Technisches Datenblatt SMD-LED LTSA-E67RUWETU - Weiß InGaN, Gelbe Linse - 50mA, 170mW

1. Produktübersicht

Die LTSA-E67RUWETU ist eine hochhelle, oberflächenmontierbare LED, die für automatisierte Bestückungsprozesse und platzbeschränkte Anwendungen konzipiert ist. Sie verfügt über eine weiße Lichtquelle auf Basis von InGaN-Technologie (Indiumgalliumnitrid), die in einem Gehäuse mit gelb getönter Linse untergebracht ist. Diese Kombination ist darauf ausgelegt, den Anforderungen moderner Elektronikgeräte an zuverlässige, kompakte Beleuchtungslösungen gerecht zu werden.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Diese LED zeichnet sich durch ihre Kompatibilität mit automatischen Bestückungsgeräten und Standard-Infrarot (IR)-Reflow-Lötprozessen aus, was sie ideal für die Serienfertigung macht. Ihre primären Zielmärkte sind Konsumelektronik, Netzwerksysteme und insbesondere Automotive-Zubehöranwendungen. Die Komponente ist gemäß dem AEC-Q101-Standard (Revision D) qualifiziert, was ihre Eignung für Automotive-Umgebungen unterstreicht, wo Bauteilzuverlässigkeit oberste Priorität hat. Weitere Merkmale sind RoHS-Konformität, Verpackung auf 8-mm-Tape in 7-Zoll-Spulen und Vorkonditionierung auf JEDEC Feuchtesensitivitätsstufe 2a, was die Stabilität während Lagerung und Montage sicherstellt.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Eine detaillierte Betrachtung der elektrischen, optischen und thermischen Spezifikationen ist für ein korrektes Schaltungsdesign und Wärmemanagement entscheidend.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Grenzwerte definieren die Limits, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Sie sind bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C spezifiziert. Der maximale Dauer-Durchlassstrom (DC) beträgt 50 mA. Unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite) ist ein Spitzen-Durchlassstrom von 100 mA zulässig. Die maximale Verlustleistung liegt bei 170 mW. Der Betriebs- und Lagertemperaturbereich des Bauteils beträgt -40°C bis +100°C. Das Überschreiten dieser Grenzwerte, insbesondere der Sperrschichttemperatur, kann zu katastrophalem Ausfall oder erheblicher Degradation der Lichtleistung und Lebensdauer führen.

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Gemessen bei Ta=25°C und einem Standard-Teststrom (IF) von 30 mA weist das Bauteil eine typische Lichtstärke von minimal 1800 mcd bis maximal 3550 mcd auf. Die Durchlassspannung (VF) liegt typischerweise zwischen 2,8 V und 3,4 V, mit einer angegebenen Toleranz von ±0,1 V pro Spannungs-Bin. Der Abstrahlwinkel (2θ1/2), definiert als der Winkel, bei dem die Intensität die Hälfte des axialen Werts beträgt, beträgt 120 Grad, was auf ein breites, diffuses Lichtabstrahlmuster hinweist. Die Farbkoordinaten sind im CIE-1931-Diagramm mit x=0,3197, y=0,3131 spezifiziert und definieren den Weißpunkt. Der Sperrstrom (IR) beträgt maximal 10 µA bei VR=5 V, und die elektrostatische Entladungsfestigkeit (ESD) beträgt 2000 V nach dem Human Body Model (HBM). Es ist kritisch zu beachten, dass das Bauteil nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt ist; die Sperrspannungs-Prüfbedingung dient nur zu Informationszwecken.

2.3 Thermische Kenngrößen

Effektives Wärmemanagement ist für die LED-Leistung und -Lebensdauer wesentlich. Der Wärmewiderstand von der Sperrschicht zur Umgebung (RθJA) beträgt typischerweise 280 °C/W, gemessen auf einem FR4-Substrat mit 1,6 mm Dicke und einer 16 mm² großen Kupferfläche. Wichtiger ist der Wärmewiderstand von der Sperrschicht zum Lötpunkt (RθJS) von 130 °C/W. Dieser niedrigere Wert ist für das Design relevanter, da er den primären Wärmeleitpfad vom LED-Chip zur Leiterplatte (PCB) darstellt. Die absolute maximale Sperrschichttemperatur (TJ) beträgt 125°C. Entwickler müssen sicherstellen, dass die betriebliche Sperrschichttemperatur, berechnet unter Verwendung der Verlustleistung und der Wärmewiderstände, deutlich unter diesem Limit bleibt, um die Zuverlässigkeit zu gewährleisten.

3. Erklärung des Binning-Systems

Die LTSA-E67RUWETU verwendet ein umfassendes Binning-System, um Einheiten basierend auf Durchlassspannung (VF), Lichtstärke (IV) und Farbkoordinaten zu kategorisieren. Dies ermöglicht es Entwicklern, LEDs mit konsistenter Leistung für ihre Anwendung auszuwählen.

3.1 Durchlassspannungs-Binning (VF)

Die Einheiten werden in drei Spannungs-Bins sortiert: H (2,8 V - 3,0 V), J (3,0 V - 3,2 V) und K (3,2 V - 3,4 V). Auf jedes Bin wird eine Toleranz von ±0,1 V angewendet. Die Auswahl von LEDs aus demselben VF-Bin hilft, eine gleichmäßige Stromverteilung sicherzustellen, wenn mehrere LEDs parallel geschaltet sind.

3.2 Lichtstärke-Binning (IV)

Intensitäts-Bins gewährleisten konsistente Helligkeitsniveaus. Die Bins sind: X1 (1800 - 2240 mcd), X2 (2240 - 2800 mcd) und Y1 (2800 - 3550 mcd). Innerhalb jedes Bins wird eine Toleranz von ±11 % angewendet. Dies ermöglicht eine Einteilung basierend auf den Ausgangsanforderungen, was sich potenziell auf Kosten und Auswahl für verschiedene Produktklassen auswirkt.

3.3 Farbkoordinaten-Binning

Der komplexeste Aspekt ist das Farb-Binning. Das Datenblatt enthält eine detaillierte Tabelle von Farbkoordinaten, die mehrere viereckige Bereiche (Bins) im CIE-1931-Diagramm definieren, wie z.B. LL, LK, ML, MK, NL, NK usw. Jedes Bin ist durch vier (x, y)-Koordinatenpunkte definiert. Der typische Farbpunkt (x=0,3197, y=0,3131) fällt in mehrere dieser Bins (z.B. LL, LK, ML). Für die Farbtonkoordinaten innerhalb eines Bins ist eine Toleranz von ±0,01 spezifiziert. Diese enge Kontrolle ist für Anwendungen, bei denen Farbkonstanz kritisch ist, wie z.B. in Anzeigeeinheiten oder Hintergrundbeleuchtungen, bei denen mehrere LEDs gleichzeitig betrachtet werden, von entscheidender Bedeutung.

4. Mechanische und Verpackungsinformationen

4.1 Gehäuseabmessungen und Polarität

Die LED entspricht einem EIA-Standard-SMD-Gehäuse. Alle Abmessungen sind in Millimetern angegeben, mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,2 mm, sofern nicht anders angegeben. Ein kritischer Designhinweis ist, dass der Anodenanschlussrahmen auch als primärer Kühlkörper für die LED fungiert. Dies bedeutet, dass die Anodenfläche auf der Leiterplatte mit ausreichender thermischer Masse ausgelegt und möglicherweise mit Wärmedurchkontaktierungen oder -flächen verbunden werden muss, um Wärme effektiv abzuführen. Die korrekte Identifizierung von Anode und Kathode während des Layouts ist für den richtigen Betrieb und die optimale thermische Leistung unerlässlich.

4.2 Empfohlene Lötflächen auf der Leiterplatte

Das Datenblatt enthält eine Zeichnung für das empfohlene Lötflächenlayout auf der Leiterplatte für die Infrarot-Reflow-Lötung. Die Einhaltung dieser Abmessungen gewährleistet eine zuverlässige Lötstelle, korrekte Ausrichtung und effektive Wärmeübertragung von der thermischen Fläche der LED (Anode) zur Leiterplatte.

4.3 Tape-and-Reel-Verpackung

Für die automatisierte Montage werden die LEDs auf 8 mm breitem, geprägtem Trägertape geliefert, das auf Spulen mit 7 Zoll (178 mm) Durchmesser aufgewickelt ist. Jede Spule enthält 2000 Stück. Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA-481-Spezifikationen. Wichtige Hinweise sind: Leere Bauteiltaschen sind mit Deckband versiegelt, und pro Spule sind maximal zwei aufeinanderfolgende fehlende Bauteile (Lampen) zulässig. Das Verständnis der Tape-Teilung und der Spulenabmessungen ist für die Programmierung automatisierter Bestückungsgeräte erforderlich.

5. Löt-, Montage- und Handhabungsanleitung

5.1 IR-Reflow-Lötprofil

Ein empfohlenes Reflow-Profil für bleifreie Lötprozesse wird bereitgestellt, das mit dem J-STD-020-Standard übereinstimmt. Dieses Profil umfasst typischerweise Aufheiz-, Temperaturhalte-, Reflow- (mit einer Spitzentemperaturgrenze) und Abkühlphasen. Die Einhaltung des vom Hersteller empfohlenen Profils ist entscheidend, um thermischen Schock, Lötstellenfehler oder Schäden an der internen Struktur der LED und der Epoxidlinse zu verhindern.

5.2 Reinigung

Wenn eine Nachlötreinigung erforderlich ist, sollten nur spezifizierte Chemikalien verwendet werden. Das Datenblatt empfiehlt das Eintauchen in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei normaler Raumtemperatur für weniger als eine Minute. Die Verwendung nicht spezifizierter oder aggressiver Chemikalien kann das Gehäusematerial der LED beschädigen, was zu Verfärbungen, Rissen oder Delaminierung führt.

5.3 Lagerung und Feuchtesensitivität

Das Produkt ist gemäß JEDEC J-STD-020 als Feuchtesensitivitätsstufe (MSL) 2a klassifiziert. Dies bedeutet, dass die versiegelte feuchtigkeitsdichte Verpackung (mit Trockenmittel im Inneren) nach dem Öffnen bei Lagerbedingungen ≤ 30°C / 60 % relativer Luftfeuchtigkeit eine Standzeit von 4 Wochen hat. Für die Langzeitlagerung vor der Verwendung sollten die versiegelten Beutel bei 30°C oder weniger und 70 % relativer Luftfeuchtigkeit oder weniger aufbewahrt werden. Für die LEDs wird eine empfohlene Verwendungsdauer von einem Jahr in der versiegelten feuchtigkeitsdichten Verpackung angegeben. Die Nichtbeachtung dieser Vorsichtsmaßnahmen kann während des Reflow-Lötens zu \"Popcorning\" führen, bei dem aufgenommene Feuchtigkeit verdampft und das Gehäuse aufreißt.

6. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

6.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese LED eignet sich für eine Vielzahl von Elektronikgeräten, einschließlich, aber nicht beschränkt auf: schnurlose und Mobiltelefone, Notebook-Computer, Netzwerksysteme und verschiedene Automotive-Zubehranwendungen (z.B. Innenraumbeleuchtung, Schalter-Hintergrundbeleuchtung, Statusanzeigen). Ihre AEC-Q101-Qualifikation macht sie zu einem Kandidaten für nicht sicherheitskritische Automotive-Elektronik.

6.2 Designüberlegungen

• Strombegrenzung:Verwenden Sie stets einen Reihen-Strombegrenzungswiderstand oder eine Konstantstromquelle. Die Durchlassspannung hat einen Bereich (2,8-3,4 V), daher stellt ein Design für die maximale VF sicher, dass die LED bei Anschluss an eine feste Spannungsquelle ihren Nennstrom nicht überschreitet.
• Wärmemanagement:Die Anode ist der Wärmepfad. Gestalten Sie die Anodenfläche auf der Leiterplatte mit ausreichender Kupferfläche. Verwenden Sie Wärmedurchkontaktierungen zur Verbindung mit internen oder auf der Unterseite liegenden Masse-/Stromversorgungsebenen zur Wärmeverteilung. Berechnen Sie die erwartete Sperrschichttemperatur mit P_Verlust = VF * IF und ΔT = RθJS * P_Verlust.
• ESD-Schutz:Obwohl für 2 kV HBM ausgelegt, ist die Implementierung von Standard-ESD-Schutzmaßnahmen an Leiterplatteneingängen und während der Handhabung als gute Praxis zu betrachten, insbesondere in nicht kontrollierten Umgebungen.

6.3 Wichtige Warnhinweise

Das Datenblatt stellt ausdrücklich klar, dass diese LEDs für gewöhnliche Elektronikgeräte bestimmt sind. Für Anwendungen, die außergewöhnliche Zuverlässigkeit erfordern, bei deren Ausfall Leben oder Gesundheit gefährdet wären (z.B. Luftfahrt, Medizingeräte, Verkehrssicherheitssysteme), ist eine Konsultation mit dem Hersteller vor der Integration erforderlich. Dies ist ein standardmäßiger Haftungsausschluss, der den bestimmungsgemäßen Verwendungszweck der Komponente hervorhebt.

7. Technische Vertiefung und Analyse

7.1 Funktionsprinzip

Die LTSA-E67RUWETU nutzt einen InGaN-Halbleiterchip (Indiumgalliumnitrid) zur Erzeugung von weißem Licht. Typischerweise wird dies durch Verwendung eines blau emittierenden InGaN-Chips erreicht, der mit einem gelben Leuchtstoff beschichtet ist. Ein Teil des blauen Lichts wird durch den Leuchtstoff in gelbes Licht umgewandelt; die Mischung aus blauem und gelbem Licht wird vom menschlichen Auge als weiß wahrgenommen. Die gelb getönte externe Linse kann dazu dienen, die Farbtemperatur weiter zu modifizieren oder das Licht zu streuen und so die endgültige, durch die Farbkoordinaten spezifizierte wahrgenommene Farbe zu erzeugen.

7.2 Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt enthält eine räumliche Verteilungskurve (Abstrahlcharakteristik) (Abb. 2). Diese Kurve stellt die Lichtstärke grafisch als Funktion des Betrachtungswinkels dar und bestätigt die Spezifikation des 120-Grad-Abstrahlwinkels. Sie zeigt eine lambertähnliche Verteilung, die für LEDs mit diffuser Linse üblich ist, bei der die Intensität bei 0 Grad (auf der Achse) am höchsten ist und zu den Rändern hin gleichmäßig abnimmt.

7.3 Beantwortung häufiger technischer Fragen

F: Kann ich diese LED direkt mit 3,3 V betreiben?

A: Nicht zuverlässig ohne eine Strombegrenzung. Da VF bis zu 3,4 V betragen kann, schaltet eine 3,3-V-Quelle möglicherweise einige Einheiten in den höheren Spannungs-Bins (K-Bin) nicht ein. Bei Einheiten mit niedrigerer VF (z.B. 2,9 V) würde das direkte Anlegen von 3,3 V zu übermäßigem Stromfluss führen, der möglicherweise das Maximum von 50 mA überschreitet und die LED beschädigt. Verwenden Sie stets einen Reihenwiderstand oder eine Konstantstromquelle.

F: Wie interpretiere ich Farb-Bin-Codes wie \"LL\" oder \"MK\"?

A: Dies sind willkürliche Bezeichnungen für spezifische Vierecke im CIE-Farbdiagramm, die in der Farb-Bin-Tabelle definiert sind. Sie stellen enge Gruppierungen von Farbpunkten dar. Für ein einheitliches Erscheinungsbild in einer Baugruppe sollten LEDs aus demselben Farb-Bin-Code spezifiziert und verwendet werden.

F: Was bedeutet es, dass der RθJS-Wert niedriger ist als RθJA?

A: RθJA beinhaltet den Widerstand von der Sperrschicht zum Lötpunkt PLUS den Widerstand von der Leiterplatte zur Umgebungsluft. RθJS isoliert die Leistung des LED-Gehäuses und seiner Verbindung zur Platze. Ein niedrigerer RθJS bedeutet, dass die LED selbst relativ effizient darin ist, Wärme in die Leiterplatte abzugeben. Die endgültige Kühlleistung hängt stark vom Leiterplattendesign (Kupferfläche, Lagen, Luftströmung) ab.