SMD LED LTST-008EGSW Spezifikation - Weiße Diffuslinse - Multi-Chip (Rot, Grün, Gelb) - Technisches Datenblatt

1. Produktübersicht

Der LTST-008EGSW ist eine oberflächenmontierbare (SMD) LED mit einer weißen diffusen Linse, die drei verschiedene LED-Chips in einem einzigen, EIA-standardisierten Gehäuse vereint. Diese Komponente ist für automatisierte Leiterplattenbestückungsprozesse (PCB-Assembly) ausgelegt und eignet sich somit für die Serienfertigung. Ihr kompaktes Bauformat adressiert die Anforderungen platzbeschränkter Anwendungen in verschiedenen elektronischen Bereichen.

1.1 Kernvorteile

• Mehrfarbenquelle:Integriert rote (AlInGaP), grüne (InGaN) und gelbe (AlInGaP) Chips, was eine flexible Farbanzeige oder -mischung innerhalb eines einzigen Bauteil-Footprints ermöglicht.
• Prozesskompatibilität:Entwickelt für die Kompatibilität mit automatischen Bestückungsanlagen (Pick-and-Place) und Infrarot (IR)-Reflow-Lötprozessen, unterstützt somit eine effiziente Leiterplattenbestückung.
• Umweltkonformität:Das Produkt erfüllt die RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).
• Standardisierte Verpackung:Geliefert im Tape-and-Reel-Format (12mm Trägerband auf 7-Zoll-Spulen), erleichtert die automatisierte Handhabung.

1.2 Zielmärkte und Anwendungen

Diese LED richtet sich an ein breites Spektrum von Konsumgüter-, Industrie- und Kommunikationselektronik. Primäre Anwendungsbereiche sind Statusanzeigen, Signal- und Symbolbeleuchtung sowie Frontpanel-Hintergrundbeleuchtung in Geräten wie Telekommunikationsausrüstung, Büroautomatisierungssystemen, Haushaltsgeräten und verschiedenen industriellen Steuereinheiten.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Der folgende Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Interpretation der für den LTST-008EGSW spezifizierten elektrischen, optischen und thermischen Kenngrößen.

2.1 Absolute Maximalwerte (Grenzwerte)

Diese Grenzwerte definieren die Limits, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Sie sind bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C angegeben.

• Verlustleistung (Pd):Rot/Gelb: 78 mW; Grün: 64 mW. Dieser Parameter gibt die maximale Leistung an, die die LED als Wärme abführen kann. Eine Überschreitung dieses Wertes birgt das Risiko thermischer Degradation.
• Durchlassstrom:DC-Durchlassstrom: Rot/Gelb: 30 mA; Grün: 20 mA. Der Spitzen-Durchlassstrom (1/10 Tastverhältnis) beträgt für alle Farben 80 mA. Entwickler müssen sicherstellen, dass die Betriebsströme für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb auf oder unter dem DC-Grenzwert liegen.
• Temperaturbereich:Betrieb: -40°C bis +85°C; Lagerung: -40°C bis +100°C. Diese Bereiche definieren die Umgebungsbedingungen, denen das Bauteil während des Betriebs und in Ruhephasen standhalten kann.

2.2 Elektro-optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen unter spezifischen Testbedingungen (Ta=25°C).

• Lichtstärke (Iv) & Lichtstrom (Φv):Gemessen bei unterschiedlichen Durchlassströmen (Rot/Gelb: 20mA, Grün: 5mA). Die Werte sind gebinnt (siehe Abschnitt 3). Beispielsweise beträgt die minimale Lichtstärke für Rot und Grün 280 mcd und für Gelb 112 mcd. Der Abstrahlwinkel (2θ1/2) ist mit 120 Grad sehr weit, typisch für eine Diffuslinse, und bietet ein breites Abstrahlmuster.
• Spektrale Eigenschaften:
  • Spitzenwellenlänge (λP): Rot: 632 nm, Grün: 518 nm, Gelb: 591 nm.
  • Dominante Wellenlänge (λd): Die einzelne Wellenlänge, die die wahrgenommene Farbe definiert. Die Bereiche sind spezifiziert und gebinnt (z.B. Rot: 617-630 nm).
  • Spektrale Halbwertsbreite (Δλ): Grün hat mit 30 nm die breiteste spektrale Breite, verglichen mit 15 nm für Rot und Gelb, was charakteristisch für das InGaN-Materialsystem ist.
• Durchlassspannung (Vf):Der Spannungsabfall über der LED beim spezifizierten Teststrom. Die Bereiche sind: Rot: 1,7-2,6V, Grün: 2,4-3,2V, Gelb: 1,8-2,6V. Dies ist ein kritischer Parameter für den Treiberschaltungsentwurf.
• Sperrstrom (Ir):Maximal 10 μA bei VR=5V. Das Datenblatt weist ausdrücklich darauf hin, dass das Bauteil nicht für den Sperrbetrieb ausgelegt ist; dieser Test dient ausschließlich der Qualitätssicherung.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Der LTST-008EGSW verwendet ein Binning-System, um Einheiten basierend auf wichtigen optischen Parametern zu kategorisieren und so eine konsistente Anwendungsleistung sicherzustellen.

3.1 Lichtstärke (IV) Binning

LEDs werden basierend auf ihrem Lichtstrom- und Lichtstärkeausgang in Bins sortiert. Jeder Bin hat einen Minimal- und Maximalwert mit einer Toleranz von +/-11% innerhalb des Bins.

• Rot & Grün:Verwendet Bins F, G, H (z.B. Bin F: 280-450 mcd, Bin H: 710-1120 mcd).
• Gelb:Verwendet Bins D, E, F (z.B. Bin D: 112-180 mcd, Bin F: 280-450 mcd).

Dies ermöglicht es Entwicklern, einen Helligkeitsgrad auszuwählen, der den Anforderungen ihrer Anwendung entspricht.

3.2 Dominante Wellenlänge (WD) Binning

LEDs werden auch nach dem präzisen Farbton (dominante Wellenlänge) gebinnt, mit einer Toleranz von +/-1 nm pro Bin.

• Rot:Einzelner Bin K (617,0 - 630,0 nm).
• Grün:Bins P (520,0-530,0 nm) und Q (530,0-540,0 nm).
• Gelb:Bins H (584,5-589,5 nm) und J (589,5-594,5 nm).

Dies gewährleistet Farbkonstanz, was für Anwendungen, bei denen eine präzise Farbabstimmung erforderlich ist (z.B. in Multi-LED-Displays oder Statusanzeigen), von entscheidender Bedeutung ist.

4. Analyse der Leistungskurven

Während spezifische grafische Daten im Datenblatt referenziert werden (z.B. Abb.1, Abb.5), würden typische Kurven für solche LEDs Folgendes umfassen:

• I-V (Strom-Spannungs-) Kurve:Zeigt die nichtlineare Beziehung zwischen Durchlassstrom und Durchlassspannung für jede Chipfarbe. Die Kurve weist typischerweise eine materialspezifische Schwellenspannung auf (bei der der Strom signifikant ansteigt) (niedrigste für Rot/Gelb AlInGaP, höher für Grün InGaN).
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I-Iv Kurve):Zeigt, wie die Lichtausbeute mit dem Strom ansteigt, typischerweise in einem nahezu linearen Verhältnis innerhalb des empfohlenen Betriebsbereichs, bevor die Effizienz bei sehr hohen Strömen aufgrund thermischer Effekte abfällt.
• Temperaturabhängigkeit:Die Lichtstärke nimmt im Allgemeinen mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Der genaue Koeffizient variiert je nach Material, wobei InGaN (Grün) oft ein anderes thermisches Verhalten zeigt als AlInGaP (Rot/Gelb).

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen und Pinbelegung

Das Bauteil entspricht einem EIA-standardisierten SMD-Gehäuseumriss. Alle Abmessungen sind in Millimetern mit einer typischen Toleranz von ±0,1 mm angegeben. Die Pinbelegung für die Multi-Chip-Konfiguration ist klar definiert: Pins (1,2) und 3 für den roten Chip, Pins 4 und 5 für den grünen Chip und Pins 6 und (7,8) für den gelben Chip. Diese Information ist entscheidend für das korrekte Leiterplattenlayout und die elektrische Verbindung.

5.2 Empfohlene Lötpads auf der Leiterplatte

Ein Lötflächenlayout (Land Pattern) wird bereitgestellt, um eine korrekte Lötung und mechanische Stabilität zu gewährleisten. Die Einhaltung dieses empfohlenen Footprints ist entscheidend, um zuverlässige Lötstellen während des Reflow-Prozesses zu erreichen und die Wärmeableitung von der LED zu managen.

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

6.1 IR-Reflow-Lötprofil

Ein empfohlenes Reflow-Profil für bleifreie (Pb-free) Lötprozesse wird bereitgestellt, unter Bezugnahme auf den J-STD-020B-Standard. Zu den Schlüsselparametern gehören eine Aufwärmzone (typischerweise 150-200°C), eine definierte Zeit oberhalb der Liquidustemperatur und eine Spitzentemperatur von maximal 260°C. Die Einhaltung dieses Profils ist entscheidend, um thermischen Schock und Schäden am LED-Gehäuse oder den internen Die-Bonds zu verhindern.

6.2 Lagerung und Handhabung

Die LEDs sind feuchtigkeitsempfindlich. Solange der versiegelte Feuchtigkeitsschutzbeutel (mit Trockenmittel) ungeöffnet ist, sollten sie bei ≤30°C und ≤70% relativer Luftfeuchtigkeit (RH) gelagert und innerhalb eines Jahres verwendet werden. Nach dem Öffnen des Beutels sollte die Expositionszeit unter Werksbedingungen (≤30°C / ≤60% RH) vor dem Reflow-Löten 168 Stunden nicht überschreiten. Bei Überschreitung dieser Grenze wird ein Trocknungsvorgang (Baking, z.B. 60°C für 48 Stunden) empfohlen, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und ein \"Popcorning\" während des Reflow zu verhindern.

6.3 Reinigung

Falls eine Reinigung nach dem Löten erforderlich ist, sollten nur spezifizierte Lösungsmittel wie Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute verwendet werden. Nicht spezifizierte Chemikalien können die Kunststofflinse oder das Gehäuse beschädigen.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die Standardverpackung ist ein 12 mm breites, geprägtes Trägerband auf 7-Zoll (178 mm) Spulen. Jede Spule enthält 4000 Stück. Das Band ist mit einem Deckband versiegelt. Die Verpackung folgt den EIA-481-1-B-Spezifikationen. Für Restmengen ist eine Mindestbestellmenge von 500 Stück festgelegt.

8. Anwendungsempfehlungen und Designüberlegungen

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

Jeder Farbchip muss unabhängig mit einem in Reihe geschalteten strombegrenzenden Widerstand angesteuert werden. Der Widerstandswert (R) wird mit der Formel berechnet: R = (Versorgungsspannung - Vf_LED) / If, wobei Vf_LED die Durchlassspannung des spezifischen Chips beim gewünschten Betriebsstrom (If) ist. Die Verwendung des maximalen Vf aus dem Datenblatt in dieser Berechnung stellt sicher, dass der Strom auch bei Bauteiltoleranzen das Limit nicht überschreitet.

8.2 Thermomanagement

Obwohl die Verlustleistung gering ist, ist ein ordnungsgemäßes thermisches Design auf der Leiterplatte wichtig, um die LED-Leistung und Lebensdauer zu erhalten, insbesondere bei Betrieb nahe der Maximalwerte. Das empfohlene Lötflächenlayout unterstützt den Wärmetransport. Eine ausreichende Kupferfläche um die Pads und gegebenenfalls thermische Durchkontaktierungen (Vias) zu anderen Lagen können helfen, die Sperrschichttemperatur zu managen.

8.3 Optisches Design

Die weiße Diffuslinse bietet ein breites, lambertstrahlerähnliches Abstrahlmuster (120-Grad-Abstrahlwinkel). Dies ist ideal für Anwendungen, die eine breitwinklige Sichtbarkeit erfordern. Für stärker fokussiertes Licht wären sekundäre Optiken erforderlich. Entwickler sollten die unterschiedlichen Lichtstärken der drei Farben berücksichtigen, wenn eine gleichmäßige scheinbare Helligkeit oder spezifische Farbmischungsverhältnisse angestrebt werden.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die primäre Differenzierung des LTST-008EGSW liegt in der Integration von drei verschiedenen LED-Chips (Rot, Grün, Gelb) in einem einzigen, standardisierten SMD-Gehäuse mit einer weißen diffusen Linse. Dies steht im Kontrast zu:

• Einfarbige SMD LEDs:Bieten nur eine Farbe pro Bauteil.
• RGB LEDs:Integrieren Rot-, Grün- und Blau-Chips für Vollfarbmischung. Die hier verwendete RGY-Kombination ist auf spezifische Indikatorfarbanforderungen zugeschnitten (z.B. Verkehrssignalsimulationen, spezifische Statuscodes) und kann im gelben Bereich eine höhere Effizienz bieten als eine RGB-LED, die Gelb aus Rot+Grün erzeugt.
• Klare Linse vs. Diffuslinse:Die Diffuslinse opfert etwas Vorwärtslichtstärke für einen deutlich breiteren und gleichmäßigeren Betrachtungswinkel, was für Frontpanel-Anzeigen oft vorzuziehen ist.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich alle drei Chips gleichzeitig mit ihrem maximalen DC-Strom betreiben?

A: Nein. Die absoluten Maximalwerte für die Verlustleistung (78 mW für Rot/Gelb, 64 mW für Grün) müssen eingehalten werden. Das gleichzeitige Betreiben aller Chips mit Maximalstrom könnte die Gesamtverlustleistungsgrenze des Gehäuses überschreiten und zu Überhitzung führen. Für einen solchen Betrieb ist eine detaillierte thermische Analyse erforderlich.

F: Warum ist der Teststrom für den grünen Chip (5mA) anders als für Rot/Gelb (20mA)?

A: Dies ist gängige Praxis, da InGaN-basierte grüne LEDs typischerweise bei niedrigeren Strömen eine höhere Lichtausbeute (mehr Licht pro Stromeinheit) aufweisen als AlInGaP-basierte LEDs. Die Spezifikation bei 5mA liefert wahrscheinlich einen vergleichbaren Helligkeitspegel für Binning-Zwecke und spiegelt einen gängigen Betriebspunkt wider.

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

A: Die Spitzenwellenlänge (λP) ist die Wellenlänge am höchsten Punkt in der spektralen Leistungsverteilungskurve der LED. Die dominante Wellenlänge (λd) wird aus den Farbkoordinaten im CIE-Farbdiagramm abgeleitet und repräsentiert die einzelne Wellenlänge eines reinen monochromatischen Lichts, das der wahrgenommenen Farbe der LED entsprechen würde. λd ist für die Farbspezifikation relevanter.

11. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario: Mehrzustands-Systemstatusanzeige

Ein Netzwerkrouter verwendet einen einzelnen LTST-008EGSW, um mehrere Betriebszustände anzuzeigen:

- Rot (Dauerleuchten):Start-/Fehlerzustand (angesteuert mit 15mA).

- Grün (Blinkend):Datenaktivität (angesteuert mit 5mA, gepulst).

- Gelb (Dauerleuchten):Standby-/Ruhemodus (angesteuert mit 15mA).

- Rot+Grün (erscheint Orange):Warnzustand (beide mit niedrigeren Strömen angesteuert, um die Farbe zu mischen).

Dieses Design konsolidiert, was drei separate LED-Positionen erfordern würde, in eine einzige, spart Leiterplattenplatz, vereinfacht das Frontpanel-Design und der breite Betrachtungswinkel gewährleistet die Sichtbarkeit aus verschiedenen Winkeln.

12. Funktionsprinzip

Die Lichtemission in LEDs basiert auf Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang. Wird eine Durchlassspannung angelegt, werden Elektronen und Löcher in die aktive Zone injiziert, wo sie rekombinieren und Energie in Form von Photonen (Licht) freisetzen. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des Lichts wird durch die Bandlückenenergie des verwendeten Halbleitermaterials bestimmt:

- AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid):Wird für die roten und gelben Chips verwendet, kann hocheffizientes Licht im roten bis gelb-orangen Spektrum erzeugen.

- InGaN (Indium-Gallium-Nitrid):Wird für den grünen Chip verwendet. Dieses Materialsystem kann Licht im blauen bis grünen Spektrum erzeugen. Die weiße Diffuslinse streut das Licht der einzelnen Chips und erzeugt von außen ein einheitliches, vermischtes Erscheinungsbild.

13. Technologietrends

Die Entwicklung von Multi-Chip-SMD-LEDs wie dem LTST-008EGSW steht im Einklang mit mehreren aktuellen Trends in der Optoelektronik:

- Miniaturisierung und Integration:Die Kombination mehrerer Funktionen (Farben) in einem einzigen Gehäuse spart Leiterplattenplatz, reduziert die Bauteilanzahl und vereinfacht die Bestückung.

- Erhöhte Effizienz:Kontinuierliche Verbesserungen bei Materialien wie InGaN und AlInGaP führen zu einer höheren Lichtausbeute (mehr Lumen pro Watt), was eine hellere Ausgangsleistung bei niedrigeren Strömen oder einen reduzierten Stromverbrauch ermöglicht.

- Fortschrittliche Gehäusetechnik:Verbesserungen im Gehäusedesign und bei den Materialien steigern die thermische Leistungsfähigkeit, ermöglichen höhere Leistungsdichten und einen zuverlässigeren Betrieb in rauen Umgebungen. Die Verwendung von materialien, die hochtemperaturbeständig gegenüber Reflow sind, ist Standard.

- Anwendungsspezifische Lösungen:Die Entwicklung hin zu Komponenten wie dieser RGY-LED zeigt einen Trend hin zur Bereitstellung optimierter Lösungen für spezifische Anwendungsanforderungen anstelle von nur generischen Einfarbgeräten.