LTPL-C035RH660 LED Datenblatt - 660nm Rot - 2,1W Leistung - 350mA Strom - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument erläutert die Spezifikationen einer Hochleistungs-Oberflächenmontage-Rot-LED mit einer Spitzenwellenlänge von 660nm. Diese Komponente, entwickelt für Anwendungen in der Festkörperbeleuchtung, bietet eine Kombination aus hohem Strahlungsfluss und Energieeffizienz in einem ultra-kompakten Gehäuse. Sie soll Designflexibilität und zuverlässige Performance bieten und dient als Alternative zu konventionellen Beleuchtungstechnologien in diversen Anwendungen.

1.1 Hauptmerkmale und Vorteile

Die LED zeichnet sich durch mehrere Schlüsselmerkmale aus, die zu ihrer Performance und einfachen Integration beitragen:

• IC-Kompatibilität:Das Bauteil ist für die Kompatibilität mit integrierten Schaltungstreibern ausgelegt, was den Systementwurf vereinfacht.
• Umweltkonformität:Die Komponente ist RoHS-konform und wird mit bleifreien Prozessen hergestellt, entsprechend modernen Umweltstandards.
• Betriebseffizienz:Die LED-Technologie bietet aufgrund höherer Energieumwandlungseffizienz niedrigere Betriebskosten im Vergleich zu traditionellen Lichtquellen.
• Reduzierter Wartungsaufwand:Die lange, der LED-Technologie inhärente Betriebslebensdauer führt zu deutlich reduzierten Wartungsanforderungen und -kosten über den Produktlebenszyklus.
• Kompakte Bauform:Das Oberflächenmontage-Gehäuse ermöglicht hochdichte Leiterplattenlayouts und optimierte Montageprozesse.

2. Absolute Grenzwerte

Ein Betrieb des Bauteils außerhalb dieser Grenzen kann dauerhafte Schäden verursachen. Alle Werte gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C.

• DC-Durchlassstrom (If):700 mA
• Leistungsaufnahme (Po):2,1 W
• Betriebstemperaturbereich (Topr):-40°C bis +85°C
• Lagertemperaturbereich (Tstg):-55°C bis +100°C
• Sperrschichttemperatur (Tj):110°C

Wichtiger Hinweis:Längerer Betrieb unter Sperrspannungsbedingungen kann zu Bauteilschäden oder Ausfall führen. Ein korrekter Schaltungsentwurf muss sicherstellen, dass die LED keiner Sperrspannung ausgesetzt wird.

3. Elektro-optische Eigenschaften

Die folgenden Parameter definieren die Kern-Performance der LED unter Standardtestbedingungen bei Ta=25°C und einem Durchlassstrom (If) von 350mA. Dies ist der empfohlene Arbeitspunkt.

3.1 Tabelle der Hauptkennwerte

• Durchlassspannung (Vf):
  • Minimum: 1,6 V
  • Typisch: 2,1 V
  • Maximum: 2,6 V
• Strahlungsfluss (Φe):Dies ist die gesamte optische Ausgangsleistung, gemessen mit einer Ulbricht-Kugel.
  • Minimum: 330 mW
  • Typisch: 405 mW
  • Maximum: 480 mW
• Spitzenwellenlänge (λp):Die Wellenlänge, bei der die spektrale Emission am stärksten ist.
  • Minimum: 650 nm
  • Maximum: 670 nm
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):Der Winkelbereich bei halber maximaler Lichtstärke.
  • Typisch: 130°

4. Bin-Code und Klassifizierungssystem

Um Konsistenz in Produktion und Anwendung sicherzustellen, werden LEDs basierend auf Schlüsselparametern in Performance-Bins sortiert. Der Bin-Code ist auf der Produktverpackung aufgedruckt.

4.1 Durchlassspannungs-Binning (Vf)

LEDs werden in Spannungs-Bins mit einer Toleranz von ±0,1V bei If=350mA klassifiziert.

• V0:1,6V - 1,8V
• V1:1,8V - 2,0V
• V2:2,0V - 2,2V
• V3:2,2V - 2,4V
• V4:2,4V - 2,6V

4.2 Strahlungsfluss-Binning (Φe)

LEDs werden nach optischer Ausgangsleistung mit einer Toleranz von ±10% sortiert.

• R2:330 mW - 360 mW
• R3:360 mW - 390 mW
• R4:390 mW - 420 mW
• R5:420 mW - 450 mW
• R6:450 mW - 480 mW

4.3 Spitzenwellenlängen-Binning (λp)

LEDs werden nach ihrer dominierenden Emissionswellenlänge mit einer Toleranz von ±3nm kategorisiert.

• P6K:650 nm - 655 nm
• P6L:655 nm - 660 nm
• P6M:660 nm - 665 nm
• P6N:665 nm - 670 nm

Hinweis für Entwickler:Für Anwendungen, die spezifische Performance-Konsistenz erfordern (z.B. Farbabgleich in Arrays, präziser Spannungsabfall), wird die Spezifikation oder Anforderung begrenzter Bin-Codes empfohlen und sollte im Beschaffungsprozess besprochen werden.

5. Kennlinien und detaillierte Analyse

Die folgenden Kurven bieten ein tieferes Verständnis des Verhaltens der LED unter verschiedenen Betriebsbedingungen. Alle Daten sind typisch und bei 25°C gemessen, sofern nicht anders angegeben.

5.1 Relativer Strahlungsfluss vs. Durchlassstrom

Diese Kurve zeigt die Beziehung zwischen Treiberstrom und Lichtausbeute. Der Strahlungsfluss steigt mit dem Strom, jedoch nicht linear. Ein Betrieb über den empfohlenen 350mA hinaus ergibt eine höhere Ausgangsleistung, erhöht aber auch die Sperrschichttemperatur und beschleunigt den Lichtstromrückgang. Die Kurve ist essenziell, um den optimalen Treiberstrom für einen Ausgleich zwischen Helligkeit und Lebensdauer zu bestimmen.

5.2 Relative spektrale Verteilung

Dieses Diagramm zeigt die Intensität des emittierten Lichts über das Wellenlängenspektrum. Es bestätigt die monochromatische Natur der LED mit einem scharfen Peak um 660nm (Tiefrot) und einer schmalen spektralen Bandbreite. Diese Eigenschaft ist entscheidend für Anwendungen, die spezifische spektrale Reinheit erfordern, wie z.B. Pflanzenbeleuchtung oder optische Sensoren.

5.3 Abstrahlcharakteristik (Abstrahlwinkel)

Das Polardiagramm veranschaulicht die räumliche Lichtverteilung. Der typische Abstrahlwinkel von 130° zeigt ein breites, lambertstrahlerähnliches Abstrahlverhalten. Dies sorgt für eine breite, gleichmäßige Ausleuchtung, geeignet für Allgemeinbeleuchtung und Beschilderung, im Gegensatz zu einem engen Strahlwinkel für Spotlights.

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

Diese grundlegende Kurve zeigt die exponentielle Beziehung zwischen Spannung und Strom in einer Diode. Die Kniespannung liegt etwa bei der typischen Vf von 2,1V. Das Verständnis dieser Kurve ist entscheidend für den Entwurf der strombegrenzenden Schaltung. Eine kleine Änderung der Durchlassspannung kann bei Ansteuerung durch eine Spannungsquelle zu einer großen Stromänderung führen, daher die Notwendigkeit für Konstantstromtreiber oder Reihenwiderstände.

5.5 Relativer Strahlungsfluss vs. Sperrschichttemperatur

Dies ist eine der kritischsten Kurven für das Wärmemanagement-Design. Sie zeigt, wie die Lichtausbeute mit steigender Sperrschichttemperatur (Tj) abnimmt. Hochleistungs-LEDs sind wärmeempfindlich; erhöhte Tj reduziert die Effizienz (Lichtstromrückgang) und verkürzt die Lebensdauer. Effektive Kühlkörper sind erforderlich, um Tj so niedrig wie möglich zu halten, idealerweise deutlich unter dem Grenzwert von 110°C, um stabile Performance und langfristige Zuverlässigkeit sicherzustellen.

6. Mechanische Abmessungen und Gehäuseinformation

Die LED ist in einem Oberflächenmontage-Gehäuse (SMD) untergebracht. Wichtige Abmessungshinweise umfassen:

• Alle linearen Abmessungen sind in Millimetern (mm).
• Die allgemeine Maßtoleranz beträgt ±0,2mm.
• Die Toleranzen für Linsenhöhe und Länge/Breite des Keramiksubstrats sind enger bei ±0,1mm.
• Die zentrale thermische Anschlussfläche ist elektrisch isoliert (floating) von den Anoden- und Kathoden-Anschlussflächen. Die Hauptfunktion dieser Fläche ist es, Wärme vom LED-Chip zur Leiterplatte (PCB) abzuleiten.

Die Umrisszeichnung liefert genaue Maße für das Leiterplatten-Footprint-Design, inklusive Pad-Größe, Abstände und Bauteilpositionierung.

7. Montage- und Lötrichtlinien

Sachgemäße Handhabung und Lötung sind entscheidend für die Zuverlässigkeit.

7.1 Empfohlenes Reflow-Lötprofil

Ein detailliertes Temperatur-Zeit-Profil wird bereitgestellt. Typische Schlüsselparameter umfassen:

• Vorwärmen/Aufheizen:Ein kontrollierter Anstieg zur Aktivierung des Flussmittels.
• Haltezone:Ein Plateau zur Sicherstellung einer gleichmäßigen Leiterplattentemperatur.
• Reflow (Liquidus) Zone:Die Spitzentemperatur, bei der das Lot schmilzt. Die maximale Gehäusetemperatur darf den spezifizierten Grenzwert (oft ca. 260°C für kurze Dauer) nicht überschreiten.
• Abkühlrate:Eine kontrollierte, nicht zu schnelle Abkühlung wird empfohlen, um thermischen Schock zu vermeiden.

Wichtige Hinweise:Das Profil muss möglicherweise basierend auf den Lotpastenspezifikationen angepasst werden. Reflow-Lötung sollte maximal dreimal durchgeführt werden. Handlötung, falls notwendig, sollte auf 300°C für maximal 2 Sekunden pro Pad begrenzt werden. Tauchlötung wird nicht empfohlen oder garantiert.

7.2 Empfohlenes Leiterplatten-Pad-Layout

Ein Land Pattern Diagramm wird für den Leiterplattenentwurf bereitgestellt. Dieses Muster stellt eine korrekte Lötstellenbildung, elektrische Verbindung und, am wichtigsten, optimalen Wärmetransfer von der thermischen Anschlussfläche der LED zur Kupferebene der Leiterplatte sicher. Größe und Form der thermischen Anschlussfläche auf der Leiterplatte sind entscheidend für effektive Wärmeableitung.

7.3 Reinigung und Handhabung

• Reinigung:Verwenden Sie nur zugelassene alkoholbasierte Lösungsmittel wie Isopropanol (IPA). Nicht spezifizierte Chemikalien können die Silikonlinse oder das Gehäusematerial beschädigen.
• Manuelle Handhabung:Heben Sie die LED stets an den Seiten an, nicht an der Linse oder den Bonddrähten im Inneren. Vermeiden Sie das Berühren der optischen Oberfläche, um Kontamination zu verhindern.

8. Verpackungsspezifikationen

Die LEDs werden in Band- und Rollenverpackung geliefert, kompatibel mit automatischen Bestückungsgeräten.

• Bandabmessungen:Spezifiziert Taschengröße, Teilung und Deckbanddetails.
• Rollenabmessungen:Spezifiziert Rolldurchmesser, Nabenmaß und Ausrichtung.
• Packungsmengen:Eine Standard-7-Zoll-Rolle fasst maximal 500 Stück. Eine Mindestpackungsmenge für Restposten beträgt 100 Stück.
• Qualität:Entspricht den EIA-481-1-B Standards. Die maximale Anzahl aufeinanderfolgender fehlender Bauteile im Band beträgt zwei.

9. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

9.1 Treiberschaltungs-Design

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Für zuverlässigen Betrieb:

• Konstantstrom-Ansteuerung:Die empfohlene Methode ist die Verwendung einer Konstantstromquelle oder eines Treiber-ICs. Dies gewährleistet eine stabile Lichtausbeute unabhängig von geringen Schwankungen der Durchlassspannung.
• Reihenwiderstand (einfachere Methode):Bei Verwendung einer Spannungsquelle muss ein strombegrenzender Widerstand in Reihe zu jeder LED geschaltet werden. Der Widerstandswert wird mit dem Ohmschen Gesetz berechnet: R = (Vsupply - Vf) / If. Diese Methode ist weniger effizient, aber einfach.
• Vorsicht bei Parallelschaltung:Das direkte Parallelschalten mehrerer LEDs an eine einzelne Stromquelle wird nicht empfohlen. Kleine Unterschiede in den I-V-Kennlinien einzelner LEDs (selbst aus demselben Bin) können zu erheblichen Stromungleichgewichten führen, was zu ungleichmäßiger Helligkeit und potenziellem Überstrom in einigen Bauteilen führt. Verwenden Sie separate strombegrenzende Elemente pro LED oder schalten Sie sie in Reihe.

9.2 Thermomanagement

Dies ist für Hochleistungs-LEDs von größter Bedeutung. Designschritte umfassen:

1. Leiterplatten-Design:Verwenden Sie eine Leiterplatte mit einer dedizierten thermischen Anschlussfläche, die mit internen Masseebenen oder großen Kupferflächen verbunden ist.
2. Durchkontaktierungen (Vias):Integrieren Sie eine Anordnung von Wärme-Durchkontaktierungen unter der thermischen Anschlussfläche der LED, um Wärme zu inneren Lagen oder zur Unterseite der Platze zu leiten.
3. Externe Kühlkörper:Für Hochstrombetrieb oder Anwendungen in hohen Umgebungstemperaturen kann ein externer, auf der Leiterplatte montierter Kühlkörper notwendig sein.
4. Überwachung:In kritischen Anwendungen sollte die Überwachung der Platintemperatur in der Nähe der LED in Betracht gezogen werden, um sicherzustellen, dass Betriebsgrenzen nicht überschritten werden.

9.3 Umwelt- und Materialkompatibilität

Das Bauteil hat vergoldete Elektroden, aber Vorsicht ist geboten:

• Vermeiden Sie die Verwendung schwefelhaltiger Materialien (z.B. bestimmte Dichtungen, Dichtringe, Klebstoffe) im Endprodukt, da Schwefel das Gold korrodieren und zu Verbindungsausfällen führen kann.
• Betreiben oder lagern Sie das Produkt nicht in Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit (>85% RH), Kondensation, salzhaltiger Luft oder korrosiven Gasen (Cl2, H2S, NH3, SO2, NOx).

10. Typische Anwendungsszenarien

Die 660nm rote LED eignet sich aufgrund ihrer spezifischen Wellenlänge und Leistung für eine Vielzahl von Anwendungen:

• Pflanzenbeleuchtung (Horticultural Lighting):Die 660nm-Wellenlänge liegt im Bereich der photosynthetisch aktiven Strahlung (PAR) und ist besonders effektiv für die Förderung von Blüte und Fruchtbildung in Pflanzen in Gewächshaus- oder Indoor-Farming-Setups.
• Automobilbeleuchtung:Kann in Heckkombinationsleuchten (Rück-/Bremslichter), Innenraum-Ambientebeleuchtung oder Statusanzeigen verwendet werden.
• Beschilderung und Display-Hintergrundbeleuchtung:Ihre hohe Helligkeit und der weite Abstrahlwinkel machen sie geeignet für Channel Letters, Lichtkästen und dekorative Beleuchtung.
• Industrielle und Maschinenvision:Verwendet als strukturierte Lichtquelle oder zur Ausleuchtung in optischen Sensor- und Inspektionssystemen.
• Unterhaltungselektronik:Statusanzeigen, Hintergrundbeleuchtung für Tasten oder Panels in Haushaltsgeräten und Audio/Video-Geräten.

11. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F1: Was ist der Unterschied zwischen Strahlungsfluss (mW) und Lichtstrom (lm)?

A1: Strahlungsfluss misst die gesamte optische Leistung in Watt, unabhängig von der Wellenlänge. Lichtstrom misst die vom menschlichen Auge wahrgenommene Helligkeit, gewichtet durch die photopische Sehkurve (die bei 555nm Grün ihren Peak hat). Für eine tiefrote 660nm-LED ist die Lichtausbeute (lm/W) niedriger als für weiße oder grüne LEDs, daher ist der Strahlungsfluss die relevantere Metrik für ihre optische Leistung.

F2: Kann ich diese LED mit ihrem absoluten Maximalstrom von 700mA betreiben?

A2: Obwohl möglich, wird dies für Dauerbetrieb nicht empfohlen. Dies erzeugt deutlich mehr Wärme, reduziert die Effizienz drastisch (siehe Kurve Relativer Fluss vs. Temperatur) und verkürzt die Lebensdauer der LED. Der empfohlene Arbeitspunkt von 350mA bietet einen optimalen Ausgleich zwischen Ausgangsleistung, Effizienz und Langlebigkeit.

F3: Warum ist die thermische Anschlussfläche elektrisch neutral?

A3: Dieses Design vereinfacht das Leiterplatten-Layout und verbessert die thermische Performance. Es erlaubt, die thermische Anschlussfläche direkt mit einer großen Masseebene oder einem Kühlkörper auf der Leiterplatte zu verbinden, ohne einen elektrischen Kurzschluss zu erzeugen. Dies maximiert den Wärmetransport weg vom LED-Sperrschichtbereich.

F4: Wie interpretiere ich die Bin-Codes bei der Bestellung?

A4: Der Bin-Code (z.B. V2R4P6L) spezifiziert den Performance-Bereich für Spannung, Strahlungsfluss und Spitzenwellenlänge. Für konsistente Performance in einem Array sollten Sie einen engen oder einzelnen Bin für jeden Parameter spezifizieren. Standardbestellungen können eine Mischung von Bins innerhalb der Gesamtspezifikation des Produkts erhalten.