SMD LED LTW-482DS5 Datenblatt - Weißer InGaN-Chip, Gelbe Linse - Elektrische & Optische Spezifikationen

1. Produktübersicht

Die LTW-482DS5 ist eine SMD-LED (Surface-Mount Device), die für die automatisierte Leiterplattenbestückung (PCB) konzipiert ist. Sie gehört zu einer Bauteilfamilie, die für Anwendungen entwickelt wurde, bei denen Platz eine kritische Einschränkung darstellt. Das Bauteil kombiniert einen ultrahellen weißen InGaN-Chip (Indiumgalliumnitrid) mit einer gelb getönten Linse, was zu einer spezifischen Farbausgabe führt. Diese LED ist für die in der Serienfertigung von Elektronik üblichen Infrarot-Reflow-Lötverfahren geeignet.

Der Kernvorteil dieser Komponente liegt in ihrer miniaturisierten Bauform und ihrer Eignung für automatisierte Bestückungsgeräte, was die Produktion rationalisiert. Sie ist als EIA-Standardgehäuse klassifiziert, was eine breite Kompatibilität mit industriellen Fertigungslinien gewährleistet. Das Bauteil ist zudem als IC-kompatibel spezifiziert, was bedeutet, dass es in vielen Fällen direkt von typischen Logikpegeln aus Mikrocontrollern oder anderen digitalen Schaltungen angesteuert werden kann, ohne komplexe Treiberstufen zu benötigen.

Der Zielmarkt für diese LED umfasst ein breites Spektrum an Konsum- und Industrie-Elektronik. Hauptanwendungen sind Statusanzeigen, Hintergrundbeleuchtung für Tastaturen und Keypads sowie die Integration in Mikrodisplays. Sie wird auch in Telekommunikationsgeräten, Geräten der Büroautomatisierung, verschiedenen Haushaltsgeräten und für Innenraum-Beschilderung oder Symbolbeleuchtung eingesetzt, wo eine kompakte, zuverlässige Lichtquelle benötigt wird.

2. Detaillierte technische Spezifikationen

2.1 Absolute Maximalwerte

Die absoluten Maximalwerte definieren die Grenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden an der LED führen kann. Diese Werte gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C. Der maximale Dauer-Durchlassstrom (IF) beträgt 20 mA. Ein höherer Spitzen-Durchlassstrom von 100 mA ist zulässig, jedoch nur unter gepulsten Bedingungen mit einem strikten Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von maximal 0,1 Millisekunden. Die maximale Verlustleistung beträgt 72 Milliwatt (mW). Der Betriebstemperaturbereich liegt zwischen -20°C und +80°C, die Lagertemperatur zwischen -40°C und +85°C. Ein kritischer Wert für die Bestückung ist die Infrarot-Lötbedingung, die während des Reflow-Prozesses 260°C für maximal 10 Sekunden nicht überschreiten darf.

2.2 Elektrische und optische Kenndaten

Die typischen Betriebskenndaten werden bei Ta=25°C und einem Durchlassstrom (IF) von 5 mA gemessen, einer gängigen Testbedingung. Die Durchlassspannung (VF) liegt zwischen minimal 2,55 Volt und maximal 3,15 Volt, wobei ein typischer Wert innerhalb dieser Bandbreite angenommen wird. Die Lichtstärke (Iv), ein Maß für die wahrgenommene Helligkeit, variiert stark von 71,0 Millicandela (mcd) bis 280,0 mcd. Diese Variation wird durch ein Binning-System verwaltet. Der Abstrahlwinkel (2θ1/2), definiert als der Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres Wertes auf der Achse abfällt, beträgt 130 Grad, was auf ein sehr breites Strahlprofil hinweist. Die Farbkoordinaten, die den Farbort im CIE-1931-Farbraum definieren, sind unter Testbedingungen mit x=0,304 und y=0,301 angegeben. Der Sperrstrom (IR) ist bei einer Sperrspannung (VR) von 5V garantiert kleiner als 10 Mikroampere, obwohl das Bauteil nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt ist.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um die Konsistenz in der Massenproduktion sicherzustellen, werden LEDs nach Leistungsklassen sortiert. Die LTW-482DS5 verwendet ein dreidimensionales Binning-System für Durchlassspannung (VF), Lichtstärke (Iv) und Farbton (Farbort).

3.1 Binning der Durchlassspannung (VF)

Die VF wird in 0,1-V-Schritten von V1 (2,55V - 2,65V) bis V6 (3,05V - 3,15V) eingeteilt. Auf jede Klasse wird eine Toleranz von ±0,1V angewendet. Dies ermöglicht es Entwicklern, LEDs mit engeren Spannungsbereichen für Anwendungen auszuwählen, die eine gleichmäßige Helligkeit bei Ansteuerung durch eine Konstantspannungsquelle erfordern, oder um die Berechnung des Vorwiderstands besser abzustimmen.

3.2 Binning der Lichtstärke (Iv)

Die Lichtstärke wird in drei Hauptcodes eingeteilt: Q (71,0 - 112,0 mcd), R (112,0 - 180,0 mcd) und S (180,0 - 280,0 mcd). Auf jeden Bereich wird eine Toleranz von ±15% angewendet. Dieses Binning ist entscheidend für Anwendungen, bei denen eine konsistente wahrgenommene Helligkeit über mehrere LEDs hinweg wichtig ist, wie z.B. in Hintergrundbeleuchtungs-Arrays oder Statusanzeigegruppen.

3.3 Binning des Farbtons (Farbe)

Die Farbkoordinaten (x, y) werden in sechs Bereiche eingeteilt, die mit S1 bis S6 bezeichnet sind. Jede Klasse definiert einen viereckigen Bereich im CIE-1931-Farbdiagramm. Die Klassen sind so angeordnet, dass LEDs mit ähnlichen Weißlichtfarbtemperaturen und -tönen gruppiert werden. Auf jede Koordinate innerhalb ihrer Klasse wird eine Toleranz von ±0,01 angewendet. Dies gewährleistet Farbgleichheit, wenn mehrere LEDs nebeneinander verwendet werden. Das bereitgestellte Diagramm zeigt diese S1-S6-Bereiche visuell im Farbdiagramm.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt verweist auf typische Kennlinien, die die Beziehung zwischen Schlüsselparametern grafisch darstellen. Obwohl die spezifischen Graphen im bereitgestellten Text nicht detailliert sind, würden Standardkurven für eine solche LED typischerweise Folgendes umfassen:

• Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kennlinie):Diese nichtlineare Kurve zeigt, wie die Spannung mit dem Strom ansteigt. Sie ist für den Entwurf der Ansteuerschaltung unerlässlich, insbesondere bei Verwendung einer Konstantspannungsquelle mit einem Vorwiderstand.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Diese Kurve zeigt, wie die Lichtausbeute mit dem Treiberstrom ansteigt. Sie ist typischerweise über einen Bereich linear, sättigt jedoch bei höheren Strömen.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Diese Kurve zeigt die thermische Degradation der Lichtausbeute. Mit steigender Sperrschichttemperatur der LED nimmt ihre Lichtausbeute ab. Das Verständnis hierfür ist für das thermische Management in der Anwendung entscheidend.
• Relative spektrale Leistungsverteilung:Für eine weiße LED zeigt dieses Diagramm die Intensität des emittierten Lichts bei jeder Wellenlänge. Eine weiße LED vom InGaN-Typ hat typischerweise einen blauen Emissionspeak vom Chip selbst, kombiniert mit einer breiteren gelben Emission von der Phosphorbeschichtung, was zu dem wahrgenommenen weißen Licht führt.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED entspricht einem standardmäßigen SMD-Gehäuse. Alle kritischen Abmessungen wie Länge, Breite, Höhe und Anschlussabstand sind in Millimetern angegeben, mit einer Standardtoleranz von ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben. Die Linsenfarbe ist gelb, die Quellenfarbe (Chip) ist weiß. Detaillierte Maßzeichnungen sind im Datenblatt für das PCB-Footprint-Design enthalten.

5.2 Polaritätskennzeichnung und Pad-Design

Die Komponente enthält Markierungen oder strukturelle Merkmale (wie eine abgeschrägte Ecke oder einen Punkt), um die Kathode (Minuspol) zu kennzeichnen. Ein empfohlenes PCB-Land-Pattern (Lötpad-Layout) wird bereitgestellt, um eine ordnungsgemäße Lötstellenbildung, eine zuverlässige elektrische Verbindung und optimale mechanische Stabilität während und nach dem Reflow-Prozess zu gewährleisten. Die Lötrichtung relativ zur Gehäuseausrichtung kann ebenfalls spezifiziert sein, um "Tombstoning" (Abheben eines Endes vom Pad) zu verhindern.

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

6.1 IR-Reflow-Lötprofil

Ein empfohlenes Reflow-Profil für bleifreie Lötprozesse wird bereitgestellt. Schlüsselparameter umfassen eine Aufwärmphase, eine definierte Zeit oberhalb der Liquidustemperatur, eine Spitzentemperatur von maximal 260°C und eine Zeit bei dieser Spitzentemperatur von maximal 10 Sekunden. Das Profil ist darauf ausgelegt, thermische Belastungen des LED-Gehäuses zu minimieren und gleichzeitig eine zuverlässige Lötstelle zu gewährleisten. Es wird betont, dass das optimale Profil je nach spezifischem PCB-Design, Lotpaste und Ofeneigenschaften variieren kann.

6.2 Lagerung und Handhabung

Die LEDs sind feuchtigkeitsempfindliche Bauteile (MSL 3). In der originalversiegelten, feuchtigkeitsgeschützten Beutel mit Trockenmittel gelagert bei ≤30°C und ≤90% relativer Luftfeuchtigkeit (RH) beträgt die Haltbarkeit ein Jahr. Nach dem Öffnen der Verpackung sollten die Bauteile bei ≤30°C und ≤60% RH gelagert werden. Es wird empfohlen, den IR-Reflow-Prozess innerhalb einer Woche nach dem Öffnen abzuschließen. Für eine Lagerung von mehr als einer Woche außerhalb der Originalverpackung ist vor dem Löten ein Trocknungsprozess (Baking) bei etwa 60°C für mindestens 20 Stunden erforderlich, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning"-Schäden während des Reflow zu verhindern.

6.3 Reinigung

Falls eine Reinigung nach dem Löten erforderlich ist, sollten nur spezifizierte Lösungsmittel verwendet werden. Das Eintauchen der LED in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute wird empfohlen. Nicht spezifizierte chemische Reiniger können die Kunststofflinse oder das Gehäusematerial beschädigen.

6.4 ESD-Vorsichtsmaßnahmen (Elektrostatische Entladung)

Die LED ist anfällig für Schäden durch statische Elektrizität und Spannungsspitzen. Während der Handhabung und Bestückung müssen geeignete ESD-Schutzmaßnahmen ergriffen werden. Dazu gehören die Verwendung geerdeter Handgelenkbänder, antistatischer Handschuhe und die Sicherstellung, dass alle Geräte und Arbeitsflächen ordnungsgemäß geerdet sind.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die LTW-482DS5 wird verpackt für die automatisierte Bestückung geliefert. Die Bauteile befinden sich in einer geprägten Trägerbahn mit einer Breite von 8 mm. Diese Bahn wird auf Standardspulen mit einem Durchmesser von 7 Zoll (ca. 178 mm) aufgewickelt. Jede volle Spule enthält 3000 Stück. Für Mengen unter einer vollen Spule ist eine Mindestpackmenge von 500 Stück für Restbestände verfügbar. Die Tape-and-Reel-Verpackung entspricht den ANSI/EIA-481-Spezifikationen. Die Bahn hat einen Deckverschluss zum Schutz der Bauteile, und es gibt eine Begrenzung für die maximale Anzahl aufeinanderfolgender fehlender Bauteile in der Bahn.

8. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

8.1 Ansteuerung der LED

Eine LED ist ein stromgesteuertes Bauteil. Die gebräuchlichste und stabilste Betriebsmethode ist die Verwendung einer Konstantstromquelle. Bei Verwendung einer Konstantspannungsquelle (wie einem Mikrocontroller-GPIO-Pin oder einer geregelten Stromschiene) muss ein strombegrenzender Widerstand in Reihe mit der LED geschaltet werden. Der Widerstandswert (R) kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (V_Versorgung - VF_LED) / I_gewünscht. Beispiel: Um die LED mit ihrem typischen Teststrom von 5 mA aus einer 5-V-Versorgung zu betreiben, bei einer angenommenen VF von 2,8 V: R = (5V - 2,8V) / 0,005A = 440 Ohm. Ein Standard-470-Ohm-Widerstand wäre eine geeignete Wahl. Die Belastbarkeit des Widerstands sollte ebenfalls überprüft werden: P = I²R = (0,005)² * 470 = 0,01175 W, daher ist ein Standard-1/8-W-Widerstand (0,125 W) mehr als ausreichend.

8.2 Thermomanagement

Obwohl die Verlustleistung gering ist (max. 72 mW), ist ein effektives Thermomanagement dennoch wichtig für die Lebensdauer und die Aufrechterhaltung der Lichtausbeute. Die Leistung der LED verschlechtert sich mit steigender Sperrschichttemperatur. Die Leiterplatte selbst dient als Kühlkörper. Eine ausreichende Kupferfläche, die mit dem thermischen Pad oder den Anschlüssen der LED verbunden ist, sowie eine Belüftung bei geschlossenen Gehäusen helfen bei der Wärmeableitung. Vermeiden Sie den Betrieb der LED über längere Zeit gleichzeitig bei absolutem Maximalstrom und Maximaltemperatur.

8.3 Optisches Design

Der 130-Grad-Abstrahlwinkel erzeugt einen sehr breiten, diffusen Strahl. Dies ist ideal für Flächenbeleuchtung oder Statusanzeigen, die aus einem weiten Blickwinkel sichtbar sein müssen. Für Anwendungen, die einen stärker fokussierten Strahl erfordern, müssten sekundäre Optiken (wie Linsen oder Lichtleiter) extern hinzugefügt werden. Die gelbe Linse filtert das emittierte weiße Licht und verschiebt die endgültige Ausgabefarbe in Richtung wärmerer Töne.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die LTW-482DS5 unterscheidet sich durch ihre spezifische Kombination aus einem weißen InGaN-Chip und einer gelben Linse. Im Vergleich zu einer Standard-Weiß-LED mit klarer Linse bietet dieses Produkt eine deutliche, wärmere Farbausgabe, die für bestimmte ästhetische oder funktionale Anforderungen (z.B. Nachahmung von Glühlampen-Anzeigelichtern) wünschenswert sein kann. Ihr breiter Abstrahlwinkel ist ein Schlüsselmerkmal im Vergleich zu schmalwinkligen LEDs für Spotbeleuchtung. Das umfassende Binning-System für Spannung, Intensität und Farbe bietet ein Maß an Konsistenz, das für Multi-LED-Anwendungen wichtig ist und das bei kostengünstigeren oder generischen LED-Angeboten oft nicht so streng definiert ist. Ihre Konformität mit Standards für automatische Bestückung und IR-Reflow macht sie zu einer zuverlässigen Wahl für die moderne, automatisierte Elektronikfertigung.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

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

A: Möglich, aber es hängt von der Durchlassspannung (VF) der LED ab. Wenn die VF der LED am unteren Ende ihres Bereichs liegt (z.B. 2,6 V), beträgt die Differenz 0,7 V. Bei einem gewünschten Strom von 5 mA ergibt sich ein Widerstand von R = 0,7 V / 0,005 A = 140 Ohm. Das ist machbar. Wenn die VF der LED jedoch 3,1 V beträgt, ist die Differenz nur 0,2 V, was einen 40-Ohm-Widerstand erfordert. Bei 5 mA kann der Spannungsabfall über den internen Treiber des Mikrocontrollers signifikant werden, was möglicherweise verhindert, dass die LED korrekt leuchtet, oder zu inkonsistenter Helligkeit führt. Eine Treiberschaltung (wie ein Transistor) ist für eine konsistente Leistung über alle VF-Klassen hinweg zuverlässiger.

F: Was ist der Unterschied zwischen "Linsenfarbe" und "Quellenfarbe"?

A: Die "Quellenfarbe" bezieht sich auf das Licht, das der Halbleiterchip selbst emittiert, bevor es durch die Gehäuselinse tritt. Hier ist es ein weißer InGaN-Chip. Die "Linsenfarbe" ist die Farbe des Kunststoff-Umhüllungsmaterials, das die Kuppel der LED bildet. Eine gelbe Linse wirkt als Filter, absorbiert einige Wellenlängen (wie Blau) und lässt andere (Gelb, Rot) durch, was zu einem endgültigen emittierten Licht führt, das wärmer (gelblicher/bernsteinfarbener) erscheint als die ursprüngliche Ausgabe des weißen Chips.

F: Warum ist die Sperrstrom (IR)-Spezifikation wichtig, wenn das Bauteil nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt ist?

A: Der IR-Test ist in erster Linie ein Qualitäts- und Zuverlässigkeitstest. Ein hoher Sperrstrom kann auf einen Defekt in der Halbleitersperrschicht hinweisen. Darüber hinaus hilft bei Schaltungsentwürfen, bei denen die LED Sperrspannungsspitzen ausgesetzt sein könnte (selbst kurzzeitig), die Kenntnis des maximalen Leckstroms beim Entwurf von Schutzschaltungen, um Schäden oder unerwartetes Schaltungsverhalten zu verhindern.

F: Wie interpretiere ich den Binning-Code auf der Verpackung?

A: Das Verpackungsetikett sollte Codes für die VF-, Iv- und Farbton-Klassen enthalten (z.B. V3R-S4). So können Sie den spezifischen Leistungsbereich der LEDs in dieser Charge kennen. Für kritische Anwendungen, die eine hohe Konsistenz erfordern, können Sie beim Bestellen die genauen Binning-Codes angeben.

11. Praktische Anwendungsbeispiele

Beispiel 1: Tastatur-Hintergrundbeleuchtung

In einer Notebook-Tastatur könnten mehrere LTW-482DS5 LEDs unter einer lichtdurchlässigen Tastenoberfläche platziert werden. Ihr breiter 130-Grad-Abstrahlwinkel sorgt für eine gleichmäßige Ausleuchtung der Tastatur. Die gelbe Linse bietet eine warmweiße Hintergrundbeleuchtung, die oft als weniger grell empfunden wird als kaltweißes Licht, insbesondere in Umgebungen mit wenig Licht. Entwickler würden LEDs aus denselben Lichtstärke- (Iv) und Farbton-Klassen (Sx) auswählen, um eine einheitliche Farbe und Helligkeit über die gesamte Tastatur hinweg zu gewährleisten.

Beispiel 2: Industrielles Statusanzeigepanel

Auf einem Bedienpanel für Industrieanlagen können diese LEDs als Statusanzeigen für "Eingeschaltet"