LTW-C230DS Reverse-Mount SMD LED Datenblatt - InGaN Weiß - 20mA - 72mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für eine hochhelle, reverse-mount Oberflächenmontage (SMD) LED. Die Komponente ist für automatisierte Bestückungsprozesse konzipiert und entspricht den RoHS- und Green-Product-Standards. Ihre Hauptanwendung liegt in der Hintergrundbeleuchtung und als Statusanzeige in Unterhaltungselektronik, Bürogeräten und Kommunikationsgeräten, wo zuverlässige, kompakte Beleuchtung erforderlich ist.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Die Komponente ist für den Betrieb innerhalb strenger umwelt- und elektrischer Grenzwerte ausgelegt, um langfristige Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Die absoluten Maximalwerte definieren die Schwellen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden führen kann.

• Verlustleistung:72 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das LED-Gehäuse unter allen Betriebsbedingungen als Wärme abführen kann.
• Spitzen-Strom (Vorwärtsstrom):100 mA. Dieser Strom ist nur unter gepulsten Bedingungen mit einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 0,1 ms zulässig, typischerweise für kurze Tests oder spezielle Ansteuerszenarien.
• DC-Vorwärtsstrom:20 mA. Dies ist der empfohlene kontinuierliche Vorwärtsstrom für den Standardbetrieb, der Helligkeit und Lebensdauer in Einklang bringt.
• Betriebstemperaturbereich:-30°C bis +85°C. Die LED ist für den korrekten Betrieb innerhalb dieses Umgebungstemperaturbereichs ausgelegt.
• Lagertemperaturbereich:-55°C bis +105°C. Das Bauteil kann innerhalb dieser Grenzen ohne Degradation gelagert werden.
• Infrarot-Lötbedingung:260°C für 10 Sekunden. Dies definiert die Spitzentemperatur und Dauer, die die LED während eines standardmäßigen IR-Reflow-Lötprozesses aushalten kann.

Kritischer Hinweis:Die Komponente ist nicht für den Betrieb unter Sperrspannung ausgelegt. Das Anlegen einer kontinuierlichen Sperrspannung kann zu sofortigem Ausfall führen.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Diese Parameter werden bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C gemessen und definieren die typische Leistung der LED.

• Lichtstärke (Iv):180 - 450 mcd (Millicandela) bei einem Vorwärtsstrom (IF) von 20 mA. Der tatsächliche Wert für eine spezifische Einheit liegt innerhalb dieses Bereichs und wird durch einen Bin-Code klassifiziert.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):130 Grad. Dieser weite Abstrahlwinkel deutet auf ein lambertisches oder nahezu lambertisches Abstrahlverhalten hin, das für die Flächenbeleuchtung geeignet ist.
• Farbkoordinaten (x, y):Typische Werte sind x=0,294, y=0,286 (gemessen bei IF=20mA). Diese Koordinaten im CIE-1931-Farbdiagramm definieren den Weißpunkt der LED. Auf diese Koordinaten wird eine Toleranz von ±0,02 angewendet.
• Durchlassspannung (VF):2,8 - 3,6 Volt bei IF=20mA. Der Spannungsabfall über der LED im Betrieb, der für die Auslegung der Ansteuerschaltung verwendet wird.
• Sperrstrom (IR):10 μA (max.) bei einer Sperrspannung (VR) von 5V. Diese Testbedingung dient nur der Charakterisierung; das Bauteil darf nicht in Sperrrichtung betrieben werden.

Messhinweise:Die Lichtstärke wird mit Geräten gemessen, die auf die CIE-Photopische-Augenempfindlichkeitskurve kalibriert sind. Vorsichtsmaßnahmen gegen elektrostatische Entladung (ESD) sind während der Handhabung zwingend erforderlich, um Schäden zu vermeiden.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um Konsistenz in der Massenproduktion zu gewährleisten, werden LEDs nach Leistungsklassen sortiert. Dies ermöglicht es Entwicklern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Anforderungen an Spannung, Helligkeit und Farbe erfüllen.

3.1 Durchlassspannungs-Bins (VF)

LEDs werden basierend auf ihrer Durchlassspannung bei 20mA kategorisiert. Jede Bin hat eine Toleranz von ±0,1V.

• D7:2,80V - 3,00V
• D8:3,00V - 3,20V
• D9:3,20V - 3,40V
• D10:3,40V - 3,60V

3.2 Lichtstärke-Bins (IV)

LEDs werden nach ihrer minimalen Lichtleistung sortiert, wobei jede Bin eine Toleranz von ±15% aufweist.

• S-Bin:180 mcd - 280 mcd
• T-Bin:280 mcd - 450 mcd

3.3 Farbton-Bins (Farbe)

Der Weißpunkt wird innerhalb spezifischer Vierecke im CIE-1931-Diagramm definiert, bezeichnet als S1, S2, S3 und S4. Jede Bin hat präzise (x, y)-Koordinatengrenzen mit einer Toleranz von ±0,01. Dieses System gewährleistet Farbgleichheit über mehrere LEDs in einer Baugruppe hinweg.

4. Analyse der Kennlinien

Obwohl im Datenblatt auf spezifische grafische Kurven verwiesen wird (z.B. Abb.6 für den Abstrahlwinkel), ist deren Interpretation für das Design entscheidend.

• IV-Kennlinie (Strom vs. Spannung):Diese Kurve ist nichtlinear. Die spezifizierte Durchlassspannung (VF) gilt für den typischen Betriebsstrom (20mA). Das Betreiben der LED mit einem niedrigeren Strom führt zu einer niedrigeren VF und umgekehrt. Dies ist entscheidend für die Auslegung von Konstantstrom-Treibern.
• Lichtstärke vs. Strom (LI-I-Kurve):Die Lichtleistung ist bis zu einem gewissen Punkt annähernd proportional zum Vorwärtsstrom. Das Überschreiten des maximalen DC-Stroms (20mA) kann die Ausgangsleistung vorübergehend erhöhen, verkürzt jedoch drastisch die Lebensdauer und kann zu katastrophalen Ausfällen führen.
• Temperaturabhängigkeit:Die LED-Leistung ist temperaturabhängig. Typischerweise nimmt die Durchlassspannung mit steigender Sperrschichttemperatur ab, während auch der Wirkungsgrad (Lichtausbeute pro elektrischem Watt) abnimmt. Die spezifizierten Parameter gelten bei 25°C; für Hochtemperaturumgebungen kann eine Entlastung (Derating) erforderlich sein.

5. Mechanische & Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED entspricht einer EIA-Standardgehäuseform für Reverse-Mount-Komponenten. Die wichtigsten Maßtoleranzen betragen ±0,10 mm, sofern nicht anders angegeben. Das Gehäuse verfügt über eine gelbe Linse, die den InGaN-Halbleiterchip beherbergt.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Als Reverse-Mount-Komponente wird die Polarität (Anode/Kathode) durch die Gehäusestruktur oder eine Markierung auf der Band- und Rollenverpackung angezeigt. Die korrekte Ausrichtung während der Bestückung ist für die Schaltungsfunktion wesentlich.

5.3 Vorgeschlagenes Lötpad-Layout

Ein empfohlenes Land Pattern (Footprint) wird bereitgestellt, um eine ordnungsgemäße Lötstellenbildung, mechanische Stabilität und Wärmemanagement während des Reflow-Lötens zu gewährleisten. Die Einhaltung dieses Layouts minimiert "Tombstoning" und verbessert die Zuverlässigkeit.

6. Löt- & Bestückungsrichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Die LED ist mit Infrarot (IR)-Reflow-Prozessen kompatibel. Ein empfohlenes Profil wird bereitgestellt, das den JEDEC-Standards entspricht.

• Vorwärmen:150°C bis 200°C.
• Vorwärmzeit:Maximal 120 Sekunden, um gleichmäßiges Aufheizen und Aktivierung der Lötpaste zu ermöglichen.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C.
• Zeit oberhalb Liquidus (bei Spitze):Maximal 10 Sekunden. Die Komponente sollte dieser Spitzentemperatur nicht mehr als zweimal ausgesetzt werden.

Hinweis:Das tatsächliche Profil muss für das spezifische PCB-Design, die verwendete Lötpaste und den Ofen charakterisiert werden.

6.2 Handlöten (falls erforderlich)

Falls manuelles Löten erforderlich ist, ist äußerste Vorsicht geboten:

• Lötkolbentemperatur:Maximal 300°C.
• Lötzeit:Maximal 3 Sekunden pro Pad.
• Häufigkeit:Nur ein Lötzyklus ist erlaubt, um thermische Schäden an der Epoxidlinse und dem Halbleiterchip zu vermeiden.

6.3 Lagerbedingungen

Die Feuchtigkeitssensitivität ist ein kritischer Faktor für SMD-Komponenten.

• Versiegelte Verpackung:Lagern bei ≤30°C und ≤90% relativer Luftfeuchtigkeit (RLF). Innerhalb eines Jahres nach dem Verpackungsdatum verwenden.
• Lagern bei ≤30°C und ≤60% RLF. Die Komponenten sollten innerhalb von 672 Stunden (28 Tagen) nach dem Öffnen einem IR-Reflow-Lötprozess unterzogen werden. Für längere Lagerung einen versiegelten Behälter mit Trockenmittel oder einen Stickstoff-Exsikkator verwenden. Komponenten, die länger als eine Woche exponiert waren, sollten vor dem Löten mindestens 20 Stunden bei 60°C getrocknet (gebaked) werden.6.4 Reinigung

Es sollten nur spezifizierte Reinigungsmittel verwendet werden, um Schäden am LED-Gehäuse oder der Linse zu vermeiden.

Empfohlene Lösungsmittel:

• Ethylalkohol oder Isopropylalkohol.Vorgehensweise:
• Wenn Reinigung unbedingt erforderlich ist, bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute eintauchen.Vermeiden:
• Nicht spezifizierte chemische Flüssigkeiten.7. Verpackungs- & Bestellinformationen

7.1 Band- und Rollenspezifikationen

Die LEDs werden in industrieüblicher Verpackung für automatisierte Pick-and-Place-Maschinen geliefert.

Trägerband:

• 8 mm breit.Rollen-Durchmesser:
• 7 Zoll.Stückzahl pro Rolle:
• 3000 Stück.Mindestbestellmenge (für Restposten):
• 500 Stück.Taschenabdeckung:
• Leere Taschen sind mit Deckband versiegelt.Fehlende LEDs:
• Maximal zwei aufeinanderfolgende fehlende LEDs sind gemäß ANSI/EIA-481-Spezifikationen zulässig.8. Anwendungshinweise & Design-Überlegungen

8.1 Bestimmungsgemäße Verwendung

Diese LED ist für gewöhnliche elektronische Geräte konzipiert, einschließlich Geräten der Büroautomatisierung, Kommunikationsgeräten und Haushaltsgeräten. Sie ist nicht für sicherheitskritische Anwendungen ausgelegt, bei denen ein Ausfall Leben oder Gesundheit gefährden könnte (z.B. Luftfahrt, medizinische Lebenserhaltungssysteme). Für solche Anwendungen ist eine Konsultation mit dem Hersteller bezüglich hochzuverlässiger Baureihen zwingend erforderlich.

8.2 Schaltungsdesign

Strombegrenzung:

• Immer einen Vorwiderstand oder einen Konstantstromtreiber verwenden, um den Vorwärtsstrom auf 20 mA DC oder weniger zu begrenzen. Nicht direkt an eine Spannungsquelle anschließen.Wärmemanagement:
• Obwohl die Verlustleistung gering ist (72 mW), trägt eine ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte um die Lötpads herum zur Wärmeableitung bei, insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen oder beim Betrieb mit maximalem Strom.ESD-Schutz:
• ESD-Schutz auf den Eingangsleitungen einbauen, wenn sich die LED an einer exponierten Stelle befindet (z.B. eine Frontpanel-Anzeige). Während der Montage stets ESD-sichere Handhabungsverfahren einhalten.8.3 Optisches Design

Der weite Abstrahlwinkel von 130 Grad bietet gute Sichtbarkeit außerhalb der Achse, was sie für Statusanzeigen geeignet macht, die aus verschiedenen Blickwinkeln sichtbar sein müssen.

• Für Hintergrundbeleuchtungsanwendungen können Lichtleiter oder Diffusoren erforderlich sein, um eine gleichmäßige Ausleuchtung einer Fläche zu erreichen.
• 9. Technischer Vergleich & Differenzierung

Die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale dieser Komponente sind ihr

Reverse-Mount-Design und ihreInGaN-basierte weißeReverse-Mount vs. Top-View:Reverse-Mount- (oder Bottom-View-) LEDs emittieren Licht durch das Substrat und aus der Seite des Gehäuses gegenüber der Montagefläche. Dies ist ideal für Anwendungen, bei denen die LED auf der Unterseite einer Leiterplatte montiert ist und Licht durch ein Loch oder einen Lichtleiter scheinen soll, was ein glattes, bündiges Erscheinungsbild erzeugt. emission.

• InGaN-Weiß-Technologie:InGaN (Indiumgalliumnitrid)-Halbleiter werden zur Erzeugung von blauem Licht verwendet. Weißes Licht wird typischerweise durch Beschichtung des blauen Chips mit einem gelben Leuchtstoff (Phosphor) erzielt. Diese Technologie bietet im Vergleich zu älteren Technologien hohe Effizienz, gute Farbwiedergabeeigenschaften und lange Lebensdauer.
• RoHS & Green Compliance:Das Bauteil ist frei von beschränkten gefährlichen Stoffen wie Blei und Quecksilber, was es für globale Märkte mit Umweltvorschriften geeignet macht.
• 10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)10.1 Kann ich diese LED mit einer 3,3-V-Versorgung ohne Widerstand betreiben?

Die Durchlassspannung liegt zwischen 2,8 V und 3,6 V. Das direkte Anschließen an eine 3,3-V-Versorgung könnte bei vielen Einheiten (insbesondere denen in den D7- oder D8-Spannungsbins) zu einem Strom über 20 mA führen, was zu schnellem Leistungsabfall oder Ausfall führt. Ein strombegrenzender Widerstand oder Regler ist immer erforderlich.

10.2 Was bedeutet der Bin-Code auf der Verpackung?

No.Der Bin-Code gibt die Leistungsklasse für diese spezifische Charge von LEDs an. Er kombiniert typischerweise Codes für Lichtstärke (IV), Durchlassspannung (VF) und Farbton (Farbe). Beispielsweise könnte ein Code "T-D8-S2" lauten, was bedeutet, dass er in den T-Helligkeits-Bin, den D8-Spannungs-Bin und den S2-Farb-Bin fällt. Dies ermöglicht eine präzise Auswahl für farb- oder helligkeitskritische Anwendungen.

10.3 Wie interpretiere ich das Farbdiagramm und die S1-S4-Bins?

Das CIE-1931-Diagramm ist eine Farbkarte. Die (x, y)-Koordinaten aus dem Datenblatt (z.B. 0,294, 0,286) markieren einen Punkt, der die weiße Farbe der LED darstellt. Die S1-S4-Bins sind definierte Bereiche (Vierecke) auf dieser Karte. Alle LEDs aus einem bestimmten Bin haben Farbkoordinaten, die innerhalb ihres spezifischen Bereichs liegen, was eine visuelle Farbabstimmung zwischen verschiedenen Einheiten gewährleistet.

10.4 Warum ist die Lagerfeuchtigkeit so wichtig?

SMD-Gehäuse können Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen. Während des Hochtemperatur-Reflow-Lötprozesses kann diese aufgenommene Feuchtigkeit schnell zu Dampf werden und Druck im Gehäuse erzeugen. Dies kann zu "Popcorning" führen – innerer Delamination oder Rissen in der Epoxidlinse oder der Chip-Verbindung, was zu sofortigem Ausfall oder reduzierter Langzeit-Zuverlässigkeit führt. Die Lagerrichtlinien verhindern eine übermäßige Feuchtigkeitsaufnahme.

11. Praktisches Anwendungsbeispiel

11.1 Entwurf einer Leiterplatten-Statusanzeige

Szenario:

Eine Mikrocontroller-basierte Platine benötigt eine Einschaltanzeige. Die LED wird auf der Unterseite der Leiterplatte montiert und leuchtet durch ein kleines gebohrtes Loch nach oben.

Bauteilauswahl:Wählen Sie eine LED aus dem "T"-Helligkeits-Bin für gute Sichtbarkeit. Für ein einfaches Design wählen Sie einen mittleren Spannungs-Bin wie "D8" oder "D9". Der Farb-Bin kann Standard sein, sofern kein spezifischer Weißton kritisch ist.

1. Schaltplan-Design:Schließen Sie die LED-Anode (über den strombegrenzenden Widerstand) an einen GPIO-Pin des Mikrocontrollers an, der als Ausgang konfiguriert ist. Schließen Sie die LED-Kathode an Masse an. Fügen Sie einen Footprint für den strombegrenzenden Widerstand ein.
2. Berechnung des strombegrenzenden Widerstands:Angenommen, eine Mikrocontroller-Versorgungsspannung (Vcc) von 3,3 V, eine typische VF von 3,2 V (aus D8-Bin) und ein gewünschter IF von 15 mA (für längere Lebensdauer und geringere Leistung).
3. R = (Vcc - VF) / IF = (3,3 V - 3,2 V) / 0,015 A = 6,67 Ω. Verwenden Sie den nächstgelegenen Normwert, z.B. 6,8 Ω. Überprüfen Sie die Belastbarkeit: P = I²R = (0,015)² * 6,8 = 0,00153 W, daher ist ein Standard-1/10-W (0,1-W)-Widerstand mehr als ausreichend.Leiterplatten-Layout:
   Platzieren Sie die LED auf der Unterseite. Verwenden Sie die empfohlenen Lötpad-Abmessungen aus dem Datenblatt. Stellen Sie sicher, dass das Loch in der oberen Lötstoppmaske (für Lichtaustritt) mit dem Emissionsbereich der LED ausgerichtet ist. Bieten Sie bei Anschluss an große Masse-/Versorgungsebenen eine kleine thermische Entlastung an den Pads.
4. Bestückung:Befolgen Sie die Richtlinien für das IR-Reflow-Profil. Nach der Bestückung die Lötstellen visuell prüfen.
5. 12. FunktionsprinzipDie Lichtemission in dieser LED basiert auf Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang aus InGaN-Materialien. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die das eingebaute Potenzial des Übergangs übersteigt, werden Elektronen aus dem n-dotierten Bereich und Löcher aus dem p-dotierten Bereich in den aktiven Bereich injiziert. Dort rekombinieren sie und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die spezifische Zusammensetzung der InGaN-Schichten bestimmt die primäre Emissionswellenlänge (blau). Um weißes Licht zu erzeugen, wird ein Teil dieses blauen Lichts von einer Cer-dotierten Yttrium-Aluminium-Granat (YAG:Ce)-Leuchtstoffbeschichtung auf dem Chip absorbiert, die es als breitbandiges gelbes Licht wieder emittiert. Die Mischung aus dem verbleibenden blauen Licht und dem konvertierten gelben Licht wird vom menschlichen Auge als weiß wahrgenommen.

13. Technologietrends

Die Festkörperbeleuchtungsindustrie entwickelt sich ständig weiter. Allgemeine Trends, die für Komponenten wie diese relevant sind, umfassen:

Erhöhte Effizienz (Lumen pro Watt):

Fortlaufende Verbesserungen in der Epitaxie, Chip-Design und Leuchtstofftechnologie führen zu höherer Lichtausbeute bei gleichem elektrischem Eingang, was den Energieverbrauch reduziert.

• Verbesserte Farbqualität:Entwicklung von Mehrfach-Leuchtstoffmischungen und neuartigen Halbleiterstrukturen (z.B. Quantenpunkte), um höhere Farbwiedergabeindex (CRI)-Werte und präzisere Farbabstimmung zu erreichen, über Standard-Weißpunkte hinaus.
• Miniaturisierung:Das Streben nach kleinerer, dichterer Elektronik treibt die Entwicklung von LEDs in immer kleineren Gehäuseabmessungen bei gleichbleibender oder verbesserter optischer Leistung voran.
• Erhöhte Zuverlässigkeit & Lebensdauer:Fortschritte in Verpackungsmaterialien, Chip-Bonding-Methoden und Leuchtstoffstabilität verlängern die Betriebslebensdauer und Zuverlässigkeit von LEDs, insbesondere unter Hochtemperatur- und Hochfeuchtigkeitsbedingungen.
• Intelligente Integration:Ein wachsender Trend ist die Integration von Steuerschaltungen (Treiber, Sensoren) direkt mit dem LED-Chip oder innerhalb des Gehäuses, was Smart-Lighting-Funktionen ermöglicht.
• Intelligent Integration:A growing trend is the integration of control circuitry (drivers, sensors) directly with the LED die or within the package, enabling smart lighting features.