LTW-C230DS2 Reverse-Mount SMD LED Datenblatt - InGaN Weiß - 2,6-3,1V - 72mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTW-C230DS2 ist eine oberflächenmontierbare (SMD) Leuchtdiode (LED), die für Reverse-Mount-Anwendungen konzipiert ist. Sie nutzt einen Ultra-Hell-InGaN-Chip (Indiumgalliumnitrid) zur Erzeugung von weißem Licht. Das Bauteil ist in der industrieüblichen 8-mm-Tape-Verpackung auf 7-Zoll-(178-mm)-Spulen verpackt und damit voll kompatibel mit automatischen Bestückungsanlagen und Hochvolumen-Fertigungsstraßen. Als umweltfreundliches Produkt entspricht es der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).

Der primäre Konstruktionsvorteil dieser LED ist ihre Reverse-Mount-Bauweise, die innovative Beleuchtungslösungen ermöglicht, bei der die LED auf der gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte von den Hauptkomponenten montiert wird. Ihre Kompatibilität mit Infrarot- (IR) Reflow-Lötprozessen stellt sicher, dass sie mit Standard-SMT-Arbeitsabläufen integriert werden kann, ohne besondere Handhabung oder Löttechniken zu erfordern.

2. Detaillierte technische Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Die Betriebsgrenzen des Bauteils sind bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C definiert. Eine Überschreitung dieser Werte kann zu dauerhaften Schäden führen.

• Verlustleistung (Pd):72 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das LED-Gehäuse als Wärme abführen kann, ohne Schaden zu nehmen.
• Spitzen-Durchlassstrom (IFP):100 mA. Dies ist nur unter gepulsten Bedingungen mit einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 0,1 ms zulässig, um Überhitzung zu verhindern.
• Dauer-Durchlassstrom (IF):20 mA. Dies ist der empfohlene Maximalstrom für den Dauerbetrieb.
• Betriebstemperaturbereich:-30°C bis +85°C. Das Bauteil funktioniert garantiert innerhalb dieses Umgebungstemperaturbereichs.
• Lagertemperaturbereich:-55°C bis +105°C.
• Infrarot-Reflow-Bedingung:Hält einer Spitzentemperatur von 260°C für 10 Sekunden stand, entsprechend gängigen bleifreien Lötprofilen.

Wichtiger Hinweis:Das Bauteil ist nicht für den Betrieb unter Sperrspannung ausgelegt. Das kontinuierliche Anlegen einer Sperrspannung ist untersagt.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Die wichtigsten Leistungsparameter werden bei Ta=25°C und einem Standard-Prüfstrom (IF) von 2 mA gemessen.

• Lichtstärke (Iv):Liegt im Bereich von 18,0 mcd (Minimum) bis 45,0 mcd (typisch). Dies ist die wahrgenommene Helligkeit der Lichtquelle, gemessen durch einen Sensor, der auf die photopische Reaktion des menschlichen Auges (CIE-Kurve) abgestimmt ist.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):130 Grad. Dieser weite Abstrahlwinkel deutet auf ein diffuses Lichtabstrahlungsmuster hin, das eher für Flächenbeleuchtung als für fokussierte Strahlen geeignet ist.
• Farbortkoordinaten (x, y):Der Farbort ist innerhalb eines spezifischen Bereichs im CIE-1931-Farbtafeld definiert. Typische Werte sind x=0,294, y=0,286. Die Toleranz muss gemäß dem Binning-System berücksichtigt werden.
• Durchlassspannung (VF):Liegt im Bereich von 2,6V (Minimum) bis 3,1V (Maximum) bei IF=2mA. Dieser Parameter ist entscheidend für die Treiberschaltungsauslegung.
• Sperrstrom (IR):Maximal 10 µA bei einer angelegten Sperrspannung (VR) von 5V. Dieser Test dient nur der Charakterisierung; das Bauteil darf nicht im Sperrbetrieb betrieben werden.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs basierend auf gemessenen Parametern in Bins sortiert. Die LTW-C230DS2 verwendet ein dreidimensionales Binning-System.

3.1 Durchlassspannungs-Binning (VF)

LEDs werden basierend auf ihrem Durchlassspannungsabfall bei 2 mA in Bins (A10, B10, B11, 12, 13) kategorisiert. Jeder Bin hat einen Bereich von 0,1V (z.B. B10: 2,70V bis 2,80V). Für jeden Bin gilt eine Toleranz von ±0,1V. Dies ermöglicht es Konstrukteuren, LEDs mit engerer VF-Übereinstimmung für Stromteilungsanwendungen auszuwählen.

3.2 Lichtstärke-Binning (IV)

LEDs werden in Helligkeits-Bins (M, N) sortiert. Bin M deckt 18-28 mcd ab, und Bin N deckt 28-45 mcd bei IF=2mA ab. Für jeden Bin gilt eine Toleranz von ±15%. Dieser Bincode ist auf der Verpackungstüte zur Identifikation aufgedruckt.

3.3 Farbton-Binning

Der Weiß-Farbort wird durch Farbortkoordinaten (x, y) im CIE-1931-Diagramm definiert. LEDs werden in vier Quadranten eingeteilt: S1, S2, S3 und S4. Jeder Bin definiert einen spezifischen Parallelogrammbereich im Farbdiagramm. Innerhalb eines Bins gilt eine Toleranz von ±0,01 für jede Koordinate. Dieses System stellt sicher, dass das abgegebene weiße Licht in einem vorhersehbaren und konsistenten Farbbereich liegt.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt verweist auf typische Kennlinien, die die Beziehung zwischen den Schlüsselparametern veranschaulichen. Obwohl spezifische Diagramme im bereitgestellten Text nicht detailliert sind, würden Standard-LED-Kennlinien typischerweise Folgendes umfassen:

• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Zeigt, wie die Lichtleistung mit dem Strom zunimmt, typischerweise nichtlinear, bis sie schließlich sättigt.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom:Zeigt die Dioden-Kennlinie (I-V-Kurve) mit dem exponentiellen Zusammenhang und der Schwellspannung.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Veranschaulicht die Abnahme der Lichtleistung bei steigender Sperrschichttemperatur, ein kritischer Faktor für das Wärmemanagement.
• Abstrahlwinkel-Diagramm:Ein Polardiagramm, das die winkelabhängige Verteilung der Lichtintensität zeigt.

Diese Kurven sind wesentlich, um das reale Betriebsverhalten unter verschiedenen Bedingungen jenseits des Standard-Testpunkts vorherzusagen.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED entspricht den EIA-Standardgehäuseabmessungen. Alle kritischen mechanischen Abmessungen sind in den Zeichnungen des Datenblatts angegeben (im bereitgestellten Text nicht vollständig detailliert, aber typischerweise Länge, Breite, Höhe und Pad-Abstände). Die Toleranzen betragen in der Regel ±0,10 mm, sofern nicht anders angegeben. Die Linsenfarbe ist gelb.

5.2 Lötpad-Layout

Empfohlene Lötpad-Abmessungen werden angegeben, um eine korrekte mechanische Befestigung und Wärmeableitung während des Reflow-Prozesses sicherzustellen. Die Einhaltung dieser Richtlinien verhindert "Tombstoning" und gewährleistet zuverlässige Lötstellen.

5.3 Tape-and-Reel-Spezifikationen

Das Bauteil wird in geprägter Trägerbahn mit Schutzdeckfolie geliefert, aufgewickelt auf 7-Zoll-(178-mm)-Spulen. Die Standard-Stückzahl pro Spule beträgt 3000 Stück. Die Verpackung folgt den ANSI/EIA-481-Spezifikationen. Wichtige Hinweise: Leere Taschen sind versiegelt, eine Mindestpackmenge von 500 Stück für Restposten, maximal zwei aufeinanderfolgende fehlende Bauteile pro Spule sind erlaubt.

6. Montage- und Handhabungsrichtlinien

6.1 Lötprozess

Das Bauteil ist vollständig kompatibel mit Infrarot- (IR) Reflow-Löten. Ein empfohlenes Profil wird vorgeschlagen:

• Vorwärmen:150-200°C.
• Vorwärmzeit:Maximal 120 Sekunden.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C.
• Zeit bei Spitzentemperatur:Maximal 10 Sekunden (Reflow sollte nicht öfter als zweimal durchgeführt werden).

Für manuelle Nacharbeit mit einem Lötkolben sollte die Lötspitzentemperatur 300°C nicht überschreiten und die Kontaktzeit auf 3 Sekunden für einen einzigen Arbeitsgang begrenzt werden. Das tatsächliche Profil muss für das spezifische Leiterplattendesign, die verwendete Lötpaste und den Ofen charakterisiert werden.

6.2 Reinigung

Wenn nach dem Löten eine Reinigung erforderlich ist, sollten nur spezifizierte Lösungsmittel verwendet werden. Nicht spezifizierte Chemikalien können das LED-Gehäuse beschädigen. Zulässige Methoden umfassen das Eintauchen der LED in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute.

6.3 Lagerung und Feuchtigkeitssensitivität

LEDs sind feuchtigkeitsempfindliche Bauteile (MSL 2a).

• Versiegelte Verpackung:Lagern bei ≤30°C und ≤90% relativer Luftfeuchtigkeit (RLF). Innerhalb eines Jahres verwenden.
• Geöffnete Verpackung:Lagern bei ≤30°C und ≤60% RLF. Die Bauteile sollten innerhalb von 672 Stunden (28 Tagen) nach dem Öffnen einem IR-Reflow unterzogen werden. Für die Lagerung länger als eine Woche außerhalb der Originalverpackung, in einem verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder in einem Stickstoff-Exsikkator lagern. Bauteile, die länger als eine Woche geöffnet gelagert wurden, müssen vor der Montage etwa 20 Stunden bei ca. 60°C getrocknet (gebakt) werden, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" während des Reflows zu verhindern.

6.4 Vorsichtsmaßnahmen gegen elektrostatische Entladung (ESD)

LEDs sind anfällig für Schäden durch statische Elektrizität und elektrische Überspannungen. Es wird empfohlen, bei der Handhabung ein Erdungsarmband oder antistatische Handschuhe zu verwenden. Alle Geräte, einschließlich Arbeitsplätze und Maschinen, müssen ordnungsgemäß geerdet sein.

7. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

7.1 Typische Anwendungen

Diese LED ist für allgemeine Beleuchtungs- und Anzeigezwecke in Unterhaltungselektronik, Bürogeräten, Kommunikationsgeräten und Haushaltsgeräten vorgesehen. Ihre Reverse-Mount-Fähigkeit ermöglicht einzigartige Hintergrundbeleuchtungslösungen für Tastaturen, Panels und Displays, bei denen die Lichtquelle versteckt oder auf der Sekundärseite der Leiterplatte montiert werden muss.

7.2 Designüberlegungen

• Strombegrenzung:Immer einen Reihenstrombegrenzungswiderstand oder eine Konstantstromquelle verwenden. Nicht direkt an eine Spannungsquelle anschließen. Der maximale Dauer-Durchlassstrom beträgt 20 mA.
• Wärmemanagement:Obwohl die Verlustleistung gering ist (72mW), trägt eine ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte für die Lötpads dazu bei, Wärme abzuleiten und so Lichtleistung und Lebensdauer zu erhalten.
• Optisches Design:Der 130-Grad-Abstrahlwinkel bietet eine breite, diffuse Ausleuchtung. Für stärker gebündeltes Licht wären Sekundäroptiken (Linsen oder Lichtleiter) erforderlich.
• Binning-Auswahl:Für Anwendungen, die einheitliche Farbe und Helligkeit erfordern, einen einzelnen Bin oder eine enge Kombination von Bins beim Hersteller spezifizieren.

7.3 Anwendungsbeschränkungen

Für Anwendungen, die hohe Zuverlässigkeit erfordern, insbesondere wenn ein Ausfall Leben oder Gesundheit gefährden könnte (z.B. Luftfahrt, Medizin, Verkehrssicherheitssysteme), den Hersteller konsultieren. Dieses Produkt ist für Standard-Umgebungen in Handel und Industrie ausgelegt.

8. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Was ist der Unterschied zwischen einer Reverse-Mount-LED und einer Standard-SMD-LED mit Aufsicht?
A: Eine Reverse-Mount-LED ist dafür ausgelegt, auf der gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte montiert zu werden, wobei ihre Lichtaustrittsfläche nach unten zur Platze zeigt. Sie leuchtet dann durch eine Bohrung oder Öffnung in der Leiterplatte. Eine Standard-Aufsicht-LED strahlt senkrecht von der Oberfläche der Platine weg, auf der sie montiert ist.

F: Kann ich diese LED dauerhaft mit 20mA betreiben?
A: Ja, 20mA ist der maximal zulässige Dauer-Durchlassstrom. Für optimale Lebensdauer und Zuverlässigkeit wird oft empfohlen, sie mit einem niedrigeren Strom (z.B. 10-15mA) zu betreiben, da dies die Wärmeentwicklung reduziert.

F: Warum ist die Lichtstärke bei einem so niedrigen Strom (2mA) spezifiziert?
A: 2mA ist eine gängige Standard-Testbedingung zur Charakterisierung der LED-Helligkeit bei niedriger Leistung, was einen einfacheren Vergleich zwischen verschiedenen LED-Modellen und eine konsistente Binning ermöglicht. Die Helligkeit ist bei dem maximalen Betriebsstrom von 20mA proportional höher.

F: Wie interpretiere ich die Farbortkoordinaten (x=0,294, y=0,286)?
A: Diese Koordinaten markieren einen Punkt im CIE-1931-Farbraumdiagramm. Dieser spezifische Punkt liegt im "Weiß"-Bereich. Der exakt wahrgenommene Weißton (z.B. kaltweiß, neutralweiß) hängt vom genauen Ort ab. Das Binning-System (S1-S4) gruppiert LEDs mit eng übereinstimmenden Koordinaten, um Farbkonsistenz sicherzustellen.

F: Ist ein Kühlkörper für diese LED erforderlich?
A: Aufgrund ihrer geringen Verlustleistung (72mW) ist in der Regel kein separater Kühlkörper erforderlich. Gute Leiterplatten-Layout-Praktiken, wie die Verwendung ausreichender Kupferflächen für die thermischen Pads, sind jedoch essenziell, um Wärme von der LED-Sperrschicht abzuleiten, insbesondere in Umgebungen mit hoher Umgebungstemperatur oder bei Betrieb mit Maximalstrom.