SMD LED LTST-E682QETBWT Datenblatt - Rot & Blau - 30mA - 75mW/108mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTST-E682QETBWT ist eine oberflächenmontierbare (SMD) Leuchtdiode (LED) mit einer Zweifarb-Konfiguration in einem einzigen Gehäuse. Sie ist für automatisierte Leiterplattenbestückungsprozesse (PCB) konzipiert und eignet sich somit für die Serienfertigung. Das Bauteil kombiniert zwei verschiedene Halbleitermaterialien: AlInGaP für die rote Lichtemission und InGaN für die blaue Lichtemission, die jeweils über separate Anoden-Kathoden-Paare angesteuert werden. Dieses Design zielt auf Anwendungen ab, die kompakte, zuverlässige Statusanzeigen oder Hintergrundbeleuchtung in platzbeschränkten elektronischen Geräten erfordern.

1.1 Merkmale

• Konform mit der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).
• Verpackt auf 8-mm-Tape auf 7-Zoll-Spulen für die Kompatibilität mit automatischen Bestückungsanlagen.
• Standard-EIA-Gehäuseform (Electronic Industries Alliance).
• Integrierte Schaltung (IC)-kompatible Ansteuerpegel.
• Geeignet für Infrarot-Lötprozesse (IR-Reflow-Löten).
• Vorkonditioniert auf JEDEC-Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe 3 (Joint Electron Device Engineering Council).

1.2 Anwendungen

Diese LED ist für ein breites Spektrum von Konsum- und Industrie-Elektronik bestimmt, wo zuverlässige visuelle Indikatoren benötigt werden. Typische Anwendungsfälle sind Status- und Netzanzeigen in Telekommunikationsgeräten (z.B. Router, Modems), Büroautomatisierungsgeräten (z.B. Drucker, Scanner), Haushaltsgeräten und verschiedenen industriellen Bedienfeldern. Sie kann auch für die Frontplatten-Hintergrundbeleuchtung von Tasten oder Symbolen sowie für niedrigauflösende Innenraum-Beschilderung verwendet werden, wo spezifische Farbhinweise erforderlich sind.

2. Detaillierte Technische Spezifikationen

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte Analyse der elektrischen, optischen und thermischen Parameter, die die Betriebsgrenzen und die Leistung der LED definieren.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte stellen die Belastungsgrenzen dar, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Ein Betrieb unter oder an diesen Grenzen wird nicht garantiert. Alle Werte gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C.

• Verlustleistung (Pd):Rot: 75 mW, Blau: 108 mW. Dies ist die maximal zulässige, als Wärme abgegebene Verlustleistung. Eine Überschreitung kann zu einem Anstieg der Sperrschichttemperatur und beschleunigtem Leistungsabfall führen.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP):100 mA für beide Farben. Dies ist nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite), um Überhitzung zu verhindern.
• DC-Durchlassstrom (I_F):30 mA für beide Farben. Dies ist der maximal empfohlene Dauerstrom für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb.
• Betriebstemperaturbereich:-40°C bis +85°C. Das Bauteil ist für den Betrieb innerhalb dieses Umgebungstemperaturbereichs ausgelegt.
• Lagertemperaturbereich:-40°C bis +100°C. Das Bauteil kann ohne angelegte Spannung innerhalb dieser Grenzen gelagert werden.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Diese Parameter werden bei Ta=25°C mit einem Durchlassstrom (I_F) von 20mA gemessen, was der Standard-Testbedingung entspricht.

• Lichtstärke (I_V):Ein Schlüsselmaß für die wahrgenommene Lichtleistung. Für die rote LED liegt der typische Bereich bei 450-1080 Millicandela (mcd). Für die blaue LED liegt der Bereich bei 280-680 mcd. Der tatsächliche Wert einer bestimmten Einheit hängt von ihrer Binning-Klasse ab.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):Typischerweise 120 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres maximalen axialen Werts abfällt. Die diffundierende Linse erzeugt ein breites, lambertstrahlerähnliches Abstrahlmuster, das für die Betrachtung unter großem Winkel geeignet ist.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_P):Rot: 632 nm (typisch), Blau: 468 nm (typisch). Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung maximal ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):Rot: 616-628 nm, Blau: 465-475 nm. Dies ist die einzelne Wellenlänge, die das menschliche Auge wahrnimmt und die der Farbe der LED am besten entspricht. Sie wird aus den CIE-Farbkoordinaten abgeleitet.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Rot: 20 nm, Blau: 25 nm (typisch). Dies gibt die spektrale Reinheit an; ein kleinerer Wert bedeutet eine monochromatischere Farbe.
• Durchlassspannung (V_F):Rot: 1,7-2,5V, Blau: 2,6-3,6V bei 20mA. Die blaue LED benötigt aufgrund der größeren Bandlücke des InGaN-Materials eine höhere Spannung. Entwickler müssen diesen Unterschied berücksichtigen, wenn sie beide Farben von derselben Spannungsversorgung ansteuern.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 10 µA bei einer Sperrspannung (V_R) von 5V. LEDs sind nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt; dieser Parameter dient hauptsächlich der Qualitätsprüfung.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um die Konsistenz in der Serienfertigung sicherzustellen, werden LEDs nach Leistungsklassen sortiert. Die LTST-E682QETBWT verwendet ein Lichtstärke-Binning-System.

3.1 Lichtstärke-Bins

Jede Farbe hat drei Intensitätsklassen mit einer Toleranz von ±11 % innerhalb jeder Klasse.

• Rote (AlInGaP) Bins:
  • R1: 450 - 600 mcd
  • R2: 600 - 805 mcd
  • R3: 805 - 1080 mcd
• Blaue (InGaN) Bins:
  • B1: 280 - 375 mcd
  • B2: 375 - 500 mcd
  • B3: 500 - 680 mcd

Dieses Binning ermöglicht es Entwicklern, Bauteile auszuwählen, die die spezifischen Helligkeitsanforderungen ihrer Anwendung erfüllen, und gewährleistet so visuelle Konsistenz über mehrere Einheiten in einem Produkt hinweg.

4. Mechanische und Gehäuseinformationen

4.1 Gehäuseabmessungen und Pinbelegung

Das Bauteil entspricht einem Standard-SMD-Fußabdruck. Kritische Abmessungen sind Baugröße und Anschlussabstand, die für das Design des PCB-Landmusters entscheidend sind. Die Pinbelegung ist wie folgt: Pin 1 und 2 sind für die blaue LED, und Pin 3 und 4 sind für die rote LED. Die Kathode und Anode für jede Farbe sind intern mit bestimmten Pins verbunden; für die korrekte Ausrichtung ist die Konsultation der detaillierten Gehäusezeichnung erforderlich. Alle Maßtoleranzen betragen typischerweise ±0,2 mm, sofern nicht anders angegeben.

4.2 Empfohlener PCB-Lötpad

Ein empfohlenes Landmuster (Kupferpad-Layout) wird für Infrarot- oder Dampfphasen-Reflow-Lötverfahren bereitgestellt. Die Einhaltung dieser Empfehlung hilft, zuverlässige Lötfahnen, korrekte Ausrichtung und effektive Wärmeübertragung während des Lötprozesses zu erreichen, wodurch Tombstoning- oder Fehlausrichtungsdefekte minimiert werden.

5. Montage- und Handhabungsrichtlinien

5.1 Lötprozess

Das Bauteil ist mit bleifreien Infrarot-Reflow-Lötprozessen kompatibel. Ein empfohlenes Temperaturprofil, das mit J-STD-020B konform ist, wird bereitgestellt. Wichtige Parameter sind:

• Vorwärmen:150-200°C für bis zu 120 Sekunden, um die Platine allmählich zu erwärmen und das Flussmittel zu aktivieren.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C. Die Zeit über 217°C (Liquidustemperatur für SnAgCu-Lot) sollte kontrolliert werden.
• Gesamtlötzeit:Maximal 10 Sekunden bei Spitzentemperatur, wobei maximal zwei Reflow-Zyklen erlaubt sind.

Für manuelle Nacharbeit mit einem Lötkolben sollte die Spitzentemperatur 300°C nicht überschreiten und die Kontaktzeit auf 3 Sekunden pro Lötstelle begrenzt sein, und zwar nur einmalig, um thermische Schäden am Kunststoffgehäuse und dem Halbleiterchip zu verhindern.

5.2 Reinigung

Wenn eine Nachlötreinigung erforderlich ist, sollten nur spezifizierte Lösungsmittel verwendet werden. Das Eintauchen der LED in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute ist akzeptabel. Aggressive oder nicht spezifizierte Chemikalien können die Epoxidlinse und das Gehäuse beschädigen, was zu Verfärbungen oder Rissen führt.

5.3 Feuchtigkeitsempfindlichkeit und Lagerung

Verpackt als Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe 3 (MSL3), sind die LEDs in einer feuchtigkeitsdichten Beutel mit Trockenmittel versiegelt. Sie sollten bei ≤30°C und ≤70 % relativer Luftfeuchtigkeit (RH) gelagert werden. Sobald der Originalbeutel geöffnet ist, beträgt die \"Floor Life\" 168 Stunden (7 Tage) unter Bedingungen von ≤30°C/60 % RH, bevor sie gelötet werden müssen. Wird dieses Zeitfenster überschritten, ist ein Ausheizen bei etwa 60°C für mindestens 48 Stunden erforderlich, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und \"Popcorning\" (Gehäuserissbildung) während des Reflow zu verhindern.

6. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

6.1 Ansteuerungsmethode

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Um eine gleichmäßige Helligkeit zu gewährleisten, insbesondere beim Parallelschalten mehrerer LEDs, sollte jede LED oder jeder Farbkanal mit einer Konstantstromquelle oder über einen strombegrenzenden Widerstand angesteuert werden. Die Durchlassspannung (V_F) hat eine Toleranz und variiert mit der Temperatur; die Ansteuerung mit einer Konstantspannungsquelle ohne Vorwiderstand kann zu übermäßigem Strom und schnellem Ausfall führen.

6.2 Thermomanagement

Obwohl die Verlustleistung relativ gering ist, verlängert ein ordnungsgemäßes thermisches Design die Lebensdauer und hält die Lichtleistung stabil. Die Leiterplatte selbst dient als Kühlkörper. Eine ausreichende Kupferfläche, die mit den thermischen Pads (falls vorhanden) oder den Anschlüssen der LED verbunden ist, hilft bei der Wärmeableitung. Der Betrieb bei oder nahe dem maximalen DC-Strom in hohen Umgebungstemperaturen erhöht die Sperrschichttemperatur, was die Lichtleistung verringern und den langfristigen Lichtstromrückgang beschleunigen kann.

6.3 Optisches Design

Der 120-Grad-Abstrahlwinkel und die diffundierende Linse bieten eine breite, weiche Lichtabstrahlung, die sich für Frontplattenanzeigen eignet, bei denen die Betrachtung nicht streng axial erfolgt. Für Anwendungen, die stärker gerichtetes Licht erfordern, können Sekundäroptiken (z.B. Lichtleiter, Linsen) erforderlich sein. Die unterschiedlichen Lichtstärken der roten und blauen Chips können eine unabhängige Stromanpassung erfordern, wenn die Farbbalance in einem Mischlichtszenario kritisch ist.

7. Zuverlässigkeit und Betriebsgrenzen

Das Bauteil ist für Standardelektronik bestimmt. Anwendungen mit extremen Zuverlässigkeitsanforderungen, wie in der Luftfahrt, im Transportwesen, in medizinischen Lebenserhaltungssystemen oder sicherheitskritischen Systemen, erfordern vorherige Konsultation und Qualifizierung. Die in den absoluten Maximalwerten und den Montagerichtlinien definierten Betriebsgrenzen müssen strikt eingehalten werden, um die spezifizierte Leistung und Langlebigkeit zu gewährleisten. Nichteinhaltung, wie das Anlegen einer Sperrspannung, Überschreiten der Stromgrenzen oder unsachgemäßes Löten, machen Zuverlässigkeitserwartungen zunichte.