegeben. Alle Maße sind in Millimetern (mm) mit einer Standardtoleranz von ±0,1 mm angegeben, sofern nicht anders vermerkt.

Pinbelegung:

• Pin 1 und 2: Anode und Kathode für den grünen (InGaN) LED-Chip.
• Pin 3 und 4: Anode und Kathode für den roten (AlInGaP) LED-Chip.

3. Grenzwerte und Eigenschaften

Alle Spezifikationen gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C, sofern nicht anders angegeben.

3.1 Absolute Maximalwerte

Belastungen über diese Grenzwerte hinaus können zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen.

• Verlustleistung (Pd):Rot: 50 mW, Grün: 38 mW.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_F(peak)):40 mA für beide Farben (gepulst mit 1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite).
• DC-Durchlassstrom (I_F):Rot: 20 mA, Grün: 10 mA.
• Betriebstemperaturbereich (T_opr):-20°C bis +80°C.
• Lagertemperaturbereich (T_stg):-30°C bis +85°C.
• Löttemperatur:260°C für 10 Sekunden aushalten (bleifreier Prozess).

3.2 Elektro-optische Eigenschaften (bei I_F= 5mA)

Dies sind die typischen Leistungsparameter unter Standardtestbedingungen.

• Lichtstärke (I_V):
  • Rot: Minimum 11,2 mcd, Typisch -, Maximum 28,0 mcd.
  • Grün: Minimum 56,0 mcd, Typisch -, Maximum 140,0 mcd.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):Typisch 130 Grad (der Winkel, bei dem die Intensität die Hälfte des Achswerts beträgt).
• Spitzenwellenlänge (λ_P):Rot: 639,0 nm, Grün: 525,0 nm.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):
  • Rot: Min. 617,0 nm, Max. 633,0 nm.
  • Grün: Min. 520,0 nm, Max. 535,0 nm.
• Spektrale Bandbreite (Δλ):Rot: 20,0 nm, Grün: 35,0 nm.
• Durchlassspannung (V_F):
  • Rot: Min. 1,6 V, Max. 2,3 V.
  • Grün: Min. 2,6 V, Max. 3,5 V.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 10 µA für beide bei V_R= 5V (nur zu Testzwecken; das Bauteil ist nicht für den Sperrbetrieb vorgesehen).

4. Binning-System

Um Farb- und Helligkeitskonstanz zu gewährleisten, werden die LEDs basierend auf gemessenen Leistungsparametern sortiert.

4.1 Lichtstärke- (Helligkeits-) Binning

• Rot:Bins L (11,2-18,0 mcd) und M (18,0-28,0 mcd). Toleranz pro Bin ±15%.
• Grün:Bins P2 (56,0-71,0 mcd), Q1 (71,0-90,0 mcd), Q2 (90,0-112,0 mcd), R1 (112,0-140,0 mcd). Toleranz pro Bin ±15%.

4.2 Farbton- (Dominante Wellenlänge-) Binning

• Nur Grün:Bins AP (520-525 nm), AQ (525-530 nm), AR (530-535 nm). Toleranz pro Bin ±1 nm.

5. Kennlinien und grafische Daten

Das Datenblatt enthält typische Kennlinien zur Unterstützung der Designanalyse. Diese grafischen Darstellungen helfen Ingenieuren, das Verhalten des Bauteils unter verschiedenen Bedingungen zu verstehen. Während spezifische Kurvenpunkte nicht im Text aufgeführt sind, sollten Designer die bereitgestellten Abbildungen für Details zu folgenden Punkten konsultieren:

• Der Zusammenhang zwischen Durchlassstrom (I_F) und Durchlassspannung (V_F) für beide Chips (Rot und Grün).
• Der Zusammenhang zwischen Durchlassstrom (I_F) und der relativen Lichtstärke für beide Farben.
• Der Einfluss der Umgebungstemperatur auf die relative Lichtstärke.
• Die spektrale Leistungsverteilung (SPD)-Kurven, die das Emissionsprofil der roten und grünen Chips zeigen.

6. Bestückungs- und Handhabungsanleitung

6.1 Reinigung

Falls nach dem Löten oder der Handhabung eine Reinigung erforderlich ist, verwenden Sie nur spezifizierte Lösungsmittel. Tauchen Sie die LED bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol. Verwenden Sie keine nicht spezifizierten chemischen Reiniger, da diese das Gehäusematerial beschädigen können.

6.2 PCB-Pad-Layout und Löten

Empfohlene Land-Pattern-Abmessungen (Footprint) für die PCB-Pads sind angegeben, um eine ordnungsgemäße Lötstellenbildung und mechanische Stabilität zu gewährleisten. Das Datenblatt enthält eine Abbildung, die die optimale Ausrichtung für das Löten und die empfohlene Pad-Geometrie zeigt, um eine gute Benetzung zu erleichtern und "Tombstoning" zu verhindern.

6.3 Verpackung: Tape and Reel

Die Bauteile werden in einem 8 mm breiten, geprägten Trägertape geliefert, das auf eine Standard-7-Zoll-(178-mm)-Spule aufgewickelt ist. Diese Verpackung entspricht den ANSI/EIA-481-Spezifikationen. Wichtige Details sind:

• Taschenabstand und -abmessungen für die Bauteilaufnahme.
• Spulennabendurchmesser, Flanschdurchmesser und -breite.
• Standardmenge: 4000 Stück pro volle Spule.
• Mindestbestellmenge für Restposten: 500 Stück.
• Maximal zwei aufeinanderfolgende leere Taschen sind zulässig.

7. Wichtige Hinweise und Anwendungshinweise

7.1 Anwendungsbereich

Diese LED ist für Standard-Elektronikgeräte im kommerziellen und industriellen Bereich ausgelegt. Sie ist nicht für sicherheitskritische oder hochzuverlässige Anwendungen vorgesehen, bei denen ein Ausfall direkt Leben oder Gesundheit gefährden könnte (z. B. Luftfahrt, medizinische Lebenserhaltung, Verkehrssteuerung). Für solche Anwendungen ist eine Rücksprache mit dem Hersteller erforderlich.

7.2 Lagerbedingungen

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

• Versiegelte Verpackung:Lagern bei ≤ 30°C und ≤ 90% relativer Luftfeuchtigkeit (RH). Innerhalb eines Jahres ab Herstelldatum verwenden.
• Geöffnete Verpackung:Die Bauteile sind feuchtigkeitsempfindlich (MSL 3). Lagern bei ≤ 30°C und ≤ 60% RH. Es wird empfohlen, das IR-Reflow-Löten innerhalb einer Woche nach Öffnen der Feuchtigkeitssperrbeutel abzuschließen. Bei Lagerung über eine Woche hinaus, vor dem Löten mindestens 20 Stunden bei 60°C backen oder in einem verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder in einer Stickstoffatmosphäre lagern.

7.3 Lötempfehlungen

Halten Sie sich an die folgenden Bedingungen, um thermische Schäden zu vermeiden:

• Reflow-Löten (empfohlen):
  • Vorwärmen: 150-200°C für maximal 120 Sekunden.
  • Spitzentemperatur: Maximal 260°C.
  • Zeit über 260°C: Maximal 10 Sekunden. Der Reflow-Vorgang sollte maximal zweimal durchgeführt werden.
• Handlöten (Lötkolben):
  • Lötspitzentemperatur: Maximal 300°C.
  • Lötzeit: Maximal 3 Sekunden pro Lötstelle. Auf einen Lötzyklus beschränken.

Hinweis zu Reflow-Profilen:Das optimale Temperaturprofil hängt vom spezifischen PCB-Design, den Komponenten, der Lotpaste und dem Ofen ab. Das Profil sollte für die spezifische Baugruppe charakterisiert werden. Das Datenblatt verweist auf ein Beispielprofil basierend auf JEDEC-Standards.

7.4 Elektrostatische Entladung (ESD)-Empfindlichkeit

LEDs sind anfällig für Schäden durch elektrostatische Entladung (ESD) und elektrische Überspannungen. Befolgen Sie während der Handhabung und Bestückung stets geeignete ESD-Schutzmaßnahmen:

• Verwenden Sie ein geerdetes Handgelenkband oder antistatische Handschuhe.
• Stellen Sie sicher, dass alle Arbeitsplätze, Geräte und Werkzeuge ordnungsgemäß geerdet sind.
• Handhaben Sie die Bauteile in einem ESD-geschützten Bereich.

8. Designüberlegungen und Anwendungshinweise

8.1 Strombegrenzung

Betreiben Sie die LED stets mit einem Reihenstrombegrenzungswiderstand oder einer Konstantstromquelle. Der Widerstandswert (R) kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (V_supply- V_F) / I_F. Verwenden Sie für ein konservatives Design den maximalen V_F-Wert aus dem Datenblatt, um sicherzustellen, dass der Strom den gewünschten I_F-Wert nicht überschreitet. Überschreiten Sie nicht die absoluten Maximalwerte für DC- oder Pulsstrom.

8.2 Thermomanagement

Obwohl das Gehäuse klein ist, erzeugt die Verlustleistung (bis zu 50 mW für Rot, 38 mW für Grün) Wärme. Für Dauerbetrieb bei oder nahe dem maximalen Strom sorgen Sie für ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte um die Lötpads herum, die als Kühlkörper dient. Dies hilft, eine niedrigere Sperrschichttemperatur aufrechtzuerhalten, was die Lichtausbeute und die Langzeitzuverlässigkeit erhält.

8.3 Optisches Design

Das seitlich emittierende Design (typischer Abstrahlwinkel 120°) strahlt Licht parallel zur Leiterplattenebene ab. Dies ist ideal für Kantenbeleuchtung von Lichtleitern, seitlich beleuchtete Symbole oder Statusanzeigen, die von der Seite eines Geräts betrachtet werden. Berücksichtigen Sie die Winkelintensitätsverteilung bei der Gestaltung von Lichtleitern oder Linsen, um das gewünschte Beleuchtungsmuster zu erreichen.

8.4 Zweifarben-Ansteuerung

Die roten und grünen Chips sind elektrisch unabhängig. Sie können separat angesteuert werden, um Rot, Grün oder durch schnelles Schalten eine scheinbare Bernstein-/Gelbfarbe anzuzeigen. Für Mischfarbenanwendungen wird üblicherweise ein Mikrocontroller mit PWM-Ausgängen (Pulsweitenmodulation) verwendet, um Intensität und Farbmischung zu steuern.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Diese zweifarbige, seitlich emittierende SMD-LED bietet spezifische Vorteile in platzbeschränkten Designs:

• Platzeffizienz:Eine einzelne Komponente bietet zwei verschiedene Farben, reduziert die Bauteilanzahl und den PCB-Footprint im Vergleich zur Verwendung von zwei separaten Einfarben-LEDs.
• Automatisierungsfreundlich:Die Tape-and-Reel-Verpackung und der Standard-SMD-Footprint sind für schnelle, automatisierte Fertigungslinien optimiert und senken die Herstellungskosten.
• Materialtechnologie:Die Verwendung von AlInGaP für Rot bietet hohe Effizienz und gute Temperaturstabilität, während InGaN für Grün eine helle Ausgangsleistung im sichtbaren Spektrum liefert.
• Seitliche Emission:Im Gegensatz zu oben emittierenden LEDs lenkt dieses Gehäuse das Licht seitlich ab, was ein entscheidendes Merkmal für spezifische Hintergrundbeleuchtungs- und Indikatoranwendungen ist, bei denen vertikaler Platz oder ein bestimmter Betrachtungswinkel erforderlich ist.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQs)

F1: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?
A1: Die Spitzenwellenlänge (λ_P) ist die einzelne Wellenlänge, bei der das Emissionsspektrum seine maximale Intensität hat. Die dominante Wellenlänge (λ_d) ist die einzelne Wellenlänge von monochromatischem Licht, die, kombiniert mit einem spezifizierten weißen Referenzlicht, die wahrgenommene Farbe der LED entspricht. λ_dsteht in engerem Zusammenhang mit der menschlichen Farbwahrnehmung.

F2: Kann ich die roten und grünen Chips gleichzeitig mit ihrem maximalen DC-Strom betreiben?
A2: Nein. Die absoluten Maximalwerte geben die Verlustleistungsgrenzen für jeden Chip einzeln an (Rot: 50 mW, Grün: 38 mW). Der gleichzeitige Betrieb beider mit Maximalstrom (Rot 20mA @ ~2,3V = 46 mW, Grün 10mA @ ~3,5V = 35 mW) würde bei anhaltendem Betrieb wahrscheinlich die gesamte thermische Verlustleistungsfähigkeit des Gehäuses überschreiten, was möglicherweise zu Überhitzung und reduzierter Lebensdauer führt. Reduzieren Sie die Ströme oder implementieren Sie ein Thermomanagement für den Dual-Betrieb bei hoher Leistung.

F3: Warum ist die Lagerfeuchteanforderung strenger, nachdem die Tüte geöffnet wurde?
A3: Die versiegelte Tüte enthält Trockenmittel und ist eine Feuchtigkeitssperre. Einmal geöffnet, kann das SMD-Gehäuse Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen. Während des Reflow-Lötens kann diese eingeschlossene Feuchtigkeit sich schnell ausdehnen ("Popcorn-Effekt") und zu innerer Delamination oder Rissen im Gehäuse führen. Die MSL-3-Einstufung gibt die "Floor Life" und Backanforderungen vor, um dies zu verhindern.

F4: Wie interpretiere ich die Binning-Codes bei der Bestellung?
A4: Die Artikelnummer enthält typischerweise Bin-Codes für Lichtstärke und manchmal Wellenlänge. Sie müssen Ihre gewünschte Helligkeit (z. B. Grün im R1-Bin für höchste Ausgangsleistung) und Farbe (z. B. Grün im AP-Bin für einen bestimmten Grünton) angeben, um sicherzustellen, dass Sie Komponenten erhalten, die den Konsistenzanforderungen Ihrer Anwendung für Helligkeit und Farbaussehen entsprechen.