SMD LED LTST-E212KRKGWT Datenblatt - Abmessungen 2,0x1,25x0,8mm - Spannung 1,8-2,5V - Leistung 75mW - Rot/Grün - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Der LTST-E212KRKGWT ist eine kompakte, oberflächenmontierbare LED, die für die automatisierte Leiterplattenbestückung in platzbeschränkten Anwendungen konzipiert ist. Er verfügt über eine diffuse Linse und ist mit zwei verschiedenen Lichtquellentechnologien erhältlich: AlInGaP für rotes Licht und InGaN für grünes Licht. Diese Zweifarben-Fähigkeit innerhalb eines einzigen Gehäusefußabdrucks macht ihn vielseitig einsetzbar für Statusanzeigen, Hintergrundbeleuchtung und Beschilderung, bei denen mehrere Farben von einer gemeinsamen Bauteilposition aus benötigt werden.

1.1 Kernvorteile

• Miniaturisierte Bauform:Die kleine Bauform ist ideal für hochdichte Leiterplattenlayouts in modernen tragbaren und konsumelektronischen Geräten.
• Zweifarbige Quelle:Bietet Designflexibilität durch die Bereitstellung von roten und grünen Optionen mit kompatiblen Pinbelegungen, was die Lagerhaltung und das Leiterplattendesign für Zweifarbenanwendungen vereinfacht.
• Automatisierungskompatibilität:Verpackt auf 8-mm-Trägerband auf 7-Zoll-Spulen ist er voll kompatibel mit Hochgeschwindigkeits-Automatikbestückungsanlagen und rationalisiert die Fertigung.
• Robuste Prozesskompatibilität:Konzipiert für Standard-Infrarot (IR)-Reflow-Lötprozesse, einschließlich solcher für bleifreie (Pb-free) Lötmontage.
• Umweltkonformität:Das Produkt erfüllt die RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).

1.2 Zielmärkte und Anwendungen

Diese LED eignet sich für eine breite Palette elektronischer Geräte. Zu den primären Anwendungsbereichen zählen Telekommunikationsgeräte (schnurlose und Mobiltelefone), tragbare Computer (Notebooks, Tablets), Netzwerksysteme, Haushaltsgeräte sowie Innenbeschilderung oder Anzeigetafeln. Ihre Zuverlässigkeit und kleine Größe machen sie zur bevorzugten Wahl für Konsum- und Industrieelektronik, bei der konstante Leistung und effiziente Montage entscheidend sind.

2. Detaillierte Analyse technischer Parameter

Der folgende Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Interpretation der für die LTST-E212KRKGWT LED spezifizierten elektrischen und optischen Hauptparameter, gemessen bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter oder an diesen Grenzen wird nicht garantiert.

• Verlustleistung (Pd):75 mW für beide Varianten (rot und grün). Dieser Parameter begrenzt die gesamte elektrische Leistung (Durchlassstrom * Durchlassspannung), die im LED-Chip in Licht und Wärme umgewandelt werden kann.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP):80 mA, nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite). Eine Überschreitung im DC-Betrieb führt wahrscheinlich zu Überhitzung.
• DC-Durchlassstrom (I_F):30 mA. Dies ist der empfohlene maximale Dauerstrom für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb.
• Temperaturbereich:Der Betriebs- und Lagerungstemperaturbereich liegt bei -40°C bis +100°C, was die Eignung für Umgebungen mit großen Temperaturschwankungen anzeigt.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Leistungsparameter unter Standardtestbedingungen (I_F= 20mA).

• Lichtstärke (I_V):Die typische Lichtausbeute beträgt 75 mcd für die rote LED und 65 mcd für die grüne LED, mit einem garantierten Mindestwert von 28 mcd für beide. Diese Intensität wird mit einem Sensor gemessen, der gefiltert ist, um der photopischen Reaktion des menschlichen Auges zu entsprechen.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):Ein typischer Wert von 120 Grad ist spezifiziert. Dieser breite Abstrahlwinkel, charakteristisch für eine diffuse Linse, gewährleistet eine gute Sichtbarkeit über einen großen Bereich und macht ihn geeignet für Panel-Anzeigen.
• Wellenlänge:
  • Rot (AlInGaP):Die Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_P) beträgt typisch 639 nm. Die dominante Wellenlänge (λ_d) beträgt typisch 631 nm.
  • Grün (InGaN):Die Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_P) beträgt typisch 574 nm. Die dominante Wellenlänge (λ_d) beträgt typisch 566 nm.
  Der leichte Unterschied zwischen Spitzen- und dominanter Wellenlänge ist normal und bezieht sich auf die Form des Emissionsspektrums.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Typisch 20 nm für beide Farben, was die spektrale Reinheit oder Bandbreite des emittierten Lichts angibt.
• Durchlassspannung (V_F):Liegt im Bereich von 1,8V (min) bis 2,5V (max) bei 20mA. Der typische Wert für das Design sollte um den Mittelpunkt herum angenommen werden, aber Schaltungen müssen den gesamten Bereich abdecken. Eine Toleranz von ±0,1V wird angegeben.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 10 µA bei einer Sperrspannung (V_R) von 5V. Es ist entscheidend zu beachten, dass dieses Bauteilnicht für den Sperrbetrieb ausgelegt ist; dieser Test dient nur der Qualitätsüberprüfung.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Konsistenz in der Massenproduktion zu gewährleisten, werden LEDs nach Leistungsklassen sortiert. Der LTST-E212KRKGWT verwendet separate Klassen für die Lichtstärke und, für die grüne Version, für die dominante Wellenlänge.

3.1 Lichtstärke (I_V) Binning

Sowohl rote als auch grüne LEDs teilen sich die gleichen Intensitätsklassencodes, gemessen in Millicandela (mcd) bei 20mA. Jede Klasse hat eine Toleranz von 11%.

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

Zum Beispiel wird eine LED, die mit Klasse Q für die Intensität gekennzeichnet ist, eine typische Ausgangsleistung zwischen 71 und 112 mcd haben. Designer sollten die erforderliche Klasse spezifizieren, um Mindesthelligkeitswerte in ihrer Anwendung zu garantieren.

3.2 Dominante Wellenlänge (WD) Binning für Grün

Nur die grüne LED hat spezifizierte Wellenlängenklassen, gemessen in Nanometern (nm) bei 20mA, mit einer Toleranz von ±1 nm pro Klasse.

• Klasse G1:566,0 – 569,0 nm
• Klasse G2:569,0 – 572,0 nm
• Klasse G3:572,0 – 575,0 nm

Dieses Binning ermöglicht eine engere Kontrolle über den genauen Grünton, was für die Farbabstimmung in Multi-LED-Displays oder spezifische ästhetische Anforderungen wichtig sein kann.

4. Analyse der Leistungskurven

Während im Datenblatt auf spezifische Diagramme verwiesen wird (z.B. Abbildung 1 für die spektrale Verteilung, Abbildung 6 für den Abstrahlwinkel), werden hier deren allgemeine Implikationen analysiert.

4.1 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve)

Die I-V-Charakteristik einer LED ist nichtlinear. Für den LTST-E212KRKGWT liegt die Durchlassspannung beim typischen Betriebsstrom von 20mA zwischen 1,8V und 2,5V. Die Kurve zeigt einen steilen Anstieg des Stroms, sobald die Durchlassspannung die Einschaltspannung der Diode überschreitet. Dies erfordert die Verwendung eines strombegrenzenden Widerstands oder Konstantstromtreibers in Reihe mit der LED, wenn sie von einer Spannungsquelle gespeist wird, um thermisches Durchgehen zu verhindern.

4.2 Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Die Lichtausbeute (Lichtstärke) ist im Betriebsbereich des Bauteils im Allgemeinen proportional zum Durchlassstrom. Die Effizienz kann jedoch bei sehr hohen Strömen aufgrund erhöhter Wärmeentwicklung sinken. Der Betrieb bei den empfohlenen 20mA gewährleistet eine optimale Balance zwischen Helligkeit und Lebensdauer.

4.3 Spektrale Verteilung

Die referenzierten Spektraldiagramme würden für jede Farbe einen einzelnen, dominanten Peak zeigen (um 639nm für rot, 574nm für grün) mit einer typischen Halbwertsbreite von 20nm. Die AlInGaP-rote LED hat typischerweise ein schmaleres Spektrum im Vergleich zu einigen anderen Rot-Technologien, während das InGaN-Grünspektrum für seinen Typ Standard ist. Die diffuse Linse verbreitert die Winkelverteilung dieser Wellenlängen leicht, verändert aber die spektrale Spitzenleistung nicht wesentlich.

5. Mechanische & Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen und Polarität

Das SMD-Gehäuse hat einen nominalen Fußabdruck. Kritische Abmessungen umfassen die Bauteilgröße und den Anschlussabstand. Die Pinbelegung ist entscheidend für die korrekte Ausrichtung:

• Rote LED (AlInGaP):Anode und Kathode sind den Pins 1 und 3 zugeordnet.
• Grüne LED (InGaN):Anode und Kathode sind den Pins 1 und 4 zugeordnet.

Dieser Unterschied bedeutet, dass ein einzelner Leiterplatten-Fußabdruck beide Farben aufnehmen kann, aber die Treiberschaltung muss mit den korrekten Pins verbunden sein. Die Gehäuseumrisszeichnung (im Datenblatt impliziert) sollte stets für genaue Abmessungen und Pad-Positionierung konsultiert werden.

5.2 Empfohlenes Lötpad-Layout für die Leiterplatte

Ein empfohlenes Lötflächenmuster wird bereitgestellt, um korrektes Löten und mechanische Stabilität zu gewährleisten. Das Pad-Design umfasst typischerweise Wärmeentlastungen, um das Löten zu erleichtern und gleichzeitig ausreichende Kupferfläche für Wärmeableitung und starke Haftung zu bieten. Die Befolgung dieser Empfehlung hilft, "Grabstein-Effekte" (Abheben eines Endes während des Reflow) zu verhindern und gewährleistet zuverlässige Lötstellen.

6. Löt- & Montagerichtlinien

6.1 IR-Reflow-Lötprofil

Das Datenblatt verweist auf J-STD-020B für bleifreie Prozessbedingungen. Ein generisches Profil wird mit folgenden Hauptgrenzen vorgeschlagen:

• Vorwärmen:150°C bis 200°C.
• Vorwärmzeit:Maximal 120 Sekunden, um die Temperatur langsam anzuheben und das Flussmittel zu aktivieren.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C. Die Zeit oberhalb der Liquidustemperatur (z.B. 217°C) sollte gemäß den Lötdpastenspezifikationen kontrolliert werden.
• Lötzeit bei Spitze:Maximal 10 Sekunden, und der Reflow sollte nicht öfter als zweimal durchgeführt werden.

Es wird betont, dass das optimale Profil von der spezifischen Leiterplattenbestückung abhängt und eine Charakterisierung notwendig ist.

6.2 Handlöten

Falls manuelles Löten notwendig ist, sollte die Lötkolbentemperatur 300°C nicht überschreiten und die Kontaktzeit auf maximal 3 Sekunden für einen einzigen Vorgang begrenzt werden. Übermäßige Hitze oder Zeit kann das LED-Gehäuse oder die internen Bonddrähte beschädigen.

6.3 Lagerung und Handhabung

Die LEDs sind feuchtigkeitsempfindlich. Wichtige Lagerregeln umfassen:

• Versiegelte Verpackung:Lagern bei ≤ 30°C und ≤ 70% rF. Innerhalb eines Jahres nach dem Trockenpack-Datum verwenden.
• Geöffnete Verpackung:Für Bauteile, die aus der Feuchtigkeitssperrbeutel entnommen wurden, sollte die Umgebung ≤ 30°C und ≤ 60% rF betragen.
• Bodenlebensdauer:Es wird empfohlen, den IR-Reflow innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) nach dem Öffnen der Originalverpackung abzuschließen.
• Nachbacken:Wenn die Expositionszeit 168 Stunden überschreitet, ist vor dem Löten ein Backvorgang bei etwa 60°C für mindestens 48 Stunden erforderlich, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" (Gehäuserissbildung während des Reflow) zu verhindern.

6.4 Reinigung

Falls eine Nachlötreinigung erforderlich ist, sollten nur spezifizierte alkoholbasierte Lösungsmittel wie Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute verwendet werden. Nicht spezifizierte Chemikalien können die Kunststofflinse oder das Gehäusematerial beschädigen.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Trägerband- und Spulenspezifikationen

Das Produkt wird standardmäßig in geprägter Trägerband mit Schutzdeckband geliefert, aufgewickelt auf Spulen mit 7 Zoll (178 mm) Durchmesser. Die Standardspulenmenge beträgt 3000 Stück. Eine Mindestpackmenge von 500 Stück ist für Restbestellungen verfügbar. Die Band- und Spulenabmessungen entsprechen den ANSI/EIA-481-Spezifikationen und gewährleisten die Kompatibilität mit Standard-Zuführungen für automatische Bestückungsanlagen.

8. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

Die gebräuchlichste Ansteuerungsmethode ist eine Spannungsquelle (V_CC) in Reihe mit einem strombegrenzenden Widerstand (R_S). Der Widerstandswert kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R_S= (V_CC- V_F) / I_F. Zum Beispiel, mit einer 5V-Versorgung, einem typischen V_Fvon 2,2V und einem gewünschten I_Fvon 20mA: R_S= (5 - 2,2) / 0,02 = 140 Ω. Der nächstgelegene Standardwert (z.B. 150 Ω) würde gewählt, was den Strom leicht reduziert. Die Nennleistung des Widerstands sollte mindestens I_F²* R_S.

8.2 Thermomanagement

Obwohl die Verlustleistung gering ist (max. 75mW), verlängert ein ordnungsgemäßes thermisches Design die LED-Lebensdauer. Stellen Sie sicher, dass das empfohlene Lötpad der Leiterplatte mit einer ausreichenden Kupferfläche verbunden ist, die als Kühlkörper dient. Vermeiden Sie den kontinuierlichen Betrieb am absoluten Maximalstrom (30mA DC) bei hohen Umgebungstemperaturen, da dies den Lichtstromrückgang beschleunigt.

8.3 Sperrspannungsschutz

Da das Bauteil nicht für Sperrspannung ausgelegt ist, ist der Einbau eines Schutzes in Schaltungen, in denen Sperrspannung möglich ist (z.B. in antiparallelen LED-Konfigurationen oder mit induktiven Lasten), ratsam. Eine einfache Diode parallel zur LED (Kathode an Anode) kann diesen Schutz bieten.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die primäre Differenzierung des LTST-E212KRKGWT liegt in seiner Dual-Source- (AlInGaP/InGaN), Zweifarben-Fähigkeit innerhalb eines standardisierten SMD-Gehäuses. Im Vergleich zu einfarbigen LEDs bietet er Designflexibilität. Gegenüber anderen Zweifarben-LEDs führt der Einsatz ausgereifter, effizienter Halbleitermaterialien (AlInGaP für rot, InGaN für grün) typischerweise zu guter Lichtausbeute und stabiler Leistung über Temperatur. Der breite 120-Grad-Abstrahlwinkel seiner diffusen Linse ist ein Schlüsselmerkmal gegenüber schmalwinkligen LEDs und macht ihn überlegen für Anwendungen, die eine großflächige Sichtbarkeit erfordern.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQs)

10.1 Kann ich diese LED direkt von einem 3,3V- oder 5V-Mikrocontroller-Pin ansteuern?

Antwort:Nein, nicht direkt. Mikrocontroller-GPIO-Pins sind Spannungsquellen mit begrenzter Stromquellen-/Senkenfähigkeit (oft 20-25mA). Der direkte Anschluss einer LED riskiert, sowohl den maximalen Strom der LED als auch die Nennwerte des GPIO-Pins zu überschreiten und könnte beide beschädigen. Verwenden Sie stets einen Reihen-Strombegrenzungswiderstand oder eine Transistortreiberschaltung.

10.2 Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

Antwort:Spitzenwellenlänge (λ_P) ist die einzelne Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung maximal ist. Dominante Wellenlänge (λ_d) ist die einzelne Wellenlänge von monochromatischem Licht, die, kombiniert mit einer spezifizierten weißen Referenz, die wahrgenommene Farbe der LED entspricht. λ_dsteht in engerer Beziehung zur menschlichen Farbwahrnehmung.

10.3 Warum sind die Lagerbedingungen so streng?

Antwort:Das Kunststoffgehäuse der LED kann Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen. Während des Hochtemperatur-Reflow-Lötprozesses kann diese eingeschlossene Feuchtigkeit schnell verdampfen und internen Druck erzeugen, der das Gehäuse delaminieren oder den Chip reißen lassen kann ("Popcorning"). Die strengen Lager- und Backverfahren kontrollieren den Feuchtigkeitsgehalt, um diesen Fehlermodus zu verhindern.

11. Praktische Design-Fallstudie

Szenario:Entwurf einer Statusanzeigetafel für einen Netzwerkrouter, die rote (Fehler/Störung) und grüne (Betriebsbereit) Anzeigen auf sehr kompaktem Raum benötigt.

Umsetzung:Die Verwendung des LTST-E212KRKGWT ermöglicht es, einen einzigen Leiterplatten-Fußabdruck für beide Statusfarben zu verwenden. Das Leiterplattenlayout beinhaltet das empfohlene Pad-Muster. Die Mikrocontroller-Firmware steuert zwei GPIO-Pins, die jeweils über einen geeigneten Strombegrenzungswiderstand (z.B. 150Ω für 5V-Versorgung) mit Pin 1 (gemeinsame Anode) der LED verbunden sind. Ein GPIO steuert Pin 3 (rote Kathode) und ein anderer Pin 4 (grüne Kathode). Dieses Design halbiert den benötigten Leiterplattenplatz im Vergleich zur Verwendung von zwei separaten einfarbigen LEDs und vereinfacht die Montage.

12. Funktionsprinzip

Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiterbauelemente, die Licht durch Elektrolumineszenz emittieren. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen aus dem n-dotierten Bereich mit Löchern aus dem p-dotierten Bereich innerhalb der aktiven Schicht. Diese Rekombination setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie des verwendeten Halbleitermaterials bestimmt. Der LTST-E212KRKGWT nutzt AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) für rotes Licht und InGaN (Indium-Gallium-Nitrid) für grünes Licht, wobei jedes Material für seine Effizienz und Farbreinheit in seinem jeweiligen Spektrum gewählt wurde.

13. Technologietrends

Der allgemeine Trend bei SMD-LEDs wie dieser geht hin zu höherer Lichtausbeute (mehr Lichtausbeute pro Watt elektrischer Eingangsleistung), verbesserter Farbkonstanz durch engere Binning-Klassen und weiterer Miniaturisierung, die noch höhere Leiterplattendichten ermöglicht. Es gibt auch eine wachsende Betonung auf verbesserter Zuverlässigkeit unter höheren Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen, um Automobil- und Industriestandards zu erfüllen. Die zugrundeliegende Materialwissenschaft schreitet weiter voran, mit laufender Forschung zu neuen Halbleiterverbindungen und Nanostrukturen, um Effizienzgrenzen zu verschieben und neue Farben zu ermöglichen.