SMD Blitz-LED LTPL-C0677WPYB Datenblatt - Hohe Helligkeit - Weißlicht - 1000mA - 6.3W Puls - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTPL-C0677WPYB ist eine kompakte, leistungsstarke SMD (Surface-Mount Device) LED, die speziell als Blitzlichtquelle entwickelt wurde. Ihr primäres Designziel ist die Bereitstellung einer außergewöhnlich hohen Lichtleistung in einer miniaturisierten Bauform. Dies ermöglicht die Aufnahme von höher aufgelösten Bildern bei geringem Umgebungslicht und erweitert die effektive Blitzreichweite für Bildgebungsgeräte.

1.1 Hauptmerkmale

• Höchsthelligkeits-SMD-Blitz-LED:Konzipiert für maximale Lichtausbeute im Pulsbetrieb.
• Sofortiges Einschalten:Bietet sofortige Beleuchtung mit minimaler Verzögerung, entscheidend für Blitzfotografie.
• Sehr kleine Emittergröße:Das kompakte Gehäuse ermöglicht die Integration in platzbeschränkte moderne Geräte wie Smartphones.
• RoHS-konform:Hergestellt in Übereinstimmung mit der Richtlinie zur Beschränkung gefährlicher Stoffe.

1.2 Zielanwendungen

• Kamerahandys und Smartphones
• Tragbare elektronische Geräte mit Bildgebungsfunktionen
• Digitale Standbildkameras (DSC)
• Tragbare Geräte, die hochintensive, kurzzeitige Beleuchtung benötigen

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte Analyse der Betriebsgrenzen und Leistungsmerkmale der LED unter spezifizierten Bedingungen.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb bei oder nahe diesen Grenzen wird für längere Zeit nicht empfohlen, da dies die Zuverlässigkeit beeinträchtigen kann.

• Verlustleistung (Pulsbetrieb):6,3 W. Dies ist die maximal zulässige Leistung, die die LED im Pulsbetrieb ohne Überschreiten ihrer thermischen Grenzen verarbeiten kann.
• Puls-Vorwärtsstrom (50ms EIN, 950ms AUS):1500 mA. Der Spitzenstrom, den die LED in einem Puls-Tastverhältnis aushalten kann, entscheidend für Blitzanwendungen.
• DC-Vorwärtsstrom:350 mA. Der maximale kontinuierliche Vorwärtsstrom für den stationären Betrieb.
• Sperrschichttemperatur (Tj):125 °C. Die maximal zulässige Temperatur an der Halbleitersperrschicht.
• Elektrostatische Entladung (ESD) Schwellwert (HBM):8000 V. Zeigt einen relativ robusten Schutz gegen elektrostatische Entladung gemäß dem Human Body Model an.
• Betriebstemperaturbereich:-40°C bis +85°C. Der Umgebungstemperaturbereich für zuverlässigen Betrieb.
• Lagertemperaturbereich:-40°C bis +100°C. Der sichere Temperaturbereich für die Lagerung des Bauteils im nicht betriebenen Zustand.

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen unter Standardtestbedingungen (Ta=25°C, 300ms Puls).

• Lichtstrom (ΦV):260 lm (Min), 300 lm (Typ), 400 lm (Max) bei I_FP= 1000mA. Dies quantifiziert die gesamte sichtbare Lichtausgabe mit einer Messtoleranz von ±10%.
• Durchlassspannung (V_F):2,9 V (Min), 3,6 V (Typ), 4,2 V (Max) bei I_FP= 1000mA. Der Spannungsabfall über der LED im Betrieb, mit einer Messtoleranz von ±0,1V.
• Farbtemperatur (CCT):5000 K bis 6000 K bei I_FP= 1000mA. Dies definiert den Weißlichtton, der in den Bereich \"kaltweiß\" fällt und für Blitzfotografie geeignet ist.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):120° (Typ). Der Winkelbereich, in dem die Lichtstärke die Hälfte der maximalen Intensität (bei 0°) beträgt. Ein weiter Abstrahlwinkel ist vorteilhaft für gleichmäßige Ausleuchtung.
• Sperrstrom (I_R):100 µA (Max) bei V_R= 5V. Das Bauteil ist nicht für den Sperrbetrieb ausgelegt; dieser Parameter dient nur zu Informations-/Testzwecken.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Konsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs basierend auf wichtigen Leistungsparametern sortiert (gebinned). Die LTPL-C0677WPYB verwendet ein Binning-System für Lichtstrom und Durchlassspannung.

3.1 Lichtstrom-Binning

LEDs werden basierend auf ihrer gemessenen Lichtausbeute bei 1000mA in Bins kategorisiert.

• Bin P4:Lichtstrombereich von 260 lm bis 315 lm.
• Bin Q0:Lichtstrombereich von 315 lm bis 400 lm.

3.2 Durchlassspannungs-Binning

LEDs werden auch nach ihrem Durchlassspannungsabfall bei 1000mA gebinned.

• Bin 4:Durchlassspannungsbereich von 2,9 V bis 3,8 V.
• Bin 5:Durchlassspannungsbereich von 3,8 V bis 4,2 V.

Dieses Binning ermöglicht es Designern, LEDs mit eng übereinstimmenden elektrischen und optischen Eigenschaften für ihre spezifische Anwendung auszuwählen, um eine einheitliche Leistung in Multi-LED-Designs sicherzustellen.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt enthält mehrere Kennlinien, die das Verhalten des Bauteils unter verschiedenen Bedingungen veranschaulichen. Alle Korrelationsdaten basieren auf der LED, die auf einer 2cm x 2cm Metallkern-Leiterplatte (MCPCB) als Kühlkörper montiert ist.

4.1 Relative spektrale Leistungsverteilung

Die Spektralkurve zeigt die Intensität des emittierten Lichts über verschiedene Wellenlängen. Für eine weiße LED wie diese (unter Verwendung von InGaN-Technologie mit Phosphorbeschichtung) weist das Spektrum typischerweise einen blauen Peak vom Chip und eine breitere gelbe/grüne/rote Emission vom Phosphor auf, die sich zu weißem Licht kombinieren.

4.2 Abstrahlcharakteristik

Das Polardiagramm (Abstrahlcharakteristik) stellt den typischen Abstrahlwinkel von 120° visuell dar und zeigt, wie sich die Lichtintensität räumlich von der LED aus verteilt.

4.3 Vorwärtsstrom vs. relativer Lichtstrom

Diese Kurve zeigt, dass die Lichtausbeute nicht linear zum Strom proportional ist, insbesondere bei höheren Strömen, wo der Wirkungsgrad aufgrund erhöhter thermischer Effekte sinken kann.

4.4 Vorwärtsstrom vs. Verschiebung der korrelierten Farbtemperatur (CCT)

Dieses Diagramm ist kritisch, da es zeigt, wie der Weißpunkt (Farbtemperatur) der LED mit dem Treiberstrom variiert. Für Blitzanwendungen ist die Minimierung der CCT-Verschiebung wichtig für eine konsistente Farbwiedergabe in Fotos.

4.5 Vorwärtsstrom-Derating-Kurve

Vielleicht die wichtigste Kurve für ein zuverlässiges Design, sie zeigt den maximal zulässigen gepulsten Vorwärtsstrom in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur. Mit steigender Temperatur sinkt der maximal sichere Strom, um zu verhindern, dass die Sperrschichttemperatur 125°C überschreitet. Diese Kurve muss für langfristige Zuverlässigkeit strikt eingehalten werden.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED ist in einem spezifischen SMD-Gehäuse erhältlich. Alle Abmessungen sind in Millimetern (mm) mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,1mm, sofern nicht anders angegeben. Das Gehäuse verfügt über eine gelb/weiße Linse, die InGaN-basiertes Weißlicht emittiert. Detaillierte Maßzeichnungen sind im Datenblatt für das PCB-Footprint-Design enthalten.

5.2 Empfohlene PCB-Anschlussflächengeometrie

Eine empfohlene Land Pattern (Footprint) für die Leiterplatte wird bereitgestellt, um ein korrektes Löten und thermisches Management zu gewährleisten. Die Empfehlung beinhaltet eine maximale Schablonendicke von 0,10mm für die Lotpastenapplikation.

5.3 Polaritätskennzeichnung

Standard-SMD-LED-Polaritätsmarkierungen gelten (typischerweise eine Kathodenmarkierung auf dem Gehäuse). Die genaue Markierung für dieses spezifische Bauteil sollte der Zeichnung im Datenblatt entnommen werden.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Empfohlenes IR-Reflow-Profil (Blei-freier Prozess)

Die LED ist mit bleifreiem Reflow-Löten kompatibel. Ein detailliertes Profil, abgestimmt auf J-STD-020D, wird spezifiziert, einschließlich:

• Spitzentemperatur (T_P):260°C maximal.
• Zeit oberhalb Liquidus (T_L= 217°C):60 bis 150 Sekunden.
• Aufheiz- und Abkühlraten:Kontrolliert, um thermischen Schock zu minimieren.

Kritische Hinweise:Ein schneller Abkühlprozess wird nicht empfohlen. Die niedrigstmögliche Löttemperatur, die eine zuverlässige Verbindung gewährleistet, ist stets wünschenswert, um die thermische Belastung der LED zu minimieren. Das Bauteil ist nicht garantiert, wenn es mit Tauchlötmethoden montiert wird.

6.2 Reinigung

Wenn nach dem Löten eine Reinigung notwendig ist, sollten nur spezifizierte Chemikalien verwendet werden. Die LED kann bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol getaucht werden. Die Verwendung nicht spezifizierter Chemikalien kann das Gehäusematerial oder die Optik beschädigen.

7. Verpackung und Handhabung

7.1 Band- und Spulenspezifikationen

Die LEDs werden auf standardmäßigen geprägten Trägerbändern auf Spulen für die automatisierte Pick-and-Place-Montage geliefert. Wichtige Spezifikationen umfassen:

• Spulengröße:7-Zoll-Spule.
• Menge pro Spule:3000 Stück (Standardvollspule).
• Mindestbestellmenge (MOQ):500 Stück für Restposten.
• Die Verpackung entspricht den EIA-481-Spezifikationen. Das Band ist mit einer Deckfolie versiegelt, und maximal zwei aufeinanderfolgende fehlende Bauteile (leere Taschen) sind zulässig.

Detaillierte Maßzeichnungen sowohl für das Trägerband als auch für die Spule sind im Datenblatt enthalten.

8. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

Diese hochstromfähige Blitz-LED benötigt eine spezielle Treiberschaltung. Typische Implementierungen verwenden einen Schaltnetzteil (wie einen Aufwärtswandler), um den hohen Pulsstrom aus einer Niederspannungsbatterie (z.B. 3,7V Li-Ion) zu erzeugen. Der Treiber muss in der Lage sein, sehr kurze, hochstromfähige Pulse (bis zu 1500mA für 50ms oder weniger) zu liefern, während er den Einschaltstrom begrenzt und Überstromschutz bietet.

8.2 Thermomanagement

Effektive Wärmeableitung ist von größter Bedeutung. Selbst während kurzer Pulse wird erhebliche Wärme erzeugt. Die Empfehlung, die LED auf einer 2cm x 2cm MCPCB zu montieren, ist eine Mindestrichtlinie. Für Anwendungen mit hohem Tastverhältnis oder Betrieb bei hohen Umgebungstemperaturen ist eine substanziellere thermische Lösung (größere PCB-Kupferfläche, Wärmedurchkontaktierungen oder ein externer Kühlkörper) notwendig, um die Sperrschichttemperatur innerhalb der sicheren Grenzen zu halten, wie durch die Derating-Kurve definiert.

8.3 Optisches Design

Der 120° Abstrahlwinkel bietet breite Ausleuchtung. Für Anwendungen, die einen stärker fokussierten Strahl benötigen (z.B. zur Erhöhung der Reichweite), kann eine Sekundäroptik (Reflektor oder Linse) über der LED platziert werden. Die kleine Emittergröße ist vorteilhaft für eine präzise optische Kontrolle.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Während in diesem eigenständigen Datenblatt kein direkter Seitenvergleich mit anderen Modellen bereitgestellt wird, können die Hauptunterscheidungsmerkmale der LTPL-C0677WPYB aus ihren Spezifikationen abgeleitet werden:

• Hohe Pulsstromfähigkeit (1500mA):Ermöglicht sehr hohe momentane Helligkeit, was das primäre Maß für eine Blitz-LED ist.
• Hoher Lichtstrom (bis zu 400 lm):Platziert sie in der Kategorie Hochhelligkeit für SMD-Blitz-LEDs.
• Kompaktes SMD-Gehäuse:Bietet einen signifikanten Vorteil gegenüber größeren, bedrahteten Blitz-LEDs in platzbeschränkten Mobilgeräten.
• Weiter Abstrahlwinkel (120°):Bietet gleichmäßigere Szenenausleuchtung im Vergleich zu LEDs mit engerem Winkel und reduziert Hotspots in Bildern.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

10.1 Kann ich diese LED mit einem konstanten 1000mA DC-Strom betreiben?

Antwort:Nein. Der absolute Maximalwert für den DC-Vorwärtsstrom beträgt 350 mA. Der 1000mA-Wert gilt für den Pulsbetrieb unter einer spezifischen Testbedingung (300ms Puls, wahrscheinlich mit niedrigem Tastverhältnis) oder als Spitzenpulsrating (50ms EIN). Kontinuierlicher Betrieb bei 1000mA würde die Verlustleistungs- und Sperrschichttemperaturgrenzen überschreiten und zu schnellem Ausfall führen.

10.2 Warum ist das Durchlassspannungs-Binning für mein Design wichtig?

Antwort:Wenn Sie mehrere LEDs parallel von derselben Stromquelle treiben, führen Unterschiede in der Durchlassspannung (V_F) zu einer ungleichmäßigen Stromverteilung. LEDs mit einer niedrigeren V_Fziehen mehr Strom als solche mit einer höheren V_F, was zu Helligkeitsunterschieden und möglicherweise Überlastung der niedrig-V_F-Einheiten führt. Die Verwendung von LEDs aus demselben V_F-Bin gewährleistet eine gleichmäßigere Stromaufteilung und Leistung.

10.3 Was ist der Zweck der \"Zeit oberhalb Liquidus\" im Reflow-Profil?

Antwort:Dies ist die Zeit, die die Lötstellen oberhalb des Schmelzpunkts der Lotpaste (217°C für bleifrei) verbringen. Eine ausreichende Zeit (hier 60-150s) gewährleistet ein korrektes Benetzen und die Bildung einer zuverlässigen metallurgischen Verbindung zwischen den Lötpads der LED und der Leiterplatte. Zu wenig Zeit kann zu kalten Lötstellen führen; zu viel Zeit erhöht die thermische Belastung des Bauteils.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Szenario: Integration in ein Smartphone-Blitzmodul

Ein Entwicklungsingenieur erhält die Aufgabe, einen hochwertigen Blitz in ein neues Smartphone-Modell zu integrieren. Die LTPL-C0677WPYB wird aufgrund ihrer hohen Leistung und kleinen Größe ausgewählt. Der Ingenieur muss:

1. Treiberauswahl:Einen Blitz-LED-Treiber-IC wählen, der den erforderlichen 1000-1500mA Puls aus der 3,8V-Batterie des Telefons liefern kann, gesteuert über den Kameraprozessor des Telefons (I2C oder ähnlich).
2. PCB-Layout:Das PCB-Footprint exakt gemäß der empfohlenen Pad-Geometrie im Datenblatt entwerfen. Er wird eine dedizierte kleine MCPCB (2cm x 2cm oder größer) für die LED als Wärmeverteiler erstellen, die dann mit dem internen Rahmen des Telefons für zusätzliche Wärmeableitung verbunden wird.
3. Optische Integration:Mit dem mechanischen Designteam zusammenarbeiten, um einen Lichtleiter oder Diffusor zu entwickeln, der den 120°-Strahl der LED gleichmäßig über das Blitzfenster an der Außenseite des Telefons verteilt und sichtbare Hotspots vermeidet.
4. Firmware:Die Kamerasoftware so programmieren, dass sie den Blitztreiber mit Pulsdauern ansteuert, die innerhalb der maximalen EIN-Zeit von 50ms für Hochstrompulse bleiben, und das Tastverhältnis verwalten, um Überhitzung im Serienbildmodus zu verhindern.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Die LTPL-C0677WPYB ist eine Festkörperlichtquelle basierend auf Halbleiterphysik. Sie nutzt einen Indium-Gallium-Nitrid (InGaN)-Chip, der blaues Licht emittiert, wenn sich Elektronen mit Löchern über den p-n-Übergang des Chips unter Vorwärtsspannung rekombinieren (Elektrolumineszenz). Dieses blaue Licht wird dann teilweise durch eine auf oder nahe dem Chip aufgebrachte Phosphorschicht in längere Wellenlängen (gelb, grün, rot) umgewandelt. Die Mischung aus dem verbleibenden blauen Licht und dem phosphorkonvertierten Licht führt zur Wahrnehmung von weißem Licht. Die spezifischen Verhältnisse des Phosphors bestimmen die korrelierte Farbtemperatur (CCT), die hier auf den 5000-6000K \"kaltweiß\"-Bereich abgestimmt ist, der für Blitzfotografie bevorzugt wird, um Tageslichtbedingungen zu entsprechen.

13. Technologietrends und Kontext

Hochleistungs-SMD-Blitz-LEDs repräsentieren einen Schlüsseltrend in der Optoelektronik, getrieben durch die Miniaturisierung von Konsumelektronik, insbesondere Smartphones. Die Entwicklung konzentriert sich auf:

• Erhöhung der Lichtausbeute (lm/W):Mehr Lichtausbeute bei gleicher elektrischer Eingangsleistung, Verbesserung der Akkulaufzeit.
• Höherer Spitzenstrom und Lumenausgabe:Ermöglicht bessere Fotografie bei schwachem Licht und Funktionen wie \"Nachtmodus\".
• Verbesserte Farbwiedergabe:Entwicklung von Phosphoren, die Lichtspektren erzeugen, die näher am natürlichen Tageslicht liegen (hoher CRI - Farbwiedergabeindex), was zu genaueren Farben in Fotos führt, auch wenn CRI in diesem speziellen Datenblatt nicht spezifiziert ist.
• Zweifarben-Blitz:Ein Markttrend, bei dem zwei LEDs mit unterschiedlichen CCTs (z.B. ein kaltweißer und ein warmweißer) zusammen verwendet werden, um dem Kamerasystem zu ermöglichen, die Blitzfarbtemperatur für angenehmere Hauttöne und Umgebungslichtanpassung einzustellen. Während dieses Datenblatt für eine Einzel-CCT-LED gilt, existiert diese Technologie innerhalb derselben Produktfamilien.
• Integration mit Sensoren:Blitz-LEDs sind zunehmend Teil eines Systems, das Umgebungslichtsensoren und Annäherungssensoren umfasst, was adaptive Helligkeit und das Abschalten des Blitzes ermöglicht, wenn ein Objekt zu nahe ist.