SMD LED LTST-S06WGEBD Datenblatt - Gehäuseabmessungen - Weiß/Grün/Rot/Blau - 30mA - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Der LTST-S06WGEBD ist eine SMD-LED (Surface-Mount Device), die für die automatisierte Leiterplattenbestückung (PCB) konzipiert ist. Seine kompakte Bauweise macht ihn ideal für platzbeschränkte Anwendungen in einer Vielzahl elektronischer Geräte.

1.1 Merkmale

• Konform mit der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).
• Verpackt auf 12-mm-Trägerband auf 7-Zoll-Durchmesser-Spulen für die automatisierte Handhabung.
• Standard-Gehäuseform nach EIA (Electronic Industries Alliance).
• IC-kompatibel, geeignet für die direkte Ansteuerung durch Logikschaltungen.
• Kompatibel mit automatischen Bestückungsgeräten (Pick-and-Place).
• Beständig gegen Standard-Infrarot (IR)-Reflow-Lötprozesse.
• Vorkonditioniert auf JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council) Feuchtesensitivitätsstufe 3.

1.2 Anwendungen

• Telekommunikationsgeräte (schnurlose/Mobiltelefone).
• Büroautomatisierungsgeräte und Notebook-Computer.
• Netzwerksysteme und Haushaltsgeräte.
• Innenschilder und Statusanzeigen.
• Frontplatten-Hintergrundbeleuchtung und Signal-/Symbolleuchten.

2. Gehäuseabmessungen und Konfiguration

Die LED ist in einem Standard-SMD-Gehäuse untergebracht. Alle Maße sind in Millimetern angegeben, mit einer typischen Toleranz von ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben. Die Artikelnummer LTST-S06WGEBD vereint mehrere LED-Chips in einem Gehäuse, wodurch je nach Pinbelegung verschiedene Farben möglich sind.

3. Grenzwerte und Kenngrößen

3.1 Absolute Maximalwerte

Die Grenzwerte gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C. Eine Überschreitung kann zu dauerhaften Schäden führen.

3.2 Empfohlenes IR-Reflow-Profil

Für bleifreie Lötprozesse sollte das empfohlene Reflow-Profil dem J-STD-020B-Standard entsprechen. Dies gewährleistet zuverlässige Lötstellen, ohne das LED-Gehäuse durch übermäßige thermische Belastung zu beschädigen.

3.3 Elektrische und optische Kenngrößen

Typische Werte werden bei Ta=25°C und einem Durchlassstrom (IF) von 20 mA gemessen, sofern nicht anders angegeben.

Hinweise:

• Toleranzen: Lichtstrom ±10%, dominante Wellenlänge ±1 nm, Durchlassspannung ±0,1 V.
• ESD-Hinweis: LEDs sind empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD). Bei der Handhabung müssen geeignete ESD-Schutzmaßnahmen (z. B. Erdungsarmbänder, geerdete Arbeitsplätze) getroffen werden.
• Die Farbortkoordinaten werden gemäß CAS140B-Standard für jeden Chip/Kanal geprüft.

4. Binning-Code-System

Die LEDs werden anhand wichtiger optischer Parameter sortiert (gebinned), um eine gleichbleibende Qualität in der Produktion sicherzustellen.

4.1 RGB-Lichtstärke (IV)-Binning

LEDs werden anhand ihres minimalen und maximalen Lichtstroms bei 20 mA in Bins kategorisiert.

4.1.1 Einzelne Farbklassen

Grün:G1 (4,00-5,65 lm), G2 (5,65-8,00 lm).
Rot:R1 (1,92-2,75 lm), R2 (2,75-4,00 lm).
Blau:B1 (0,77-1,08 lm), B2 (1,08-1,58 lm).
Toleranz pro Bin: ±10%.

4.1.2 Kombinierte RGB-Bin-Codes

Ein einzelner alphanumerischer Code auf dem Produktetikett gibt die spezifische Kombination aus Grün-, Rot- und Blau-Intensitätsbins an. Beispielsweise entspricht Code A1 der Kombination G1, R1, B1.

4.2 RGB-Dominante Wellenlänge (WD)-Binning

LEDs werden auch nach der Spitzenwellenlänge ihres emittierten Lichts gebinned.

4.2.1 Einzelne Wellenlängenklassen

Grün:AP (520-525 nm), AQ (525-530 nm).
Rot:Einzelner Bereich (617-630 nm).
Blau:AC (465-470 nm), AD (470-475 nm).
Toleranz pro Bin: ±1 nm.

4.2.2 Kombinierte RGB-Wellenlängen-Bin-Codes

Ähnlich wie bei der Intensität spezifiziert ein Code (D1-D4) die Kombination der Wellenlängenbins für die Grün-, Rot- und Blau-Chips.

4.3 Weiß-Lichtstärke-Binning

Weiße LEDs werden separat gebinned: W1 (4,40-5,85 lm), W2 (5,85-7,80 lm). Toleranz: ±10%.

4.4 Weiß-Farbort (CIE)-Binning

Weiße LEDs werden weiter anhand ihrer Farbortkoordinaten (x, y) im CIE-1931-Farbraumdiagramm klassifiziert. Bins (z. B. D1, D2, E1, E2, F1, F2) definieren spezifische viereckige Bereiche in diesem Diagramm, um ein einheitliches Weiß-Erscheinungsbild sicherzustellen. Die Toleranz für jede (x, y)-Koordinate beträgt ±0,01.

5. Typische Kennlinien

Das Datenblatt enthält grafische Darstellungen wichtiger Kennwerte, typischerweise in Abhängigkeit vom Durchlassstrom oder der Umgebungstemperatur. Diese Kurven sind für Entwicklungsingenieure wesentlich, um das LED-Verhalten unter nicht standardmäßigen Bedingungen vorherzusagen.

• Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve):Zeigt den nichtlinearen Zusammenhang, der für die Auslegung von Strombegrenzungsschaltungen entscheidend ist.
• Durchlassstrom vs. Lichtstärke/Lichtstrom:Zeigt, wie die Lichtleistung mit dem Strom bis zum Maximalwert ansteigt.
• Umgebungstemperatur vs. relative Lichtstärke:Veranschaulicht den Rückgang der Lichtleistung bei steigender Sperrschichttemperatur und unterstreicht die Bedeutung des Wärmemanagements.
• Spektrale Leistungsverteilung:Für farbige LEDs zeigt dieses Diagramm die relative Intensität über die Wellenlängen und definiert so die Farbreinheit und dominante Wellenlänge.

6. Benutzerhinweise und Handhabung

6.1 Reinigung

Verwenden Sie keine nicht spezifizierten Chemikalien. Falls eine Reinigung erforderlich ist, tauchen Sie die LED bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol ein. Schütteln oder Ultraschallreinigung kann das Gehäuse beschädigen.

6.2 Empfohlene PCB-Pad-Anordnung

Ein empfohlenes Land Pattern (Footprint) für die Leiterplatte wird bereitgestellt, um ein korrektes Löten, mechanische Stabilität und Wärmeableitung zu gewährleisten. Die Einhaltung dieses Layouts verhindert "Tombstoning" und Lötstellendefekte.

6.3 Trägerband- und Spulenverpackungsspezifikationen

Die LEDs werden in geprägter Trägerbandverpackung mit einem Schutzdeckband geliefert. Die wichtigsten Abmessungen der Bandtaschen, der Teilung und der Spule sind spezifiziert, um mit Standard-Automatikbestückungsgeräten kompatibel zu sein.

6.4 Spulenspezifikationen

• Spulendurchmesser: 7 Zoll.
• Stückzahl pro Spule: 3000 Stück.
• Mindestbestellmenge für Restposten: 500 Stück.
• Maximale Anzahl fehlender Bauteile in Folge im Band: 2.
• Die Verpackung entspricht den EIA-481-1-B-Spezifikationen.

7. Anwendungshinweise und Warnungen

7.1 Bestimmungsgemäße Verwendung und Zuverlässigkeit

Diese LEDs sind für Standard-Elektronikgeräte konzipiert. Für Anwendungen, die eine außergewöhnliche Zuverlässigkeit erfordern oder bei denen ein Ausfall Leben oder Gesundheit gefährden könnte (z. B. Luftfahrt, Medizingeräte, Verkehrssicherheitssysteme), sind eine spezifische Zuverlässigkeitsbewertung und Rücksprache mit dem Hersteller zwingend erforderlich. Das Standardprodukt ist für solche sicherheitskritischen Anwendungen möglicherweise nicht qualifiziert.

7.2 Allgemeine Entwurfsüberlegungen

• Strombegrenzung:Betreiben Sie die LED stets mit einem Reihenstrombegrenzungswiderstand oder einer Konstantstromquelle, um ein Überschreiten des absoluten maximalen DC-Durchlassstroms zu verhindern, was zu schnellem Leistungsabfall oder Ausfall führen kann.
• Wärmemanagement:Obwohl die Verlustleistung gering ist, trägt eine ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte oder der Einsatz von Wärmeleitungen dazu bei, eine niedrigere Sperrschichttemperatur aufrechtzuerhalten, was Lichtausbeute und Lebensdauer erhält.
• Sperrspannungsschutz:Die maximale Sperrspannung beträgt nur 5 V. Integrieren Sie einen Schutz (z. B. eine parallel geschaltete Diode), wenn die LED Sperrspannungsbedingungen ausgesetzt sein könnte.
• ESD-Schutz:Implementieren Sie ESD-Schutzkomponenten auf den mit der LED verbundenen Leiterplattenleitungen, wenn die Bestückungsumgebung oder der Endanwendungsbereich ein ESD-Risiko darstellt.

8. Technischer Einblick und Vergleich

8.1 Halbleitermaterialien und Farbe

Die verschiedenen Farben werden mit unterschiedlichen Halbleitermaterialsystemen erzeugt:
- InGaN (Indiumgalliumnitrid):Wird für grüne und blaue LEDs verwendet. Dieses Materialsystem ermöglicht eine effiziente Emission im blau-grünen Spektrum.
- AlInGaP (Aluminiumindiumgalliumphosphid):Wird für die rote LED verwendet. Dieses Material ist für rote und bernsteinfarbene Wellenlängen sehr effizient.
- Weißes Licht:Wird typischerweise durch einen blauen InGaN-Chip erzeugt, der mit einem gelben Leuchtstoff beschichtet ist. Die Mischung aus blauem und gelbem Licht erscheint dem menschlichen Auge weiß. Das Binning für Weiß konzentriert sich auf die Farbortkoordinaten, um die "Weiße" (z. B. kaltweiß, neutralweiß) zu definieren.

8.2 Bedeutung des Binnings für den Entwurf

Das umfangreiche Binning-System dient einem wichtigen Zweck. Für ästhetische Anwendungen (wie Statusanzeigen oder Hintergrundbeleuchtung, bei denen mehrere LEDs nebeneinander verwendet werden) gewährleistet die Auswahl von LEDs aus demselben Intensitäts- und Farbort-Bin eine gleichmäßige Helligkeit und Farbe und verhindert ein fleckiges oder ungleichmäßiges Erscheinungsbild. Für Farbmischungsanwendungen (wie die Erzeugung von einstellbarem Weißlicht mit RGB-LEDs) ermöglicht die Kenntnis der genauen Wellenlängen- und Intensitätsbins eine präzisere Farbkalibrierung und die Entwicklung von Steueralgorithmen.

8.3 Wichtige Unterscheidungsmerkmale

Dieses Multi-Chip-Gehäuse (Kombination aus weißem und einzelnen RGB-Farben) bietet Designflexibilität auf einer einzigen Kontaktfläche und spart im Vergleich zur Verwendung von vier separaten LEDs Leiterplattenplatz. Die Vorkonditionierung auf JEDEC Level 3 zeigt, dass es 168 Stunden Lagerzeit bei ≤30°C/60% relativer Luftfeuchtigkeit vor dem Reflow-Löten aushält, was für die Fertigungslogistik wichtig ist.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf Parametern)

F: Wie hoch ist die typische Durchlassspannung für die grüne LED bei 20 mA?
A: Die Durchlassspannung (VF) für den grünen Chip liegt bei 20 mA zwischen 2,4 V (Min.) und 3,3 V (Max.). Ein typischer Entwurfswert könnte bei etwa 2,8-3,0 V liegen, aber die Schaltung sollte für den Maximalwert ausgelegt sein.

F: Kann ich diese LED dauerhaft mit 30 mA betreiben?
A: Ja, 30 mA ist der absolute maximale DC-Durchlassstrom. Für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb ist es oft ratsam, LEDs mit einem niedrigeren Strom, z. B. 20 mA, zu betreiben, um die thermische Belastung zu verringern und die Lebensdauer zu erhöhen.

F: Wie interpretiere ich den Bin-Code "A3" auf dem Etikett?
A: Bezugnehmend auf die Kreuztabelle entspricht Code A3: Grün in Bin G2 (5,65-8,00 lm), Rot in Bin R1 (1,92-2,75 lm) und Blau in Bin B1 (0,77-1,08 lm).

F: Ist diese LED für den Außeneinsatz geeignet?
A: Der Betriebstemperaturbereich von -40°C bis +85°C deckt viele Außenbedingungen ab. Das Datenblatt gibt jedoch keine IP-Schutzart (Schutz gegen Staub und Wasser) an. Für den Außeneinsatz wären eine zusätzliche Abdichtung oder eine Schutzlackierung auf der Leiterplatte erforderlich, um die LED und ihre Lötstellen vor Feuchtigkeit und Verunreinigungen zu schützen.

10. Entwurfs- und Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf einer mehrfarbigen Statusanzeige für einen Netzwerkrouter.

1. Anforderung:Ein einzelnes Bauteil, das Weiß (eingeschaltet), Grün (verbunden), Rot (Fehler) und Blau (Kopplungsmodus) anzeigen kann.
2. Bauteilauswahl:Der LTST-S06WGEBD ist ideal, da er alle vier Farben integriert.
3. Schaltungsentwurf:
   • Verwenden Sie einen Mikrocontroller-GPIO-Pin, um jeden Farbkanal über einen einfachen NPN-Transistor oder einen MOSFET als Low-Side-Schalter zu steuern.
   • Berechnen Sie einen Strombegrenzungswiderstand für jeden Kanal. Für den grünen Chip bei 20 mA mit VF(max)=3,3 V und einer 5-V-Versorgung: R = (5 V - 3,3 V) / 0,02 A = 85 Ω. Verwenden Sie den nächsthöheren Normwert (z. B. 91 Ω oder 100 Ω), der einen etwas geringeren Strom liefert, was sicher ist.
   • Wiederholen Sie dies für die anderen Farben unter Verwendung ihrer jeweiligen VF(max)-Werte.
4. Leiterplattenlayout:Befolgen Sie das empfohlene Pad-Layout. Platzieren Sie die LED fern von anderen wärmeerzeugenden Bauteilen. Stellen Sie sicher, dass die Masse des Mikrocontrollers und die Masse der LED-Schaltung ordnungsgemäß verbunden sind.
5. Software:Implementieren Sie eine Steuerlogik, um den entsprechenden Chip basierend auf dem Systemstatus zu beleuchten. Stellen Sie sicher, dass nur ein Chip gleichzeitig mit Strom versorgt wird, falls die absolute maximale Gesamtverlustleistung des Gehäuses überschritten werden könnte.