SMD LED LTST-E142TGKEKT Datenblatt - Gehäuse 2.0x1.25x0.8mm - Spannung 2,8-3,8V/1,7-2,5V - Leistung 76mW/75mW - Grün/Rot - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt detailliert die Spezifikationen einer oberflächenmontierbaren LED-Komponente, die für die automatisierte Leiterplattenbestückung konzipiert ist. Das Bauteil eignet sich besonders für platzbeschränkte Anwendungen in einem breiten Spektrum elektronischer Geräte. Seine Miniaturgröße und Kompatibilität mit modernen Fertigungsprozessen machen es zu einer vielseitigen Wahl für Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsfunktionen.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die Hauptvorteile dieser Komponente umfassen ihre Konformität mit der RoHS-Richtlinie, die Verpackung in industrieüblichem 8-mm-Gurt auf 7-Zoll-Rollen für die automatisierte Bestückung und die volle Kompatibilität mit Infrarot-Reflow-Lötprozessen. Sie ist gemäß JEDEC Level 3 Feuchtigkeitssensitivitätsstandards vorkonditioniert, was die Zuverlässigkeit während der Montage sicherstellt.

Die Zielanwendungen sind vielfältig und erstrecken sich über Telekommunikation, Büroautomatisierung, Haushaltsgeräte und Industrieausrüstung. Spezifische Verwendungen umfassen Statusanzeigen, Signal- und Symbolleuchten sowie Frontpanel-Hintergrundbeleuchtung, wo zuverlässige, kompakte Beleuchtung erforderlich ist.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte Aufschlüsselung der elektrischen, optischen und thermischen Eigenschaften des Bauteils. Alle Parameter sind, sofern nicht anders angegeben, bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C spezifiziert.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter oder bei diesen Bedingungen ist nicht garantiert.

• Verlustleistung (Pd):76 mW (Grün), 75 mW (Rot). Dies ist die maximale Leistung, die die LED kontinuierlich abführen kann.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_F(PEAK)):80 mA für beide Farben. Dies ist nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite).
• DC-Durchlassstrom (I_F):20 mA (Grün), 30 mA (Rot). Dies ist der empfohlene maximale kontinuierliche Durchlassstrom für einen zuverlässigen Betrieb.
• Temperaturbereich:Der Betriebs- und Lagerungstemperaturbereich beträgt -40°C bis +100°C.

2.2 Thermische Eigenschaften

Das Verständnis des thermischen Verhaltens ist entscheidend für Zuverlässigkeit und Lebensdauer.

• Maximale Sperrschichttemperatur (T_j):115°C für beide Farben. Die Halbleitersperrschicht darf diese Temperatur nicht überschreiten.
• Thermischer Widerstand, Sperrschicht-Umgebung (R_θJA):Typische Werte sind 145 °C/W (Grün) und 155 °C/W (Rot). Dieser Parameter gibt an, wie effektiv Wärme von der LED-Sperrschicht an die Umgebungsluft abgeführt wird. Ein niedrigerer Wert bedeutet eine bessere Wärmeableitung.

2.3 Elektrische und optische Eigenschaften

Dies sind die typischen Leistungsparameter unter Standardtestbedingungen (I_F= 20mA).

• Lichtstärke (I_V):Grün: 710-1540 mcd (min-max). Rot: 140-420 mcd (min-max). Gemessen mit einem Filter, der der CIE photopischen Augenempfindlichkeit entspricht.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):Typischerweise 120 Grad für die grüne LED. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres axialen Wertes abfällt.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_P):Typisch 523 nm (Grün), 630 nm (Rot).
• Dominante Wellenlänge (λ_d):Grün: 515-530 nm. Rot: 619-629 nm. Dies definiert die wahrgenommene Farbe mit einer Toleranz von ±1 nm.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Typisch 25 nm (Grün), 15 nm (Rot). Zeigt die spektrale Reinheit des emittierten Lichts an.
• Durchlassspannung (V_F):Grün: 2,8-3,8 V. Rot: 1,7-2,5 V. Toleranz ist ±0,1V. Dies ist der Spannungsabfall über der LED bei einem Betrieb mit 20mA.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 10 µA bei V_R= 5V. Das Bauteil ist nicht für den Sperrbetrieb ausgelegt; dieser Parameter dient nur als Referenz für Infrarottests.

3. Erklärung des Binning-Systems

Die Bauteile werden basierend auf wichtigen optischen Parametern in Bins sortiert, um Farb- und Helligkeitskonsistenz innerhalb einer Produktionscharge sicherzustellen.

3.1 Binning der Lichtstärke (I_V)

LEDs werden nach ihrer gemessenen Lichtstärke bei 20mA kategorisiert.

Grüne LED Bins:

• V1: 710 - 910 mcd
• V2: 910 - 1185 mcd
• W1: 1185 - 1540 mcd

Die Toleranz innerhalb jedes Bins beträgt ±11%.

Rote LED Bins:

• R2: 140 - 185 mcd
• S1: 185 - 240 mcd
• S2: 240 - 315 mcd
• T1: 315 - 420 mcd

Die Toleranz innerhalb jedes Bins beträgt ±11%.

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge (λ_d)

Für die grüne LED werden die Bauteile auch nach dominanter Wellenlänge gebinnt, um die Farbkonsistenz zu steuern.

Wellenlängen-Bins für grüne LED:

• AP: 515 - 520 nm
• AQ: 520 - 525 nm
• AR: 525 - 530 nm

Die Toleranz für jeden Wellenlängen-Bin beträgt ±1 nm.

4. Analyse der Leistungskurven

Während spezifische grafische Kurven im Datenblatt referenziert sind (z.B. Abbildung 1 für die spektrale Verteilung, Abbildung 5 für den Abstrahlwinkel), ist ihre typische Interpretation für das Design entscheidend.

4.1 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve)

Die Beziehung ist exponentiell. Für die grüne LED liegt V_Ftypischerweise im Bereich von ~2,8V bis 3,8V bei 20mA. Für die rote LED ist V_Fniedriger und liegt im Bereich von ~1,7V bis 2,5V bei 20mA. Entwickler müssen geeignete strombegrenzende Widerstände oder Treiber basierend auf der Versorgungsspannung und dem spezifischen V_Fdes verwendeten LED-Bins einsetzen.

4.2 Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Die Lichtstärke steigt im Allgemeinen mit dem Durchlassstrom, jedoch nicht linear. Ein Betrieb über dem empfohlenen DC-Durchlassstrom (20mA/30mA) kann zu beschleunigtem Lichtstromrückgang, Farbverschiebung und reduzierter Lebensdauer aufgrund übermäßiger Wärme und Stromdichte führen.

4.3 Temperaturverhalten

Die LED-Leistung ist temperaturabhängig. Typischerweise nimmt die Durchlassspannung (V_F) mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Kritischer ist, dass die Lichtstärke mit steigender Temperatur abnimmt. Effektives thermisches Management (über PCB-Layout, Kupferfläche etc.) ist essentiell, um eine stabile Lichtausgabe und Langlebigkeit zu gewährleisten, insbesondere bei Betrieb nahe der Maximalwerte.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das Bauteil entspricht einem EIA-Standard-Gehäuseumriss. Schlüsselabmessungen (in Millimetern, Toleranz ±0,2 mm, sofern nicht anders angegeben) definieren seinen Footprint: Länge, Breite und Höhe. Die spezifische Pinbelegung ist: Pins 2 und 3 sind für den grünen LED-Chip (InGaN), und Pins 1 und 4 sind für den roten LED-Chip (AlInGaP). Die Linse ist klar.

5.2 Empfohlene PCB-Lötflächengeometrie

Eine Lötflächengeometrie wird bereitgestellt, um ein korrektes Löten und mechanische Stabilität zu gewährleisten. Die Einhaltung dieses empfohlenen Footprints erleichtert die Bildung guter Lötstellen während des Reflow-Prozesses, verhindert "Tombstoning" und unterstützt die Wärmeableitung vom LED-Gehäuse zur Leiterplatte.

5.3 Polaritätskennzeichnung

Die korrekte Ausrichtung ist entscheidend. Das Datenblatt spezifiziert die Pinbelegung (Grün: Pins 2,3; Rot: Pins 1,4). Der PCB-Lackdruck und der Footprint sollten die Kathode/Anode oder die Position von Pin 1 klar angeben, um Montagefehler zu vermeiden.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Parameter für IR-Reflow-Löten

Die Komponente ist kompatibel mit bleifreien (Pb-free) IR-Reflow-Prozessen. Ein mit J-STD-020B konformer Vorschlag für ein Profil wird referenziert. Wichtige Parameter umfassen:

• Vorwärmen:Maximal 150-200°C.
• Zeit oberhalb Liquidus:Maximal 120 Sekunden.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C.
• Zeit bei Spitze:Maximal 10 Sekunden (maximal zwei Reflow-Zyklen).

Profile müssen für die spezifische PCB-Baugruppe charakterisiert werden.

6.2 Handlöten (Lötkolben)

Falls Handlöten notwendig ist, ist äußerste Vorsicht geboten:

• Kolbentemperatur:Maximal 300°C.
• Lötzeit:Maximal 3 Sekunden pro Lötstelle.
• Begrenzung:Nur ein Lötzyklus, um thermische Schäden zu verhindern.

6.3 Lagerbedingungen

Feuchtigkeitssensitivität ist ein kritischer Faktor (JEDEC Level 3).

• Versiegelter Beutel:Lagern bei ≤30°C und ≤70% r.F. Innerhalb eines Jahres nach Beutelversiegelung verwenden.
• Nach Öffnen des Beutels:Lagern bei ≤30°C und ≤60% r.F. Es wird empfohlen, den IR-Reflow innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) abzuschließen.
• Längere Lagerung (geöffnet):In einem versiegelten Behälter mit Trockenmittel oder in einem Stickstoff-Exsikkator lagern.
• Nachbacken:Falls länger als 168 Stunden exponiert, vor dem Löten bei etwa 60°C für mindestens 48 Stunden backen.

6.4 Reinigung

Falls eine Reinigung nach der Montage erforderlich ist, nur spezifizierte Lösungsmittel verwenden. Die LED bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol eintauchen. Nicht spezifizierte Chemikalien nicht verwenden.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Spezifikationen für Gurt und Rolle

Die Komponente wird in geprägter Trägerbandverpackung für automatisierte Pick-and-Place-Maschinen geliefert.

• Gurtbreite:8 mm.
• Rollen-Durchmesser:7 Zoll (178 mm).
• Stückzahl pro Rolle:4000 Stück.
• Mindestbestellmenge (MOQ):500 Stück für Restmengen.
• Verpackungsstandard:Entspricht ANSI/EIA-481 Spezifikationen. Leere Taschen sind mit Deckband versiegelt.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

Die LED benötigt einen strombegrenzenden Mechanismus. Die einfachste Methode ist ein Vorwiderstand. Der Widerstandswert (R_s) wird berechnet als: R_s= (V_Versorgung- V_F) / I_F. Verwenden Sie für ein konservatives Design den maximalen V_F-Wert aus dem Datenblatt, um sicherzustellen, dass I_Fselbst bei Bauteiltoleranzen die Grenzwerte nicht überschreitet. Für das zweifarbige Bauteil ist eine unabhängige Stromregelung für jeden Farbkanal für Mischfarben- oder Wechselbetrieb notwendig.

8.2 Designüberlegungen und Vorsichtsmaßnahmen

• Stromversorgung:Immer mit Konstantstrom betreiben oder einen Vorwiderstand verwenden. Niemals direkt an eine Spannungsquelle anschließen.
• Thermisches Management:Maximieren Sie die mit den LED-Lötflächen verbundene Kupferfläche auf der Leiterplatte, um als Kühlkörper zu wirken, insbesondere für Hochhelligkeits-Bins oder Dauerbetrieb.
• ESD-Schutz:Obwohl nicht explizit als empfindlich angegeben, ist der Umgang mit ESD-Vorsichtsmaßnahmen für alle Halbleiterbauteile gute Praxis.
• Sperrspannung:Das Bauteil ist nicht für den Sperrbetrieb ausgelegt. Sorgen Sie für korrekte Polarität in der Schaltung.
• Anwendungsbereich:Die Komponente ist für Standard-Elektronikgeräte vorgesehen. Für Anwendungen, die außergewöhnliche Zuverlässigkeit erfordern (z.B. Luftfahrt, Medizin, Sicherheitssysteme), sind spezifische Qualifikation und Beratung notwendig.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Diese zweifarbige SMD LED bietet eine kompakte, einbaufertige Lösung für Anwendungen, die zwei verschiedene Anzeigefarben (Grün und Rot) erfordern, und spart PCB-Platz im Vergleich zur Verwendung von zwei separaten einfarbigen LEDs. Die Verwendung von InGaN für Grün und AlInGaP für Rot liefert effiziente, gesättigte Farben. Ihre Kompatibilität mit der hochvolumigen, automatisierten IR-Reflow-Montage unterscheidet sie von LEDs, die manuelles oder Wellenlöten erfordern. Die detaillierte Binning-Struktur ermöglicht es Entwicklern, Konsistenzniveaus auszuwählen, die ihren Kosten- und Leistungszielen entsprechen.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

10.1 Kann ich die grüne und rote LED gleichzeitig mit ihrem vollen Strom betreiben?

Nein, nicht über dieselben Pins. Die grünen und roten Chips sind elektrisch getrennt und mit verschiedenen Pinpaaren verbunden (2,3 für Grün; 1,4 für Rot). Sie müssen von unabhängigen Stromquellen oder mit separaten Vorwiderständen angesteuert werden. Die Gesamtverlustleistung des Gehäuses darf nicht überschritten werden, was die Berücksichtigung der kombinierten Wärme beider Chips bei gleichzeitigem Betrieb erfordern würde.

10.2 Warum ist die Durchlassspannung für Grün und Rot unterschiedlich?

Die Durchlassspannung ist eine grundlegende Eigenschaft der Bandlücke des Halbleitermaterials. Grünes Licht von InGaN hat eine höhere Photonenenergie (kürzere Wellenlänge) als rotes Licht von AlInGaP, was mit einer größeren Halbleiterbandlücke korreliert. Eine größere Bandlücke führt typischerweise zu einer höheren Durchlassspannung, was den höheren V_F-Bereich der grünen LED (2,8-3,8V) im Vergleich zur roten LED (1,7-2,5V) erklärt.

10.3 Was bedeutet "Vorkonditionierung auf JEDEC Level 3"?

Es bedeutet, dass die Komponente gemäß JEDEC-Standards als Feuchtigkeitssensitivitätsstufe (MSL) 3 klassifiziert wurde. Dies zeigt an, dass das Bauteil nach Öffnen des feuchtigkeitsgeschützten Beutels bis zu 168 Stunden (7 Tage) den Bedingungen auf der Fertigungshalle (≤30°C/60% r.F.) ausgesetzt werden kann, ohne dass vor dem Reflow-Löten ein Backen erforderlich ist. Das Überschreiten dieser Hallenlebensdauer erfordert das im Lagerabschnitt beschriebene Backverfahren.

10.4 Wie interpretiere ich die Lichtstärke-Bin-Codes (V1, W1, R2, T1 usw.)?

Dies sind willkürliche Bezeichnungen für spezifische Bereiche der gemessenen Lichtleistung. Beispielsweise hat eine grüne LED aus dem Bin "W1" eine Intensität zwischen 1185 und 1540 mcd bei einem Betrieb mit 20mA. Die Bestellung eines spezifischen Bin-Codes stellt sicher, dass Sie LEDs mit einer Helligkeit innerhalb dieses definierten Bereichs erhalten, was die Konsistenz im Erscheinungsbild Ihres Produkts fördert.

11. Praktischer Design- und Anwendungsfall

Szenario: Zweifarbige Statusanzeige für einen Netzwerkrouter
Ein Entwickler benötigt eine einzelne Komponente, um "Strom/Aktivität" (Grün) und "Fehler/Alarm" (Rot) auf dem Frontpanel eines Routers anzuzeigen. Die Verwendung des LTST-E142TGKEKT spart Platz. Die Mikrocontroller-GPIO-Pins steuern jede Farbe über separate strombegrenzende Widerstände an. Die grüne LED (angesteuert von Pin 2, mit Pin 3 auf Masse) zeigt normalen Betrieb mit einem konstanten oder blinkenden Licht an. Die rote LED (angesteuert von Pin 1, mit Pin 4 auf Masse) leuchtet bei einem Systemfehler auf. Der 120-Grad-Abstrahlwinkel gewährleistet die Sichtbarkeit aus einem weiten Bereich. Der Entwickler wählt einen mittleren Intensitäts-Bin (z.B. V2 für Grün, S1 für Rot) für ausreichende Helligkeit ohne übermäßigen Stromverbrauch. Das PCB-Layout folgt der empfohlenen Lötflächengeometrie und beinhaltet eine großzügige thermische Entlastung, die mit einer Massefläche verbunden ist.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiterbauteile, die Licht durch Elektrolumineszenz emittieren. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen aus dem n-dotierten Material mit Löchern aus dem p-dotierten Material im aktiven Bereich. Diese Rekombination setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie der verwendeten Halbleitermaterialien bestimmt. In dieser Komponente wird Indiumgalliumnitrid (InGaN) für den grünen Emitter verwendet und Aluminiumindiumgalliumphosphid (AlInGaP) für den roten Emitter, jeweils aufgrund ihrer Effizienz und Farbcharakteristika in ihren jeweiligen Spektralbereichen ausgewählt.

13. Technologietrends

Das Gebiet der SMD LEDs entwickelt sich weiterhin in Richtung höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), verbesserter Farbwiedergabe und stärkerer Miniaturisierung. Es gibt einen Trend zur Integration mehrerer Farbchips (RGB, RGBW) in ein einziges Gehäuse für einstellbares Weiß oder Vollfarbanwendungen. Darüber hinaus treiben Fortschritte bei Verpackungsmaterialien und thermischen Managementtechniken die Grenzen von Leistungsdichte und Zuverlässigkeit weiter und ermöglichen den Einsatz von SMD LEDs in zunehmend anspruchsvollen Anwendungen, einschließlich Automobilbeleuchtung und spezialisierten Industrieanzeigen. Der Drang zur Nachhaltigkeit betont auch Materialien und Prozesse mit geringerer Umweltbelastung.