SMD LED LTST-N682VSQEWT Datenblatt - Weiße Diffuslinse - Dual AlInGaP Gelb/Rot - 20mA - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Der LTST-N682VSQEWT ist eine oberflächenmontierbare (SMD) Leuchtdiode (LED), die für die automatisierte Leiterplattenbestückung (PCB) konzipiert ist. Er zeichnet sich durch seine kompakte Bauform aus, was ihn für anspruchsvolle Platzverhältnisse geeignet macht. Das Bauteil verfügt über eine weiße Diffuslinse, die zwei unabhängige Halbleiterchips beherbergt: einen, der gelbes Licht emittiert, und einen anderen, der rotes Licht emittiert. Beide basieren auf Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP)-Technologie. Diese Dual-Chip-Konfiguration ermöglicht mehrere Anzeigezustände aus einem einzigen Gehäuse.

1.1 Merkmale

• Konform mit der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).
• Verpackt in 8-mm-Tape auf 7-Zoll-Durchmesser-Spulen für automatisierte Pick-and-Place-Anlagen.
• Standard-EIA-Gehäuseform (Electronic Industries Alliance).
• Integrierte Schaltung (IC)-kompatible Ansteuerpegel.
• Vollständig kompatibel mit Infrarot (IR)-Reflow-Lötverfahren.
• Vorkonditioniert auf JEDEC-Feuchtesensitivitätsstufe 3 (Joint Electron Device Engineering Council).

1.2 Zielanwendungen

Diese LED ist für ein breites Spektrum von Konsum- und Industrieelektronik vorgesehen, bei der eine zuverlässige Statusanzeige oder Hintergrundbeleuchtung erforderlich ist. Typische Anwendungsbereiche sind:

• Telekommunikationsgeräte (z. B. schnurlose Telefone, Mobiltelefone).
• Büroautomatisierungsgeräte (z. B. Notebook-Computer, Netzwerksysteme).
• Haushaltsgeräte und Innenschilder.
• Allgemeine Statusanzeigen, Signalleuchten und Frontplatten-Hintergrundbeleuchtung.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

2.1 Absolute Maximalwerte

Die folgenden Grenzwerte dürfen unter keinen Betriebsbedingungen überschritten werden, da dies zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Die Werte gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C.

• Verlustleistung (Pd):75 mW pro Chip (Gelb und Rot). Dieser Parameter definiert die maximale Leistung, die die LED als Wärme abführen kann.
• Spitzenstrom (I_FP):100 mA für Gelb, 80 mA für Rot. Dies ist der maximal zulässige Pulsstrom, typischerweise definiert bei einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 0,1 ms, der für kurze, hochintensive Blitze verwendet wird.
• Gleichstrom (I_F):30 mA für beide Farben. Dies ist der maximal empfohlene Dauerstrom für den Normalbetrieb.
• Betriebstemperaturbereich:-40°C bis +85°C. Das Bauteil funktioniert garantiert innerhalb dieses Umgebungstemperaturbereichs.
• 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 und einem Durchlassstrom (I_F) von 20 mA gemessen, was der Standardtestbedingung entspricht.

• Lichtstärke (I_V):Ein Maß für die wahrgenommene Lichtleistung. Für den gelben Chip beträgt das Minimum 710 mcd, typisch ist nicht spezifiziert, und das Maximum ist 1800 mcd. Für den roten Chip beträgt das Minimum 560 mcd, typisch ist nicht spezifiziert, und das Maximum ist 1400 mcd. Der große Abstrahlwinkel (2θ_1/2= 120° typisch) führt zu einer diffusen, großflächigen Ausleuchtung anstelle eines schmalen Strahls.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_P):Die Wellenlänge, bei der die optische Ausgangsleistung maximal ist. Typische Werte sind 590 nm (Gelb) und 630 nm (Rot).
• Dominante Wellenlänge (λ_d):Die einzelne Wellenlänge, die die wahrgenommene Farbe definiert. Der gelbe Chip liegt im Bereich von 585 nm bis 595 nm. Der rote Chip liegt im Bereich von 617 nm bis 627 nm. Die Toleranz beträgt ±1 nm.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Die Bandbreite des emittierten Spektrums bei halber Maximalintensität. Der typische Wert beträgt 20 nm für beide Farben, was auf relativ reine Spektralfarben hinweist.
• Durchlassspannung (V_F):Der Spannungsabfall über der LED bei einem Betriebsstrom von 20 mA. Er liegt für beide Chips zwischen 1,7 V (min) und 2,5 V (max). Die Toleranz beträgt ±0,1 V.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 10 µA bei einer Sperrspannung (V_R) von 5V. Dieser Parameter dient nur zu Infrarot-Testzwecken; das Bauteil ist nicht für den Betrieb unter Sperrspannung ausgelegt.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um die Konsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs nach Leistungsklassen sortiert. Der LTST-N682VSQEWT verwendet ein zweidimensionales Binning-System basierend auf Lichtstärke und dominanter Wellenlänge.

3.1 Lichtstärke (I_V) Binning

Für Gelben Chip:

Bin-Code U: 710 mcd bis 965 mcd

Bin-Code V: 965 mcd bis 1315 mcd

Bin-Code W: 1315 mcd bis 1800 mcd

Toleranz pro Bin: ±11%.

Für Roten Chip:

Bin-Code T: 560 mcd bis 760 mcd

Bin-Code U: 760 mcd bis 1030 mcd

Bin-Code V: 1030 mcd bis 1400 mcd

Toleranz pro Bin: ±11%.

3.2 Dominante Wellenlänge (W_d) Binning

Nur für Gelben Chip:

Bin-Code J: 585 nm bis 590 nm

Bin-Code K: 590 nm bis 595 nm

Toleranz pro Bin: ±1 nm.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt verweist auf typische Kennlinien, die den Zusammenhang zwischen Schlüsselparametern veranschaulichen. Obwohl die spezifischen Grafiken nicht im Text wiedergegeben sind, werden ihre Implikationen nachfolgend analysiert.

• I-V-Kennlinie (Strom-Spannungs-Kennlinie):Diese Kurve würde den exponentiellen Zusammenhang zwischen Durchlassspannung (V_F) und Durchlassstrom (I_F) zeigen. Der typische V_F-Bereich von 1,7-2,5V bei 20mA gibt die erforderliche Ansteuerspannung für den Schaltungsentwurf vor.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Diese Kurve zeigt typischerweise, dass die Lichtausbeute bis zum maximalen Nennstrom annähernd linear mit dem Strom ansteigt. Ein Betrieb über 20mA hinaus ergibt höhere Helligkeit, erhöht aber auch die Verlustleistung und die Sperrschichttemperatur.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Für AlInGaP-LEDs nimmt die Lichtstärke im Allgemeinen mit steigender Umgebungstemperatur ab. Entwickler müssen diese Entlastung in Hochtemperaturumgebungen berücksichtigen, um ausreichende Helligkeit sicherzustellen.
• Spektrale Verteilung:Die Grafiken würden die relative optische Leistungsabgabe über die Wellenlängen zeigen, zentriert um die Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_P) mit einer typischen Halbwertsbreite von 20 nm.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen und Pinbelegung

Das Bauteil entspricht einer standardmäßigen SMD-Gehäuseform. Alle Abmessungen sind in Millimetern angegeben mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,2 mm, sofern nicht anders angegeben. Die Pinbelegung ist wie folgt: Pins 1 und 2 sind für den gelben AlInGaP-Chip, und Pins 3 und 4 sind für den roten AlInGaP-Chip. Die weiße Diffuslinse sorgt für eine gleichmäßige, breitwinklige Lichtabstrahlung.

5.2 Empfohlenes Lötflächenlayout auf der Leiterplatte

Ein Lötflächenmuster (Footprint) wird für Infrarot- oder Dampfphasen-Reflow-Lötung bereitgestellt. Die Einhaltung dieser empfohlenen Lötflächengeometrie ist entscheidend für die korrekte Ausbildung der Lötstellen, die Selbstausrichtung während des Reflow und die langfristige mechanische Zuverlässigkeit.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 IR-Reflow-Lötprofil

Ein empfohlenes Reflow-Profil, das mit J-STD-020B für bleifreie Prozesse konform ist, wird bereitgestellt. Wichtige Parameter sind:

• Vorwärmtemperatur:150°C bis 200°C.
• Vorwärmzeit:Maximal 120 Sekunden.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C.
• Zeit oberhalb Liquidus:Maximal 10 Sekunden (maximal zwei Reflow-Zyklen erlaubt).

Hinweis: Das tatsächliche Profil muss für das spezifische Leiterplattendesign, die verwendete Lötpaste und den Ofen charakterisiert werden.

6.2 Handlötung

Falls Handlötung erforderlich ist, verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Temperatur von maximal 300°C und begrenzen Sie die Lötzeit auf maximal 3 Sekunden pro Lötstelle. Nur ein Handlötzyklus ist zulässig.

6.3 Reinigung

Falls eine Reinigung nach dem Löten erforderlich ist, verwenden Sie nur spezifizierte Lösungsmittel. Das Eintauchen der LED in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute ist akzeptabel. Nicht spezifizierte Chemikalien können das Gehäusematerial beschädigen.

6.4 Lagerung und Handhabung

• Versiegelte Verpackung:Lagern bei ≤ 30°C und ≤ 70% relativer Luftfeuchtigkeit (RH). Die Haltbarkeit beträgt ein Jahr bei Lagerung im original feuchtigkeitsgeschützten Beutel mit Trockenmittel.
• Geöffnete Verpackung:Für Bauteile, die aus ihrer Originalverpackung entnommen wurden, sollte die Lagerumgebung 30°C und 60% RH nicht überschreiten. Es wird empfohlen, die IR-Reflow-Lötung innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) nach dem Öffnen abzuschließen. Für längere Lagerung verwenden Sie einen versiegelten Behälter mit Trockenmittel oder einen Stickstoff-Exsikkator. Bauteile, die länger als 168 Stunden exponiert waren, sollten vor dem Löten bei etwa 60°C für mindestens 48 Stunden getrocknet (gebrannt) werden, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und ein \"Popcorning\" während des Reflow zu verhindern.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Tape-and-Reel-Spezifikationen

Die LEDs werden in geprägter Trägerfolie mit einer Breite von 8 mm geliefert, aufgewickelt auf Spulen mit 7 Zoll (178 mm) Durchmesser. Jede Spule enthält 2000 Stück. Das Tape verwendet eine Deckfolie, um leere Taschen zu verschließen. Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA-481-Spezifikationen. Die Mindestbestellmenge für Restposten beträgt 500 Stück.

8. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

Jeder Chip (Gelb und Rot) wird unabhängig angesteuert. Ein einfacher Vorwiderstand in Reihe ist die gebräuchlichste Ansteuerschaltung. Der Widerstandswert (R_limit) kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R_limit= (V_supply- V_F) / I_F. Verwenden Sie für ein konservatives Design den maximalen V_F-Wert aus dem Datenblatt (2,5V), um sicherzustellen, dass der Strom auch bei Bauteiltoleranzen den gewünschten Wert (z. B. 20mA) nicht überschreitet. Beispiel: Bei einer Versorgungsspannung von 5V: R_limit= (5V - 2,5V) / 0,020A = 125 Ω. Ein Standardwiderstand von 120 Ω oder 150 Ω wäre geeignet.

8.2 Thermomanagement

Obwohl die Verlustleistung gering ist (max. 75 mW pro Chip), ist die Einhaltung der Sperrschichttemperaturgrenzen entscheidend für die Lebensdauer und stabile Lichtausbeute. Sorgen Sie für ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte um die Lötflächen herum, die als Kühlkörper dient, insbesondere bei Betrieb bei hohen Umgebungstemperaturen oder nahe dem Maximalstrom.

8.3 Optisches Design

Die weiße Diffuslinse und der 120° Abstrahlwinkel machen diese LED ideal für Anwendungen, die eine breite, gleichmäßige Ausleuchtung ohne Hotspots erfordern, wie Frontplattenanzeigen oder Symbol-Hintergrundbeleuchtung. Für fokussierteres Licht können externe Linsen oder Lichtleiter erforderlich sein.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die primären Unterscheidungsmerkmale dieses Bauteils sind seinDual-Chip-in-einem-Gehäuse-Design und seineweiße Diffuslinse. Im Vergleich zur Verwendung von zwei separaten Einfarb-LEDs spart dieses Design Leiterplattenplatz, vereinfacht die Montage (ein Bestückungsvorgang statt zwei) und kann eine kompaktere Anzeige bieten. Die AlInGaP-Technologie bietet hohe Effizienz und gute Farbreinheit für gelbe und rote Wellenlängen. Der große Abstrahlwinkel ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber LEDs mit klarer Linse für Flächenbeleuchtungsanwendungen.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich den gelben und den roten Chip gleichzeitig mit jeweils 20mA betreiben?

A: Ja, aber Sie müssen die Gesamtverlustleistung berücksichtigen. Gleichzeitiger Betrieb bei 20mA (V_F~2,1V typisch) ergibt etwa 42 mW pro Chip, insgesamt 84 mW. Dies überschreitet den absoluten Maximalwert der Verlustleistung von 75 mWpro Chip. Es wird nicht empfohlen, beide kontinuierlich mit absolutem Maximalstrom zu betreiben. Für den gleichzeitigen Betrieb beider Chips wird eine Stromreduzierung oder gepulster Betrieb empfohlen.

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

A: Spitzenwellenlänge (λ_P) ist die physikalische Wellenlänge, bei der das Emissionsspektrum am stärksten ist. Dominante Wellenlänge (λ_d) ist ein berechneter Wert aus dem CIE-Farbdiagramm, der der wahrgenommenen Farbe (Farbton) des Lichts entspricht. Für monochromatische LEDs wie diese liegen sie typischerweise sehr nahe beieinander.

F: Wie interpretiere ich die Bin-Codes bei der Bestellung?

A: Die spezifischen Bin-Codes (z. B. W für hohe gelbe Intensität, K für spezifische gelbe Wellenlänge) können Teil des vollständigen Bestellcodes sein. Konsultieren Sie den Hersteller für verfügbare Kombinationen. Die Auswahl einer engeren Bin-Klasse (z. B. eine spezifische I_V- und W_d-Bin) gewährleistet eine größere Konsistenz in Helligkeit und Farbe über alle Einheiten in Ihrer Produktionscharge.

11. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario: Zweizustands-Statusanzeige in einem Netzwerkrouter.

Der LTST-N682VSQEWT kann als einzelne LED verwendet werden, um zwei verschiedene Betriebszustände eines Routers anzuzeigen.

Design:Die Mikrocontrollereinheit (MCU) hat zwei GPIO-Pins. Ein Pin steuert den gelben Chip über einen Vorwiderstand an, um den \"Eingeschaltet / Standby\"-Modus anzuzeigen. Der andere Pin steuert den roten Chip über einen weiteren Widerstand an, um den \"Datenaktivität / Fehler\"-Modus anzuzeigen. Die weiße Diffuslinse vermischt das Licht und bietet eine gleichmäßige, ästhetisch ansprechende Anzeige, die Gelb (Standby), Rot (Fehler) oder eine mögliche Mischung zeigen kann, wenn beide kurz gepulst werden (z. B. während der Startsequenz). Dieses Design reduziert das Durcheinander auf der Frontplatte im Vergleich zur Verwendung von zwei separaten LEDs.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Die Lichtemission in den AlInGaP-Chips basiert auf Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, werden Elektronen aus dem n-dotierten Bereich und Löcher aus dem p-dotierten Bereich in den aktiven Bereich injiziert, wo sie rekombinieren. Die bei dieser Rekombination freigesetzte Energie wird als Photonen (Licht) emittiert. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des Lichts wird durch die Bandlückenenergie des AlInGaP-Halbleitermaterials bestimmt, die während des Kristallwachstumsprozesses so ausgelegt ist, dass gelbes (~590 nm) und rotes (~630 nm) Licht erzeugt wird.

13. Technologietrends

Die AlInGaP-Technologie ist ausgereift und bietet hohe Effizienz für bernsteinfarbene, gelbe und rote Wellenlängen. Aktuelle Trends bei Anzeige-LEDs konzentrieren sich auf die Steigerung der Lichtausbeute (mehr Lichtleistung pro elektrischem Watt), die Verbesserung der Farbkonstanz durch fortschrittliches Binning und die Entwicklung von Gehäusen, die höheren Temperatur-Reflow-Profilen für bleifreies Löten standhalten. Es gibt auch Bestrebungen zur Miniaturisierung bei gleichzeitiger Beibehaltung oder Steigerung der optischen Leistung und zur Integration weiterer Funktionen (wie mehrerer Farben oder eingebauter ICs zur Steuerung) in einzelne Gehäuse.