LTST-S33GBEGK-SN SMD LED Datenblatt - 3,2x1,6x0,6mm - Blau/Rot/Grün - 20mA - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für die LTST-S33GBEGK-SN, eine seitlich abstrahlende, volle Farben abdeckende SMD LED. Diese Komponente ist für die automatisierte Leiterplattenbestückung konzipiert und eignet sich für platzbeschränkte Anwendungen in einer Vielzahl von Konsum- und Industrie-Elektronikgeräten.

1.1 Merkmale

• Konform mit RoHS-Umweltstandards.
• Ultradünnes, seitlich abstrahlendes Gehäuse mit 0,6mm Bauhöhe und Zinnbeschichtung für verbesserte Lötbarkeit.
• Verwendet hochhelle InGaN- (Blau/Grün) und AlInGaP- (Rot) Halbleiterchips.
• Verpackt auf 8mm breitem Trägerband, aufgewickelt auf 7-Zoll (178mm) Durchmesser Spulen für automatisierte Pick-and-Place-Prozesse.
• Entspricht EIA-Standard-Gehäuseumrissen.
• IC-kompatible Ansteuerlogik.
• Vollständig kompatibel mit Standard-Automatikbestückungsgeräten.
• Konzipiert für IR-Reflow-Lötprozesse.

1.2 Anwendungen

Diese LED ist für den Einsatz in verschiedenen elektronischen Geräten vorgesehen, bei denen kompakte Größe und zuverlässige Leistung entscheidend sind. Typische Anwendungsbereiche sind:

• Telekommunikationsgeräte und Büroautomatisierungsausrüstung.
• Haushaltsgeräte und industrielle Bedienfelder.
• Tastatur- und Keypad-Hintergrundbeleuchtung.
• Status- und Stromanzeigen.
• Mikrodisplays und Symbolbeleuchtung.
• Signalleuchten.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

Die folgenden Abschnitte bieten eine detaillierte Aufschlüsselung der Leistungsmerkmale der LED unter Standardtestbedingungen (Ta=25°C).

2.1 Absolute Maximalwerte

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

• Verlustleistung (Pd):Blau/Grün: max. 76 mW; Rot: max. 50 mW. Dieser Parameter ist entscheidend für das Wärmemanagement-Design.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP):Blau/Grün: 100 mA (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Puls); Rot: 80 mA. Nur für Pulsbetrieb.
• DC-Durchlassstrom (I_F):20 mA für alle Farben. Dies ist der empfohlene Dauerbetriebsstrom.
• Betriebstemperaturbereich (T_opr):-20°C bis +80°C.
• Lagertemperaturbereich (T_stg):-30°C bis +100°C.
• Infrarot-Lötbedingung:Hält einer Spitzentemperatur von 260°C für 10 Sekunden stand, geeignet für bleifreie (Pb-free) Reflow-Prozesse.

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Gemessen bei I_F= 20 mA, Ta = 25°C, sofern nicht anders angegeben.

• Lichtstärke (I_V):
  • Blau: 224 - 450 mcd (min - max).
  • Rot: 400 - 750 mcd.
  • Grün: 1120 - 1900 mcd.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):Typisch 130 Grad. Dieser weite Abstrahlwinkel ist charakteristisch für seitlich abstrahlende Gehäuse.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_P):Typische Werte sind Blau: 468 nm, Rot: 632 nm, Grün: 518 nm.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):
  • Blau: 465 - 475 nm.
  • Rot: 618 - 628 nm.
  • Grün: 520 - 530 nm.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Typische Werte sind Blau: 25 nm, Rot: 17 nm, Grün: 35 nm. Dies gibt Aufschluss über die spektrale Reinheit des abgegebenen Lichts.
• Durchlassspannung (V_F):
  • Blau/Grün: 2,55 - 3,30 V.
  • Rot: 1,90 - 2,50 V.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 10 μA bei V_R= 5V. Hinweis: Das Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt; dieser Parameter dient nur zu IR-Testzwecken.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Die LEDs werden anhand wichtiger elektrischer und optischer Parameter in Bins sortiert, um Konsistenz in der Massenproduktion sicherzustellen. Dies ermöglicht es Designern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Anwendungsanforderungen an Farb- und Helligkeitsgleichmäßigkeit erfüllen.

3.1 Durchlassspannung (V_F) Binning

Bei I_F= 20 mA. Toleranz pro Bin ist ±0,1V.

• Blau & Grün:Bin 1: 2,55-3,05V; Bin 2: 3,05-3,30V.
• Rot:Bin 1: 1,90-2,20V; Bin 2: 2,20-2,50V.

3.2 Lichtstärke (I_V) Binning

Bei I_F= 20 mA. Toleranz pro Bin ist ±15%.

• Blau:S2 (224-280 mcd), T1 (280-355 mcd), T2 (355-450 mcd).
• Rot:U1 (400-500 mcd), U2 (500-600 mcd), U3 (600-750 mcd).
• Grün:W1 (1120-1380 mcd), W2 (1380-1640 mcd), W3 (1640-1900 mcd).

4. Analyse der Kennlinien

Während spezifische grafische Daten im Datenblatt referenziert werden, werden die typischen Zusammenhänge unten basierend auf der Standard-LED-Physik beschrieben.

4.1 Strom-Spannungs-Kennlinie (I-V)

Die Durchlassspannung (V_F) zeigt eine logarithmische Beziehung zum Durchlassstrom (I_F). Sie steigt mit dem Strom an, ist aber auch temperaturabhängig und nimmt typischerweise mit steigender Sperrschichttemperatur ab.

4.2 Lichtstärke-Strom-Kennlinie (I_V-I_F)

Die Lichtstärke ist im normalen Betriebsbereich annähernd proportional zum Durchlassstrom. Die Effizienz kann jedoch bei sehr hohen Strömen aufgrund verstärkter thermischer Effekte und des Droop-Phänomens im Halbleitermaterial abnehmen.

4.3 Temperaturabhängigkeit

Die Leistung von LEDs wird maßgeblich von der Sperrschichttemperatur (T_j) beeinflusst. Typischerweise nimmt die Lichtstärke mit steigender T_jab. Die Durchlassspannung (V_F) für InGaN-basierte LEDs (Blau/Grün) nimmt im Allgemeinen mit steigender Temperatur ab, während sie für AlInGaP-basierte LEDs (Rot) weniger ausgeprägt abnimmt. Eine ordnungsgemäße Wärmeableitung und Stromregelung sind für eine stabile optische Ausgangsleistung und langfristige Zuverlässigkeit unerlässlich.

4.4 Spektrale Verteilung

Das emittierte Lichtspektrum ist durch die Spitzenwellenlänge (λ_P) und die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) charakterisiert. Die dominante Wellenlänge (λ_d) ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge. Das Spektrum kann sich mit Änderungen des Treiberstroms und der Sperrschichttemperatur leicht verschieben.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LTST-S33GBEGK-SN ist in einem seitlich abstrahlenden SOP-Gehäuse (Small Outline Package) untergebracht. Die wichtigsten Abmessungen (in Millimetern) sind wie folgt, mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,1mm: Das Gehäuse misst etwa 3,2mm in der Länge, 1,6mm in der Breite und hat eine Höhe von 0,6mm, was es zu einem extrem dünnen Bauteil macht. Die Pinbelegung ist: Pin 1: Grün Kathode, Pin 3: Rot Anode, Pin 4: Blau Anode (spezifische Pin-Funktionen sollten aus dem Gehäusediagramm verifiziert werden).

5.2 Empfohlene PCB-Pad-Anordnung und Polarität

Ein empfohlenes Land Pattern für die Leiterplatte wird bereitgestellt, um eine ordnungsgemäße Lötstellenbildung und mechanische Stabilität während des Reflow-Prozesses zu gewährleisten. Das Design berücksichtigt die Ausbildung von Lötfilets und die Verhinderung von Tombstoning. Eine klare Polungsmarkierung auf der PCB-Lötstoppmaske, die dem Pin-1-Indikator der LED entspricht, ist unerlässlich, um eine falsche Installation zu verhindern.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 IR-Reflow-Lötbedingungen (Blei-freier Prozess)

Das Bauteil ist für bleifreies Infrarot-Reflow-Löten qualifiziert. Ein vorgeschlagenes Profil umfasst eine Aufwärmphase, eine Soak-Zone, eine Reflow-Zone mit einer Spitzentemperatur von maximal 260°C für eine Dauer von 10 Sekunden und eine kontrollierte Abkühlphase. Die Einhaltung dieses Profils ist entscheidend, um thermische Schäden am LED-Gehäuse und den internen Bonddrähten zu verhindern.

6.2 Reinigung

Falls 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. Die Verwendung von nicht spezifizierten oder aggressiven chemischen Reinigern kann die Epoxidlinse und das Gehäusematerial beschädigen, was zu reduzierter Lichtausbeute oder vorzeitigem Ausfall führt.

6.3 Lagerung und Handhabung

• ESD-Vorsichtsmaßnahmen:LEDs sind empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD). Die Handhabung sollte mit geerdeten Handgelenkbändern, antistatischen Matten und Behältern erfolgen. Alle Geräte müssen ordnungsgemäß geerdet sein.
• Feuchtigkeitsempfindlichkeit:Das Gehäuse ist mit MSL 3 bewertet. Wenn die originale Feuchtigkeitssperrbeutel mit Trockenmittel versiegelt ist, sollte die Lagerung bei ≤30°C und ≤90% relativer Luftfeuchtigkeit erfolgen, mit einer Haltbarkeit von einem Jahr. Nach dem Öffnen sollten die Bauteile bei ≤30°C und ≤60% relativer Luftfeuchtigkeit gelagert und innerhalb einer Woche IR-reflowgelötet werden. Für eine Lagerung von mehr als einer Woche außerhalb des Originalbeutels 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.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Tape-and-Reel-Spezifikationen

Die LEDs werden auf geprägten Trägerbändern mit einer Breite von 8mm geliefert. Das Band ist auf eine Standardspule mit 7 Zoll (178mm) Durchmesser aufgewickelt. Jede Spule enthält 3000 Stück. Die Bandtaschen sind mit einem schützenden Deckband versiegelt. Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA-481-Spezifikationen. Für Mengen unter einer vollen Spule gilt eine Mindestpackmenge von 500 Stück für Restposten.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Designüberlegungen

• Strombegrenzung:Verwenden Sie stets einen Reihenstrombegrenzungswiderstand oder einen Konstantstromtreiber, um den I_Fauf das gewünschte Niveau einzustellen (typischerweise max. 20mA DC). Der Widerstandswert wird berechnet als R = (Versorgungsspannung - V_F) / I_F.
• Wärmemanagement:Obwohl die Verlustleistung gering ist, sollte eine ausreichende PCB-Kupferfläche oder thermische Durchkontaktierungen, insbesondere für die rote LED mit einer niedrigeren Pd-Bewertung, sichergestellt werden, um Wärme von der LED-Sperrschicht abzuleiten und Leistung sowie Lebensdauer zu erhalten.
• Optisches Design:Die seitlich abstrahlende Natur dieses Gehäuses ist ideal für Kantenbeleuchtung von Lichtleitern, seitliche Beleuchtung von Symbolen oder Statusanzeigen am Rand einer Leiterplatte. Berücksichtigen Sie den 130-Grad-Abstrahlwinkel bei der Gestaltung von Lichtleitern oder Linsen.

8.2 Typische Anwendungsschaltungen

Für einfache Indikatoranwendungen kann jeder Farbkanal (Rot, Grün, Blau) unabhängig über einen Mikrocontroller-GPIO-Pin mit einem geeigneten Strombegrenzungswiderstand angesteuert werden. Für mehrfarbiges oder weißes Licht (durch RGB-Mischung) wird eine anspruchsvollere PWM-Steuerung (Pulsweitenmodulation) empfohlen, um Farbmischung und Dimmung ohne Farbverschiebung zu erreichen.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die primären Unterscheidungsmerkmale dieser Komponente sind ihrultradünnes 0,6mm Profilund dieseitliche Abstrahlung. Im Vergleich zu oben abstrahlenden LEDs ermöglicht dieses Gehäuse innovative Industriedesigns, bei denen der vertikale Platz extrem begrenzt ist, wie z.B. in ultradünnen Mobilgeräten, Wearable-Technologie oder hinter Bedienfeldern. Die Integration von drei verschiedenen hochhellen Chips (InGaN Blau/Grün, AlInGaP Rot) in einem kompakten seitlich abstrahlenden Gehäuse bietet eine Vollfarb-Lösung in einem Formfaktor, der typischerweise einfarbigen Seiten-LEDs vorbehalten ist.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

10.1 Kann ich die LED über 20mA betreiben, um mehr Helligkeit zu erzielen?

Ein kontinuierlicher Betrieb über dem absoluten maximalen DC-Durchlassstrom von 20mA wird nicht empfohlen, da dies die Verlustleistungsgrenze überschreitet, zu übermäßiger Sperrschichttemperatur, beschleunigtem Lichtstromrückgang und potenziellem katastrophalem Ausfall führt. Für höhere Helligkeit wählen Sie eine LED aus einem höheren Lichtstärke-Bin oder erwägen Sie Pulsbetrieb innerhalb der Spitzenstromgrenzwerte.

10.2 Warum ist die Durchlassspannung für jede Farbe unterschiedlich?

Die Durchlassspannung ist eine grundlegende Eigenschaft der Bandlücke des Halbleitermaterials. Blaue und grüne LEDs verwenden InGaN-Materialien mit einer größeren Bandlücke, was zu einer höheren V_Fführt (typisch ~3,0V). Rote LEDs verwenden AlInGaP-Material mit einer schmaleren Bandlücke, was zu einer niedrigeren V_Fführt (typisch ~2,0V). Dies muss im Schaltungsdesign berücksichtigt werden, insbesondere wenn mehrere Farben von der gleichen Spannungsversorgung angesteuert werden.

10.3 Wie interpretiere ich die Binning-Codes?

Die Bin-Codes (z.B. T1 für blaue Lichtstärke, U2 für rote Lichtstärke, Bin 1 für Spannung) werden in der Fertigung verwendet, um LEDs basierend auf gemessener Leistung zu sortieren. Für Anwendungen, die Farb- oder Helligkeitskonsistenz erfordern (z.B. Multi-LED-Arrays, Hintergrundbeleuchtung), ist die Spezifikation und Verwendung von LEDs aus demselben Bin-Code entscheidend. Konsultieren Sie die Bin-Code-Tabellen in den Abschnitten 3.1 und 3.2, um den geeigneten Leistungsbereich für Ihr Design auszuwählen.

11. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario: Statusanzeige auf einer dünnen Consumer-Geräte-Hauptplatine.Ein Designer entwickelt eine Smartwatch mit einer Platindickenbeschränkung von 1,0mm. Eine mehrfarbige Statusanzeige (z.B. Laden=Rot, voll geladen=Grün, Bluetooth verbunden=Blau) wird am Rand der Platine benötigt. Die LTST-S33GBEGK-SN ist eine ideale Wahl. Ihre 0,6mm Höhe passt in das mechanische Bauraumprofil. Die seitliche Abstrahlung ermöglicht es, das Licht direkt in einen kleinen Lichtleiter zu koppeln, der zum Gehäuserand des Geräts führt und ein kleines Fenster beleuchtet. Der Designer würde drei unabhängige Treiberschaltungen (Mikrocontroller-Pin + Widerstand) für jeden Farbkanal auf der Platine platzieren, entsprechend dem empfohlenen Pad-Layout. Er würde LEDs aus denselben V_F- und I_V-Bins spezifizieren, um eine gleichmäßige Helligkeit und Farbdarstellung über alle Einheiten in der Produktion sicherzustellen.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiterbauelemente, die Licht durch Elektrolumineszenz emittieren. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, werden Elektronen und Löcher in die aktive Region injiziert, wo sie rekombinieren. Die bei dieser Rekombination freigesetzte Energie wird als Photonen (Licht) emittiert. Die Farbe (Wellenlänge) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie des in der aktiven Region verwendeten Halbleitermaterials bestimmt. Die LTST-S33GBEGK-SN integriert drei solcher p-n-Übergänge aus verschiedenen Halbleitermaterialien (InGaN für blau/grün, AlInGaP für rot) in einem einzigen epoxidvergossenen Gehäuse, jeweils mit separaten elektrischen Anschlüssen.

13. Technologietrends

Die Entwicklung von SMD LEDs konzentriert sich weiterhin auf mehrere Schlüsselbereiche:Erhöhte Effizienz (lm/W):Fortlaufende Verbesserungen in der Epitaxie und Chipdesign erzielen mehr Lichtausbeute pro Einheit elektrischer Eingangsleistung.Miniaturisierung:Gehäuse werden kleiner und dünner, um eine dichtere Integration und neue Formfaktoren in der Konsumelektronik zu ermöglichen.Verbesserte Farbwiedergabe und Konsistenz:Fortschritte in der Phosphortechnologie (für weiße LEDs) und engere Binning-Prozesse ermöglichen eine genauere und gleichmäßigere Farbproduktion.Höhere Zuverlässigkeit und Lebensdauer:Verbesserte Verpackungsmaterialien und Wärmemanagement-Designs verlängern die Betriebslebensdauer und machen LEDs für anspruchsvollere Anwendungen geeignet. Das durch dieses Datenblatt repräsentierte seitlich abstrahlende, mehrchipige Gehäuse ist eine Antwort auf die Nachfrage nach kompakten, integrierten Beleuchtungslösungen in platzbeschränkten Geräten.