LTLMR4TCY2DA Cyan LED Datenblatt - 505nm - 25° Abstrahlwinkel - 30mA - 105mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTLMR4TCY2DA ist eine hochhelle, cyan-emittierende Oberflächenmontage-LED für anspruchsvolle Beleuchtungsanwendungen. Sie nutzt fortschrittliche InGaN-Technologie, um Licht mit einer Spitzenwellenlänge von 505 nm zu erzeugen, und ist in einem diffundierenden Gehäuse untergebracht, das ein gleichmäßiges Abstrahlmuster bietet. Ein wesentliches Merkmal dieser Komponente ist ihr inhärenter enger Abstrahlwinkel von typisch 25 Grad, der durch das Linsendesign des Gehäuses erreicht wird, ohne dass zusätzliche Sekundäroptik erforderlich ist. Dies macht sie besonders geeignet für Anwendungen, die präzise Lichtlenkung und -kontrolle erfordern. Das Bauteil ist aus blei- und halogenfreien Materialien gefertigt, vollständig RoHS-konform und für die Handhabung gemäß Feuchtesensitivitätsstufe 3 (MSL3) ausgelegt.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die primären Vorteile dieser LED umfassen ihre hohe Lichtstärke von 12.000 bis 27.000 mcd bei einem Standard-Strom von 20 mA, gepaart mit niedrigem Stromverbrauch für hohe Effizienz. Das Gehäuse bietet aufgrund fortschrittlicher Epoxidharz-Technologie eine hervorragende Feuchtigkeitsbeständigkeit und UV-Schutz. Ihr Design ist kompatibel mit Standard-SMT-Montagelinien und industriellen Reflow-Lötprozessen. Die Zielanwendungen liegen hauptsächlich im Bereich der Beschilderung, wo hohe Sichtbarkeit und kontrollierte Lichtverteilung entscheidend sind, wie z.B. bei Videobotschaftstafeln, Verkehrsschildern und verschiedenen anderen Anzeigetafeln.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte Aufschlüsselung der Betriebsgrenzen und Leistungsmerkmale der LED unter Standardtestbedingungen (TA=25°C).

2.1 Absolute Maximalwerte

Das Bauteil darf nicht über diese Grenzwerte hinaus betrieben werden, um dauerhafte Schäden zu vermeiden. Der maximale kontinuierliche Gleichstrom-Vorwärtsstrom beträgt 30 mA. Für gepulsten Betrieb ist unter bestimmten Bedingungen (Tastverhältnis ≤1/10, Pulsbreite ≤10 ms) ein Spitzen-Vorwärtsstrom von 100 mA zulässig. Die maximale Verlustleistung beträgt 105 mW. Der Nenn-Vorwärtsstrom verringert sich linear um 0,5 mA pro Grad Celsius über einer Umgebungstemperatur von 45°C. Der Betriebstemperaturbereich reicht von -40°C bis +85°C, während der Lagertemperaturbereich bis +100°C reicht. Das Bauteil kann Reflow-Löten mit einer Spitzentemperatur von 260°C für maximal 10 Sekunden widerstehen.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Unter einer Testbedingung von IF=20 mA liegt die Lichtstärke (Iv) typischerweise im Bereich von 12.000 bis 27.000 Millicandela (mcd). Der Abstrahlwinkel (2θ1/2), definiert als der volle Winkel, bei dem die Intensität auf die Hälfte ihres axialen Wertes abfällt, beträgt typisch 25 Grad, mit einem Minimum von 20 Grad. Die Spitzen-Emissionswellenlänge (λP) beträgt 505 nm. Die dominante Wellenlänge (λd), die die wahrgenommene Farbe definiert, liegt zwischen 498 nm und 507 nm. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt typisch 28 nm und zeigt die spektrale Reinheit der Cyan-Emission. Die Vorwärtsspannung (VF) bei 20 mA reicht von minimal 2,7 V bis maximal 3,6 V. Der Sperrstrom (IR) ist auf maximal 10 μA bei einer Sperrspannung (VR) von 5 V begrenzt; zu beachten ist, dass das Bauteil nicht für den Betrieb unter Sperrspannung ausgelegt ist.

3. Spezifikation des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden die LEDs basierend auf Schlüsselparametern in Bins sortiert.

3.1 Lichtstärke-Binning

LEDs werden basierend auf ihrer Lichtleistung bei 20 mA in drei Intensitäts-Bins (Z, 1, 2) klassifiziert. Bin Z umfasst 12.000 bis 16.000 mcd, Bin 1 umfasst 16.000 bis 21.000 mcd und Bin 2 umfasst 21.000 bis 27.000 mcd. Bei Tests und Garantie wird eine Toleranz von ±15 % auf jede Bin-Grenze angewendet.

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge

Für Farbkonsistenz wird die dominante Wellenlänge in zwei Codes unterteilt: C1 (498 nm bis 503 nm) und C2 (503 nm bis 507 nm). Die Toleranz für jede Bin-Grenze beträgt ±1 nm. Dieses Binning ermöglicht es Entwicklern, LEDs auszuwählen, die den spezifischen Farbpunktanforderungen ihrer Anwendung entsprechen.

4. Analyse der Leistungskurven

Während spezifische grafische Kurven im Datenblatt referenziert werden (Abb.1, Abb.6), kann ihr typisches Verhalten beschrieben werden. Die Kurve für Vorwärtsstrom vs. Vorwärtsspannung (I-V) zeigt die Standard-Exponentialkennlinie einer Diode. Die Lichtstärke ist im empfohlenen Betriebsbereich im Allgemeinen proportional zum Vorwärtsstrom. Die Spitzen-Emissionswellenlänge (λP) und die dominante Wellenlänge (λd) können geringfügige Verschiebungen bei Änderungen der Sperrschichttemperatur und des Treiberstroms aufweisen, was für Halbleiterlichtquellen typisch ist. Das enge 25-Grad-Abstrahlwinkelprofil zeigt einen stark gerichteten Strahl mit schnellem Abfall außerhalb des zentralen Kegels, was für Anwendungen vorteilhaft ist, die hohe axiale Helligkeit und minimales Streulicht erfordern.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Abmessungen und Toleranzen

Die LED wird in einem Oberflächenmontage-Gehäuse geliefert. Alle Abmessungen sind in Millimetern angegeben, mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben. Wichtige Hinweise umfassen: einen maximalen Harzvorsprung unter dem Flansch von 1,0 mm und den Anschlussabstand, gemessen an der Stelle, an der die Anschlüsse aus dem Gehäusekörper austreten. Entwickler müssen auf die detaillierte Maßzeichnung für eine genaue Footprint-Planung verweisen.

5.2 Empfohlenes Lötpad-Layout

Für das Leiterplattendesign wird ein spezifisches Pad-Layout (P1, P2, P3) empfohlen. Ein kritischer Designhinweis ist, dass eines der Pads (P3) mit einem Kühlkörper oder einem anderen Kühlmechanismus verbunden werden soll. Dieses Pad ist dafür ausgelegt, die während des Betriebs erzeugte Wärme effektiv abzuführen, was für die Aufrechterhaltung von Leistung und Lebensdauer wesentlich ist, insbesondere beim Betrieb an oder nahe den Maximalwerten. Das Bauteil ist für Reflow-Löten ausgelegt und nicht für Tauchlötprozesse geeignet.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Ein bleifreies Reflow-Profil wird empfohlen. Wichtige Parameter umfassen: eine Vorwärm-/Haltephase mit einer Temperatur zwischen 150°C und 200°C für maximal 120 Sekunden, eine Zeit oberhalb der Liquidustemperatur (T_L=217°C) zwischen 60 und 150 Sekunden und eine Spitzentemperatur (T_P) von 260°C. Die Zeit innerhalb von 5°C der spezifizierten Klassifizierungstemperatur (T_C=255°C) sollte 30 Sekunden nicht überschreiten. Die Gesamtzeit von 25°C bis zur Spitzentemperatur sollte unter 5 Minuten gehalten werden. Für manuelle Nacharbeit mit einem Lötkolben beträgt die maximale Temperatur 315°C für nicht mehr als 3 Sekunden, und dies sollte nur einmal durchgeführt werden.

6.2 Lagerung und Feuchtesensitivität

Dies ist ein MSL3-Bauteil. LEDs in einer ungeöffneten Feuchtigkeitssperrbeutel können bis zu 12 Monate unter Bedingungen unter 30°C und 90 % relativer Luftfeuchtigkeit (RH) gelagert werden. Nach dem Öffnen des Beutels müssen die Bauteile in einer Umgebung unter 30°C und 60 % RH aufbewahrt werden, und alle Lötarbeiten müssen innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) abgeschlossen sein. Ein Trocknen bei 60°C ±5°C für 20 Stunden ist erforderlich, wenn: die Feuchtigkeitsindikatorkarte >10 % RH anzeigt, die Floor-Life 168 Stunden überschreitet oder die Bauteile >30°C und 60 % RH ausgesetzt waren. Das Trocknen sollte nur einmal durchgeführt werden. Längere Exposition kann die versilberten Anschlüsse oxidieren lassen und die Lötbarkeit beeinträchtigen. Unbenutzte LEDs sollten mit Trockenmittel wieder versiegelt werden.

6.3 Reinigung

Wenn nach dem Löten eine Reinigung notwendig ist, sollten nur alkoholbasierte Lösungsmittel wie Isopropylalkohol (IPA) verwendet werden. Aggressive chemische Reiniger sollten vermieden werden, da sie die Epoxidharzlinse oder die Gehäusemarkierungen beschädigen können.

7. Verpackung und Bestellinformationen

7.1 Verpackungsspezifikation

Die LEDs werden auf geprägter Trägerbahn und Rolle geliefert. Die Bandabmessungen sind spezifiziert, mit Taschen, die die Bauteile sicher halten. Jede Standardrolle enthält 1.000 Stück. Für die Großverpackung wird 1 Rolle zusammen mit einem Trockenmittel und einer Feuchtigkeitsindikatorkarte in einen Feuchtigkeitssperrbeutel gelegt. Drei solcher Beutel werden in einen Innenkarton verpackt (insgesamt 3.000 Stück). Zehn Innenkartons werden dann in einen äußeren Versandkarton verpackt, was insgesamt 30.000 Stück pro Außenkarton ergibt. Die Verpackung ist deutlich als "Elektrostatisch empfindliche Bauteile (ESD)" gekennzeichnet, was sichere Handhabungsverfahren erfordert.

8. Anwendungsempfehlungen und Designüberlegungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Die primäre Anwendung für diese LED liegt in verschiedenen Arten von Beschilderung, sowohl innen als auch außen. Ihre hohe Helligkeit macht sie geeignet für Videobotschaftstafeln und großformatige Informationsanzeigen, bei denen Sonnenlichtlesbarkeit ein Faktor sein kann. Der enge, kontrollierte Abstrahlwinkel ist ideal für Verkehrsschilder und Richtungsbotschaftstafeln, da er sicherstellt, dass das Licht effizient und mit minimalem Verlust auf den Betrachter gerichtet ist. Sie kann auch in gewöhnlichen elektronischen Geräten verwendet werden, die einen hellen Cyan-Indikator oder eine Hintergrundbeleuchtung benötigen.

8.2 Designüberlegungen

Stromtreiber:Ein Konstantstromtreiber wird gegenüber einer Konstantspannungsquelle dringend empfohlen, um eine stabile Lichtausgabe zu gewährleisten und thermisches Durchgehen zu verhindern. Das Design sollte die LED bei oder unter dem empfohlenen 20 mA für optimale Lebensdauer betreiben, wobei der maximale Wert von 30 mA nur bei absoluter Notwendigkeit und mit angemessenem Wärmemanagement verwendet werden sollte.
Wärmemanagement:Trotz ihres niedrigen Stromverbrauchs ist eine effektive Wärmeableitung entscheidend für die Aufrechterhaltung von Leistung und Zuverlässigkeit, insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen oder dicht gepackten Arrays. Die empfohlene Verbindung des Pads P3 mit einer thermischen Ebene sollte umgesetzt werden.
Optisches Design:Der inhärente 25-Grad-Abstrahlwinkel macht in vielen Beschilderungsanwendungen zusätzliche Linsen oft überflüssig und vereinfacht so das mechanische Design. Für Anwendungen, die noch engere Strahlen oder spezifische Verteilungsmuster erfordern, können jedoch Sekundäroptiken verwendet werden.
ESD-Schutz:Als ESD-empfindliches Bauteil sollten während der Montage geeignete Handhabungsverfahren befolgt werden, einschließlich der Verwendung geerdeter Arbeitsplätze und Handgelenkbänder.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu Standard-SMD-LEDs (wie 3528- oder 5050-Gehäuse) oder PLCC-Gehäusen bietet die LTLMR4TCY2DA einen deutlich engeren nativen Abstrahlwinkel. Standard-SMD-LEDs haben oft Abstrahlwinkel von 120 Grad oder mehr und benötigen externe Linsen oder Reflektoren, um einen engen Strahl zu erreichen. Dieses integrierte Schmalwinkel-Design vereinfacht die Endproduktmontage, reduziert die Bauteilanzahl und kann die optische Effizienz verbessern, indem Lichtverluste in Sekundäroptiken minimiert werden. Ihre hohe Lichtstärke in einem kompakten Gehäuse bietet auch einen Wettbewerbsvorteil in platzbeschränkten, hochhellen Anwendungen.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge (505 nm) und dominanter Wellenlänge (498-507 nm)?
A: Die Spitzenwellenlänge ist die einzelne Wellenlänge, bei der die abgegebene optische Leistung am höchsten ist. Die dominante Wellenlänge wird aus den Farbkoordinaten im CIE-Diagramm abgeleitet und repräsentiert die wahrgenommene Farbe; es ist die einzelne Wellenlänge, die der Farbe der LED entsprechen würde, wenn sie eine rein monochromatische Quelle wäre. Sie liegen bei LEDs mit einer spektralen Breite oft nahe beieinander, sind aber nicht identisch.

F: Kann ich diese LED mit einer 3,3-V-Versorgung betreiben?
A: Möglicherweise, aber nicht direkt. Die Vorwärtsspannung liegt zwischen 2,7 V und 3,6 V. Einige LEDs leuchten bei 3,3 V möglicherweise schwach, während andere mit einer höheren Vf möglicherweise überhaupt nicht einschalten. Für einen zuverlässigen und konsistenten Betrieb ist eine Konstantstrom-Treiberschaltung erforderlich.

F: Warum sind die MSL3-Einstufung und der Trocknungsprozess wichtig?
A: Feuchtigkeit, die in das Kunststoffgehäuse eingedrungen ist, kann während des Hochtemperatur-Reflow-Lötprozesses schnell verdampfen und innere Delamination, Risse oder "Popcorning" verursachen, was das Bauteil zerstört. Die MSL-Einstufung und die zugehörigen Handhabungsverfahren sind entscheidend für eine hohe Montageausbeute und langfristige Zuverlässigkeit.

F: Wie interpretiere ich die Bin-Codes (z.B. 2, C1)?
A: Der Bin-Code spezifiziert die Leistungsgruppe. Zum Beispiel zeigt "2, C1" eine LED aus dem Lichtstärke-Bin 2 (21.000-27.000 mcd) und dem dominanten Wellenlängen-Bin C1 (498-503 nm) an. Die Spezifikation von Bins ermöglicht es Entwicklern, Helligkeits- und Farbgleichmäßigkeit über ihre Produkte hinweg aufrechtzuerhalten.

11. Design- und Anwendungsfallstudie

Szenario: Entwurf eines hochsichtbaren Fußgänger-Verkehrssignals.
Ein Entwicklungsingenieur entwirft ein "Gehen/Nicht Gehen"-Signal, das bei direktem Sonnenlicht klar sichtbar sein muss. Er wählt die LTLMR4TCY2DA-LED für den cyanfarbenen "Gehen"-Indikator. Aufgrund des engen 25-Grad-Abstrahlwinkels können die LEDs in einem kompakten Array hinter einem Diffusor angeordnet werden, was eine helle, gleichmäßige Ausleuchtung innerhalb der vorgesehenen Betrachtungszone für Fußgänger gewährleistet, mit minimaler Lichtverschmutzung außerhalb dieser Zone. Die hohe Lichtstärke (Auswahl von Bin-2-LEDs) garantiert Lesbarkeit bei Sonnenlicht. Der Entwickler setzt einen Konstantstromtreiber ein, der auf 18 mA eingestellt ist, um die Lebensdauer zu maximieren, und verwendet das empfohlene Leiterplatten-Pad-Layout, wobei er das thermische Pad mit einer großen Kupferfläche auf der Platine zur Wärmeableitung verbindet. Er stellt sicher, dass die Montagefirma die MSL3-Handhabung und das spezifizierte Reflow-Profil einhält, um feuchtigkeitsbedingte Ausfälle zu verhindern.

12. Funktionsprinzip

Die LTLMR4TCY2DA ist eine Halbleiterlichtquelle auf Basis von Indiumgalliumnitrid (InGaN)-Technologie. Wenn eine Vorwärtsspannung angelegt wird, die die Schwellenspannung der Diode überschreitet, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich des Halbleiterchips injiziert. Diese Ladungsträger rekombinieren und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung des InGaN-Materials bestimmt die Bandlückenenergie, die wiederum die Wellenlänge des emittierten Lichts definiert – in diesem Fall im cyanfarbenen Bereich des Spektrums um 505 nm. Das Epoxidharzgehäuse verkapselt den Chip, bietet mechanischen Schutz, enthält einen phosphorfreien Diffusor zur Strahlformung und umfasst Eigenschaften für UV- und Feuchtigkeitsbeständigkeit.

13. Technologietrends

Der Markt für SMD-LEDs entwickelt sich weiterhin in Richtung höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), erhöhter Leistungsdichte und größerer Zuverlässigkeit. Trends, die für diese Art von Bauteil relevant sind, umfassen die kontinuierliche Verbesserung von InGaN-Materialien für verbesserte Effizienz und Farbstabilität über Temperatur und Lebensdauer. Die Gehäusetechnologie schreitet voran, um ein besseres Wärmemanagement vom Chip zur Leiterplatte zu bieten, was höhere Treiberströme und Helligkeit bei kleineren Abmessungen ermöglicht. Es gibt auch einen Fokus auf die Verbesserung der Feuchtigkeitsbeständigkeit, um höhere MSL-Einstufungen zu erreichen und die Lieferkettenlogistik zu vereinfachen. Darüber hinaus werden engere Binning-Toleranzen für sowohl Farbe als auch Lichtstrom zum Standard, um den Anforderungen von Anwendungen mit präziser Farbwiedergabe und Gleichmäßigkeit, wie z.B. Vollfarb-Videodisplays, gerecht zu werden.