SMD LED LTST-E682QETGWT Datenblatt - Zweifarbig (Rot/Grün) - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument erläutert die Spezifikationen für den LTST-E682QETGWT, eine lichtemittierende Diode (LED) für die Oberflächenmontage (SMD). Diese Komponente vereint zwei unterschiedliche LED-Chips in einem einzigen Gehäuse: einen, der rotes Licht mittels AlInGaP-Technologie emittiert, und einen weiteren, der grünes Licht mittels InGaN-Technologie emittiert. Sie ist für automatisierte Leiterplattenbestückungsprozesse (PCB) konzipiert und eignet sich somit für die Serienfertigung.

1.1 Merkmale

• Konform mit der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).
• Verpackt auf 8-mm-Trägerband auf 7-Zoll-Spulen für automatisierte Bestückungsgeräte.
• Standardmäßiger EIA-Gehäusefußabdruck (Electronic Industries Alliance).
• IC-kompatibler Betrieb mit niedriger Spannung.
• Vollständig kompatibel mit Infrarot-Rückflusslötverfahren (IR-Reflow).
• Vorkonditioniert auf JEDEC-Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe 3 (Joint Electron Device Engineering Council).

1.2 Zielanwendungen

Diese zweifarbige LED ist für eine breite Palette elektronischer Geräte vorgesehen, bei denen kompakte Bauweise und zuverlässige Anzeige erforderlich sind. Typische Anwendungsbereiche umfassen:

• Telekommunikationsgeräte (z.B. Router, Modems, Basisstationen).
• Büroautomatisierungsgeräte (z.B. Drucker, Scanner, Multifunktionsgeräte).
• Haushaltsgeräte und Unterhaltungselektronik.
• Industrielle Steuerungspanels und -geräte.
• Status- und Stromversorgungsanzeigen.
• Hintergrundbeleuchtung für Frontpanels, Symbole oder kleine Beschilderungen.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, bei deren Überschreitung dauerhafte Schäden an der Komponente auftreten können. Ein Betrieb unter oder bei diesen Bedingungen ist nicht garantiert und sollte im Schaltungsdesign vermieden werden.

• Verlustleistung (Pd):75 mW (Rot), 76 mW (Grün). Dies ist die maximale Leistung, die die LED bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C als Wärme abführen kann.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP):100 mA (Rot), 80 mA (Grün). Dies ist der maximal zulässige Momentanstrom unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Impulsbreite). Er liegt deutlich über dem Wert für den kontinuierlichen Gleichstrombetrieb.
• DC-Durchlassstrom (I_F):30 mA (Rot), 20 mA (Grün). Dies ist der maximal empfohlene kontinuierliche Durchlassstrom für einen zuverlässigen Dauerbetrieb.
• Betriebs- und Lagertemperaturbereich:-40°C bis +85°C (Betrieb), -40°C bis +100°C (Lagerung). Die Komponente ist für industrielle Temperaturumgebungen ausgelegt.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Diese Parameter werden unter Standardtestbedingungen von Ta=25°C und I_F=20mA gemessen, sofern nicht anders angegeben. Sie definieren die typische Leistung der Komponente.

• Lichtstärke (I_V):Ein Maß für die wahrgenommene Helligkeit. Für den roten Chip liegt der typische Bereich bei 450-1080 Millicandela (mcd). Für den grünen Chip liegt der Bereich bei 780-1875 mcd. Die Messung folgt der CIE-Photopischen Augenempfindlichkeitskurve.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):Etwa 120 Grad (typisch). Dieser breite Abstrahlwinkel, definiert als der Winkel, bei dem die Intensität auf die Hälfte des Achswerts abfällt, ist charakteristisch für eine diffundierende Linse und sorgt für eine breite, gleichmäßige Ausleuchtung anstelle eines schmalen Strahls.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_P):632 nm (Rot, typisch), 520 nm (Grün, typisch). Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Ausgangsleistung maximal ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):616-628 nm (Rot), 515-530 nm (Grün). Dies ist die einzelne Wellenlänge, die die wahrgenommene Farbe der LED am besten repräsentiert, abgeleitet aus dem CIE-Farbdiagramm. Die Toleranz für Grün beträgt ±1 nm.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):20 nm (Rot, typisch), 30 nm (Grün, typisch). Dies gibt die spektrale Reinheit an; ein kleinerer Wert bedeutet eine monochromatischere Farbe.
• Durchlassspannung (V_F):1,7-2,5V (Rot), 2,8-3,8V (Grün) bei 20mA. Der grüne InGaN-Chip benötigt typischerweise eine höhere Treiberspannung als der rote AlInGaP-Chip. Die Toleranz beträgt ±0,1V.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 10 µA für beide Farben bei V_R=5V. LEDs sind nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt; dieser Parameter dient hauptsächlich der IR-Prüfung.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs anhand wichtiger Parameter in Bins sortiert.

3.1 Lichtstärke (I_V) Binning

LEDs werden nach ihrer gemessenen Helligkeit bei 20mA kategorisiert.

Rot (AlInGaP):

- R1: 450 - 600 mcd

- R2: 600 - 805 mcd

- R3: 805 - 1080 mcd

Grün (InGaN):

- G1: 780 - 1045 mcd

- G2: 1045 - 1400 mcd

- G3: 1400 - 1875 mcd

Die Toleranz innerhalb jeder Helligkeitsklasse beträgt ±11%.

3.2 Wellenlängen (WD) Binning für Grün

Die grünen LEDs werden weiter nach ihrer dominanten Wellenlänge sortiert, um Farbtonvariationen zu kontrollieren.

- AP: 515 - 520 nm

- AQ: 520 - 525 nm

- AK: 525 - 530 nm

Die Toleranz für jede Wellenlängenklasse beträgt ±1 nm.

4. Mechanische und Gehäuseinformationen

4.1 Gehäuseabmessungen und Pinbelegung

Die Komponente verwendet einen standardmäßigen SMD-Fußabdruck. Kritische Abmessungen umfassen Gehäusegröße und Lötflächenlayout. Alle Maßtoleranzen betragen ±0,2 mm, sofern nicht anders angegeben. Die Pinbelegung ist wie folgt: Pin 1 und 2 sind für die Anode/Kathode der grünen LED, und Pin 3 und 4 sind für die Anode/Kathode der roten LED. Die spezifische Anoden/Kathoden-Zuordnung pro Paar sollte aus der detaillierten Gehäusezeichnung entnommen werden.

4.2 Empfohlenes PCB-Lötflächenlayout

Ein Lötflächenmuster wird bereitgestellt, um eine ordnungsgemäße Lötstellenbildung während des Reflow-Lötens sicherzustellen. Die Einhaltung dieser empfohlenen Lötflächengeometrie ist entscheidend für eine gute mechanische Befestigung, elektrische Verbindung und Wärmeableitung.

5. Löt- und Bestückungsrichtlinien

5.1 IR-Reflow-Lötprofil

Die Komponente ist mit bleifreien Lötverfahren kompatibel. Ein mit J-STD-020B konformes Reflow-Profil wird vorgeschlagen, typischerweise bestehend aus:

• Vorwärmen:150-200°C für maximal 120 Sekunden, um die Leiterplatte allmählich zu erwärmen und das Flussmittel zu aktivieren.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C. Die Zeit oberhalb der Liquidustemperatur (z.B. 217°C) sollte kontrolliert werden.
• Lötzeit bei Spitzentemperatur:Maximal 10 Sekunden. Das Reflow-Löten sollte maximal zweimal durchgeführt werden.

Hinweis:Das optimale Profil hängt vom spezifischen PCB-Design, der Lötpaste und dem Ofen ab. Das bereitgestellte Profil ist eine Richtlinie basierend auf JEDEC-Standards.

5.2 Handlöten (falls erforderlich)

Falls manuelles Löten erforderlich ist, verwenden Sie einen temperaturgeregelten Lötkolben, der auf maximal 300°C eingestellt ist. Die Kontaktzeit mit dem LED-Anschluss sollte 3 Sekunden nicht überschreiten und sollte nur einmal durchgeführt werden, um thermische Schäden am Kunststoffgehäuse und dem Halbleiterchip zu verhindern.

5.3 Reinigung

Verwenden Sie keine nicht spezifizierten oder aggressiven chemischen Reinigungsmittel. Falls eine Reinigung nach dem Löten notwendig ist, verwenden Sie alkoholbasierte Lösungsmittel wie Ethylalkohol oder Isopropylalkohol (IPA). Tauchen Sie die LED bei normaler Raumtemperatur für weniger als eine Minute ein. Stellen Sie sicher, dass das Reinigungsmittel vollständig verdunstet ist, bevor Sie Spannung anlegen.

6. Lagerung und Handhabungshinweise

6.1 Lagerbedingungen

• Versiegelte Verpackung (Feuchtigkeitssperrbeutel):Lagern bei ≤30°C und ≤70% relativer Luftfeuchtigkeit (RH). Die Haltbarkeit beträgt ein Jahr ab dem Versiegelungsdatum des Beutels.
• Geöffnete Verpackung:Die Umgebung sollte 30°C und 60% RH nicht überschreiten. Komponenten, die der Umgebungsluft ausgesetzt sind, sollten innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) reflow-gelötet werden.
• Verlängerte Lagerung außerhalb des Beutels:Für Zeiträume länger als 168 Stunden lagern Sie die Teile in einem versiegelten Behälter mit Trockenmittel oder in einem Stickstoff-Exsikkator. Falls die Teile länger als diese Grenze exponiert waren, wird vor der Bestückung ein Ausheizen bei etwa 60°C für mindestens 48 Stunden empfohlen, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und ein \"Popcorning\" während des Reflow-Lötens zu verhindern.

6.2 Anwendungshinweis

Diese LED ist für allgemeine elektronische Geräte vorgesehen. Sie ist nicht für Anwendungen ausgelegt oder qualifiziert, bei denen ein Ausfall direkt Leben, Gesundheit oder Sicherheit gefährden könnte (z.B. Luftfahrt, medizinische Lebenserhaltungssysteme, kritische Transportsteuerungen). Für solche Hochzuverlässigkeitsanwendungen konsultieren Sie den Hersteller für speziell qualifizierte Komponenten.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Trägerband- und Spulenspezifikationen

Die Standardverpackung ist geprägtes Trägerband (8 mm Breite), aufgewickelt auf einer 7-Zoll (178 mm) Spule. Wichtige Spezifikationen umfassen:

• 2000 Stück pro volle Spule.
• Mindestbestellmenge für Restposten beträgt 500 Stück.
• Leere Taschen im Band sind mit einem Deckband versiegelt.
• Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA-481-Spezifikationen.

8. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

8.1 Strombegrenzung

Betreiben Sie die LED stets mit einem Vorwiderstand in Reihe oder einem Konstantstromtreiber. Schließen Sie sie niemals direkt an eine Spannungsquelle an. Der Widerstandswert (R) kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (V_versorgung- V_F) / I_F. Verwenden Sie den maximalen V_F-Wert aus dem Datenblatt, um unter allen Bedingungen ausreichenden Strom sicherzustellen. Für die rote LED bei 20mA mit einer 5V-Versorgung: R = (5V - 2,5V) / 0,02A = 125Ω. Ein Standard-120Ω- oder 150Ω-Widerstand wäre geeignet.

8.2 Thermomanagement

Obwohl SMD-LEDs effizient sind, erzeugen sie dennoch Wärme. Das Überschreiten der maximalen Sperrschichttemperatur verschlechtert die Lichtausbeute und die Lebensdauer. Stellen Sie sicher, dass die Leiterplatte über ausreichende Wärmeableitung verfügt, insbesondere wenn sie nahe dem maximalen DC-Strom oder bei hohen Umgebungstemperaturen betrieben wird. Vermeiden Sie die Platzierung wärmeerzeugender Komponenten in der Nähe.

8.3 ESD-Vorsichtsmaßnahmen (Elektrostatische Entladung)

LEDs sind empfindlich gegenüber elektrostatischen Entladungen. Handhaben Sie sie in einer ESD-geschützten Umgebung mit geerdeten Handgelenkbändern und leitfähigen Arbeitsflächen.

9. Analyse typischer Leistungskurven

Das Datenblatt enthält grafische Darstellungen wichtiger Zusammenhänge, die für das Design wesentlich sind.

• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Zeigt, wie die Helligkeit mit dem Strom zunimmt, typischerweise in einer sublinearen Weise. Ein Betrieb über dem empfohlenen Strom bringt abnehmende Erträge und erhöht die Wärmeentwicklung.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom:Demonstriert die exponentielle I-V-Kennlinie der Diode. Die Spannung steigt mit dem Strom und sinkt mit steigender Temperatur (negativer Temperaturkoeffizient).
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Veranschaulicht den thermischen Löschungseffekt. Die Lichtausbeute nimmt ab, wenn die Umgebungs- (und somit die Sperrschicht-) Temperatur steigt. Dies ist bei AlInGaP (Rot) LEDs ausgeprägter als bei InGaN (Grün/Blau) LEDs.
• Spektrale Verteilung:Stellt die relative Leistungsabgabe über die Wellenlängen dar und zeigt den Peak und die Halbwertsbreite.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F1: Kann ich die rote und grüne LED gleichzeitig mit ihrem maximalen DC-Strom betreiben?

A1: Nein. Die absoluten Maximalwerte gelten pro Chip. Das gleichzeitige Betreiben beider mit 20mA (Rot) und 20mA (Grün) bedeutet, dass die gesamte Verlustleistung im Gehäuse erheblich wäre. Sie müssen die kombinierte thermische Belastung berücksichtigen und sicherstellen, dass die lokale Temperatur die Spezifikationen nicht überschreitet. Es ist oft ratsam, sie mit niedrigeren Strömen zu betreiben oder Multiplexing zu verwenden.

F2: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

A2: Spitzenwellenlänge (λ_P) ist die physikalische Wellenlänge, bei der die spektrale Ausgangsleistung am höchsten ist. Dominante Wellenlänge (λ_d) ist ein berechneter Wert, der der wahrgenommenen Farbe im CIE-Diagramm entspricht. Für eine monochromatische Quelle sind sie ähnlich. Für LEDs mit einer gewissen spektralen Breite ist λ_dder relevantere Parameter für das Farbabgleich.

F3: Warum ist die Lagerfeuchteanforderung strenger, nachdem der Beutel geöffnet wurde?

A3: Der Feuchtigkeitssperrbeutel (MBB) und das Trockenmittel schützen die Komponenten vor Umgebungsfeuchtigkeit. Einmal geöffnet, kann das Kunststoffgehäuse der LED Feuchtigkeit aufnehmen. Während des Hochtemperatur-Rückflusslötprozesses kann diese eingeschlossene Feuchtigkeit schnell verdampfen und innere Delamination oder Risse (\"Popcorning\") verursachen, was zu einem Ausfall führt.

11. Einführung in das Funktionsprinzip

Eine LED ist eine Halbleiter-pn-Übergangsdiode. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, werden Elektronen aus dem n-dotierten Bereich und Löcher aus dem p-dotierten Bereich in den Übergangsbereich injiziert. Wenn diese Ladungsträger rekombinieren, setzen sie Energie frei. In Standard-Siliciumdioden wird diese Energie als Wärme freigesetzt. In LEDs aus direkten Bandlücken-Halbleitermaterialien wie AlInGaP (für Rot/Amber) und InGaN (für Grün/Blau/Weiß) wird ein erheblicher Teil dieser Energie als Photonen (Licht) freigesetzt. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie des im aktiven Bereich verwendeten Halbleitermaterials bestimmt.