LTW-C181HDS5-GE SMD LED Datenblatt - 1,6x0,8x0,55mm - 3,15V max. - 76mW - Weiß - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für die LTW-C181HDS5-GE, eine oberflächenmontierbare (SMD) LED-Lampe. Dieses Produkt gehört zu einer Familie von Miniatur-LEDs, die für die automatisierte Leiterplattenmontage (PCB) konzipiert sind und sich daher ideal für Anwendungen eignen, bei denen Platz knapp ist. Das ultradünne Profil und die Kompatibilität mit Hochvolumen-Bestückungsgeräten machen diese Komponente zu einer Schlüssellösung für moderne, kompakte Elektronikdesigns.

1.1 Merkmale

• Konform mit der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).
• Superflaches Gehäuse mit einer Höhe von nur 0,55 Millimetern.
• Verwendet einen ultrahellen Indium-Gallium-Nitrid (InGaN) Weißlicht-Chip.
• Geliefert auf industrieüblichen 8-mm-Trägerbändern auf 7-Zoll-Durchmesser-Spulen für die automatisierte Handhabung.
• Entspricht den EIA-Standardgehäuseabmessungen (Electronic Industries Alliance).
• Der Eingang ist mit IC-Logikpegeln (integrierte Schaltung) kompatibel.
• Konzipiert für den Einsatz mit Standard-Automatik-Bestückungsgeräten (Pick-and-Place).
• Hält IR-Reflow-Lötprozessen stand, die üblicherweise in SMT-Montagelinien verwendet werden.

1.2 Anwendungen

Die LTW-C181HDS5-GE eignet sich für ein breites Spektrum elektronischer Geräte. Ihre primären Anwendungsbereiche umfassen:

• Telekommunikationsgeräte:Statusanzeigen an Routern, Modems und Mobilteilen.
• Büroautomatisierung & Unterhaltungselektronik:Hintergrundbeleuchtung für Tastaturen, Keypads und Mikrodisplays in Geräten wie Laptops und Peripheriegeräten.
• Haushaltsgeräte & Industrieelektronik:Strom-, Betriebsmodus- oder Fehlerstatusanzeigen.
• Innenschilder & Leuchten:Kleine Signale und Symbolbeleuchtungen, bei denen kompakte Größe entscheidend ist.

2. Gehäuseabmessungen und Konfiguration

Die LED ist in einem kompakten, rechteckigen SMD-Gehäuse untergebracht. Kritische Abmessungen sind wie folgt:

• Gehäuselänge:1,6 mm
• Gehäusebreite:0,8 mm
• Gehäusehöhe:0,55 mm

Hinweise zu den Abmessungen:Alle angegebenen Maße sind in Millimetern. Die Standardtoleranz für diese Messungen beträgt ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben. Das Bauteil verfügt über eine gelbliche Linse, die das Licht des internen InGaN-Weißlicht-Chips modifiziert, was typischerweise zu einem warmweißen Licht oder einem spezifischen Farbort führt.

3. Grenzwerte und Kenngrößen

Alle Parameter sind bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C angegeben, sofern nicht anders angegeben. Das Überschreiten der absoluten Maximalwerte kann zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen.

3.1 Absolute Maximalwerte

• Verlustleistung (Pd):76 mW
• Spitzen-Vorwärtsstrom (I_F(peak)):100 mA (unter gepulsten Bedingungen: 1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite)
• Dauer-Vorwärtsstrom (I_F):20 mA DC
• Betriebstemperaturbereich (T_opr):-20°C bis +105°C
• Lagertemperaturbereich (T_stg):-40°C bis +105°C
• IR-Reflow-Lötbedingung:260°C Spitzentemperatur für maximal 10 Sekunden.

3.2 Empfohlenes IR-Reflow-Profil (Bleifreier Prozess)

Für die bleifreie Lötmontage muss ein spezifisches Temperaturprofil eingehalten werden, um die Zuverlässigkeit zu gewährleisten und die LED nicht zu beschädigen. Die Empfehlung umfasst:

• Vorwärmtemperatur:150°C bis 200°C.
• Vorwärmzeit:Maximal 120 Sekunden.
• Maximale Bauteiltemperatur:Maximal 260°C.
• Zeit über 260°C:Maximal 10 Sekunden. Dieser Reflow-Prozess sollte nicht mehr als zweimal durchgeführt werden.

Es ist entscheidend zu beachten, dass das optimale Profil je nach PCB-Design, Lotpaste und Ofeneigenschaften variieren kann. Board-Level-Tests werden empfohlen.

3.3 Elektrische und optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen unter Standardtestbedingungen (I_F= 5mA, Ta=25°C).

• Lichtstärke (I_V):112,0 mcd (Minimum) bis 224,0 mcd (Maximum). Der spezifische Bin bestimmt den tatsächlichen Wert.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):130 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke die Hälfte der auf der Achse (0 Grad) gemessenen Spitzenlichtstärke beträgt.
• Farbortkoordinaten (CIE 1931):x = 0,284, y = 0,272. Diese Koordinaten definieren den Weißpunkt auf dem CIE-Farbtafeldiagramm. Für diese Koordinaten gilt eine Toleranz von ±0,01.
• Vorwärtsspannung (V_F):2,70 V (Minimum) bis 3,15 V (Maximum) bei 5mA. Der tatsächliche Wert wird durch das Vorwärtsspannungs-Binning bestimmt.
• Sperrstrom (I_R):2 µA (Maximum) bei einer angelegten Sperrspannung (V_R) von 5V.Wichtig:Dieses Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt; dieser Parameter dient nur zu Informations- und Testzwecken.

Kritische Hinweise zu Prüfung und Handhabung:Die Lichtstärke wird mit einem Sensor und Filter gemessen, der auf die CIE-Photopische Augenempfindlichkeitskurve kalibriert ist. Das Bauteil ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD). Während der Handhabung sind geeignete ESD-Schutzmaßnahmen wie geerdete Handgelenkbänder und antistatische Matten zwingend erforderlich. Alle Produktionsanlagen müssen korrekt geerdet sein.

4. Binning-System

Um Anwendungskonsistenz zu gewährleisten, werden die LEDs anhand wichtiger Parameter in Bins sortiert. Der Bin-Code ist auf der Verpackung markiert.

4.1 Vorwärtsspannung (V_F) Binning

Binning bei I_F= 5mA, Weiß. Toleranz pro Bin: ±0,1V.

• Bin-Code A:2,70 V (Min) – 2,85 V (Max)
• Bin-Code B:2,85 V (Min) – 3,00 V (Max)
• Bin-Code C:3,00 V (Min) – 3,15 V (Max)

4.2 Lichtstärke (I_V) Binning

Binning bei I_F= 5mA, Weiß. Toleranz pro Bin: ±15%.

• Bin-Code R1:112,0 mcd (Min) – 146,0 mcd (Max)
• Bin-Code R2:146,0 mcd (Min) – 180,0 mcd (Max)
• Bin-Code S1:180,0 mcd (Min) – 224,0 mcd (Max)

4.3 Farbton (Chromaticity) Binning

Binning bei I_F= 5mA. Die LED wird in spezifische Regionen auf dem CIE-1931-Farbtafeldiagramm klassifiziert, die durch (x, y)-Koordinatengrenzen definiert sind. Beispiele aus dem Datenblatt sind:

• S1-1:Definiert durch das Viereck mit den Punkten (x=0,274, y=0,226), (0,274, 0,258), (0,284, 0,272), (0,284, 0,240).
• S2-1:Definiert durch die Punkte (0,274, 0,258), (0,274, 0,291), (0,284, 0,305), (0,284, 0,272).

Die Toleranz für jedes Farbton-Bin beträgt ±0,01 für beide x- und y-Koordinaten. Dieses präzise Binning ermöglicht es Designern, LEDs für Anwendungen auszuwählen, die eine enge Farbkonstanz erfordern.

5. Typische Kennlinien

Das Datenblatt enthält grafische Darstellungen wichtiger Zusammenhänge, die für Schaltungsdesign und Thermomanagement wesentlich sind. Obwohl die spezifischen Kurven im bereitgestellten Text nicht dargestellt sind, umfassen sie typischerweise:

• Vorwärtsstrom vs. Vorwärtsspannung (I-V-Kennlinie):Zeigt den nichtlinearen Zusammenhang zwischen Strom und Spannung, entscheidend für die Auswahl von Strombegrenzungswiderständen oder den Entwurf von Treiberschaltungen.
• Lichtstärke vs. Vorwärtsstrom:Veranschaulicht, wie die Lichtleistung mit dem Strom ansteigt, und hilft, den Treiberstrom für gewünschte Helligkeit und Effizienz zu optimieren.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt den Rückgang der Lichtleistung bei steigender Sperrschichttemperatur, was für das thermische Design in Hochleistungs- oder Hochtemperaturanwendungen entscheidend ist.
• Relative spektrale Leistungsverteilung:Stellt die Intensität des emittierten Lichts bei jeder Wellenlänge dar und definiert die Farbeigenschaften des Weißlichts.

6. Benutzerhinweise und Montageinformationen

6.1 Reinigung

Falls eine Reinigung nach dem Löten erforderlich ist, dürfen nur spezifizierte Lösungsmittel verwendet werden. Nicht spezifizierte Chemikalien können das LED-Gehäuse oder die Linse beschädigen. Die empfohlene Methode ist das Eintauchen der LED in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute.

6.2 Empfohlenes PCB-Land Pattern

Ein empfohlenes Footprint für die Lötpads auf der Leiterplatte wird bereitgestellt, um korrektes Löten, mechanische Stabilität und Wärmeableitung zu gewährleisten. Die Einhaltung dieses Musters hilft, "Tombstoning" (Abheben eines Endes während des Reflows) zu verhindern und stellt eine gute elektrische Verbindung sicher.

6.3 Tape-and-Reel-Verpackungsspezifikationen

Die LEDs werden in geprägter Trägerbahn mit einer Schutzdeckfolie geliefert, auf 7-Zoll (178 mm) Durchmesser-Spulen aufgewickelt. Wichtige Spezifikationen sind:

• Bandbreite:8 mm.
• Taschenabstand (Pitch):Standard-Pitch für 8-mm-Band.
• Spulenmenge:5000 Stück pro volle Spule.
• Mindestbestellmenge (MOQ):500 Stück für Restmengen.
• Fehlende Bauteile:Gemäß der Band-Spezifikation (ANSI/EIA 481) sind maximal zwei aufeinanderfolgende leere Taschen erlaubt.

7. Hinweise und Zuverlässigkeitsinformationen

7.1 Anwendungsbereich

Diese LED ist für den Einsatz in Standard-Konsum- und Industrie-Elektronikgeräten vorgesehen. Für Anwendungen, die außergewöhnliche Zuverlässigkeit erfordern, bei denen ein Ausfall Leben oder Gesundheit gefährden könnte (z. B. Luftfahrt, medizinische Lebenserhaltungssysteme, Verkehrssicherheitssysteme), ist vor der Integration eine spezielle technische Beratung zwingend erforderlich, um die Eignung und den möglichen Bedarf an zusätzlicher Prüfung oder Qualifikation zu bewerten.

7.2 Lagerbedingungen

Eine ordnungsgemäße Lagerung ist entscheidend, um die Lötbarkeit zu erhalten und feuchtigkeitsbedingte Schäden während des Reflows ("Popcorning") zu verhindern.

• Verschlossene Feuchtigkeitssperrbeutel (MBB):Lagern bei ≤30°C und ≤90% relativer Luftfeuchtigkeit (RH). Die Haltbarkeit im verschlossenen Beutel mit Trockenmittel beträgt ein Jahr.
• Nach dem Öffnen des Beutels:Die "Floor Life" beginnt. Lagern bei ≤30°C und ≤60% RH. Für dieses Bauteil, das typischerweise die Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL) 2a hat, wird empfohlen, den IR-Reflow-Prozess innerhalb von 672 Stunden (28 Tagen) nach dem Öffnen des Beutels abzuschließen.
• Verlängerte Lagerung (geöffnet):Wenn nicht innerhalb von 672 Stunden verwendet, in einem verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder in einem Stickstoff-Exsikkator lagern.
• Nachtrocknen (Rebaking):Bauteile, die länger als 672 Stunden außerhalb ihrer Originalverpackung gelagert wurden, sollten vor der Montage etwa 20 Stunden bei ca. 60°C getrocknet werden, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen.

7.3 Lötrichtlinien

Zusätzlich zum IR-Reflow-Profil ist manuelles Löten mit einem Lötkolben unter strengen Bedingungen zulässig:

• Kolbentemperatur:Maximal 300°C.
• Lötzeit:Maximal 3 Sekunden pro Lötstelle.
• Häufigkeit:Manuelles Löten sollte nur einmal durchgeführt werden. Wiederholtes Erhitzen vermeiden.

8. Designüberlegungen und technische Analyse

8.1 Ansteuerung der LED

Die LED muss mit einer Konstantstromquelle oder über einen in Reihe geschalteten Strombegrenzungswiderstand mit einer Spannungsquelle betrieben werden. Die Verwendung eines Widerstands ist die einfachste Methode. Der Widerstandswert (R_limit) kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R_limit= (V_supply- V_F) / I_F. Es ist entscheidend, in dieser Berechnung die maximale V_Faus dem Bin (z. B. 3,15V für Bin C) zu verwenden, um sicherzustellen, dass der Strom unter ungünstigsten Bedingungen den gewünschten I_F(z. B. 20mA) nicht überschreitet. Das Überschreiten des absoluten Maximalstroms verkürzt die Lebensdauer drastisch und kann zu sofortigem Ausfall führen.

8.2 Thermomanagement

Obwohl die Verlustleistung gering ist (max. 76mW), ist ein effektives Thermomanagement dennoch wichtig für Langlebigkeit und stabile Lichtleistung. Die Lichtstärke nimmt mit steigender Sperrschichttemperatur der LED ab. Um den Temperaturanstieg zu minimieren:

• Verwenden Sie das empfohlene PCB-Land Pattern, um ausreichend Kupferfläche für die Wärmeableitung bereitzustellen.
• Vermeiden Sie es, die LED in der Nähe anderer wärmeerzeugender Komponenten zu platzieren.
• Sorgen Sie für ausreichende Belüftung im Gehäuse des Endprodukts.
• Betreiben Sie die LED mit dem niedrigsten praktikablen Vorwärtsstrom, der die Helligkeitsanforderung erfüllt.

8.3 Optisches Design

Der breite Abstrahlwinkel von 130 Grad macht diese LED geeignet für Anwendungen, die eine breite, diffuse Beleuchtung anstelle eines fokussierten Strahls erfordern, wie z. B. Hintergrundbeleuchtung oder Statusanzeigen, die aus verschiedenen Blickwinkeln sichtbar sein müssen. Für gerichteteres Licht wären Sekundäroptiken (Linsen oder Lichtleiter) erforderlich. Die gelbe Linse wirkt als Farbfilter und verschiebt die Farbortkoordinaten vom nativen Blau-Pump + Phosphor-Weiß des InGaN-Chips zu den spezifizierten (x, y)-Werten, was oft einen wärmeren Weißton ergibt.

9. Vergleich und Auswahlhilfe

Die Hauptunterscheidungsmerkmale der LTW-C181HDS5-GE sind ihreultradünne Höhe von 0,55 mmund ihrstandardmäßiges 1,6x0,8mm Footprint. Bei der Auswahl einer SMD-LED sollten Ingenieure folgende Aspekte vergleichen:

• Gehäusegröße/Höhe:Dieses Bauteil gehört zu den dünnsten, was für ultradünne Produkte entscheidend ist.
• Helligkeit (Lichtstärke):Der S1-Bin bietet für seine Größe eine hohe Helligkeit.
• Abstrahlwinkel:Ein 130-Grad-Winkel ist sehr breit und ideal für Flächenbeleuchtung.
• Farbkonstanz:Das Multi-Parameter-Binning (V_F, I_V, Farbton) ermöglicht eine enge Abstimmung in Anwendungen mit mehreren LEDs.
• Zuverlässigkeit und Kompatibilität:RoHS-Konformität und IR-Reflow-Kompatibilität sind Standard für moderne SMD-LEDs.

Für Anwendungen, die die minimale Höhe nicht benötigen, können andere Gehäusegrößen (z. B. 3528, 5050) eine höhere Lichtleistung oder bessere thermische Leistung bieten.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F1: Was ist der Zweck der verschiedenen Bin-Codes?

A1: Fertigungstoleranzen führen zu leichten Unterschieden in V_F, Helligkeit und Farbe. Das Binning sortiert LEDs in Gruppen mit nahezu identischen Eigenschaften, sodass Designer Bauteile auswählen können, die in ihrer Schaltung konsistent funktionieren, insbesondere wenn mehrere LEDs in einem Array verwendet werden.

F2: Kann ich diese LED direkt von einem 5V- oder 3,3V-Mikrocontroller-Pin ansteuern?

A2: Nein. Sie müssen immer einen Reihenstrombegrenzungswiderstand verwenden. Ein direkter Anschluss an eine Spannungsquelle führt zu übermäßigem Stromfluss und zerstört die LED sofort. Berechnen Sie den Widerstandswert basierend auf Ihrer Versorgungsspannung und dem gewünschten Vorwärtsstrom.

F3: Wie interpretiere ich die Farbortkoordinaten (x=0,284, y=0,272)?

A3: Diese Koordinaten markieren einen Punkt auf dem CIE-1931-Farbtafeldiagramm, dem Standard zur Farbdefinition. Dieser spezifische Punkt entspricht einem Weißton mit einer leichten Verschiebung, oft als "kaltweiß" oder "neutralweiß" wahrgenommen, beeinflusst durch die gelbe Linse. Die exakt wahrgenommene Farbe hängt auch von der korrelierten Farbtemperatur (CCT) ab, die aus diesen Koordinaten abgeleitet werden kann.

F4: Warum sind die Lagerbedingungen nach dem Öffnen des Beutels so streng?

A4: SMD-Gehäuse können Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen. Während der hohen Hitze des Reflow-Lötens kann diese eingeschlossene Feuchtigkeit schnell verdampfen und internen Druck erzeugen, der das Gehäuse reißen oder innere Schichten delaminieren kann – ein Ausfall, der als "Popcorning" bekannt ist. Die MSL-Einstufung und die Lagerrichtlinien verhindern dies.

11. Technologieeinführung und Trends

11.1 InGaN-LED-Technologie

Die LTW-C181HDS5-GE verwendet einen Indium-Gallium-Nitrid (InGaN)-Halbleiterchip. InGaN ist das Material der Wahl für die Herstellung hocheffizienter blauer, grüner und weißer LEDs. Eine weiße LED wird typischerweise durch Beschichten eines blauen InGaN-Chips mit einem gelben Leuchtstoff erzeugt. Ein Teil des blauen Lichts wird durch den Leuchtstoff in gelbes Licht umgewandelt, und die Mischung aus blauem und gelbem Licht wird vom menschlichen Auge als weiß wahrgenommen. Diese Methode, bekannt als phosphorkonvertiertes Weiß (pc-weiß), ist hocheffizient und ermöglicht die Einstellung des Weißpunkts durch Anpassung der Leuchtstoffzusammensetzung.

11.2 Branchentrends

Der Trend bei SMD-LEDs für Indikator- und Hintergrundbeleuchtungsanwendungen geht weiterhin in Richtung:

• Miniaturisierung:Noch kleinere und dünnere Gehäuse wie die 0,55 mm Höhe dieses Bauteils, um schlankere Endprodukte zu ermöglichen.
• Höhere Effizienz:Mehr Lumen pro Watt (lm/W), wodurch der Stromverbrauch bei gleicher Lichtleistung reduziert wird.
• Verbesserte Farbwiedergabe und Konstanz:Engere Binning-Toleranzen und neue Leuchtstofftechnologien, um natürlicheres und konsistenteres Weißlicht zu erzeugen.
• Erhöhte Zuverlässigkeit:Verbesserte Materialien und Verpackungstechniken, um höheren Löttemperaturen und raueren Betriebsumgebungen standzuhalten.
• Integration:Das Aufkommen von LEDs mit eingebauten Strombegrenzungswiderständen oder IC-Treibern im selben winzigen Gehäuse.

Dieses Datenblatt repräsentiert eine Komponente, die für die Hauptanforderungen an Kompaktheit, automatisierte Montage und zuverlässige Leistung in einer Vielzahl von Konsum- und Industrie-Elektronikanwendungen konzipiert ist.