SMD LED LTST-E143EGSW Datenblatt - SMD-Gehäuse - Rot/Grün/Gelb - 20mA - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTST-E143EGSW ist eine SMD-LED (Surface-Mount Device), die für die automatisierte Leiterplattenbestückung (PCB) konzipiert ist. Ihre kompakte Bauweise macht sie für platzbeschränkte Anwendungen in einem breiten Spektrum elektronischer Geräte geeignet.

1.1 Merkmale

• Konform mit der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).
• Verpackt auf 8-mm-Trägerband auf 7-Zoll-Durchmesser-Spulen für automatisierte Pick-and-Place-Prozesse.
• Standardmäßiger EIA-Gehäusefußabdruck (Electronic Industries Alliance).
• IC-kompatible Ansteuerpegel (Integrated Circuit).
• Konzipiert für die Kompatibilität mit automatischen Bestückungsgeräten.
• Geeignet für Infrarot-Lötprozesse (IR-Reflow-Löten).
• Vorkonditioniert, um die JEDEC-Feuchtesensitivitätsstufe 3 (Joint Electron Device Engineering Council) zu erreichen.

1.2 Anwendungen

Diese LED ist für den Einsatz als Statusanzeige, Signalleuchte, Symbolbeleuchtung und Frontpanel-Hintergrundbeleuchtung in verschiedenen Bereichen vorgesehen, darunter:

• Telekommunikationsgeräte
• Büroautomatisierungsgeräte
• Haushaltsgeräte
• Industrieanlagen

2. Gehäuseabmessungen und Konfiguration

Das Bauteil verfügt über ein Standard-SMD-Gehäuse. Alle Abmessungen sind in Millimetern angegeben, mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,2 mm, sofern nicht anders angegeben. Die LED verwendet eine diffundierende Linse.

Die Pinbelegung und die entsprechenden Lichtquellenfarben sind wie folgt:

• Rot (AlInGaP):Pin 2 (Anode) und Pin 1 (Kathode)
• Grün (InGaN):Pin 2 (Anode) und Pin 4 (Kathode)
• Gelb (AlInGaP):Pin 2 (Anode) und Pin 3 (Kathode)

Pin 2 ist die gemeinsame Anode für alle Farbvarianten.

3. Grenzwerte und Kennwerte

Alle Spezifikationen sind bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C definiert.

3.1 Absolute Maximalwerte

Belastungen über diese Grenzwerte hinaus können dauerhafte Schäden verursachen.

• Verlustleistung (Pd):Rot: 75 mW, Grün: 76 mW, Gelb: 72 mW
• Spitzen-Strom (I_F(peak)):80 mA (für alle Farben, bei 1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite)
• DC-Vorwärtsstrom (I_F):Rot: 30 mA, Grün: 20 mA, Gelb: 30 mA
• Betriebstemperaturbereich:-40°C bis +100°C
• Lagertemperaturbereich:-40°C bis +100°C

3.2 Thermische Eigenschaften

• Maximale Sperrschichttemperatur (T_j):125°C
• Typischer thermischer Widerstand, Sperrschicht zu Umgebung (R_θJA):100 °C/W (Hinweis: Gemessen auf FR4-Substrat, 1,6mm dick, mit 16mm² Kupferfläche).
• Typischer thermischer Widerstand, Sperrschicht zu Lötpad (R_θJT):60 °C/W

3.3 Empfohlenes IR-Reflow-Profil

Ein bleifreies Lötprofil gemäß J-STD-020B wird empfohlen. Das Profil umfasst typischerweise Aufheiz-, Halte-, Reflow- (mit Spitzentemperatur) und Abkühlphasen, um zuverlässige Lötstellen zu gewährleisten, ohne das LED-Gehäuse zu beschädigen.

3.4 Elektrische und optische Kennwerte

Gemessen bei I_F= 20mA und Ta=25°C.

• Lichtstärke (I_v):
  • Rot: 140-350 mcd (min-max)
  • Grün: 710-1540 mcd (min-max)
  • Gelb: 140-390 mcd (min-max)
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):120 Grad (typisch). Dies ist der volle Winkel, bei dem die Intensität die Hälfte des Achswerts beträgt.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):
  • Rot: 615-630 nm
  • Grün: 518-528 nm
  • Gelb: 586-596 nm
• Durchlassspannung (V_F):
  • Rot: 1,7-2,5 V
  • Grün: 2,8-3,8 V
  • Gelb: 1,7-2,5 V
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Rot/Gelb: 15 nm (typ), Grün: 25 nm (typ).
• Sperrstrom (I_R):10 μA (max) bei V_R= 5V.Hinweis:Das Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt; dieser Parameter dient nur zu Testzwecken.

4. Binning-System

Die LEDs werden basierend auf wichtigen optischen Parametern sortiert (gebinned), um die Konsistenz innerhalb einer Produktionscharge sicherzustellen.

4.1 Lichtstärke-Binning (I_v)

Die Intensität wird in Millicandela (mcd) bei 20mA gemessen. Die Toleranz innerhalb jedes Bins beträgt ±11%.

• Rot:R1 (140-190 mcd), R2 (190-260 mcd), R3 (260-350 mcd)
• Grün:G1 (710-910 mcd), G2 (910-1185 mcd), G3 (1185-1540 mcd)
• Gelb:Y1 (140-180 mcd), Y2 (180-230 mcd), Y3 (230-300 mcd), Y4 (300-390 mcd)

4.2 Binning der dominanten Wellenlänge (λ_d)

Die Wellenlänge wird in Nanometern (nm) bei 20mA gemessen. Die Toleranz innerhalb jedes Bins beträgt ±1 nm.

• Rot:RA (615-630 nm)
• Grün:GA (518-523 nm), GB (523-528 nm)
• Gelb:YA (586-591 nm), YB (591-596 nm)

4.3 Kombinierter Bin-Code auf dem Produktetikett

Ein einzelner alphanumerischer Code auf dem Produktetikett kombiniert die Intensitäts- und Wellenlängen-Bins. Beispielsweise entspricht der Code "A1" Rot=R1, Grün=G1, Gelb=Y1. Die Codes D1-D4 repräsentieren die Wellenlängen-Bins (Wd Rank) unabhängig. Dieses System ermöglicht eine präzise Identifizierung der optischen Leistung der LED.

5. Typische Kennlinien

Das Datenblatt enthält grafische Darstellungen wichtiger Zusammenhänge (bei 25°C, sofern nicht anders angegeben):

• Relative Lichtstärke vs. Vorwärtsstrom:Zeigt, wie die Lichtleistung mit dem Strom typischerweise nichtlinear ansteigt, und unterstreicht die Bedeutung einer Konstantstrom-Ansteuerung.
• Durchlassspannung vs. Vorwärtsstrom:Veranschaulicht die Dioden-Kennlinie (I-V), die für den Entwurf der strombegrenzenden Schaltung entscheidend ist.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Demonstriert den thermischen Quenching-Effekt, bei dem die Lichtleistung mit steigender Sperrschichttemperatur abnimmt. Dies ist entscheidend für das Wärmemanagement in Hochleistungs- oder Hochtemperaturanwendungen.
• Spektrale Verteilung:Zeigt die relative abgegebene Leistung über die Wellenlängen, definiert die Farbreinheit und hilft bei Anwendungen, die spezifische spektrale Eigenschaften erfordern.

6. Benutzerhandbuch und Montageinformationen

6.1 Reinigung

Falls nach dem Löten oder während der Nacharbeit eine Reinigung erforderlich ist, die LED bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol tauchen. Die Verwendung nicht spezifizierter chemischer Reiniger vermeiden, da diese die Epoxidlinse oder das Gehäuse beschädigen können.

6.2 Empfohlene PCB-Pad-Anordnung

Ein empfohlener Lötflächenentwurf (Footprint) wird bereitgestellt, um ein korrektes Löten, mechanische Stabilität und optimale thermische Leistung zu gewährleisten. Die Einhaltung dieses Layouts hilft, "Tombstoning" zu verhindern und sorgt für gute Lötfillet.

6.3 Band- und Spulenverpackung

Die LEDs werden auf geprägtem Trägerband (8 mm Breite) geliefert, das auf 7-Zoll (178 mm) Durchmesser-Spulen aufgewickelt ist. Die Bandtaschendimensionen und Spulenspezifikationen (Nabendurchmesser, Flanschdurchmesser usw.) sind detailliert angegeben und entsprechen den ANSI/EIA-481-Standards. Diese Verpackung ist für automatisierte Fertigungslinien unerlässlich.

• Eine Standardspule enthält 4000 Stück.
• Die Mindestbestellmenge für Restposten beträgt 500 Stück.
• Pro Spule sind maximal zwei aufeinanderfolgende fehlende Bauteile (leere Taschen) zulässig.

7. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

7.1 Bestimmungsgemäßer Gebrauch und Zuverlässigkeit

Diese LEDs sind für elektronische Geräte des allgemeinen Gebrauchs konzipiert. Für Anwendungen, bei denen außergewöhnliche Zuverlässigkeit von größter Bedeutung ist oder bei denen ein Ausfall die Sicherheit gefährden könnte (z. B. Luftfahrt, medizinische Lebenserhaltung, Verkehrssteuerung), wird dringend empfohlen, vor der Integration eine spezifische Zuverlässigkeitsbewertung und Konsultation mit dem Hersteller durchzuführen.

7.2 Elektrische Designüberlegungen

• Strombegrenzung:Immer einen Vorwiderstand oder Konstantstromtreiber verwenden, um den Vorwärtsstrom auf den spezifizierten maximalen DC-Wert zu begrenzen (20mA für Grün, 30mA für Rot/Gelb). Eine Überschreitung verringert die Lebensdauer und kann zu katastrophalem Ausfall führen.
• Sperrspannungsschutz:Die LED hat eine sehr niedrige Sperrspannungsdurchbruchsspannung (5V-Testbedingung). Schaltungen sollten so ausgelegt sein, dass jede Sperrspannung verhindert wird, ggf. unter Verwendung einer parallel geschalteten Schutzdiode, wenn die LED an ein bipolares Signal angeschlossen ist.
• Wärmemanagement:Obwohl die Verlustleistung gering ist, muss die Sperrschichttemperatur unter 125°C gehalten werden. Für ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte (gemäß empfohlenem Pad) als Kühlkörper sorgen, insbesondere in Umgebungen mit hoher Umgebungstemperatur oder bei Betrieb mit höheren Strömen.

7.3 Optische Designüberlegungen

• Abstrahlwinkel:Der 120-Grad-Abstrahlwinkel bietet ein breites, diffuses Beleuchtungsmuster, das für Statusanzeigen geeignet ist. Für fokussierteres Licht wären Sekundäroptiken (Linsen) erforderlich.
• Binning für Farbkonstanz:Für Anwendungen, die ein einheitliches Farbbild über mehrere LEDs erfordern (z. B. Hintergrundbeleuchtung eines Arrays), ist die Spezifikation enger Wellenlängen-Bins (z. B. GA oder GB für Grün) notwendig.
• Intensitätsabgleich:Ebenso gewährleistet die Spezifikation eines engen Intensitäts-Bins eine gleichmäßige Helligkeit aller Anzeigen in einem Produkt.

8. Technischer Vergleich und Auswahlhilfe

Die LTST-E143EGSW bietet eine Kombination von Merkmalen, die bei modernen SMD-LEDs üblich sind: RoHS-Konformität, IR-Reflow-Kompatibilität und Band-und-Spulen-Verpackung. Ihre Hauptunterscheidungsmerkmale liegen in ihrer spezifischen Binning-Struktur für Grün und Gelb, die im Vergleich zu einigen Standardbauteilen eine feinere Granularität bei der Wellenlängen- und Intensitätsauswahl bietet. Die separaten Kathoden-Pins für jede Farbe in einem 4-Pin-Gehäuse ermöglichen eine individuelle Steuerung in einem Mehrfarbenmodul, anders als bei einigen Common-Anode-RGB-Gehäusen. Bei der Auswahl einer LED müssen Ingenieure die Durchlassspannung (insbesondere das höhere V_Fdes grünen InGaN-Chips), den Abstrahlwinkel und die Lichtstärke mit dem Leistungsbudget, dem optischen Layout und der erforderlichen Helligkeit der Anwendung abgleichen.

9. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Kann ich die grüne LED wie die roten und gelben mit 30mA betreiben?

A: Nein. Der absolute Maximalwert für den DC-Vorwärtsstrom der grünen Variante beträgt 20mA. Eine Überschreitung dieses Wertes kann dauerhafte Schäden verursachen und Garantien erlöschen lassen.

F: Was bedeutet "JEDEC Level 3" Vorkonditionierung?

A: Es bedeutet, dass die Bauteile gebacken und/oder unter kontrollierten Bedingungen gelagert wurden, um die Feuchtigkeitsaufnahme im Gehäuse zu reduzieren. Sie sind damit für eine Standzeit von 168 Stunden (7 Tagen) unter Werksbedingungen (<30°C/60% rF) geeignet, bevor sie für das Reflow-Löten erneut gebacken werden müssen.

F: Warum ist der Durchlassspannungsbereich für die grüne LED (2,8-3,8V) höher als für Rot/Gelb (1,7-2,5V)?

A: Dies liegt am grundlegenden Halbleitermaterial. Grüne LEDs verwenden typischerweise Indiumgalliumnitrid (InGaN), das eine größere Bandlücke hat als das für rote und gelbe LEDs verwendete Aluminiumindiumgalliumphosphid (AlInGaP). Eine größere Bandlücke erfordert eine höhere Spannung, um Elektronen darüber zu bewegen.

F: Wie interpretiere ich den Bin-Code "B5" vom Etikett?

A: Gemäß der Kreuztabelle zeigt "B5" an: Rot-Intensitäts-Bin = R2 (190-260 mcd), Grün-Intensitäts-Bin = G2 (910-1185 mcd) und Gelb-Intensitäts-Bin = Y1 (140-180 mcd). Das Wellenlängen-Bin würde durch einen separaten "D"-Code angezeigt (z. B. D1, D2 usw.).

10. Designbeispiel: Statusanzeigepanel

Szenario:Entwurf eines Bedienpanels mit drei Status-LEDs: Rot (Fehler), Grün (Bereit), Gelb (Standby). Eine gleichmäßig hohe Helligkeit ist erforderlich.

Designschritte:

1. Auswahl:Wählen Sie die LTST-E143EGSW aufgrund ihres gemeinsamen Gehäuses und der Verfügbarkeit in allen drei Farben.
2. Binning:Spezifizieren Sie das Intensitäts-Bin R3 für Rot, G3 für Grün und Y4 für Gelb, um die höchste Helligkeit von jedem zu erhalten. Spezifizieren Sie das Wellenlängen-Bin RA für Rot, GB für Grün und YB für Gelb für konsistente, gesättigte Farben.
3. Schaltungsentwurf:
   • Versorgungsspannung (V_cc): 5V.
   • Vorwiderstände für I_F= 20mA berechnen (20mA für Grün verwenden, für Rot/Gelb je nach gewünschter Helligkeit 20-30mA verwenden können).
     • Roter Widerstand (mit typischem V_F=2,1V): R = (5V - 2,1V) / 0,020A = 145 Ω. Standardwert 150 Ω verwenden.
     • Grüner Widerstand (mit typischem V_F=3,3V): R = (5V - 3,3V) / 0,020A = 85 Ω. Standardwert 82 Ω oder 91 Ω verwenden.
     • Gelber Widerstand (mit typischem V_F=2,1V): Wie bei Rot, 150 Ω.
   • Leistung pro LED: P = V_F* I_F. Für Grün: ~66mW, was innerhalb der maximalen 76mW liegt.
4. PCB-Layout:Das empfohlene Pad-Layout verwenden. Pin 2 (gemeinsame Anode) über die Widerstände mit V_cc verbinden. Die Pins 1, 4 und 3 (Kathoden für Rot, Grün, Gelb) über Mikrocontroller-Pins oder Schalter für individuelle Steuerung mit Masse verbinden.
5. Thermische Überprüfung:Bei einer Verlustleistung von unter 75mW pro LED und einem 16mm²-Pad ist der Sperrschichttemperaturanstieg in einer typischen Innenumgebung minimal, was die Langzeitzuverlässigkeit gewährleistet.