LTPL-C035BH450 Blaue LED Datenblatt - 3,5x3,5x1,6mm - 3,3V typ. - 2,8W max. - 450nm dominante Wellenlänge

1. Produktübersicht

Die LTPL-C035BH450 ist eine Hochleistungs-Blaue LED in Oberflächenmontage (SMT), konzipiert für Anwendungen der Festkörperbeleuchtung (Solid-State Lighting). Sie stellt eine energieeffiziente und ultra-kompakte Lichtquelle dar, die die von Leuchtdioden bekannte lange Lebensdauer und Zuverlässigkeit mit einer signifikanten optischen Ausgangsleistung kombiniert. Dieses Bauteil bietet Designflexibilität und hohe Helligkeit und ermöglicht so den Ersatz konventioneller Beleuchtungstechnologien in diversen Anwendungen.

1.1 Hauptmerkmale

• Integrierte Schaltung (I.C.) kompatible Ansteuerung.
• Konform mit der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe) und bleifreier (Pb-freier) Aufbau.
• Konzipiert für niedrigere Betriebsenergiekosten.
• Trägt durch ihre lange Betriebsdauer zu reduzierten Systemwartungskosten bei.

2. Abmessungen und mechanische Daten

Das LED-Gehäuse hat einen kompakten Bauraum. Kritische Abmessungen umfassen eine Gehäusegröße von ca. 3,5mm x 3,5mm. Die Linsenhöhe und die Länge/Breite des Keramiksubstrats haben engere Toleranzen von ±0,1mm, während andere mechanische Abmessungen eine Toleranz von ±0,2mm aufweisen. Es ist entscheidend zu beachten, dass die große thermische Kontaktfläche (Thermal Pad) auf der Unterseite des Gehäuses elektrisch isoliert (neutral) von den Anoden- und Kathoden-Anschlussflächen ist. Dies ist für ein korrektes Wärmemanagement und die elektrische Isolation im Schaltungsdesign essenziell.

3. Absolute Grenzwerte

Belastungen jenseits dieser Grenzwerte können zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen. Alle Werte gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C.

• DC-Durchlassstrom (If):700 mA
• Leistungsaufnahme (Po):2,8 W
• Betriebstemperaturbereich (Topr):-40°C bis +85°C
• Lagertemperaturbereich (Tstg):-55°C bis +100°C
• Maximale Sperrschichttemperatur (Tj):125°C

Wichtiger Hinweis:Der Betrieb der LED über längere Zeit unter Sperrspannungsbedingungen kann zu Bauteilschäden oder Ausfall führen.

4. Elektro-optische Kenngrößen

Die folgenden Parameter werden bei Ta=25°C unter einer Testbedingung von If = 350mA gemessen, was einem typischen Arbeitspunkt entspricht.

• Durchlassspannung (Vf):Minimum 2,8V, Typisch 3,3V, Maximum 3,8V.
• Strahlungsfluss (Φe):Minimum 510mW, Typisch 600mW, Maximum 690mW. Dies ist die gesamte abgegebene Strahlungsleistung, gemessen mit einer Ulbricht-Kugel (Integrating Sphere).
• Dominante Wellenlänge (Wd):Liegt im Bereich von 440nm bis 460nm, was sie dem blauen Spektrum zuordnet.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):Typisch 130 Grad, definiert die Winkelverteilung des emittierten Lichts.
• Thermischer Widerstand, Sperrschicht zu Gehäuse (Rth jc):Typisch 9,5 °C/W mit einer Messtoleranz von ±10%. Dieser Parameter ist entscheidend für die Berechnung des Sperrschichttemperaturanstiegs unter Betriebsleistung.

5. Bin-Code und Klassifizierungssystem

Die LEDs werden basierend auf Schlüsselparametern sortiert (gebinned), um Konsistenz zu gewährleisten. Der Bin-Code ist auf jedem Verpackungsbeutel aufgedruckt.

5.1 Binning der Durchlassspannung (Vf)

LEDs werden anhand ihrer Durchlassspannung bei 350mA in fünf Bins (V1 bis V5) kategorisiert, wobei jedes Bin einen Bereich von 0,2V von 2,8V bis 3,8V abdeckt. Die Toleranz innerhalb eines Bins beträgt ±0,1V.

5.2 Binning des Strahlungsflusses (Φe)

LEDs werden in sechs Strahlungsfluss-Bins (W1 bis W6) sortiert, die jeweils einen Bereich von 30mW von 510mW bis 690mW bei 350mA repräsentieren. Die Toleranz des Strahlungsflusses beträgt ±10%.

5.3 Binning der dominanten Wellenlänge (Wd)

Es sind vier Wellenlängen-Bins (D4I bis D4L) definiert, die jeweils einen 5nm-Bereich von 440nm bis 460nm abdecken. Die Toleranz der dominanten Wellenlänge beträgt ±3nm.

6. Typische Kennlinien und Analyse

Das Datenblatt enthält mehrere Diagramme, die das Bauteilverhalten unter verschiedenen Bedingungen veranschaulichen (bei 25°C, sofern nicht anders angegeben).

6.1 Relativer Strahlungsfluss vs. Durchlassstrom

Diese Kurve zeigt, dass die optische Ausgangsleistung (Strahlungsfluss) mit dem Durchlassstrom ansteigt, jedoch bei sehr hohen Strömen aufgrund von Effizienzabfall (Efficiency Droop) und thermischen Effekten schließlich sättigt und abnehmen kann. Der Betrieb nahe dem typischen Wert von 350mA bietet einen guten Kompromiss zwischen Ausgangsleistung und Effizienz.

6.2 Relative spektrale Verteilung

Das Diagramm zeigt das für eine blaue LED charakteristische schmale Emissionsspektrum, das um die dominante Wellenlänge (z.B. 450nm) zentriert ist. Die spektrale Breite (Halbwertsbreite) ist für monochromatische LEDs typischerweise schmal.

6.3 Abstrahlcharakteristik (Abstrahlwinkel)

Das Polardiagramm veranschaulicht die räumliche Intensitätsverteilung und bestätigt den weiten Abstrahlwinkel von 130 Grad. Die Charakteristik ist für diese Art von Gehäuse typischerweise lambertisch oder nahezu lambertisch.

6.4 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kennlinie)

Diese grundlegende Kennlinie zeigt die exponentielle Beziehung zwischen Strom und Spannung für eine Diode. Die Durchlassspannung steigt mit dem Strom an und ist zudem temperaturabhängig.

6.5 Relativer Strahlungsfluss vs. Sperrschichttemperatur

Dies ist eine kritische Kurve für das Wärmemanagement. Sie zeigt, dass die optische Ausgangsleistung einer LED mit steigender Sperrschichttemperatur (Tj) abnimmt. Eine effektive Wärmeableitung ist erforderlich, um Tj so niedrig wie möglich zu halten und so eine stabile, langfristige Lichtausbeute und Zuverlässigkeit zu gewährleisten.

7. Montage- und Anwendungsrichtlinien

7.1 Lötempfehlungen

Das Bauteil eignet sich für Reflow- oder Handlötung. Ein detailliertes Reflow-Lötprofil wird bereitgestellt, das Zeit- und Temperaturgrenzen für Vorwärmung, Haltephase, Reflow (mit einer maximalen Spitzentemperatur) und Abkühlung spezifiziert. Wichtige Vorsichtsmaßnahmen umfassen: Vermeidung zu schneller Abkühlraten, Verwendung der niedrigstmöglichen Löttemperatur und Begrenzung der Reflow-Zyklen auf maximal drei. Handlötung sollte bei maximal 300°C für maximal 2 Sekunden und nur einmalig durchgeführt werden. Tauchlötung wird nicht empfohlen oder garantiert.

7.2 Empfohlenes Leiterplatten-Pad-Layout

Ein detailliertes Bestückungsbild (Footprint) wird für das Leiterplattendesign bereitgestellt. Dies umfasst die Abmessungen und Abstände für die beiden elektrischen Anschlussflächen (Anode und Kathode) und die große zentrale thermische Kontaktfläche (Thermal Pad). Ein korrektes Pad-Design ist entscheidend für mechanische Stabilität, elektrische Verbindung und vor allem für einen effizienten Wärmetransport vom LED-Gehäuse zur Leiterplatte.

7.3 Überlegungen zur Ansteuerschaltung

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Um eine gleichmäßige Helligkeit beim Parallelschalten mehrerer LEDs zu gewährleisten, wird dringend empfohlen, für jede LED einen separaten strombegrenzenden Widerstand in Reihe zu schalten (Schaltungsmodell A). Das direkte Parallelschalten von LEDs ohne individuelle Widerstände (Schaltungsmodell B) wird aufgrund möglicher Helligkeitsunterschiede, verursacht durch leichte Schwankungen der Durchlassspannung (Vf) einzelner Bauteile, nicht empfohlen. Die LED muss unter Durchlassspannung betrieben werden; ein kontinuierlicher Sperrstrom muss vermieden werden, um Schäden zu verhindern.

7.4 Reinigung und Handhabung

Falls Reinigung notwendig ist, sollten nur alkoholbasierte Lösungsmittel wie Isopropanol verwendet werden. Nicht spezifizierte chemische Reiniger können das LED-Gehäuse beschädigen. Das Bauteil sollte nicht in Umgebungen mit hohem Schwefelgehalt (z.B. bestimmte Dichtungen, Klebstoffe) oder unter Bedingungen hoher Luftfeuchtigkeit (über 85% RH), Taubildung oder korrosiver Atmosphäre eingesetzt werden, da dies die vergoldeten Elektroden schädigen und die Zuverlässigkeit beeinträchtigen kann.

8. Verpackungsspezifikationen

Die LEDs werden auf Trägerband und Rolle (Tape & Reel) für die automatisierte Bestückung geliefert. Das Datenblatt enthält detaillierte Abmessungen sowohl für das geprägte Trägerband (Taschentiefe, Teilung) als auch für die Rolle (Durchmesser, Nabenmaß). Wichtige Verpackungshinweise: Die Taschen sind mit Deckband versiegelt, eine 7-Zoll-Rolle fasst maximal 500 Stück, die Mindestabnahmemenge für Restposten beträgt 100 Stück, und pro Rolle sind maximal zwei aufeinanderfolgende fehlende Bauteile erlaubt. Die Verpackung entspricht den EIA-481-1-B-Standards.

9. Anwendungsszenarien und Designhinweise

9.1 Typische Anwendungen

Diese Hochleistungs-Blaue LED eignet sich für Anwendungen, die helles, effizientes blaues Licht erfordern. Dazu gehören Architekturbeleuchtung, Lichtwerbung, automotives Zusatzlicht (wo Farbmischung verwendet wird), Entertainment-/Bühnenbeleuchtung und als primäre Lichtquelle in spezieller medizinischer oder industrieller Ausrüstung. Ihre blaue Emission ist auch grundlegend für die Erzeugung von weißem Licht, wenn sie in phosphorkonvertierten weißen LED-Gehäusen mit Leuchtstoffen kombiniert wird.

9.2 Kritische Designaspekte

• Wärmemanagement:Der niedrige thermische Widerstand (9,5°C/W) unterstreicht die Notwendigkeit eines effektiven Wärmeabfuhrpfads. Die Leiterplatte sollte unter der thermischen Kontaktfläche Wärmeleitungen (Thermal Vias) verwenden, die mit einer großen Kupferebene oder einem externen Kühlkörper verbunden sind, um die Sperrschichttemperatur deutlich unter dem Maximum von 125°C zu halten.
• Stromansteuerung:Verwenden Sie einen Konstantstromtreiber, keine Konstantspannungsquelle. Der empfohlene Betriebsstrom beträgt 350mA, aber der Treiber sollte unter Berücksichtigung der maximalen Durchlassspannung (bis zu 3,8V) und der erforderlichen Stromregelung ausgelegt werden.
• Optisches Design:Der weite Abstrahlwinkel von 130 Grad kann sekundäre Optiken (Linsen, Reflektoren) erfordern, um das gewünschte Strahlprofil für spezifische Anwendungen zu erreichen.
• Binning für Gleichmäßigkeit:Für Anwendungen, bei denen Farb- oder Helligkeitsgleichmäßigkeit kritisch ist (z.B. Multi-LED-Arrays), sollten bei der Beschaffung enge Bin-Codes für Strahlungsfluss (Φe) und dominante Wellenlänge (Wd) spezifiziert werden.

10. Technische Prinzipien und Kontext

Die LTPL-C035BH450 basiert auf Halbleitertechnologie, speziell unter Verwendung von Materialien wie Indiumgalliumnitrid (InGaN), um Licht im blauen Spektrum zu emittieren, wenn sich Elektronen mit Löchern über die Bandlücke des Bauteils rekombinieren. Die dominante Wellenlänge wird durch die präzise Zusammensetzung der Halbleiterschichten bestimmt. Die hohe Leistungsfähigkeit wird durch ein effizientes Chipdesign, ein Gehäuse, das Licht effektiv extrahiert und Wärme abführt, sowie robuste interne Verbindungen erreicht. Der Trend bei solchen LEDs geht hin zu höherer Effizienz (mehr Lichtausbeute pro elektrischem Watt Eingang), höherer Leistungsdichte und verbesserter Zuverlässigkeit bei erhöhten Betriebstemperaturen, angetrieben durch Fortschritte in der epitaktischen Schichtabscheidung, Gehäusematerialien und der Leuchtstofftechnologie für die Weißlichtkonvertierung.