SMD LED LTW-C19BZDS2-NB Datenblatt - InGaN Weiß-Chip - 2,5-3,0V - 70mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für die LTW-C19BZDS2-NB, eine oberflächenmontierbare (SMD) LED-Lampe. Diese Komponente ist für die automatisierte Leiterplattenbestückung (PCB) konzipiert und eignet sich für Anwendungen, bei denen Platz ein kritischer Faktor ist. Die LED nutzt einen ultrahellen InGaN (Indiumgalliumnitrid) Weiß-Chip als Lichtquelle, der in einem Gehäuse mit gelber Linse und schwarzer Kappe untergebracht ist. Sie entspricht der Richtlinie zur Beschränkung gefährlicher Stoffe (RoHS).

1.1 Kernvorteile

Die primären Vorteile dieser LED umfassen ihr superflaches Profil, das die Integration in schlanke Geräte erleichtert. Sie ist auf 8 mm breitem Trägerband verpackt, das auf 7-Zoll (178 mm) Spulen aufgewickelt ist, und ist damit voll kompatibel mit Hochgeschwindigkeits-Automatikbestückungsanlagen in der modernen Elektronikfertigung. Das Bauteil ist zudem für Infrarot (IR) Reflow-Lötprozesse ausgelegt, dem Standard für die Oberflächenmontagetechnik. Ihre elektrischen Eigenschaften sind IC (integrierter Schaltkreis) kompatibel, was die Treiberschaltungsauslegung vereinfacht.

1.2 Zielmarkt und Anwendungen

Diese LED richtet sich an ein breites Spektrum von Elektronikgeräteherstellern. Ihre Hauptanwendungen umfassen, sind aber nicht beschränkt auf:

• Telekommunikationsgeräte:Statusanzeigen an Routern, Modems und Mobiltelefonen.
• Büroautomatisierung:Hintergrundbeleuchtung für Tastaturen und Keypads in Laptops, Taschenrechnern und Bedienfeldern.
• Unterhaltungselektronik und Haushaltsgeräte:Netzteilstatusleuchten, Funktionsanzeigen.
• Industrieausrüstung:Pultanzeigen und Maschinenstatusleuchten.
• Mikrodisplays und symbolische Beleuchtung:Kleinformatige Informationsbeleuchtung.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Interpretation der wichtigsten Leistungsparameter der LED unter Standardtestbedingungen (Ta=25°C).

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Sie sind nicht für den Dauerbetrieb vorgesehen.

• Verlustleistung (Pd):70 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das LED-Gehäuse als Wärme abführen kann.
• Dauer-Durchlassstrom (IF):20 mA DC. Der maximal anwendbare stationäre Strom.
• Spitzen-Durchlassstrom:100 mA, nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite), um Überhitzung zu vermeiden.
• Elektrostatische Entladung (ESD) Schwellwert (HBM):2000 V. Dieser Human Body Model Wert zeigt eine moderate ESD-Empfindlichkeit an; ordnungsgemäße Handhabungsverfahren sind erforderlich.
• Betriebstemperaturbereich:-20°C bis +80°C. Der Umgebungstemperaturbereich für zuverlässigen Betrieb.
• Lagertemperaturbereich:-30°C bis +100°C.
• Infrarot Reflow-Lötbedingung:Hält einer Spitzentemperatur von 260°C für maximal 10 Sekunden stand, was dem Standard für bleifreie Lötprozesse entspricht.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Diese Parameter sind unter den angegebenen Testbedingungen (typisch IF = 2 mA) garantiert.

• Lichtstärke (Iv):Reicht von einem Minimum von 11,0 mcd bis zu einem Maximum von 45,0 mcd, mit einem typischen Wert von 28,0 mcd. Die Intensität wird mit einem Sensor gemessen, der gefiltert ist, um der CIE photopischen Augenempfindlichkeitskurve zu entsprechen.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):80 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres maximalen axialen Wertes abfällt, und definiert die Strahlausbreitung.
• Farbartkoordinaten (x, y):Ungefähr (0,31, 0,31) im CIE 1931 Farbtafeldiagramm. Dies definiert den Weißpunkt der LED. Auf diese Koordinaten wird eine Toleranz von ±0,01 angewendet.
• Durchlassspannung (VF):Zwischen 2,50 V und 3,00 V bei 2 mA, mit einem typischen Wert von 2,70 V. Dies ist der Spannungsabfall über der LED im leitenden Zustand.
• Sperrspannung (VR):5,0 V bis 9,0 V.Wichtiger Hinweis:Dieser Parameter dient nur zur IR-Testcharakterisierung. Das Bauteil ist nicht für den Betrieb unter Sperrspannung ausgelegt.
• Sperrstrom (IR):Maximal 10 µA bei einer angelegten Sperrspannung von 5 V.

3. Erklärung des Bin-Sortiersystems

Die LEDs werden nach der Produktion basierend auf Schlüsselparametern sortiert (gebinned), um Konsistenz zu gewährleisten. Der Bin-Code ist auf der Verpackung markiert.

3.1 Durchlassspannung (VF) Rang

Sortiert bei IF=2 mA. Bin-Codes (10, A10, B10, B11, 12) repräsentieren ansteigende Spannungsbereiche von 2,50-2,60 V bis 2,90-3,00 V, mit einer Toleranz von ±0,1 V pro Bin.

3.2 Lichtstärke (Iv) Rang

Sortiert bei IF=2 mA. Bin-Codes L, M, N repräsentieren Intensitätsbereiche: 11,0-18,0 mcd, 18,0-28,0 mcd bzw. 28,0-45,0 mcd, mit einer Toleranz von ±15 % pro Bin.

3.3 Farbton (Farbe) Rang

Definiert durch Farbartkoordinaten (x, y) im CIE 1931 Diagramm bei IF=2 mA. Bin-Codes S1, S2, S3, S5 definieren spezifische viereckige Regionen im Farbdiagramm und stellen sicher, dass LEDs innerhalb eines Bins einen visuell einheitlichen Weißton haben. Auf die Koordinaten wird eine Toleranz von ±0,01 angewendet.

4. Analyse der Leistungskurven

Während im Datenblatt auf spezifische grafische Kurven verwiesen wird (Abb.1, Abb.5), basiert die folgende Analyse auf den bereitgestellten Tabellendaten und dem Standardverhalten von LEDs.

4.1 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve)

Die Durchlassspannung (VF) ist bei einem niedrigen Teststrom von 2 mA spezifiziert. Für eine typische InGaN-LED zeigt VF eine logarithmische Beziehung zum Strom. Betrieb beim maximalen Dauerstrom von 20 mA führt zu einer höheren VF als dem bei 2 mA aufgeführten typischen Wert von 2,70 V. Entwickler müssen auf die vollständige I-V-Kurve verweisen oder diese ableiten, um den korrekten Vorwiderstand oder die Konstantstrom-Treiberspannung zu berechnen.

4.2 Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Die Lichtstärke (Iv) hängt stark vom Durchlassstrom ab. Die spezifizierten Iv-Werte gelten bei 2 mA. Die Intensität steigt typischerweise überlinear mit dem Strom, bevor sie bei höheren Strömen aufgrund von thermischem und Effizienzdroop sättigen kann. Die maximale Dauerstrombelastbarkeit von 20 mA deutet darauf hin, dass das Bauteil für eine höhere Ausgangsleistung stärker als unter Testbedingungen betrieben werden kann, was jedoch die Verlustleistung und Sperrschichttemperatur erhöht und möglicherweise Lebensdauer und Farbstabilität beeinflusst.

4.3 Temperaturabhängigkeit

Der Betriebstemperaturbereich beträgt -20°C bis +80°C. Wie alle LEDs ist die Leistung dieses Bauteils temperaturabhängig. Typischerweise nimmt die Durchlassspannung (VF) mit steigender Temperatur ab (negativer Temperaturkoeffizient). Kritischer ist, dass die Lichtausbeute (Iv) im Allgemeinen mit steigender Sperrschichttemperatur abnimmt. Für Anwendungen, die eine stabile Lichtausgabe erfordern, sind thermisches Management der Leiterplatte und die Berücksichtigung der LED-Betriebsumgebung wesentlich.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das Datenblatt enthält eine detaillierte Maßzeichnung. Wichtige Hinweise: Alle Maße sind in Millimetern, und die Standardtoleranz beträgt ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben. Der physikalische Footprint ist als EIA-Standardgehäuse für Kompatibilität ausgelegt.

5.2 Empfohlene PCB-Lötflächenanordnung

Ein empfohlenes Land Pattern (Lötflächengeometrie) für die Leiterplatte wird bereitgestellt, um zuverlässiges Löten und korrekte Ausrichtung während des Reflow-Prozesses zu gewährleisten. Die Einhaltung dieser Empfehlung hilft, gute Lötfillet und mechanische Festigkeit zu erreichen.

5.3 Polaritätskennzeichnung

Die Zeichnung im Datenblatt zeigt die Kathoden- und Anodenmarkierungen am Bauteil. Während der Montage muss die korrekte Polarität beachtet werden, da das Anlegen von Sperrspannung die LED beschädigen kann.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 IR Reflow-Lötparameter (Bleifreier Prozess)

Ein detailliertes Reflow-Profil wird vorgeschlagen. Schlüsselparameter umfassen eine Vorwärmzone (150-200°C), eine Vorwärmzeit (max. 120 Sekunden), eine Spitzentemperatur von maximal 260°C und eine Zeit oberhalb von 260°C, die auf maximal 10 Sekunden begrenzt ist. Die LED kann dieses Profil maximal zweimal verkraften. Es ist entscheidend zu beachten, dass das optimale Profil von der spezifischen Leiterplattenbestückung abhängt; eine platinenbezogene Charakterisierung wird empfohlen.

6.2 Handlötung

Falls Handlötung notwendig ist, sollte sie mit einer Lötspitzentemperatur von maximal 300°C durchgeführt werden, und die Lötzeit sollte auf maximal 3 Sekunden begrenzt sein. Dies sollte nur einmal erfolgen.

6.3 Lager- und Handhabungsbedingungen

ESD-Vorsichtsmaßnahmen:Das Bauteil hat einen ESD-Schwellwert von 2000 V (HBM). Die Handhabung mit antistatischen Armbändern und an ordnungsgemäß geerdeten Geräten ist zwingend erforderlich, um Schäden durch elektrostatische Entladung zu verhindern.

Feuchtigkeitssensitivität:Die LEDs sind in einer feuchtigkeitsdichten Beutel mit Trockenmittel verpackt. Sobald der original versiegelte Beutel geöffnet ist, haben die Bauteile eine begrenzte Standzeit (MSL 3). Es wird empfohlen, den IR-Reflow innerhalb einer Woche nach dem Öffnen abzuschließen. Für längere Lagerung nach dem Öffnen vor dem Löten mindestens 20 Stunden bei 60°C backen oder in einer versiegelten, trockenen Umgebung (z.B. mit Trockenmittel oder Stickstoff) lagern.

Lagerumgebung:Ungeöffnete Verpackungen sollten bei ≤30°C und ≤90 % r.F. gelagert werden. Geöffnete Verpackungen oder Bauteile sollten bei ≤30°C und ≤60 % r.F. gelagert werden.

6.4 Reinigung

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

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Band- und Spulenspezifikationen

Die LEDs werden auf 8 mm breitem, geprägtem Trägerband geliefert, das auf 7-Zoll (178 mm) Spulen aufgewickelt ist. Die Standardspulenmenge beträgt 4000 Stück. Eine Mindestpackmenge von 500 Stück ist für Restbestellungen verfügbar. Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA 481 Spezifikationen. Das Band hat eine Deckfolie, um die Bauteiltaschen zu verschließen.

7.2 Interpretation der Teilenummer

Die Teilenummer LTW-C19BZDS2-NB enthält kodierte Informationen über die Produktfamilie, Farbe und spezifische Bin-Auswahlen (wahrscheinlich für Intensität und Farbe). Die genaue Dekodierung ist proprietär, aber sie identifiziert diese spezifische Variante mit gelber Linse/schwarzer Kappe und InGaN-Weißchip.

8. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

Die gebräuchlichste Ansteuerungsmethode ist ein einfacher Vorwiderstand zur Strombegrenzung. Der Widerstandswert (R) wird berechnet als R = (Vversorgung - VF) / IF, wobei VF die Durchlassspannung beim gewünschten Betriebsstrom (IF) ist. Für einen stabilen Strom bei variierender VF oder Versorgungsspannung wird ein Konstantstromtreiber (linear oder Schaltregler) empfohlen, insbesondere für Anwendungen, die eine gleichmäßige Helligkeit erfordern.

8.2 Thermomanagement

Bei einer maximalen Verlustleistung von 70 mW ist das thermische Design für die Zuverlässigkeit wichtig. Stellen Sie sicher, dass die Leiterplatte über ausreichende Kupferflächen verfügt, die mit den LED-Lötflächen verbunden sind, um als Kühlkörper zu dienen. Vermeiden Sie den Betrieb mit maximalem Strom bei hohen Umgebungstemperaturen, ohne die resultierende Sperrschichttemperatur zu bewerten.

8.3 Optisches Design

Der 80-Grad-Abstrahlwinkel bietet einen breiten, diffusen Strahl, der sich für Statusleuchten und Hintergrundbeleuchtung eignet, bei denen eine gleichmäßige Ausleuchtung einer Fläche benötigt wird. Für fokussierteres Licht wären Sekundäroptiken (Linsen) erforderlich.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale dieser LED in ihrer Klasse sind die Kombination aus einem InGaN-Weißchip (der typischerweise in einigen Aspekten höhere Effizienz und bessere Farbwiedergabe als ältere Phosphor-auf-Blau-Technologien bietet), ihr spezifisches Gehäuse mit gelber Linse/schwarzer Kappe für ästhetische oder optische Filterzwecke und ihre detaillierte Binnensortierung für Farb- und Intensitätskonsistenz. Die 70 mW Leistungsaufnahme und 20 mA Stromfähigkeit sind Standard für kleine SMD-LEDs und positionieren sie für allgemeine Indikatoranwendungen.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich diese LED mit 3,3V-Logik ansteuern?

A: Ja. Mit einer typischen VF von 2,7 V bei 2 mA kann ein einfacher Vorwiderstand mit einer 3,3-V-Versorgung verwendet werden. Berechnen Sie den Widerstandswert basierend auf Ihrem gewünschten Betriebsstrom.

F: Was ist der Unterschied zwischen den Iv-Bins (L, M, N)?

A: Sie repräsentieren unterschiedliche garantierte Mindestlichtausgangsstufen. Bin N bietet die höchste Intensität (28-45 mcd), während Bin L die niedrigste ist (11-18 mcd). Wählen Sie basierend auf dem Helligkeitsbedarf Ihrer Anwendung.

F: Ist eine Sperrschutzdiode notwendig?

A: Während die LED einen kleinen Sperrstrom (max. 10 µA bei 5 V) verkraften kann, ist sie nicht für den Sperrbetrieb ausgelegt. In Schaltungen, in denen Sperrspannung möglich ist (z.B. AC-Kopplung, induktive Lasten), wird eine externe Schutzdiode parallel zur LED (Kathode an Anode) dringend empfohlen.

F: Wie interpretiere ich die Farbton-Bin-Koordinaten?

A: Die Bins S1, S2, S3, S5 definieren Regionen im CIE-Farbdiagramm. LEDs innerhalb desselben Bins haben einen visuell ähnlichen Weißton. Für Anwendungen, bei denen Farbabgleich zwischen mehreren LEDs kritisch ist, ist die Spezifikation eines engen Farbton-Bins wesentlich.

11. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf einer Statusanzeige für einen Consumer-Router.

Die LED muss "Eingeschaltet" und "Netzwerkaktivität" anzeigen. Ein konstantes grünes Licht wird oft für die Stromversorgung verwendet, aber diese weiße LED könnte hinter einem farbigen Diffusor oder für ein modernes Weißlicht-Design verwendet werden.

Entwurfsschritte:

1. Ansteuerschaltung:Nutzen Sie die 3,3-V-Schiene des Routers. Ziel ist ein Betriebsstrom von 10 mA für gute Sichtbarkeit ohne übermäßigen Stromverbrauch. Unter Annahme einer VF von 2,8 V (konservative Schätzung) berechnen Sie den Vorwiderstand: R = (3,3 V - 2,8 V) / 0,01 A = 50 Ohm. Verwenden Sie einen Standard-51-Ohm-Widerstand.

2. Thermisch:Verlustleistung: Pd = VF * IF = 2,8 V * 0,01 A = 28 mW, deutlich unter dem Maximum von 70 mW.

3. PCB-Layout:Folgen Sie dem empfohlenen Lötflächenlayout aus dem Datenblatt. Fügen Sie eine kleine Kupferfläche um die Lötflächen zur Wärmeableitung hinzu.

4. Bauteilauswahl:Bestellen Sie aus Bin M oder N für ausreichende Helligkeit. Spezifizieren Sie einen konsistenten Farbton-Bin (z.B. S2), wenn mehrere Einheiten über verschiedene Routermodelle hinweg verwendet werden, um Farbabgleich zu gewährleisten.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Diese LED basiert auf einem Halbleiterchip aus InGaN (Indiumgalliumnitrid). Wenn eine Durchlassspannung über den p-n-Übergang dieses Materials angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der InGaN-Schichten ist so ausgelegt, dass Licht im blauen oder nahen ultravioletten Spektrum emittiert wird. Um weißes Licht zu erzeugen, wird diese Primäremission mit einer Phosphorbeschichtung im Gehäuse kombiniert. Der Phosphor absorbiert einen Teil des blauen Lichts und emittiert es bei längeren Wellenlängen (gelb, rot) neu, vermischt mit dem verbleibenden blauen Licht, um den Eindruck von Weiß zu erzeugen. Die gelbe Linse kann das spektrale Ausgangssignal weiter modifizieren oder für Diffusion sorgen.

13. Technologietrends und Kontext

Auf InGaN basierende weiße LEDs stellen einen bedeutenden Fortschritt in der Festkörperbeleuchtung dar. Wichtige Branchentrends, die für diese Komponente relevant sind, umfassen:

Erhöhte Effizienz:Laufende Forschung in der Materialwissenschaft zielt darauf ab, die interne Quanteneffizienz (IQE) des Chips und die Konversionseffizienz des Phosphors zu verbessern, was zu höheren Lumen pro Watt (lm/W) führt.

Farbqualität:Entwicklung von Multi-Phosphor-Mischungen und neuartigen Phosphormaterialien zur Verbesserung des Farbwiedergabeindex (CRI), um weißes Licht natürlicher erscheinen zu lassen.

Miniaturisierung:Der Trend zu dünneren und kleineren Consumer-Elektronikgeräten treibt die Entwicklung von LEDs mit immer kleineren Abmessungen und niedrigeren Bauhöhen voran, wie die "superflache" Eigenschaft dieses Bauteils.

Zuverlässigkeit und Lebensdauer:Verbesserungen bei Gehäusematerialien und thermischem Management verlängern die Betriebslebensdauer von SMD-LEDs und machen sie für anspruchsvollere Anwendungen geeignet. Die detaillierten Lager- und Handhabungsrichtlinien in diesem Datenblatt spiegeln den Branchenfokus auf die Aufrechterhaltung der Zuverlässigkeit in der Lieferkette wider.