SMD LED LTST-S43FBEGW Datenblatt - Abmessungen 4,0x3,0x0,4mm - Spannung 1,7-3,1V - Leistung 30-35mW - Vollfarbig RGB - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Der LTST-S43FBEGW ist eine kompakte, seitlich abstrahlende Oberflächenmontage-LED (SMD), die für platzbeschränkte Anwendungen entwickelt wurde, die Vollfarb-Anzeigen oder Hintergrundbeleuchtung erfordern. Diese Komponente integriert drei verschiedene Halbleiterchips in einem einzigen, ultradünnen Gehäuse mit einer Bauhöhe von nur 0,4 mm: einen InGaN-Chip (Indiumgalliumnitrid) für blaue Emission, einen AlInGaP-Chip (Aluminiumindiumgalliumphosphid) für rote Emission und einen zweiten InGaN-Chip für grüne Emission. Die Kombination dieser Primärfarben (RGB) ermöglicht die Erzeugung eines breiten Farbspektrums durch individuelle oder kombinierte Ansteuerung. Die weiße, diffuse Linse sorgt für eine gleichmäßige Lichtverteilung, was sie für Statusanzeigen und Hintergrundbeleuchtungen geeignet macht, bei denen ein konsistentes, breitwinkliges Leuchten gewünscht ist.

Zu seinen Kernvorteilen zählen die RoHS-Konformität, die Kompatibilität mit automatisierten Bestückungssystemen und die Eignung für Standard-Infrarot-Reflow-Lötprozesse. Die primären Zielmärkte sind Unterhaltungselektronik, Telekommunikationsgeräte, Büroautomatisierungsgeräte, Haushaltsgeräte und Industrie-Bedienfelder, bei denen eine zuverlässige, mehrfarbige Anzeige auf minimaler Fläche entscheidend ist.

1.1 Merkmale

• Konform mit der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).
• Extrem flache Bauform mit einer Dicke von nur 0,4 mm.
• Seitenansichts-Bauform mit weißer, diffuser Linse.
• Integriert hocheffiziente InGaN- (Blau/Grün) und AlInGaP- (Rot) Halbleiterchips.
• Anschlüsse mit Zinnbeschichtung für verbesserte Lötbarkeit.
• Verpackt in 8-mm-Tape auf 7-Zoll-Durchmesser-Reels für die automatisierte Bestückung.
• Kompatibel mit standardmäßigen EIA-Gehäuseabmessungen.
• Für den Einsatz mit automatischen Bestückungsgeräten ausgelegt.
• Geeignet für Infrarot-Reflow-Lötprozesse.

1.2 Anwendungen

• Hintergrundbeleuchtung für Tastaturen und Keypads in Mobilgeräten und Computern.
• Mehrfarbige Status- und Stromanzeigen in Netzwerkgeräten und Haushaltsgeräten.
• Beleuchtung für Mikrodisplays und symbolische Leuchten.
• Allgemeine Anzeigeleuchten in Telekommunikations- und Industrieausrüstung.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der wichtigsten Leistungsmerkmale der LED, wie im Datenblatt definiert. Alle Werte gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C, sofern nicht anders angegeben.

2.1 Absolute Maximalwerte

Die absoluten Maximalwerte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Dies sind keine Bedingungen für den Normalbetrieb.

• Verlustleistung (Pd):35 mW für blaue und grüne Chips; 30 mW für den roten Chip. Dieser Parameter begrenzt die gesamte elektrische Leistung, die innerhalb des LED-Gehäuses in Wärme umgewandelt werden kann.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_F(PEAK)Das Datenblatt enthält ein empfohlenes Layout für die Lötpads auf der Leiterplatte (PCB). Die Einhaltung dieser Empfehlung ist entscheidend, um ordnungsgemäße Lötfahnen zu erreichen, die mechanische Stabilität zu gewährleisten und eine zuverlässige elektrische Verbindung während des Reflow-Prozesses zu ermöglichen. Das Pad-Design berücksichtigt die thermische Masse der Komponente und hilft, "Tombstoning" (Aufstellen der Komponente) zu verhindern. Die Polaritätsmarkierung auf dem LED-Gehäuse muss mit der entsprechenden Polaritätsmarkierung auf dem PCB-Siebdruck ausgerichtet sein.50 mA für Blau/Grün, 40 mA für Rot. Dies ist der maximal zulässige Momentanstrom unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite). Eine Überschreitung kann zu katastrophalem Ausfall führen.
• DC-Durchlassstrom (I_F):10 mA für Blau/Grün, 20 mA für Rot. Dies ist der maximale empfohlene kontinuierliche Durchlassstrom für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb.
• Betriebs- & Lagertemperatur:Das Bauteil ist für einen Umgebungsbetriebsbereich von -20°C bis +80°C ausgelegt. Der Lagertemperaturbereich ist breiter, von -30°C bis +100°C.
• Infrarot-Lötbedingung:Das Gehäuse kann während des Reflow-Lötens für maximal 10 Sekunden eine Spitzentemperatur von 260°C aushalten.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Diese Parameter definieren die typische Leistung der LED unter normalen Betriebsbedingungen (I_F= 5mA).

• Lichtstärke (I_V):Gemessen in Millicandela (mcd). Die Minimal- und Maximalwerte variieren je nach Farbe: Blau (11,2-45,0 mcd), Rot (11,2-45,0 mcd), Grün (45,0-180,0 mcd). Der grüne Chip zeigt bei gleichem Treiberstrom eine deutlich höhere Ausgangsleistung.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):Ein typischer Wert von 130 Grad, was auf ein sehr breites Abstrahlmuster hinweist, charakteristisch für Seitenansichts-LEDs mit diffusen Linsen.
• Peak-Wellenlänge (λ_P):Die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsabgabe am höchsten ist. Typische Werte sind 468 nm (Blau), 631 nm (Rot) und 518 nm (Grün).
• Dominante Wellenlänge (λ_d):Die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge, die die Farbe definiert. Die Bereiche sind: Blau (465-475 nm), Rot (619-629 nm), Grün (525-540 nm).
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Die Bandbreite des emittierten Lichts bei halber maximaler Intensität. Typische Werte sind 25 nm (Blau), 17 nm (Rot) und 35 nm (Grün). Eine schmalere Halbwertsbreite deutet auf eine spektral reinere Farbe hin.
• Durchlassspannung (V_F):Der Spannungsabfall über der LED bei einem Betriebsstrom von 5mA. Die Bereiche sind: Blau (2,60-3,10V), Rot (1,70-2,30V), Grün (2,60-3,10V). Der rote Chip hat typischerweise eine niedrigere Durchlassspannung aufgrund seines anderen Halbleitermaterials (AlInGaP vs. InGaN).
• Sperrstrom (I_R):Maximal 10 µA für alle Farben bei einer Sperrspannung von 5V. Das Datenblatt warnt ausdrücklich, dass das Bauteil nicht für den Sperrbetrieb ausgelegt ist; dieser Test dient nur Informations-/Qualitätszwecken.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Die Lichtstärke der LED wird in Bins sortiert, um die Konsistenz innerhalb einer Produktionscharge sicherzustellen. Der Bin-Code definiert einen Minimal- und Maximalintensitätsbereich.

3.1 Binning der Lichtstärke

Jede Farbe hat ihren eigenen Satz von Bin-Codes mit einer Toleranz von +/-15 % innerhalb jedes Bins.

• Blau- & Rot-Intensitäts-Bins:
  • Bin-Code L: 11,2 mcd (Min) bis 18,0 mcd (Max)
  • Bin-Code M: 18,0 mcd bis 28,0 mcd
  • Bin-Code N: 28,0 mcd bis 45,0 mcd
• Grün-Intensitäts-Bins:
  • Bin-Code P: 45,0 mcd bis 71,0 mcd
  • Bin-Code Q: 71,0 mcd bis 112,0 mcd
  • Bin-Code R: 112,0 mcd bis 180,0 mcd

Dieses Binning ermöglicht es Designern, LEDs mit vorhersehbaren Helligkeitsstufen für Anwendungen auszuwählen, die Farbmischung oder spezifische Leuchtdichteanforderungen erfordern.

4. Mechanische und Verpackungsinformationen

4.1 Gehäuseabmessungen

Der LTST-S43FBEGW entspricht einem standardmäßigen SMD-Footprint. Wichtige Abmessungen sind eine Gehäuselänge von ca. 4,0 mm, eine Breite von 3,0 mm und die definierende ultradünne Höhe von 0,4 mm. Alle Maßtoleranzen betragen ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben. Die Pinbelegung ist klar definiert: Pin 1 für die Anode des grünen Chips, Pin 3 für die Anode des roten Chips und Pin 4 für die Anode des blauen Chips. Eine detaillierte Maßzeichnung ist für ein genaues PCB-Land-Pattern-Design unerlässlich.

4.2 Empfohlene PCB-Padgestaltung & Polarität

The datasheet includes a suggested printed circuit board (PCB) attachment pad layout. Following this recommendation is crucial for achieving proper solder fillets, ensuring mechanical stability, and facilitating reliable electrical connection during the reflow process. The pad design accounts for the component's thermal mass and helps prevent tombstoning (component standing on end). The polarity marking on the LED package must be aligned with the corresponding polarity marking on the PCB silkscreen.

4.3 Tape-and-Reel-Verpackung

Die Bauteile werden in industrieüblichem, geprägtem Trägerband mit einer Breite von 8 mm geliefert, das auf 7-Zoll (178 mm) Durchmesser-Reels aufgewickelt ist. Jede Rolle enthält 4000 Stück. Das Band ist mit einer Deckfolie versiegelt, um die Bauteile vor Kontamination und Feuchtigkeit zu schützen. Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA-481-Spezifikationen und gewährleistet so die Kompatibilität mit automatischen Zuführern. Für Mengen unter einer vollen Rolle ist eine Mindestpackungsmenge von 500 Stück erhältlich.

5. Löt- und Montagerichtlinien

5.1 IR-Reflow-Lötprofil

Das Datenblatt enthält ein empfohlenes Reflow-Profil, das mit IPC J-STD-020D.1 für bleifreie Prozesse konform ist. Wichtige Parameter sind:

• Vorwärmtemperatur:150°C bis 200°C.
• Vorwärmzeit:Maximal 120 Sekunden, um die Temperatur allmählich zu erhöhen und das Flussmittel zu aktivieren.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C.
• Zeit oberhalb Liquidus (TAL):Die Komponente sollte der Spitzentemperatur maximal 10 Sekunden ausgesetzt sein. Das Reflow-Löten sollte maximal zweimal durchgeführt werden.

Es wird betont, dass das optimale Profil vom spezifischen PCB-Design, der Lotpaste und den Ofeneigenschaften abhängt. Eine platinenbezogene Charakterisierung wird empfohlen.

5.2 Handlötung

Falls Handlötung notwendig ist, muss äußerste Vorsicht walten. Die empfohlene maximale Lötspitzentemperatur beträgt 300°C, mit einer maximalen Kontaktzeit von 3 Sekunden pro Lötstelle. Die Handlötung sollte auf einen einzigen Reparaturzyklus beschränkt werden, um übermäßige thermische Belastung des Kunststoffgehäuses und der internen Bonddrähte zu verhindern.

5.3 Reinigung

Falls eine Nachlötreinigung erforderlich ist, sollten nur spezifizierte Lösungsmittel verwendet werden. Die empfohlene Methode ist das Eintauchen der bestückten Platine für weniger als eine Minute in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur. Die Verwendung nicht spezifizierter oder aggressiver chemischer Reiniger kann die Kunststofflinse und das Gehäusematerial der LED beschädigen.

6. Lagerung und Handhabungshinweise

6.1 Empfindlichkeit gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD)

Wie die meisten Halbleiterbauelemente sind diese LEDs empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung. Während der Handhabung und Montage müssen geeignete ESD-Schutzmaßnahmen getroffen werden. Dazu gehören geerdete Handgelenkbänder, antistatische Matten und die Sicherstellung, dass alle Geräte ordnungsgemäß geerdet sind. ESD kann sofortigen Ausfall oder versteckte Schäden verursachen, die die Langzeitzuverlässigkeit verringern.

6.2 Feuchtigkeitsempfindlichkeit und Lagerung

Die LEDs sind in einer feuchtigkeitsdichten Beutel mit Trockenmittel verpackt. In diesem versiegelten Zustand sollten sie bei 30°C oder weniger und 90 % relativer Luftfeuchtigkeit (RH) oder weniger gelagert werden, mit einer empfohlenen Haltbarkeit von einem Jahr ab dem Datumscode.

Sobald die Originalverpackung geöffnet ist, sind die Bauteile mit der Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL) 3 bewertet. Das bedeutet, sie müssen innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) nach der Exposition gegenüber einer Umgebung von maximal 30°C / 60 % RH dem IR-Reflow-Löten unterzogen werden. Für eine Lagerung über diesen Zeitraum außerhalb des Originalbeutels sollten sie in einem versiegelten Behälter mit Trockenmittel aufbewahrt werden. Bauteile, die länger als 168 Stunden exponiert waren, erfordern vor dem Löten einen Trocknungsprozess (ca. 60°C für mindestens 20 Stunden), um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" oder Gehäuserisse während des Reflow zu verhindern.

7. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

7.1 Strombegrenzung

Eine grundlegende Anforderung für den Betrieb von LEDs ist die Verwendung eines strombegrenzenden Widerstands oder eines Konstantstromtreibers. Die Durchlassspannung (V_F) einer LED hat eine Toleranz und variiert mit der Temperatur. Das direkte Anschließen einer LED an eine Spannungsquelle führt zu unkontrolliertem Strom, der wahrscheinlich den absoluten Maximalwert überschreitet und das Bauteil zerstört. Der Widerstandswert 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 eine ausreichende Strombegrenzung sicherzustellen.

7.2 Thermomanagement

Obwohl die Verlustleistung gering ist (30-35 mW), ist ein effektives Thermomanagement auf der PCB dennoch wichtig für Langlebigkeit und stabile Leistung. Übermäßige Sperrschichttemperatur führt zu reduzierter Lichtausbeute (Lichtstromrückgang), einer Verschiebung der dominanten Wellenlänge (Farbverschiebung) und beschleunigter Alterung. Stellen Sie sicher, dass die PCB-Pads ausreichende thermische Entlastung haben und, wenn möglich, mit Kupferflächen verbunden sind, die als Kühlkörper dienen.

7.3 Farbmischung und -steuerung

Um spezifische Farben (z.B. Weiß, Gelb, Cyan, Magenta) oder dynamische Farbeffekte zu erzielen, müssen die drei Chips unabhängig angesteuert werden. Dies erfordert typischerweise drei separate Steuerkanäle, die oft über Pulsweitenmodulation (PWM) von einem Mikrocontroller implementiert werden. Die unterschiedlichen Lichtstärken und Durchlassspannungen jeder Farbe müssen im Schaltungsdesign und in der Steuerungssoftware berücksichtigt werden, um eine ausgeglichene Farbausgabe zu erreichen.

8. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

8.1 Kann ich den LED mit seinem Spitzenstrom (50mA) kontinuierlich betreiben?

No.Der Nennwert für den Spitzen-Durchlassstrom (50 mA für Blau/Grün) gilt nur für gepulsten Betrieb (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulse). Der maximal empfohlene kontinuierliche Strom (DC-Durchlassstrom) beträgt für diese Farben 10 mA. Eine Überschreitung des DC-Nennwerts führt zu übermäßiger Erwärmung, was zu schnellem Leistungsabfall und Ausfall führt.

8.2 Warum ist die Durchlassspannung für den roten Chip anders?

Die Durchlassspannung ist eine grundlegende Eigenschaft der Bandlückenenergie des Halbleitermaterials. Der rote Chip verwendet AlInGaP, das eine niedrigere Bandlückenenergie (~1,9-2,0 eV) hat als das für Blau und Grün verwendete InGaN (~2,5-3,4 eV). Eine niedrigere Bandlücke erfordert weniger Energie für Elektronen zum Überqueren, was zu einem niedrigeren Durchlassspannungsabfall führt.

8.3 Was bedeutet "dominante Wellenlänge" im Vergleich zu "Peak-Wellenlänge"?

Peak-Wellenlänge (λ_P):Die physikalische Wellenlänge, bei der die LED die meiste optische Leistung emittiert. Sie wird direkt von einem Spektrometer gemessen.
Dominante Wellenlänge (λ_d):Die wahrgenommene Wellenlänge. Sie wird aus dem CIE-Farbdiagramm abgeleitet und repräsentiert die Einzelwellenlänge von reinem Spektrallicht, die das menschliche Auge als am besten mit der LED-Farbe übereinstimmend wahrnehmen würde. Für LEDs mit breitem Spektrum können sich λ_dund λ_Punterscheiden.

8.4 Wie interpretiere ich den Bin-Code bei der Bestellung?

Wenn Sie diese Komponente für die Produktion spezifizieren, sollten Sie den gewünschten Lichtstärke-Bin-Code für jede Farbe anfordern (z.B. Blau: N, Rot: M, Grün: Q). Dies stellt sicher, dass Sie LEDs mit Helligkeitsstufen innerhalb eines vorhersehbaren, engen Bereichs erhalten, was für Anwendungen mit einheitlichem Erscheinungsbild oder präziser Farbmischung entscheidend ist. Wenn kein Bin angegeben wird, können Sie Bauteile aus beliebigen Produktionsbins erhalten.