SMD LED LTST-E142TBKRKT Datenblatt - Zweifarbig Blau/Rot - 20-30mA - 75-76mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTST-E142TBKRKT ist eine oberflächenmontierbare (SMD) LED, die für die automatisierte Leiterplattenbestückung (PCB) konzipiert ist. Sie verfügt über eine Zweifarben-Konfiguration, bei der sowohl ein blauer als auch ein roter LED-Chip in einem einzigen, kompakten Gehäuse integriert sind. Dieses Design ist besonders vorteilhaft für platzbeschränkte Anwendungen, bei denen mehrere Anzeigefunktionen erforderlich sind. Die Komponente ist für die Kompatibilität mit Standard-Infrarot (IR)-Reflow-Lötprozessen ausgelegt und eignet sich somit für Hochvolumen-Fertigungsumgebungen.

1.1 Kernvorteile

• Miniaturisierte Bauform:Das SMD-Gehäuse ermöglicht hochdichte Leiterplattenlayouts und spart wertvollen Platz auf der Platine.
• Zweifarben-Funktionalität:Integriert zwei verschiedene Lichtquellen (Blau und Rot) in einer Einheit, vereinfacht das Design und reduziert die Bauteilanzahl.
• Automatisierungskompatibilität:Verpackt auf 8-mm-Tape auf 7-Zoll-Spulen, ist sie vollständig mit automatischen Bestückungsgeräten kompatibel.
• Umweltkonformität:Das Produkt erfüllt die RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).
• Prozessrobustheit:Hält einer Vorkonditionierung nach JEDEC Level 3 stand und ist mit bleifreien Lötprofilen kompatibel.

1.2 Zielmärkte und Anwendungen

Diese LED ist vielseitig einsetzbar und findet Verwendung in einem breiten Spektrum elektronischer Geräte. Ihre Hauptanwendungen umfassen Statusanzeige, Signal- und Symbolbeleuchtung sowie Frontpanel-Hintergrundbeleuchtung. Zielmärkte sind Telekommunikationsinfrastruktur, Büroautomatisierungssysteme, Haushaltsgeräte und verschiedene Industrieausrüstungen, bei denen zuverlässige, kompakte visuelle Anzeigen unerlässlich sind.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Für die blaue LED beträgt der maximale Dauer-Vorwärtsstrom 20mA bei einer Verlustleistung von 76mW. Die rote LED kann einen etwas höheren Dauerstrom von 30mA bei 75mW Verlustleistung verarbeiten. Beide teilen sich einen Spitzen-Vorwärtsstrom von 80mA unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite). Der Betriebs- und Lagertemperaturbereich ist mit -40°C bis +100°C spezifiziert, was auf die Eignung für raue Umgebungen hinweist.

2.2 Thermische Eigenschaften

Das Wärmemanagement ist entscheidend für die Lebensdauer der LED. Die maximale Sperrschichttemperatur (Tj) für beide Chips beträgt 140°C. Der typische thermische Widerstand von der Sperrschicht zur Umgebungsluft (Rθja) beträgt 145°C/W. Dieser Parameter ist entscheidend für die Berechnung des notwendigen thermischen Leiterplattendesigns (z.B. Kupferpadfläche), um die Sperrschichttemperatur während des Betriebs, insbesondere bei höheren Treiberströmen, innerhalb sicherer Grenzen zu halten.

2.3 Elektrische und optische Eigenschaften

Dies sind die wichtigsten Leistungsparameter, gemessen unter Standardtestbedingungen (Ta=25°C, IF=20mA).

• Lichtstärke (Iv):Die blaue LED hat eine minimale Intensität von 140mcd und eine maximale von 420mcd. Die rote LED reicht von 90mcd bis 280mcd. Diese große Bandbreite wird durch ein Binning-System verwaltet.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):Der typische Abstrahlwinkel beträgt 120 Grad und bietet ein breites, diffuses Lichtabstrahlmuster, das für Anzeigeanwendungen geeignet ist.
• Wellenlänge:Die dominante Wellenlänge (λd) der blauen LED liegt zwischen 465nm und 475nm, mit einem typischen Emissionspeak (λp) bei 468nm. Die dominante Wellenlänge der roten LED liegt zwischen 623nm und 638nm, mit einem typischen Peak bei 639nm. Die spektrale Halbwertsbreite beträgt 25nm (blau) und 15nm (rot), was die Farbreinheit angibt.
• Durchlassspannung (Vf):Bei 20mA liegt die Vf der blauen LED zwischen 2,8V und 3,8V, während die der roten LED zwischen 1,7V und 2,5V liegt. Dieser Unterschied ist entscheidend für die Schaltungsentwicklung, insbesondere wenn beide Farben von einer gemeinsamen Spannungsquelle angesteuert werden.
• Sperrstrom (Ir):Der maximale Sperrstrom bei VR=5V beträgt für beide 10µA. Das Datenblatt stellt ausdrücklich klar, dass das Bauteil nicht für den Sperrbetrieb ausgelegt ist; dieser Test dient nur der IR-Qualifikation.

3. Erklärung des Binning-Systems

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

3.1 Lichtstärke (Iv) Binning

Blaue LEDs werden in die Codes P, Q, R und S eingeteilt, mit Intensitätsbereichen von 140-185mcd bis zu 315-420mcd. Rote LEDs verwenden die Codes Q2, R1, R2, S1 und S2, die Bereiche von 90-112mcd bis zu 224-280mcd abdecken. Innerhalb jedes Bins gilt eine Toleranz von ±11%.

3.2 Dominante Wellenlänge (Wd) Binning

Nur für die blaue LED sind Bins für die dominante Wellenlänge definiert: Code AC (465-470nm) und Code AD (470-475nm), mit einer engen Toleranz von ±1nm pro Bin. Diese präzise Kontrolle ist für Anwendungen, die spezifische Blautöne erfordern, unerlässlich.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auf typische Kurven für elektrische und optische Eigenschaften. Obwohl die spezifischen Grafiken im bereitgestellten Text nicht reproduziert sind, umfassen diese typischerweise:

• IV-Kurve:Zeigt die Beziehung zwischen Vorwärtsstrom (If) und Durchlassspannung (Vf) für jede Farbe. Dies wird verwendet, um den Arbeitspunkt und den erforderlichen Vorwiderstand zu bestimmen.
• Relative Lichtstärke vs. Vorwärtsstrom:Veranschaulicht, wie die Lichtleistung mit dem Strom bis zum Maximalwert ansteigt.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt die Abnahme der Lichtleistung mit steigender Sperrschichttemperatur und unterstreicht die Bedeutung des thermischen Designs.
• Spektrale Verteilung:Stellt die relative Strahlungsleistung über der Wellenlänge dar und zeigt den Peak und die Form des Emissionsspektrums für jede Farbe.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED ist in einem standardmäßigen EIA-Gehäuse erhältlich. Alle kritischen Abmessungen (Länge, Breite, Höhe, Anschlussabstand) sind in Millimetern mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,2mm angegeben. Die Pinbelegung ist klar definiert: Pin 2 und 3 sind für den blauen Chip, Pin 1 und 4 für den roten Chip. Diese Information ist für das Design des Leiterplatten-Footprints essentiell.

5.2 Empfohlene Leiterplatten-Lötpad

Eine Lötpad-Empfehlung wird bereitgestellt, um ein korrektes Löten, mechanische Stabilität und optimale thermische Leistung zu gewährleisten. Die Einhaltung dieser Richtlinie hilft, "Tombstoning" zu verhindern und sorgt für zuverlässige elektrische Verbindungen.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 IR-Reflow-Lötprofil

Ein empfohlenes Reflow-Profil, das mit J-STD-020B für bleifreie Prozesse konform ist, ist enthalten. Wichtige Parameter umfassen eine Vorwärmtemperatur von 150-200°C, eine Spitzentemperatur von maximal 260°C und eine Gesamtzeit oberhalb der Liquidus-Temperatur, die darauf ausgelegt ist, eine korrekte Lötstellenbildung zu gewährleisten, ohne die LED übermäßiger thermischer Belastung auszusetzen.

6.2 Lagerbedingungen

Aufgrund der Feuchtigkeitsempfindlichkeit des Gehäuses (Level 3) sind strenge Lagerbedingungen vorgeschrieben. Ungeöffnete Spulen sollten bei ≤30°C und ≤70% relativer Luftfeuchtigkeit (RH) gelagert und innerhalb eines Jahres verwendet werden. Sobald die Feuchtigkeitsschutzverpackung geöffnet ist, sollten die Bauteile bei ≤30°C und ≤60% RH gelagert und innerhalb von 168 Stunden dem Reflow-Löten unterzogen werden. Wird dieses Zeitfenster überschritten, ist vor der Montage ein Ausheizen bei 60°C für 48 Stunden erforderlich.

6.3 Reinigung

Wenn nach dem Löten eine Reinigung notwendig 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.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Tape- und Spulenspezifikationen

Die Bauteile werden auf 8 mm breitem Trägertape geliefert, das auf 7-Zoll (178 mm) Spulen aufgewickelt ist. Jede Spule enthält 4000 Stück. Detaillierte Abmessungen für die Taschen des Tapes und der Spule sind angegeben, um die Kompatibilität mit automatischen Bestückungsgeräten sicherzustellen. Die Verpackung folgt den ANSI/EIA 481-Spezifikationen.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

Bei der Entwicklung einer Treiberschaltung müssen die unterschiedlichen Durchlassspannungen der blauen und roten Chips berücksichtigt werden. Ein gängiges Design verwendet eine Konstantstromquelle oder eine Spannungsquelle mit einem strombegrenzenden Widerstand in Reihe mit jeder LED-Anode. Die Kathoden beider LEDs können mit Masse verbunden werden. Die unabhängige Steuerung jeder Farbe wird durch das Schalten der Spannung an ihren jeweiligen Anoden erreicht.

8.2 Designüberlegungen

• Strombegrenzung:Immer einen Vorwiderstand oder eine aktive Stromregelung verwenden, um ein Überschreiten des maximalen DC-Vorwärtsstroms (20mA für blau, 30mA für rot) zu verhindern.
• Thermisches Design:Das empfohlene Leiterplatten-Padlayout verwenden und für ausreichende Kupferfläche zur Wärmeableitung sorgen, insbesondere bei Betrieb nahe der Maximalwerte oder in hohen Umgebungstemperaturen.
• ESD-Schutz:Obwohl nicht explizit angegeben, sollten während der Handhabung Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen beachtet werden.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die primäre Differenzierung dieser Komponente liegt in ihrem Zweifarben-Einzelgehäuse-Design. Im Vergleich zur Verwendung von zwei separaten SMD LEDs reduziert es den Leiterplattenplatzbedarf um etwa 50%, vereinfacht die Stückliste (BOM) und erfordert während der Montage nur einen Bestückungsvorgang, was den Durchsatz erhöht. Der breite 120-Grad-Abstrahlwinkel ist ein Standardmerkmal für Anzeige-LEDs und bietet gute Sichtbarkeit außerhalb der Achse.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich die blaue und rote LED gleichzeitig von derselben Stromquelle ansteuern?

A: Nicht direkt in einer einfachen Reihenschaltung, aufgrund ihrer unterschiedlichen Durchlassspannungseigenschaften. Sie benötigen separate strombegrenzende Pfade (z.B. individuelle Widerstände), um sicherzustellen, dass jede den korrekten Strom erhält.

F: Was bedeuten die Bin-Codes in der Artikelnummer?

A: Die Artikelnummer LTST-E142TBKRKT enthält wahrscheinlich feste Bin-Codes für Intensität und Wellenlänge. Für spezifische Projekte, die eine enge Farb- oder Helligkeitsabstimmung erfordern, sollten Ingenieure die vollständigen Binning-Tabellen (Abschnitte 4.1 und 4.2) konsultieren und möglicherweise genaue Bin-Codes bei der Bestellung angeben müssen.

F: Ist diese LED für Außenanwendungen geeignet?

A: Der Betriebstemperaturbereich (-40°C bis +100°C) deutet darauf hin, dass sie große Umgebungsschwankungen bewältigen kann. Das Datenblatt gibt jedoch keine Schutzart (IP) an. Für den Außeneinsatz wären zusätzliche Umgebungsabdichtungen (Konformlack, Gehäuse) notwendig, um sie vor Feuchtigkeit und Staub zu schützen.

11. Praktischer Anwendungsfall

Szenario: Zweizustands-Statusanzeige an einem Netzwerkrouter.Eine einzelne LTST-E142TBKRKT kann mehrere Systemzustände anzeigen: Aus (kein Strom), Dauerblau (System eingeschaltet und normal betriebsbereit), Dauerrot (Systemfehler oder Startvorgang) und Blinkend Rot (Netzwerkaktivität oder spezifischer Fehler). Dies konsolidiert, was möglicherweise zwei separate LEDs erfordert hätte, in einer Einheit und schafft ein saubereres Frontpanel-Design. Die Treiberschaltung würde zwei GPIO-Pins eines Mikrocontrollers umfassen, die jeweils über einen geeigneten strombegrenzenden Widerstand mit der Anode einer LED-Farbe verbunden sind, während die gemeinsamen Kathoden geerdet sind.

12. Prinzipielle Einführung

Die Lichtemission in LEDs basiert auf Elektrolumineszenz in einem Halbleitermaterial. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die Farbe des Lichts wird durch die Bandlückenenergie des Halbleitermaterials bestimmt. Die blaue LED verwendet einen Indium-Gallium-Nitrid (InGaN)-Chip, der eine größere Bandlücke hat und energiereicheres (kürzerwelliges) blaues Licht erzeugt. Die rote LED verwendet einen Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP)-Chip, der eine schmalere Bandlücke hat und energieärmeres (längerwelliges) rotes Licht erzeugt. Das Gehäuse enthält eine klare Linse, die das Licht in den spezifizierten Abstrahlwinkel formt.

13. Entwicklungstrends

Der allgemeine Trend bei SMD-LEDs für Anzeigen und Hintergrundbeleuchtung geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz (mehr Lichtleistung pro Watt elektrischer Eingangsleistung), zunehmender Miniaturisierung und größerer Integration. Multi-Chip-Gehäuse (wie diese Zweifarben-Einheit) und sogar RGB (Rot-Grün-Blau)-Gehäuse werden immer häufiger und ermöglichen Vollfarb-Programmierbarkeit auf kleinstem Raum. Darüber hinaus verbessern Fortschritte bei Gehäusematerialien und Phosphortechnologie ständig die Zuverlässigkeit, Farbkonsistenz und Widerstandsfähigkeit gegen thermische und Umgebungsbelastungen. Das Streben nach geringerem Stromverbrauch in allen elektronischen Geräten treibt auch LED-Hersteller dazu, Komponenten zu entwickeln, die die erforderliche Helligkeit bei immer niedrigeren Strömen liefern.