LTST-008GEBW SMD LED Datenblatt - Weiße Diffuslinse - RGB-Chip - EIA-Gehäuse - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTST-008GEBW ist eine oberflächenmontierbare (SMD) LED für die automatisierte Leiterplattenbestückung. Sie verfügt über eine weiße Diffuslinse und integriert drei separate Halbleiterchips in einem Gehäuse: Grün (InGaN), Rot (AlInGaP) und Blau (InGaN). Diese Konfiguration ermöglicht vielseitige Farbanzeigen und Hintergrundbeleuchtungen. Das Bauteil ist in einem industrieüblichen EIA-Gehäuse untergebracht, was die Kompatibilität mit einer breiten Palette automatisierter Bestückungs- und Reflow-Lötanlagen gewährleistet.

1.1 Merkmale

• Konform mit den RoHS-Umweltrichtlinien.
• Verpackt in 12-mm-Band auf 7-Zoll-Rollen für die Serienfertigung.
• Standard-EIA-Gehäusefußabdruck für Designkompatibilität.
• Eingangs-/Ausgangsanschlüsse kompatibel mit integrierten Schaltkreisen (I.C.-kompatibel).
• Ausgelegt für die Kompatibilität mit automatischen Bestückungsgeräten.
• Geeignet für Infrarot (IR)-Reflow-Lötprozesse.
• Vorkonditioniert auf JEDEC Feuchtesensitivitätsstufe 3.

1.2 Anwendungen

Diese LED eignet sich für ein breites Spektrum elektronischer Geräte, bei denen platzsparende, zuverlässige Anzeigen oder dezente Hintergrundbeleuchtung erforderlich sind. Hauptanwendungsbereiche sind:

• Telekommunikationsgeräte (z.B. Router, Switches, Telefone).
• Büroautomatisierungsgeräte (z.B. Drucker, Scanner, Multifunktionsgeräte).
• Haushaltsgeräte und Unterhaltungselektronik.
• Industrielle Steuerpulte und Geräte.
• Status- und Stromanzeigen.
• Signal- und Symbolbeleuchtung.
• Frontplatten- und Tastatur-Hintergrundbeleuchtung.

2. Gehäuseabmessungen und Pinbelegung

Die mechanische Kontur der LTST-008GEBW entspricht den Standard-EIA-Gehäuseabmessungen. Alle angegebenen Maße sind in Millimetern, mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben. Die Pinbelegung für die integrierten RGB-Chips ist wie folgt:

• Grüner Chip: Anode an Pin (0,1), Kathode an Pin 2.
• Roter Chip: Anode an Pin 3, Kathode an Pin 4.
• Blauer Chip: Anode an Pin 5, Kathode an Pin (6,7).

Diese Pinbelegung ist für einen korrekten Schaltungsentwurf entscheidend und muss für eine ordnungsgemäße individuelle Farbsteuerung eingehalten werden.

3. Grenzwerte und Kenngrößen

3.1 Absolute Maximalwerte

Absolute Maximalwerte definieren die Grenzen, bei deren Überschreitung dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Diese Werte gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C.

• Verlustleistung:102 mW (Grün, Blau), 72 mW (Rot).
• Spitzen-Durchlassstrom:100 mA für alle Farben (bei 1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite).
• DC-Durchlassstrom:30 mA für alle Farben.
• Betriebstemperaturbereich:-40°C bis +85°C.
• Lagertemperaturbereich:-40°C bis +100°C.

Ein Betrieb außerhalb dieser Bereiche wird nicht empfohlen und kann die Zuverlässigkeit und Lebensdauer beeinträchtigen.

3.2 Empfohlenes IR-Reflow-Profil

Für bleifreie Lötprozesse sollte das empfohlene Infrarot-Reflow-Profil dem J-STD-020B-Standard entsprechen. Das Profil umfasst typischerweise eine Vorwärmzone, eine Haltezone, eine Reflowzone mit Spitzentemperatur und eine Kühlzone. Die Einhaltung dieses Profils ist entscheidend, um thermische Schocks zu vermeiden und zuverlässige Lötstellen zu gewährleisten, ohne das LED-Gehäuse oder den internen Chip zu beschädigen.

3.3 Elektrische und optische Kenngrößen

Diese Kenngrößen werden bei Ta=25°C unter spezifizierten Testbedingungen gemessen und repräsentieren die typische Bauteilleistung.

• Lichtstrom (Φv):Gemessen mit einem Sensor/Filter, der der CIE photopischen Augenempfindlichkeit entspricht.
  • Grün (IF=25mA): Min. 2,81 lm, Max. 7,12 lm.
  • Rot (IF=20mA): Min. 1,07 lm, Max. 2,71 lm.
  • Blau (IF=15mA): Min. 0,32 lm, Max. 0,82 lm.
• Abstrahlwinkel (θ1/2):Typisch 130 Grad. Dies ist der Winkel, bei dem die Lichtstärke halb so groß ist wie bei 0 Grad (auf der Achse).
• Dominante Wellenlänge (λd):Die einzelne Wellenlänge, die als Farbe wahrgenommen wird.
  • Grün: 518 nm bis 533 nm.
  • Rot: 618 nm bis 628 nm.
  • Blau: 455 nm bis 464 nm.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Typische Werte sind 33 nm (Grün), 20 nm (Rot) und 22 nm (Blau).
• Durchlassspannung (VF):Toleranz ist +/-0,1V.
  • Grün: 2,9V bis 3,4V bei 25mA.
  • Rot: 1,8V bis 2,4V bei 20mA.
  • Blau: 2,6V bis 3,4V bei 15mA.
• Sperrstrom (IR):Maximal 10 μA bei VR=5V.Hinweis:Das Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt; dieser Parameter dient nur zur IR-Testqualifikation.

4. Bin-Code-System

Die LTST-008GEBW wird mit einem Bin-Code-System klassifiziert, um die Konsistenz der Lichtausbeute und der Farbkoordinaten für Anwendungen mit hohen Gleichförmigkeitsanforderungen sicherzustellen.

4.1 Lichtstrom (IV)-Klasse

LEDs werden anhand ihres gemessenen Lichtstroms bei spezifizierten Betriebsströmen in Bins sortiert. Die Bincodes (H2, J1, J2, K1) definieren Bereiche von minimalen bis maximalen Lichtstromwerten. Die Toleranz für jede Lichtstärkebin-Klasse beträgt +/- 11%.

4.2 Farbkoordinaten (CIE)-Klasse

Die Farbkonsistenz wird durch ein detailliertes CIE-1931-Farbkoordinaten-Binning-System verwaltet. Das Datenblatt enthält eine umfassende Tabelle und ein Farbtafeldiagramm, das verschiedene Bincodes (z.B. H2-H7, J2-J7, K2-K7 usw.) darstellt. Jeder Bin ist durch einen viereckigen Bereich auf dem CIE-Diagramm definiert, der durch vier (x, y)-Koordinatenpunkte spezifiziert ist. Die Toleranz für jede Farbton-Bin-Klasse (x, y) beträgt +/- 0,01. Dieses präzise Binning ermöglicht es Entwicklern, LEDs mit nahezu identischen Farbpunkten für Multi-LED-Arrays oder Statusanzeigen auszuwählen, bei denen Farbabgleich kritisch ist.

5. Typische Kennlinien

Das Datenblatt enthält einen Abschnitt für typische Kennlinien, die grafisch die Beziehung zwischen verschiedenen Parametern unter verschiedenen Bedingungen darstellen. Diese Kurven sind für eine vertiefte Designanalyse unerlässlich. Während die spezifischen Kurven im bereitgestellten Text nicht detailliert sind, umfassen sie typischerweise:

• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Zeigt, wie sich die Lichtausgabe mit dem Betriebsstrom für jede Farbe ändert.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom:Veranschaulicht die IV-Kennlinie jeder Diode.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt die thermische Degradation der Lichtausgabe.
• Spektrale Leistungsverteilung:Stellt die relative Intensität des emittierten Lichts über die Wellenlängen für jeden Farbchip dar.

Die Konsultation dieser Kurven hilft, die Treiberschaltung zu optimieren, das thermische Verhalten zu managen und das Verhalten unter nicht standardmäßigen Betriebsbedingungen vorherzusagen.

6. Benutzerhinweise und Montageinformationen

6.1 Reinigungshinweise

Die Reinigung nach der Montage muss sorgfältig durchgeführt werden. Verwenden Sie nur Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei normaler Raumtemperatur. Die LED sollte weniger als eine Minute eingetaucht werden. Die Verwendung nicht spezifizierter chemischer Reinigungsmittel kann das LED-Gehäusematerial, die Epoxidlinse oder interne Verbindungen beschädigen.

6.2 Empfohlenes PCB-Land Pattern

Ein empfohlener Fußabdruck (Land Pattern) für die Leiterplatte wird bereitgestellt, um eine ordnungsgemäße Lötstellenbildung, mechanische Stabilität und thermische Auslegung während des Reflow-Lötens zu gewährleisten. Die Einhaltung dieses Musters ist entscheidend für eine zuverlässige Oberflächenmontage.

6.3 Abmessungen der Band- und Rollenverpackung

Das Bauteil wird in einem standardmäßigen 12 mm breiten, geprägten Trägerband geliefert, das auf 7-Zoll (178 mm) Durchmesser große Rollen aufgewickelt ist. Das Datenblatt enthält detaillierte Abmessungen der Bandtaschen, des Deckbands und der Rollennabe, um die Kompatibilität mit den Zuführungen automatisierter Bestückungsgeräte zu erleichtern.

7. Designüberlegungen und Anwendungshinweise

7.1 Strombegrenzung

Wie bei allen LEDs muss der Durchlassstrom mit einem Vorwiderstand oder einer Konstantstromquelle begrenzt werden. Der Wert sollte basierend auf der Versorgungsspannung, der Durchlassspannung (VF) des spezifischen Farbchips beim gewünschten Strom und dem maximalen DC-Durchlassstrom (30mA) berechnet werden. Für eine langfristige Zuverlässigkeit wird der Betrieb bei oder unterhalb der typischen Testströme (25mA Grün, 20mA Rot, 15mA Blau) empfohlen.

7.2 Thermische Auslegung

Obwohl die Verlustleistung relativ gering ist, ist ein ordnungsgemäßes thermisches Design auf der Leiterplatte wichtig, insbesondere in Umgebungen mit hoher Umgebungstemperatur oder beim Betrieb mehrerer LEDs. Die Kupferfläche der Leiterplatte dient als Kühlkörper. Eine gute Wärmeleitung von den Lötpads der LED zu einer größeren Kupferebene kann dazu beitragen, niedrigere Sperrschichttemperaturen aufrechtzuerhalten und so die Lichtausbeute und Betriebsdauer zu erhalten.

7.3 Optisches Design mit Diffuslinse

Die weiße Diffuslinse bietet durch die Streuung des Lichts der kleinen, hellen Chipquellen einen weiten, gleichmäßigen Abstrahlwinkel (typ. 130°). Dies macht die LED ideal für Statusanzeigen, die aus einem weiten Blickwinkel sichtbar sein müssen. Sie reduziert Blendung und Hotspots und erzeugt eine weiche, gleichmäßige Beleuchtung, die sich für die Hintergrundbeleuchtung von Panels eignet. Entwickler sollten diese Diffusion bei der Modellierung der Lichtausgabe für ihre spezifische Anwendung berücksichtigen.

7.4 Unabhängige Farbsteuerung

Mit separaten Anoden-/Kathodenpaaren für jeden Farbchip bietet die LTST-008GEBW eine vollständig unabhängige Steuerung. Dies ermöglicht die statische Anzeige von drei verschiedenen Zuständen (Grün, Rot, Blau) oder, durch Verwendung von Pulsweitenmodulation (PWM) auf den einzelnen Kanälen, die Erzeugung einer Vielzahl von Mischfarben. Ein sorgfältiger Schaltungsentwurf ist erforderlich, um drei separate Strombegrenzungspfade zu verwalten.

8. Vergleich und Auswahlhilfe

Die LTST-008GEBW nimmt eine spezifische Nische ein. Wichtige Unterscheidungsmerkmale sind ihre integrierte RGB-Fähigkeit in einem einzigen, standardmäßigen SMD-Gehäuse und ihre Diffuslinse für die Weitwinkelbetrachtung. Bei der Auswahl einer LED sollten Ingenieure Folgendes vergleichen:

• Einfarbig vs. Multi-Chip:Dieses Bauteil konsolidiert drei Anzeigen in einem Fußabdruck und spart so Leiterplattenfläche.
• Klare vs. Diffuslinse:Diffuslinsen tauschen maximale axiale Lichtstärke gegen eine breitere, gleichmäßigere Betrachtung ein.
• Lichtstrom-Binning:Für Anwendungen, die eine gleichbleibende Helligkeit über mehrere Einheiten hinweg erfordern, ist die Spezifikation einer engeren Lichtstrom-Bin-Klasse (z.B. K1) ratsam.
• Farb-Binning:Für farbkritische Anwendungen stellt die Spezifikation eines bestimmten CIE-Bincodes eine visuelle Konsistenz zwischen verschiedenen Produktionschargen oder benachbarten LEDs sicher.

9. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

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

A: Nein. Die absolute maximale Verlustleistung des Gehäuses darf nicht überschritten werden. Ein gleichzeitiger Betrieb von Grün (102mW), Rot (72mW) und Blau (102mW) bei ihren Maximalwerten würde die thermische Kapazität des Gehäuses bei weitem überschreiten. Reduzieren Sie die Ströme oder verwenden Sie Multiplexing/PWM, um die Gesamtleistung zu steuern.

F: Was ist der Zweck der JEDEC-Stufe-3-Vorkonditionierung?

A: Sie gibt die Feuchtesensitivität des Bauteils an. Stufe 3 bedeutet, dass das Gehäuse bis zu 168 Stunden den Bedingungen auf der Werkstattfläche (≤30°C/60% r.F.) ausgesetzt sein kann, bevor es vor dem Reflow-Löten getrocknet werden muss, um "Popcorning" (Gehäuserissbildung durch verdampfende Feuchtigkeit) zu verhindern.

F: Wie interpretiere ich die CIE-Bincode-Tabelle?

A: Jeder Bincode (z.B. H2) definiert einen kleinen viereckigen Bereich im CIE-1931-Farbtafeldiagramm. Die vier (x,y)-Koordinatenpaare in der Tabelle sind die Eckpunkte dieses Bereichs. Eine LED, deren gemessene Farbkoordinaten innerhalb dieses Bereichs fallen, erhält diesen Bincode.

F: Ist eine Sperrschutzdiode notwendig?

A: Obwohl das Bauteil zu Testzwecken einer Sperrspannung von 5V standhalten kann, ist es nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt. In Schaltungen, in denen Sperrspannungstransienten möglich sind (z.B. induktive Lasten, Hot-Plugging), wird der Einsatz eines externen Schutzes wie einer Seriendiode oder einer TVS-Diode parallel zur LED dringend empfohlen, um Schäden zu vermeiden.

10. Technische Grundlagen und Trends

10.1 Funktionsprinzip

Die Lichtemission in LEDs basiert auf der Elektrolumineszenz in Halbleitermaterialien. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die spezifischen Halbleiterverbindungen (InGaN für Grün/Blau, AlInGaP für Rot) bestimmen die Bandlückenenergie und damit die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts. Die weiße Diffuslinse besteht typischerweise aus Epoxid oder Silikon, dem Streupartikel (z.B. Titandioxid) zugesetzt sind, um das punktförmige Licht des Chips zu streuen.

10.2 Branchentrends

Der SMD-LED-Markt entwickelt sich weiterhin hin zu höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), verbessertem Farbwiedergabeindex und stärkerer Miniaturisierung. Multi-Chip-Gehäuse wie die LTST-008GEBW repräsentieren einen Trend zur Funktionsintegration, der die Anzahl der Bauteile und die Komplexität der Montage reduziert. Darüber hinaus wird zunehmend Wert auf engere Binning-Toleranzen sowohl für den Lichtstrom als auch für die Farbe gelegt, um den Anforderungen von Anwendungen wie Vollfarbdisplays und Architekturbeleuchtung gerecht zu werden, bei denen Konsistenz oberste Priorität hat. Das Streben nach höherer Zuverlässigkeit in Automobil- und Industrieanwendungen treibt auch Fortschritte bei Gehäusematerialien und thermischer Leistung voran.