SMD LED LTST-N682TWQEET Datenblatt - Gehäuseabmessungen - Weiß/Rot - 30mA - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die technischen Spezifikationen für eine oberflächenmontierbare (SMD) Leuchtdiode (LED). Das Bauteil ist für automatisierte Leiterplattenbestückungsprozesse (PCB) konzipiert und eignet sich somit für die Serienfertigung. Seine kompakte Bauweise macht es ideal für platzbeschränkte Anwendungen in modernen tragbaren und kompakten elektronischen Geräten.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die Hauptvorteile dieser LED sind ihre Konformität mit der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe), die Kompatibilität mit Infrarot-Rückflusslötverfahren (IR-Reflow) und die Verpackung auf industrieüblicher 8-mm-Trägerbahn und 7-Zoll-Spulen für automatisierte Bestückungsanlagen. Sie ist für die Integration in Schaltkreise (IC) geeignet. Die Zielanwendungen umfassen ein breites Spektrum an Konsum- und Industrielektronik, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Telekommunikationsgeräte (z.B. schnurlose und Mobiltelefone), Büroautomatisierungsgeräte (z.B. Notebooks), Netzwerksysteme, Haushaltsgeräte und Innenschilder. Ihre Hauptfunktionen sind Statusanzeige, Signal- und Symbolbeleuchtung sowie Frontpanel-Hintergrundbeleuchtung.

2. Gehäuseabmessungen und Pinbelegung

Die LED verfügt über ein spezifisches SMD-Gehäuse. Die Linsenfarbe ist gelb. Das Bauteil enthält zwei separate LED-Chips im selben Gehäuse: einen weißen und einen roten Chip. Die Pinbelegung ist wie folgt: Die Pins 1 und 2 sind der roten LED zugeordnet, die Pins 3 und 4 der weißen LED. Alle Maßtoleranzen betragen typischerweise ±0,2 mm, sofern in den detaillierten mechanischen Zeichnungen nicht anders angegeben.

3. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

3.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Sie gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C.

• Verlustleistung:102 mW für die weiße LED; 78 mW für die rote LED. Dies ist die maximale Leistung, die das Bauteil abführen kann.
• Spitzen-Strom (Vorwärtsstrom):100 mA für weiß, 80 mA für rot. Dies ist der maximal zulässige gepulste Strom (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Impulsbreite).
• DC-Vorwärtsstrom:30 mA für beide Farben. Dies ist der maximale kontinuierliche Vorwärtsstrom.
• Betriebstemperaturbereich:-40°C bis +85°C.
• Lagertemperaturbereich:-40°C bis +100°C.

3.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen bei Ta=25°C und einem Vorwärtsstrom (IF) von 20mA, sofern nicht anders angegeben.

• Lichtstärke (Iv):Weiß: 1500-3000 mcd (Min-Max). Rot: 650-1300 mcd (Min-Max). Gemessen mit einem Filter, der der CIE photopischen Augenempfindlichkeit entspricht.
• Abstrahlwinkel (2θ½):Typischerweise 120 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres axialen Wertes abfällt.
• Dominante Wellenlänge (λd):Für die rote LED: 617-626 nm (Min-Max). Dieser Parameter definiert die wahrgenommene Farbe.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λP):Für die rote LED: typischerweise 624 nm.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Typischerweise 30 nm für weiß, 20 nm für rot. Dies gibt Aufschluss über die spektrale Reinheit.
• Durchlassspannung (VF):Weiß: 2,6-3,4 V. Rot: 1,7-2,6 V. Toleranz beträgt ±0,1V.
• Sperrstrom (IR):Maximal 10 µA bei einer Sperrspannung (VR) von 5V. Das Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt.

4. Erläuterung des Binning-Systems

Die LEDs werden basierend auf wichtigen Leistungsparametern in Bins sortiert, um Konsistenz in der Produktion sicherzustellen.

4.1 Lichtstärke (Iv) Rang

Für die weiße LED sind die Bins als W1 (1500-2120 mcd) und W2 (2120-3000 mcd) definiert. Für die rote LED sind die Bins R1 (650-920 mcd) und R2 (920-1300 mcd). Die Toleranz innerhalb jedes Lichtstärke-Bins beträgt ±11%.

4.2 CIE-Farbort Rang

Die Farbkoordinaten (x, y im CIE-1931-Farbraum) der weißen LED werden in mehrere Kategorien eingeteilt (z.B. A1, A2, A3, B1, B2, B3), die jeweils durch einen viereckigen Bereich im Diagramm definiert sind. Die Toleranz für die Farbkoordinaten innerhalb jedes Bins beträgt ±0,01. Dies gewährleistet Farbkonsistenz für Anwendungen, bei denen eine präzise Weißpunktabstimmung entscheidend ist.

5. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt enthält typische Kennlinien, die für den Schaltungsentwurf wesentlich sind. Diese Kurven stellen grafisch die Beziehung zwischen verschiedenen Parametern dar und bieten Einblicke, die über die tabellarischen typischen Werte hinausgehen. Entwickler sollten diese Kurven konsultieren, um das Verhalten unter nicht standardmäßigen Bedingungen (z.B. unterschiedliche Vorwärtsströme oder Umgebungstemperaturen) zu verstehen. Zu den typischen Schlüsselkennlinien gehören die Beziehung zwischen Vorwärtsstrom und Lichtstärke, Vorwärtsstrom und Durchlassspannung sowie der Einfluss der Umgebungstemperatur auf die Lichtstärke. Die Analyse dieser Kurven hilft bei der Auswahl geeigneter Vorwiderstände und der Vorhersage der Leistung im Zielbetriebsumfeld.

6. Mechanische und Verpackungsinformationen

6.1 Empfohlene Lötfläche (Pad) auf der Leiterplatte

Ein Lötflächenlayout (Land Pattern) wird bereitgestellt, um eine korrekte Lötung und mechanische Stabilität zu gewährleisten. Die Einhaltung dieser empfohlenen Kontur ist entscheidend für zuverlässige Lötstellen und die Wärmeableitung während des Reflow-Prozesses.

6.2 Abmessungen der Trägerbahn- und Spulenverpackung

Die Bauteile werden auf 8 mm breiter, geprägter Trägerbahn geliefert, die auf Spulen mit einem Durchmesser von 7 Zoll (178 mm) aufgewickelt ist. Detaillierte Abmessungen für die Bahntasche, die Spulennabe und die gesamte Spule sind angegeben. Die Standardmenge pro Spule beträgt 2000 Stück, mit einer Mindestpackmenge von 500 Stück für Restposten. Die Verpackung entspricht den EIA-481-1-B-Spezifikationen.

7. Löt- und Bestückungsrichtlinien

7.1 IR-Rückflusslötprofil

Ein empfohlenes Infrarot-Rückflussprofil (IR-Reflow) für bleifreie Lötprozesse wird bereitgestellt, das mit dem J-STD-020B-Standard übereinstimmt. Zu den wichtigsten Parametern gehören eine Vorwärmtemperatur von 150-200°C, eine maximale Spitzentemperatur von 260°C und eine Zeit oberhalb der Liquidustemperatur, die die spezifizierten Grenzwerte nicht überschreitet. Es ist wichtig zu beachten, dass das optimale Profil vom spezifischen Leiterplattendesign, der Lotpaste und den Ofeneigenschaften abhängt; daher wird eine Charakterisierung auf Leiterplattenebene empfohlen.

7.2 Lagerbedingungen

Für ungeöffnete, feuchtigkeitsgeschützte Beutel mit Trockenmittel sollten die LEDs bei ≤ 30°C und ≤ 70% relativer Luftfeuchtigkeit (RH) gelagert und innerhalb eines Jahres verwendet werden. Sobald die Originalverpackung geöffnet ist, sollte die Lagerumgebung 30°C und 60% RH nicht überschreiten. Bauteile, die länger als 168 Stunden der Umgebung ausgesetzt waren, sollten vor dem Löten bei etwa 60°C für mindestens 48 Stunden getrocknet (gebrannt) werden, um ein \"Popcorning\" oder Delaminierung während des Reflow-Lötens zu verhindern.

7.3 Reinigung

Wenn nach dem Löten eine Reinigung erforderlich ist, sollten nur spezifizierte alkoholbasierte Lösungsmittel wie Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute verwendet werden. Nicht spezifizierte Chemikalien können das LED-Gehäuse beschädigen.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese Zweifarben-LED ist ideal für Anwendungen, die eine Mehrfachstatusanzeige von einem einzigen Bauteil-Fußabdruck erfordern. Beispiele sind Strom-/Ladestatus (rot für Laden, weiß für voll), Netzwerkaktivitätsanzeigen oder Modusauswahlrückmeldungen in Konsumelektronik und Industrie-Steuerpaneelen.

8.2 Designüberlegungen

• Strombegrenzung:Verwenden Sie stets einen Vorwiderstand, um den Vorwärtsstrom auf den empfohlenen DC-Wert (max. 30mA) oder niedriger zu begrenzen, um Langlebigkeit und Helligkeitssteuerung zu gewährleisten.
• Thermisches Management:Stellen Sie sicher, dass das Leiterplattenlayout eine ausreichende Wärmeableitung bietet, insbesondere bei Betrieb nahe der Maximalwerte, um Überhitzung und beschleunigten Lichtstromrückgang zu verhindern.
• ESD-Schutz:Obwohl nicht explizit angegeben, ist der Umgang mit SMD-LEDs unter angemessenen ESD-Vorsichtsmaßnahmen eine gängige Industriepraxis.
• Optisches Design:Berücksichtigen Sie den 120-Grad-Abstrahlwinkel bei der Gestaltung von Lichtleitern, Linsen oder Diffusoren, um das gewünschte Beleuchtungsmuster zu erreichen.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu einfarbigen SMD-LEDs bietet dieses Zweichip-Bauteil Platzersparnis auf der Leiterplatte, indem es zwei Anzeigefunktionen in einem Gehäuse kombiniert. Die separaten weißen und roten Chips ermöglichen eine unabhängige Steuerung. Die spezifizierten Lichtstärke- und CIE-Farbort-Bins bieten ein Maß an Leistungskonsistenz, das für Anwendungen wichtig ist, die ein einheitliches Erscheinungsbild über mehrere Einheiten hinweg erfordern. Die Kompatibilität mit Standard-IR-Rückflusslötprozessen unterscheidet es von LEDs, die möglicherweise manuelles oder Wellenlöten erfordern.

10. Häufig gestellte Fragen basierend auf technischen Parametern

F: Kann ich die weiße und rote LED gleichzeitig mit ihrem maximalen DC-Strom betreiben?

A: Nein. Die absoluten Maximalwerte für die Verlustleistung (102mW weiß, 78mW rot) und thermische Überlegungen müssen beachtet werden. Ein gleichzeitiger Betrieb mit jeweils 30mA würde wahrscheinlich die thermische Kapazität des Gehäuses überschreiten, es sei denn, es wird eine außergewöhnliche Wärmeableitung bereitgestellt. Ein Derating wird empfohlen.

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

A: Die Spitzenwellenlänge (λP) ist die Wellenlänge am höchsten Punkt im Emissionsspektrum der LED. Die dominante Wellenlänge (λd) wird aus den Farbkoordinaten abgeleitet und repräsentiert die einzelne Wellenlänge eines monochromatischen Lichts, das der wahrgenommenen Farbe der LED entsprechen würde. λd ist für die Farbangabe relevanter.

F: Warum sind die Lagerbedingungen nach dem Öffnen des Beutels so streng (168 Stunden)?

A: SMD-Gehäuse können Feuchtigkeit aus der Atmosphäre aufnehmen. Während des Hochtemperatur-Rückflusslötprozesses kann diese eingeschlossene Feuchtigkeit schnell verdampfen und einen Innendruck erzeugen, der das Gehäuse zum Reißen bringen oder interne Verbindungen delaminieren kann (\"Popcorning\"). Die 168-Stunden-Bodenlebensdauer und das Trocknungsverfahren mindern dieses Risiko.

11. Praktischer Anwendungsfall

Szenario: Entwurf einer Statusanzeige für ein tragbares Gerät

Ein Entwickler entwirft einen kompakten Bluetooth-Lautsprecher. Eine einzelne LTST-N682TWQEET-LED wird auf dem Frontpanel platziert. Der Mikrocontroller steuert die rote LED (Pins 1-2) an, um \"Eingeschaltet/Laden\" anzuzeigen, und die weiße LED (Pins 3-4), um \"Bluetooth-Pairing-Modus/vollständig geladen\" anzuzeigen. Unter Verwendung eines gemeinsamen Vorwiderstandswerts, der für ~20mA berechnet wurde (z.B. basierend auf VF=3,0V für weiß und einer 5V-Versorgung), erreichen beide LEDs eine gute Helligkeit. Der 120-Grad-Abstrahlwinkel stellt sicher, dass der Status aus einem weiten Bereich sichtbar ist. Das Bauteil wird mithilfe automatisierter Bestückung von der Trägerbahn und Spule platziert.

12. Funktionsprinzip

Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiterbauelemente, die Licht emittieren, wenn ein elektrischer Strom durch sie fließt. Dieses Phänomen, genannt Elektrolumineszenz, tritt auf, wenn sich Elektronen mit Elektronenlöchern innerhalb des Bauteils rekombinieren und Energie in Form von Photonen freisetzen. Die Farbe des emittierten Lichts wird durch die Bandlücke des Halbleitermaterials bestimmt. Die weiße LED in diesem Gehäuse verwendet wahrscheinlich einen blauen oder ultravioletten LED-Chip, der mit einem Phosphormaterial beschichtet ist, das einen Teil des emittierten Lichts in längere Wellenlängen umwandelt, was zu einem breiten Spektrum führt, das als weiß wahrgenommen wird. Die rote LED verwendet ein AlInGaP-Halbleitermaterial (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid), das effizient für die Erzeugung von rotem, orangem und gelbem Licht ist.

13. Entwicklungstrends

Der allgemeine Trend bei SMD-LEDs für Anzeigeanwendungen geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), was die gleiche Helligkeit bei niedrigeren Strömen ermöglicht und somit den Stromverbrauch und die thermische Belastung reduziert. Die Gehäusegrößen werden weiter miniaturisiert. Es wird zunehmend Wert auf engere Farb- und Lichtstärke-Binning gelegt, um den Anforderungen von Anwendungen mit hoher visueller Konsistenz, wie Videowänden und Automobilinnenräumen, gerecht zu werden. Darüber hinaus wird die Integration von Steuerelektronik (z.B. Konstantstromtreiber) innerhalb des LED-Gehäuses immer häufiger, um das Design zu vereinfachen und die Leistungsstabilität zu verbessern.