SMD LED LTST-S115KSKRKT Datenblatt - Seitenblick Zweifarbig (Gelb/Rot) - AlInGaP-Chip - 25mA - 62,5mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument erläutert die Spezifikationen einer kompakten, oberflächenmontierbaren Zweifarb-LED-Lampe. Für die automatisierte Bestückung konzipiert, ist dieses Bauteil ideal für Anwendungen, bei denen Platz knapp ist und eine zuverlässige, helle Anzeige erforderlich ist. Das Bauteil vereint zwei unterschiedliche lichtemittierende Chips in einem einzigen, industrieüblichen Gehäuse.

1.1 Merkmale

• Konform mit den RoHS-Umweltrichtlinien.
• Zweifarb-Konfiguration (Gelb und Rot) in einem Seitenblick-Gehäuse.
• Verwendet hochhelle Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP)-Halbleitertechnologie.
• Anschlüsse sind mit einer Zinnbeschichtung versehen für verbesserte Lötharkeit.
• Verpackt auf 8-mm-Trägerband, aufgewickelt auf 7-Zoll-(178-mm)-Spulen für automatisierte Pick-and-Place-Geräte.
• Entspricht den standardmäßigen EIA-Gehäuseabmessungen.
• Die Eingangslogik ist mit den Standardtreiberpegeln integrierter Schaltungen (ICs) kompatibel.
• Vollständig kompatibel mit automatisierten Bestückungs- und Infrarot (IR)-Reflow-Lötprozessen.

1.2 Anwendungen

This LED is suited for a broad range of electronic devices and systems, including but not limited to:

• Telekommunikationsgeräte (z. B. schnurlose/Mobiltelefone, Netzwerk-Switches).
• Büroautomatisierungsgeräte (z. B. Notebooks, Drucker).
• Haushaltsgeräte und industrielle Steuerungspanels.
• Hintergrundbeleuchtung für Tastaturen und Keypads.
• Status- und Stromversorgungsanzeigen.
• Mikrodisplays und symbolische Beleuchtung.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte stellen die Belastungsgrenzen dar, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Ein Betrieb unter oder an diesen Grenzen wird nicht garantiert.

• Verlustleistung (P_d):62,5 mW pro Chip. Dies ist die maximale Leistung, die die LED bei einer Umgebungstemperatur (T_a) von 25°C als Wärme abführen kann. Das Überschreiten dieses Limits birgt das Risiko thermischer Degradation.
• Spitzen-Strom in Durchlassrichtung (I_FP):60 mA. Dies ist der maximal zulässige Momentanstrom, typischerweise unter gepulsten Bedingungen spezifiziert (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite), um eine Überhitzung des Halbleiterübergangs zu verhindern.
• Dauerstrom in Durchlassrichtung (I_F):25 mA DC. Dies ist der empfohlene Maximalstrom für Dauerbetrieb, um langfristige Zuverlässigkeit und stabile Lichtleistung zu gewährleisten.
• Sperrspannung (V_R):5 V. Das Anlegen einer Sperrspannung, die diesen Wert überschreitet, kann zu einem sofortigen und katastrophalen Ausfall des LED-Übergangs führen.
• Betriebstemperaturbereich:-30°C bis +80°C. Die Funktionsfähigkeit des Bauteils ist innerhalb dieses Umgebungstemperaturbereichs garantiert.
• Lagertemperaturbereich:-40°C bis +100°C. Das Bauteil kann innerhalb dieser Grenzen ohne Degradation gelagert werden.
• Infrarot-Lötbedingung:Hält einer Spitzentemperatur von 260°C für maximal 10 Sekunden stand, was dem Standard für bleifreie (Pb-free) Reflow-Profile entspricht.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Diese Parameter werden bei T_a=25°C und I_F=20mA gemessen, was typischen Betriebsbedingungen entspricht.

• Lichtstärke (I_V):
  • Gelb:Minimum 45,0 mcd, Typischer Wert angegeben, Maximum 180,0 mcd.
  • Rot:Minimum 28,0 mcd, Typischer Wert angegeben, Maximum 180,0 mcd.
  • Gemessen mit einem Sensor, der auf die photopische Hellempfindlichkeitskurve (CIE-Kurve) des menschlichen Auges abgestimmt ist.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):130 Grad (typisch für beide Farben). Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres Spitzenwerts (auf der Achse) abfällt. Der weite 130°-Winkel macht dies zu einem seitlich abstrahlenden Bauteil, das für breite, gleichmäßige Ausleuchtung geeignet ist.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_P):
  • Gelb:Typisch 593 nm.
  • Rot:Typisch 639 nm.
  • Dies ist die Wellenlänge, bei der die optische Ausgangsleistung am größten ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):
  • Gelb:Bereich von 587,0 nm (Min) bis 594,5 nm (Max).
  • Rot:Bereich von 624 nm (Min) bis 638 nm (Max).
  • Abgeleitet vom CIE-Farbdiagramm, ist dies die einzelne Wellenlänge, die das menschliche Auge als Farbe wahrnimmt.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Typisch 15 nm (Gelb) und 20 nm (Rot). Dies gibt die spektrale Reinheit an; ein kleinerer Wert bedeutet monochromatischeres Licht.
• Durchlassspannung (V_F):Typisch 2,0 V, mit einem Maximum von 2,4 V bei 20mA für beide Farben. Dies ist der Spannungsabfall über der LED im Betrieb.
• Sperrstrom (I_R):Maximum 10 μA bei V_R=5V. Dies ist der geringe Leckstrom, wenn das Bauteil innerhalb seiner Nennwerte in Sperrrichtung betrieben wird.

3. Erklärung des Bin-Ranking-Systems

Die Lichtstärke von LEDs variiert von Charge zu Charge. Ein Binning-System gewährleistet Konsistenz, indem Bauteile mit ähnlicher Leistung gruppiert werden.

3.1 Lichtstärke-Binning

Jede Farbe hat spezifische Bin-Codes, die Minimal- und Maximalbereiche der Lichtstärke bei 20mA definieren. Die Toleranz innerhalb jedes Bins beträgt +/-15%.

Gelber Chip:

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

Roter Chip:

• Bin N:28,0 – 45,0 mcd
• Bin P:45,0 – 71,0 mcd
• Bin Q:71,0 – 112,0 mcd
• Bin R:112,0 – 180,0 mcd

Konstrukteure sollten bei der Bestellung den erforderlichen Bin-Code(s) angeben, um den notwendigen Helligkeitsgrad für ihre Anwendung zu garantieren.

4. Mechanische und Verpackungsinformationen

4.1 Gehäuseabmessungen und Pinbelegung

Das Bauteil entspricht einer standardmäßigen SMD-Außenform. Kritische Abmessungen umfassen Gehäusegröße und Anschlussabstand. Alle Maße sind in Millimetern mit einer typischen Toleranz von ±0,1mm.

Pinbelegung:

• Kathode 1 (C1):Mit der Anode des roten Chips verbunden. Die gemeinsame Kathoden-Konfiguration bedeutet, dass das Anlegen einer Durchlassspannung an C1 (relativ zur gemeinsamen Anode) den roten Chip zum Leuchten bringt.
• Kathode 2 (C2):Mit der Anode des gelben Chips verbunden. Das Anlegen einer Durchlassspannung an C2 bringt den gelben Chip zum Leuchten.
• Gemeinsame Anode:Der andere Anschluss (im Diagramm nicht explizit als C1/C2 beschriftet) ist die gemeinsame Anode für beide Chips.

Diese Konfiguration ermöglicht die unabhängige Steuerung der beiden Farben durch Ansteuerung der jeweiligen Kathoden-Pins.

4.2 Empfohlenes PCB-Pad-Layout und Lötrichtung

Ein empfohlenes Landmuster (Footprint) wird bereitgestellt, um eine ordnungsgemäße Lötstellenbildung, mechanische Stabilität und Wärmeableitung während des Reflow-Prozesses zu gewährleisten. Die Ausrichtung des Bauteils auf dem Band relativ zu den PCB-Pads ist ebenfalls angegeben, um eine korrekte automatisierte Platzierung zu erleichtern.

4.3 Band- und Spulenverpackungsspezifikationen

Die LEDs werden in geprägter Trägerbandverpackung für die automatisierte Handhabung geliefert.

• Bandbreite:8 mm.
• Spulendurchmesser:7 Zoll (178 mm).
• Stückzahl pro Spule:3000 Stück.
• Mindestbestellmenge (MOQ):500 Stück für Teilspulen.
• Die Verpackung folgt den ANSI/EIA-481-Standards. Das Band ist mit einem Deckband versiegelt, und maximal zwei aufeinanderfolgende leere Taschen sind zulässig.

5. Löt-, Montage- und Handhabungsrichtlinien

5.1 Infrarot-Reflow-Lötprofil

Ein detailliertes Temperatur-Zeit-Profil wird für die bleifreie (Pb-free) Lötmontage empfohlen. Wichtige Parameter umfassen:

• Vorwärmen:Aufheizen auf 150-200°C.
• Einweich-/Vorwärmzeit:Maximal 120 Sekunden, um Flussmittel zu aktivieren und die Temperatur auszugleichen.
• Reflow (Liquidus):Die Spitzentemperatur darf 260°C nicht überschreiten.
• Zeit über 260°C:Muss 10 Sekunden oder weniger betragen.
• Anzahl der Reflow-Durchläufe:Maximal zwei Mal.

Das Profil sollte in Abstimmung mit den Richtlinien des spezifischen Lotpastenherstellers entwickelt und für die tatsächliche PCB-Montage validiert werden.

5.2 Handlöten

Falls manuelles Löten erforderlich ist:

• Lötkolbentemperatur:Maximal 300°C.
• Kontaktzeit:Maximal 3 Sekunden pro Lötstelle.
• Anzahl der Vorgänge:Nur einmal pro Lötstelle, um thermische Belastung zu minimieren.

5.3 Reinigung

Falls eine Nachlötreinigung erforderlich ist:

• Verwenden Sie nur spezifizierte Lösungsmittel wie Ethylalkohol oder Isopropylalkohol.
• Die Eintauchzeit sollte bei Raumtemperatur weniger als eine Minute betragen.
• Vermeiden Sie aggressive oder nicht spezifizierte Chemikalien, die die LED-Linse oder das Gehäusematerial beschädigen könnten.

5.4 Lagerung und Feuchtigkeitsempfindlichkeit

Die LEDs sind feuchtigkeitsempfindlich. Eine ordnungsgemäße Handhabung ist entscheidend, um "Popcorning" (Gehäuserisse) während des Reflow-Prozesses zu verhindern.

• Versiegelte Verpackung:Lagern bei ≤30°C und ≤90% rF. Innerhalb eines Jahres nach dem Trockenpack-Datum verwenden.
• Geöffnete Verpackung:Lagern bei ≤30°C und ≤60% rF. Für eine längere Lagerung außerhalb des Originalbeutels verwenden Sie einen versiegelten Behälter mit Trockenmittel oder eine Stickstoffatmosphäre.
• Bodenlebensdauer:Bauteile, die länger als eine Woche der Umgebungsluft ausgesetzt waren, sollten vor dem Löten bei etwa 60°C für mindestens 20 Stunden getrocknet (gebakt) werden, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen.

5.5 Vorsichtsmaßnahmen gegen elektrostatische Entladung (ESD)

Die AlInGaP-Halbleiterstruktur ist anfällig für Schäden durch elektrostatische Entladung (ESD) und elektrische Überspannungen.

• Bauteile stets in einem ESD-geschützten Bereich handhaben.
• Verwenden Sie Erdungsarmbänder oder antistatische Handschuhe.
• Stellen Sie sicher, dass alle Geräte, Werkzeuge und Arbeitsflächen ordnungsgemäß geerdet sind.

6. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

6.1 Strombegrenzung

Ein externer strombegrenzender Widerstand ist zwingend erforderlich, wenn die LED von einer Spannungsquelle angetrieben wird, die höher ist als ihre Durchlassspannung (V_F). Der Widerstandswert kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (V_versorgung- V_F) / I_F. Für einen zuverlässigen Betrieb darf der Dauerstrom in Durchlassrichtung (I_F) von 25mA nicht überschritten werden. Für gepulsten Betrieb, um eine höhere wahrgenommene Helligkeit zu erreichen, stellen Sie sicher, dass der Spitzenstrom und das Tastverhältnis innerhalb der absoluten Maximalwerte bleiben.

6.2 Thermomanagement

Obwohl die Verlustleistung relativ gering ist (62,5 mW pro Chip), verlängert ein ordnungsgemäßes thermisches Design die Lebensdauer und erhält eine stabile Lichtleistung. Stellen Sie sicher, dass das PCB-Pad-Design eine ausreichende Wärmeableitung bietet. Vermeiden Sie es, die LED in der Nähe anderer bedeutender Wärmequellen zu platzieren. Der Betrieb bei hohen Umgebungstemperaturen (nahe dem Maximum von 80°C) kann eine Reduzierung (Derating) des maximalen Durchlassstroms erforderlich machen.

6.3 Optisches Design

Der 130-Grad-Seitenabstrahlwinkel ist ein Schlüsselmerkmal. Bei der Gestaltung von Lichtleitern, Linsen oder Diffusoren sollte dieses breite Abstrahlmuster berücksichtigt werden, um eine gleichmäßige Ausleuchtung zu erreichen. Die "wasserklare" Linse liefert die wahre Chipfarbe ohne Diffusion.

7. Technischer Vergleich und Differenzierung

Dieses Bauteil bietet spezifische Vorteile in seiner Kategorie:

• Zwei Farben in einem Gehäuse:Spart PCB-Platz und Bauteilanzahl im Vergleich zur Verwendung von zwei separaten Einfarb-LEDs.
• AlInGaP-Technologie:Bietet höhere Effizienz und Helligkeit im Vergleich zu älteren Technologien wie Standard-GaAsP für rote/gelbe Farben, insbesondere bei niedrigeren Strömen.
• Seitenblick-Gehäuse:Ideal für Anwendungen, bei denen die PCB parallel zur Betrachtungsoberfläche montiert ist, wie z. B. bei randbeleuchteten Panels oder Statusanzeigen an der Seite eines Geräts.
• Volle IR-Reflow-Kompatibilität:Kann standardmäßigen bleifreien Lötprofilen standhalten, was es für moderne, hochvolumige SMT-Montagelinien geeignet macht, ohne sekundäre Prozesse zu erfordern.

8. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

8.1 Kann ich den gelben und den roten Chip gleichzeitig ansteuern?

Ja, aber Sie müssen die gesamte Verlustleistung berücksichtigen. Der absolute Maximalwert für die Verlustleistung beträgt 62,5 mWpro Chip. Das gleichzeitige Ansteuern beider Chips mit ihrem maximalen Dauerstrom (jeweils 25 mA) und einer typischen V_Fvon 2,0 V ergibt 50 mW pro Chip (100 mW insgesamt), was den Wert pro Chip überschreitet. Um beide gleichzeitig anzusteuern, müssen Sie daher den Strom für jeden Chip so reduzieren, dass die individuelle Verlustleistung 62,5 mW nicht überschreitet. Ein sicherer Ansatz ist, den Strom für jeden Chip auf einen Wert zu begrenzen, der P_dinnerhalb der Spezifikation hält, z. B. jeweils ~15 mA.

8.2 Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

Spitzenwellenlänge (λ_P):Die physikalische Wellenlänge, bei der die LED die meiste optische Leistung emittiert. Sie wird direkt von einem Spektrometer gemessen.Dominante Wellenlänge (λ_d):Ein berechneter Wert basierend auf dem CIE-Farbdiagramm, der die einzelne Wellenlänge darstellt, die das menschliche Auge als Farbe wahrnimmt. Für monochromatische LEDs wie diese sind λ_Pund λ_dnormalerweise sehr nahe beieinander. λ_dist relevanter für die Farbspezifikation in anwenderzentrierten Anwendungen.

8.3 Warum ist die Lagerfeuchteanforderung nach dem Öffnen der Verpackung so streng?

Das Kunststoff-LED-Gehäuse kann Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen. Während des Hochtemperatur-Reflow-Lötprozesses verwandelt sich diese aufgenommene Feuchtigkeit schnell in Dampf und erzeugt einen inneren Druck, der zu Delamination des Gehäuses oder Rissen in der Epoxidlinse ("Popcorning") führen kann. Die strengen Feuchtigkeitskontrollen und Trocknungsanforderungen sind Standard für feuchtigkeitsempfindliche Bauteile (MSD) gemäß Industriestandards wie JEDEC J-STD-033.