SMD LED LTST-E142KRKFKT Datenblatt - Zweifarbig Rot/Orange - 30mA - 75mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt detailliert die Spezifikationen einer zweifarbigen, oberflächenmontierbaren LED (Licht emittierende Diode), die für die automatisierte Leiterplattenbestückung (PCB) konzipiert ist. Das Bauteil ist für platzbeschränkte Anwendungen entwickelt und bietet die Emission von rotem und orangefarbenem Licht aus einem einzigen Gehäuse. Seine Miniaturgröße und Kompatibilität mit Standard-Montageprozessen machen es für die Integration in eine Vielzahl moderner elektronischer Geräte geeignet.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die Hauptvorteile dieser Komponente umfassen ihre Konformität mit der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe), die Verpackung in industrieüblicher 8-mm-Trageband auf 7-Zoll-Spulen für automatische Bestückungsautomaten und die volle Kompatibilität mit Infrarot-Reflow-Lötprozessen. Sie ist gemäß dem JEDEC Level 3 Feuchtigkeitssensitivitätsstandard vorbehandelt, was die Zuverlässigkeit während der Montage sicherstellt.

Die Zielanwendungen erstrecken sich über mehrere Sektoren, einschließlich Telekommunikation (z.B. Statusanzeigen in Routern, Modems), Büroautomatisierung (z.B. Hintergrundbeleuchtung für Bedienfelder von Druckern, Scannern), Haushaltsgeräte und verschiedene Industrieausrüstungen. Sie wird üblicherweise für Statusanzeigen, symbolische Beleuchtung und Frontplatten-Hintergrundbeleuchtung verwendet, wo eine klare, zuverlässige visuelle Rückmeldung erforderlich ist.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der wichtigsten Leistungsmerkmale des Bauteils, wie durch seine absoluten Grenzwerte und typischen Betriebsparameter definiert.

2.1 Absolute Grenzwerte und thermische Eigenschaften

Das Bauteil ist für einen maximalen Dauer-Durchlassstrom (DC) von 30mA für beide Chips (rot und orange) ausgelegt. Unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite) kann es einen Spitzen-Durchlassstrom von 80mA verkraften. Die maximale Verlustleistung beträgt 75mW. Der Betriebs- und Lagertemperaturbereich ist von -40°C bis +100°C spezifiziert, was auf die Eignung für raue Umgebungen hinweist.

Das thermische Management ist entscheidend für die Lebensdauer der LED. Der typische thermische Widerstand vom Übergang zur Umgebung (Rθja) beträgt für beide Farben 155°C/W. Bei einer maximalen Sperrschichttemperatur (Tj) von 115°C bestimmt dieser thermische Widerstandswert die maximal zulässige Verlustleistung unter gegebenen Umgebungsbedingungen, um Überhitzung und vorzeitigen Ausfall zu verhindern.

2.2 Elektrische und optische Eigenschaften

Die elektrische und optische Leistung wird unter einer Standardtestbedingung von 20mA Durchlassstrom und 25°C Umgebungstemperatur gemessen.

• Lichtstärke (Iv):Für die rote LED reicht die Lichtstärke von einem Minimum von 90 mcd bis zu einem Maximum von 280 mcd. Die orange LED bietet eine höhere Ausgangsleistung, die von 140 mcd bis 450 mcd reicht. Der typische Abstrahlwinkel (2θ1/2), bei dem die Intensität die Hälfte des axialen Wertes beträgt, beträgt für beide 120 Grad und bietet ein breites Strahlprofil.
• Spektrale Eigenschaften:Die rote LED hat eine typische Spitzenemissionswellenlänge (λp) von 639 nm und einen dominanten Wellenlängenbereich (λd) von 623-638 nm. Die orange LED hat eine λp von 609 nm und einen λd-Bereich von 598-610 nm. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt typischerweise 15 nm für beide und definiert die Farbreinheit.
• Elektrische Parameter:Die Durchlassspannung (Vf) für beide Farben liegt bei 20mA zwischen 1,7V (min) und 2,5V (max). Der maximale Sperrstrom (Ir) beträgt 10 μA bei einer Sperrspannung (Vr) von 5V. Es ist entscheidend zu beachten, dass das Bauteil nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt ist; dieser Parameter dient nur als Referenz für Infrarottests.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden die LEDs anhand von Schlüsselparametern in Bins sortiert.

3.1 Binning der Lichtstärke (Iv)

Die Lichtausbeute wird in spezifische Bins mit definierten Minimal- und Maximalwerten kategorisiert. Jedes Bin hat eine Toleranz von ±11%.

• Rote LED Bins:Codes umfassen Q2 (90,0-112,0 mcd), R1 (112,0-140,0 mcd), R2 (140,0-180,0 mcd), S1 (180,0-224,0 mcd) und S2 (224,0-280,0 mcd).
• Orange LED Bins:Codes umfassen T2 (140-180 mcd), U1 (180-224 mcd), U2 (224-280 mcd), V1 (280-355 mcd) und V2 (355-450 mcd).

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge (Wd)

Speziell für die orange LED stellen dominante Wellenlängen-Bins eine präzise Farbkontrolle sicher. Die Bins sind F1 (598-602 nm), F2 (602-606 nm) und F3 (606-610 nm), jedes mit einer engen Toleranz von ±1 nm. Dieses präzise Binning ist für Anwendungen, die spezifische Farbpunkte erfordern, wie Verkehrssignale oder konsistente Panel-Hintergrundbeleuchtung, wesentlich.

4. Analyse der Leistungskurven

Während das PDF typische Leistungskurven referenziert, sind deren spezifische grafische Daten im Text nicht angegeben. Basierend auf dem Standardverhalten von LEDs würden diese Kurven typischerweise die Beziehung zwischen Durchlassstrom und Lichtstärke (I-V-Kurve), den Einfluss der Umgebungstemperatur auf die Lichtausbeute und die spektrale Leistungsverteilung veranschaulichen. Designer nutzen diese Kurven, um die Leistung unter nicht standardmäßigen Bedingungen (z.B. unterschiedliche Treiberströme oder Temperaturen) zu verstehen und den Schaltungsentwurf für gewünschte Helligkeit und Effizienz zu optimieren.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen und Pinbelegung

Das Bauteil entspricht einem EIA-Standard-Gehäuseumriss. Alle Abmessungen sind in Millimetern mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,2 mm, sofern nicht anders angegeben. Die Komponente verfügt über eine diffundierende Linse. Die Pinbelegung ist spezifisch: Die Pins 2 und 3 sind dem roten LED-Chip zugeordnet, während die Pins 1 und 4 dem orangefarbenen LED-Chip zugeordnet sind. Die korrekte Polungserkennung während des Leiterplattenlayouts und der Montage ist für die ordnungsgemäße Funktion entscheidend.

5.2 Empfohlene Lötfläche auf der Leiterplatte

Ein empfohlenes Landmuster (Footprint) für die Leiterplatte wird bereitgestellt, um zuverlässiges Löten und korrekte mechanische Ausrichtung zu gewährleisten. Die Einhaltung dieses empfohlenen Musters hilft, gute Lötpastenfüllungen und thermische Entlastung zu erreichen und verhindert das Aufstellen oder Fehlausrichten während des Reflow-Prozesses.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 IR-Reflow-Lötprofil

Das Bauteil ist mit bleifreien Lötprozessen kompatibel. Ein vorgeschlagenes IR-Reflow-Profil wird referenziert, das dem J-STD-020B-Standard entspricht. Zu den Schlüsselparametern gehören eine maximale Spitzentemperatur von 260°C und eine Vorwärmphase bis zu 200°C für maximal 120 Sekunden. Das Profil ist darauf ausgelegt, die thermische Belastung des LED-Gehäuses zu minimieren und gleichzeitig eine zuverlässige Lötstelle zu gewährleisten.

6.2 Lagerung und Handhabung

Eine ordnungsgemäße Lagerung ist für die Aufrechterhaltung der Lötbarkeit unerlässlich. Wenn die feuchtigkeitsdichte Verpackung versiegelt ist, sollten LEDs bei ≤30°C und ≤70% relativer Luftfeuchtigkeit gelagert werden, mit einer empfohlenen Haltbarkeit von einem Jahr. Sobald die Verpackung geöffnet ist, sollte die Lagerumgebung 30°C und 60% relative Luftfeuchtigkeit nicht überschreiten. Bauteile, die länger als 168 Stunden (Level 3) exponiert waren, sollten vor dem Löten bei etwa 60°C für mindestens 48 Stunden getrocknet werden, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" während des Reflow zu verhindern.

6.3 Reinigung

Wenn eine Reinigung nach dem Löten erforderlich ist, sollten nur spezifizierte Lösungsmittel verwendet werden. Das Eintauchen der LED in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute wird empfohlen. Nicht spezifizierte Chemikalien können das LED-Gehäuse oder die Linse beschädigen.

7. Verpackung und Bestellinformationen

Die Standardverpackung ist 8 mm breites, geprägtes Trägerband, das auf 7-Zoll (178 mm) Durchmesser Spulen gewickelt ist. Jede Spule enthält 4000 Stück. Für Mengen unter einer vollen Spule ist eine Mindestpackungsmenge von 500 Stück verfügbar. Die Verpackung folgt den ANSI/EIA 481-Spezifikationen. Das Band ist mit einem Deckband versiegelt, um die Komponenten zu schützen, und die maximale Anzahl aufeinanderfolgender fehlender Komponenten ("fehlende Lampen") in einer Spule beträgt zwei.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese zweifarbige LED ist ideal für Anwendungen, die mehrstufige Statusanzeigen erfordern. Zum Beispiel könnte in einem Netzwerkswitch die rote LED einen Fehler- oder Fehlerzustand anzeigen, während die orange LED Aktivität oder einen Warnzustand anzeigen könnte. In der Unterhaltungselektronik kann sie für zweifarbige Hintergrundbeleuchtung von Tasten oder zur Erstellung von bernsteinfarbenen/roten Statussymbolen verwendet werden. Ihr breiter Abstrahlwinkel macht sie für Anzeigen geeignet, die aus verschiedenen Blickwinkeln sichtbar sein müssen.

8.2 Designüberlegungen

• Strombegrenzung:Verwenden Sie stets einen Reihenstrombegrenzungswiderstand (oder eine Konstantstromquelle) für jede LED-Farbe. Der Widerstandswert sollte basierend auf der Versorgungsspannung, der Durchlassspannung der LED (verwenden Sie max. Vf für ein konservatives Design) und dem gewünschten Betriebsstrom (≤30mA DC) berechnet werden.
• Thermisches Management:Berücksichtigen Sie die Verlustleistung (P = Vf * If) und den thermischen Widerstand. Bei hohen Umgebungstemperaturen oder beim Betrieb mit hohen Strömen stellen Sie sicher, dass ausreichend Kupferfläche auf der Leiterplatte oder andere Kühlmethoden verwendet werden, um die Sperrschichttemperatur unter 115°C zu halten.
• ESD-Schutz:Obwohl nicht explizit angegeben, wird der Umgang mit LEDs unter angemessenen ESD-Vorsichtsmaßnahmen (Elektrostatische Entladung) während der Montage immer empfohlen.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Das Hauptunterscheidungsmerkmal dieser Komponente ist ihre Zweifarben-Fähigkeit in einem einzigen, kompakten SMD-Gehäuse. Im Vergleich zur Verwendung von zwei separaten einfarbigen LEDs spart dies Leiterplattenplatz, reduziert die Bauteilanzahl und vereinfacht die Montage. Der breite 120-Grad-Abstrahlwinkel ist ein weiterer Vorteil gegenüber LEDs mit engerem Strahl für Panel-Anzeigen. Das präzise Binning sowohl für Intensität als auch Wellenlänge bietet Designern vorhersehbare Leistung und Farbkonsistenz in der Serienproduktion.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich die rote und die orange LED gleichzeitig mit jeweils 20mA betreiben?

A: Nein. Die absolute maximale Verlustleistung beträgt 75mW. Wenn beide LEDs mit Vf=2,5V und If=20mA eingeschaltet sind, wäre die Gesamtleistung 100mW (2,5V*20mA*2), was den Grenzwert überschreitet. Gleichzeitiger Betrieb erfordert eine Herabsetzung des Stroms für jede LED oder die Sicherstellung, dass jeweils nur eine eingeschaltet ist.

F: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

A: Die Spitzenwellenlänge (λp) ist die Wellenlänge, bei der die emittierte optische Leistung maximal ist. Die dominante Wellenlänge (λd) ist die einzelne Wellenlänge, die vom menschlichen Auge als die Farbe des Lichts wahrgenommen wird. λd ist für die Farbspezifikation in visuellen Anwendungen relevanter.

F: Der Sperrstrom beträgt 10μA bei 5V. Kann ich diese LED in einem Wechselstromkreis verwenden?

A: Nein. Das Datenblatt stellt ausdrücklich klar, dass das Bauteil nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt ist. Das Anlegen einer Sperrspannung, insbesondere in einem Wechselstromkreis, kann die LED beschädigen. Externe Schaltungen (wie ein Gleichrichter) müssen verwendet werden, um die LED bei Verwendung mit Wechselstrom zu schützen.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Fallbeispiel: Zweifarbige Statusanzeige für ein Netzteil

Ein Designer erstellt eine Leiterplatte für ein Desktop-Netzteil. Er benötigt eine Anzeige, die zeigt, wann Wechselstrom vorhanden ist (Standby), und eine andere, die zeigt, wann die Gleichstromausgabe aktiv ist. Die Verwendung dieser zweifarbigen LED vereinfacht das Design: Die orange LED (Pins 1 & 4) ist über einen Strombegrenzungswiderstand mit der Standby-Spannungsschiene verbunden. Die rote LED (Pins 2 & 3) ist über einen weiteren Widerstand mit der Haupt-Gleichstromausgangsschiene verbunden. Der Leiterplatten-Footprint erfordert nur eine Bauteilposition. Der breite Abstrahlwinkel stellt sicher, dass der Status von der Front des Gehäuses aus sichtbar ist. Der Designer wählt die Bins R2 für Rot und U1 für Orange, um ausreichende Helligkeit sicherzustellen. Er befolgt das empfohlene Reflow-Profil und die Lagerrichtlinien während der Montage, um die Zuverlässigkeit sicherzustellen.

12. Funktionsprinzip

Licht emittierende Dioden (LEDs) sind Halbleiterbauelemente, die Licht emittieren, wenn ein elektrischer Strom durch sie fließt. Dieses Phänomen wird Elektrolumineszenz genannt. In diesem spezifischen Bauteil wird das rote Licht durch ein Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP) Halbleitermaterial erzeugt, das effizient rote und orangefarbene Wellenlängen produziert. Die diffundierende Linse über dem Chip streut das Licht und erzeugt den breiten 120-Grad-Abstrahlwinkel anstelle eines schmalen Strahls. Die Zweifarben-Funktion wird erreicht, indem zwei separate Halbleiterchips (einer rot, einer orange) im selben Gehäuse untergebracht sind, mit unabhängigen elektrischen Anschlüssen (Anoden und Kathoden) für jeden.

13. Entwicklungstrends

Der allgemeine Trend in der SMD-LED-Technologie geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), was eine hellere Ausgangsleistung bei niedrigeren Strömen und reduziertem Stromverbrauch ermöglicht. Es gibt auch einen Trend zu verstärkter Miniaturisierung bei gleichzeitiger Beibehaltung oder Verbesserung der optischen Leistung. Farbkonsistenz und engere Binning-Toleranzen werden mit der Verbesserung der automatischen optischen Inspektion in der Fertigung zum Standard. Darüber hinaus ist die Integration von Steuerelektronik (wie Konstantstromquellen oder PWM-Controller) direkt in das LED-Gehäuse ein aufkommender Trend, der den Schaltungsentwurf für den Endbenutzer vereinfacht. Die Prinzipien der RoHS-Konformität und Kompatibilität mit bleifreien, hochtemperaturbeständigen Reflow-Prozessen sind heute grundlegende Anforderungen in der Industrie.