LTLMR4TBTV3DA LED-Lampe Datenblatt - Abmessungen 4,2x4,2x6,9mm - Spannung 2,5-3,5V - Blau 470nm - Technische Dokumentation

1. Produktübersicht

Dieses Dokument erläutert die Spezifikationen einer hochhellen, blauen Oberflächenmontage-LED-Lampe. Das Bauteil ist für die Kompatibilität mit Standard-Surface-Mount-Technology (SMT)-Fertigungslinien ausgelegt und für Anwendungen konzipiert, die zuverlässige Leistung und kontrollierte Lichtverteilung erfordern. Die Komponente verfügt über ein spezielles Linsengehäuse, das einen engen Betrachtungswinkel bietet, was sie besonders für die Beleuchtung von Werbetafeln geeignet macht, bei denen eine präzise Strahlkontrolle ohne zusätzliche Sekundäroptik essentiell ist. Die Konstruktion nutzt fortschrittliche Epoxidharz-Materialien mit verbessertem Feuchtigkeitsschutz und UV-Beständigkeit, was zur Langlebigkeit und Stabilität des Bauteils in verschiedenen Betriebsumgebungen beiträgt.

1.1 Kernvorteile

• Hohe Lichtausbeute:Liefert intensive Helligkeit für Anwendungen mit hoher Sichtbarkeit.
• Energieeffizienz:Arbeitet mit geringem Stromverbrauch bei gleichzeitig hoher Lichtausbeute.
• Umweltkonformität:Bleifrei, halogenfrei gefertigt und vollständig RoHS-konform.
• Robuste Konstruktion:Bietet überlegenen Feuchtigkeitsschutz für erhöhte Zuverlässigkeit.
• Optimierte Optik:Die integrierte Linse bietet einen typischen Betrachtungswinkel von 35 Grad für kontrollierte Lichtabgabe.

1.2 Zielanwendungen

Diese LED ist primär für Schilder- und Displayanwendungen konzipiert, bei denen gleichmäßige, helle und fokussierte Beleuchtung entscheidend ist. Typische Anwendungsfälle sind Videobotschaftstafeln, Verkehrsinformationsschilder und verschiedene Formen von Innen- und Außenwerbetafeln.

2. Analyse der technischen Parameter

Der folgende Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Interpretation der für das Bauteil spezifizierten elektrischen, optischen und thermischen Kenngrößen. Das Verständnis dieser Werte ist für einen korrekten Schaltungsentwurf und das thermische Management entscheidend.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Grenzwerte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Ein Betrieb an oder über diesen Grenzwerten ist nicht garantiert.

• Verlustleistung (P_D):85 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das Bauteil bei einer Umgebungstemperatur (T_A) von 25°C als Wärme abführen kann.
• Durchlassstrom:Ein Gleichstrom-Durchlassstrom (I_F) von 25 mA darf im Dauerbetrieb nicht überschritten werden. Ein höherer Spitzen-Durchlassstrom von 100 mA ist nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (Tastverhältnis ≤ 1/10, Pulsbreite ≤ 10µs).
• Thermisches Derating:Für Umgebungstemperaturen über 45°C muss der maximal zulässige Gleichstrom-Durchlassstrom linear mit einer Rate von 0,62 mA pro Grad Celsius reduziert werden. Dies ist entscheidend, um thermisches Durchgehen zu verhindern.
• Temperaturbereiche:Das Bauteil ist für den Betrieb von -40°C bis +85°C ausgelegt und kann in Umgebungen von -40°C bis +100°C gelagert werden.
• Reflow-Löten:Die Komponente hält einer maximalen Reflow-Profil-Spitzentemperatur von 260°C für bis zu 10 Sekunden stand, was gängigen bleifreien Lötprozessen entspricht.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen bei T_A=25°C und unter spezifizierten Testbedingungen.

• Lichtstärke (I_V):Liegt bei einem Betriebsstrom von I_F= 20 mA zwischen einem Minimum von 3200 mcd und einem typischen Maximum von 7200 mcd. Auf garantierte Werte wird eine Prüftoleranz von ±15% angewendet.
• Betrachtungswinkel (2θ_1/2):Definiert als der volle Winkel, bei dem die Intensität auf die Hälfte ihres axialen Wertes abfällt. Der typische Wert beträgt 35°, mit einem Bereich von 30° bis 40° und einer Messtoleranz von ±2°.
• Wellenlänge:Die Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_P) beträgt typischerweise 464 nm. Die dominante Wellenlänge (λ_d), die die wahrgenommene Farbe definiert, liegt im Bereich von 460 nm bis 480 nm. Die spektrale Bandbreite (Δλ) beträgt typischerweise 25 nm.
• Durchlassspannung (V_F):Liegt zwischen 2,5 V und 3,5 V bei I_{F= 20 mA. Entwickler müssen diesen Bereich beim Entwurf der Treiberschaltung berücksichtigen.}
• Sperrstrom (I_R):Maximal 10 µA bei einer angelegten Sperrspannung (V_R) von 5V. Es ist wichtig zu beachten, dass das Bauteil nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt ist.

3. Spezifikation des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonstanz in Produktionsanwendungen sicherzustellen, werden die LEDs basierend auf Schlüsselparametern sortiert.

3.1 Lichtstärke-Binning

LEDs werden basierend auf ihrer minimalen Lichtstärke bei 20 mA in drei Bins (U, V, W) eingeteilt:

- Bin U:3200 - 4200 mcd

- Bin V:4200 - 5500 mcd

- Bin W:5500 - 7200 mcd

Auf jede Bin-Grenze wird eine Toleranz von ±15% angewendet.

3.2 Dominante Wellenlänge-Binning

LEDs werden auch zur Kontrolle der Farbvariation basierend auf ihrer dominanten Wellenlänge in fünf Gruppen (B1 bis B5) sortiert:

- Bin B1:460 - 464 nm

- Bin B2:464 - 468 nm

- Bin B3:468 - 472 nm

- Bin B4:472 - 476 nm

- Bin B5:476 - 480 nm

Für jedes Bin wird eine enge Toleranz von ±1 nm eingehalten.

4. Mechanische & Gehäuseinformationen

4.1 Abmessungen

Das Bauteil hat einen kompakten Oberflächenmontage-Fußabdruck. Wichtige Abmessungen sind eine Gehäusegröße von ca. 4,2 mm x 4,2 mm bei einer Gesamthöhe von 6,9 mm ±0,5 mm. Die Anschlüsse haben einen Abstand, wo sie aus dem Gehäuse austreten, und ein maximaler Harzüberstand unter dem Flansch von 1,0 mm ist spezifiziert. Alle Abmessungen sind in Millimetern angegeben, mit einer Standardtoleranz von ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben.

4.2 Polaritätskennzeichnung & Lötflächenentwurf

Die Komponente hat drei Anschlüsse: P1 (Anode), P2 (Kathode) und P3 (Anode). Die korrekte Polarisierungsausrichtung ist während des PCB-Layouts und der Montage essentiell. Ein empfohlenes Lötflächenmuster wird bereitgestellt, um zuverlässige Lötstellenbildung und korrekten thermischen und elektrischen Anschluss zu gewährleisten. Der Entwurf beinhaltet abgerundete Lötflächenecken (R0,5), um Lötmittelsäugen und Spannungskonzentration zu mindern. Es wird ausdrücklich festgehalten, dass diese LED für das Reflow-Löten auf eine Leiterplatte ausgelegt ist und nicht für Tauchlötprozesse geeignet ist.

5. Löt- & Montagerichtlinien

Sachgemäße Handhabung und Montage sind entscheidend für die Aufrechterhaltung der Bauteilzuverlässigkeit und -leistung.

5.1 Feuchtigkeitssensitivität & Lagerung

Diese Komponente ist gemäß JEDEC J-STD-020 als Feuchtigkeitssensitivitätsstufe (MSL) 3 klassifiziert. Ungeöffnete Feuchtigkeitssperrbeutel können bis zu 12 Monate bei <30°C und 90% r.F. gelagert werden. Nach dem Öffnen des Beutels müssen die LEDs in einer Umgebung von <30°C und <60% r.F. aufbewahrt werden, und alle Lötarbeiten müssen innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) abgeschlossen sein. Ein Trocknen bei 60°C ±5°C für 20 Stunden ist erforderlich, wenn die Feuchtigkeitsindikatorkarte >10% r.F. anzeigt, die Bodenlebensdauer 168 Stunden überschreitet oder die Bauteile >30°C und 60% r.F. ausgesetzt waren. Das Trocknen sollte nur einmal durchgeführt werden.

5.2 Reflow-Lötprofil

Ein bleifreies Reflow-Profil wird empfohlen:

- Vorwärmen/Einweichen:150°C bis 200°C für maximal 120 Sekunden.

- Zeit oberhalb Liquidus (T_L=217°C):60 bis 150 Sekunden.

- Spitzentemperatur (T_P):Maximal 260°C.

- Zeit innerhalb 5°C der Spitze:Maximal 30 Sekunden.

- Gesamte Anstiegszeit:25°C bis zur Spitzentemperatur sollte 5 Minuten nicht überschreiten.

5.3 Reinigung

Falls nach dem Löten eine Reinigung notwendig ist, sollten nur alkoholbasierte Lösungsmittel wie Isopropanol (IPA) verwendet werden.

6. Verpackung & Bestellinformationen

6.1 Verpackungsspezifikation

Die LEDs werden auf geprägter Trägerbahn für die automatisierte Bestückung geliefert. Die Bahnabmessungen sind spezifiziert, um die Kompatibilität mit Standard-Pick-and-Place-Geräten sicherzustellen. Jede Rolle enthält 1.000 Stück. Für den Versand in größeren Mengen werden die Rollen weiter verpackt: Eine Rolle wird in einen Feuchtigkeitssperrbeutel mit Trockenmittel und Feuchtigkeitsindikatorkarte gelegt; drei solcher Beutel werden in einen Innenkarton gepackt (insgesamt 3.000 Stück); und zehn Innenkartons werden in einen äußeren Versandkarton gepackt (insgesamt 30.000 Stück).

7. Anwendungshinweise & Designüberlegungen

7.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese LED eignet sich gut für Innen- und Außenschilderanwendungen, einschließlich Videobotschaftstafeln, Verkehrsschilder und allgemeine Informationsdisplays. Ihr enger Betrachtungswinkel und ihre hohe Helligkeit machen sie effektiv für die direkte Beleuchtung von Schildoberflächen, bei denen das Licht mit minimalem Streulicht auf den Betrachter gerichtet werden muss.

7.2 Designüberlegungen

• Stromtreibung:Ein Konstantstromtreiber wird empfohlen, um eine stabile Lichtausgabe und Farbe aufrechtzuerhalten, da die LED-Helligkeit primär eine Funktion des Stroms und nicht der Spannung ist.
• Thermisches Management:Obwohl das Bauteil einen guten Feuchtigkeitsschutz bietet, ist ein korrektes thermisches PCB-Design (ausreichende Kupferfläche zur Wärmeableitung) notwendig, um die Sperrschichttemperatur zu managen, insbesondere bei Betrieb nahe der Maximalwerte oder in hohen Umgebungstemperaturen. Halten Sie sich an die Derating-Kurve oberhalb 45°C.
• ESD-Schutz:Obwohl im bereitgestellten Auszug nicht explizit erwähnt, sollten während der Handhabung und Montage aller Halbleiterbauteile Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen beachtet werden.
• Optische Integration:Die eingebaute Linse bietet einen kontrollierten Strahl. Für Anwendungen, die andere Strahlprofile erfordern, können Sekundäroptiken in Betracht gezogen werden, obwohl der native 35°-Winkel für viele Direktsicht-Schildanwendungen geeignet ausgelegt ist.

8. Technischer Vergleich & Differenzierung

Im Vergleich zu Standard-SMD- oder PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier)-LED-Gehäusen bietet dieses Bauteil einen entscheidenden Vorteil: Sein integriertes ovales/rundes Linsengehäuse bietet einen kontrollierten, engen Betrachtungswinkel (typ. 35°) ohne zusätzliche externe optische Linse. Dies vereinfacht das mechanische Design des Endprodukts, reduziert die Teileanzahl und kann die Gesamtsystemkosten senken. Die Kombination aus hoher Lichtstärke in einem kompakten SMD-Fußabdruck, gepaart mit robustem feuchtigkeitsresistentem Gehäuse, positioniert es vorteilhaft für anspruchsvolle Außen- und Semi-Außenanwendungen, bei denen Zuverlässigkeit und optische Leistung von größter Bedeutung sind.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

A: Die Spitzenwellenlänge (λ_P) ist die einzelne Wellenlänge, bei der das Emissionsspektrum am intensivsten ist (typ. 464 nm). Die dominante Wellenlänge (λ_d) ist ein berechneter Wert, der von den Farbkoordinaten im CIE-Diagramm abgeleitet wird; sie repräsentiert die einzelne Wellenlänge von reinem monochromatischem Licht, die der wahrgenommenen Farbe der LED entsprechen würde (Bereich 460-480 nm). Die dominante Wellenlänge ist für die Farbspezifikation relevanter.

F: Warum gibt es einen Derating-Faktor für den Durchlassstrom oberhalb 45°C?

A: Der Derating-Faktor (0,62 mA/°C) ist notwendig, um die interne Sperrschichttemperatur der LED zu begrenzen. Mit steigender Umgebungstemperatur nimmt die Fähigkeit des Bauteils, Wärme abzuführen, ab. Die Reduzierung des Betriebsstroms verhindert eine übermäßige Wärmeentwicklung, die den Alterungsprozess beschleunigen, die Lichtausgabe verringern oder einen katastrophalen Ausfall verursachen könnte.

F: Kann ich diese LED für eine Sperrspannungsanzeige oder -schutz verwenden?

A: Nein. Das Datenblatt stellt ausdrücklich klar, dass das Bauteil nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt ist. Der Sperrstrom (I_R)-Parameter dient nur zu Testzwecken. Das Anlegen einer kontinuierlichen Sperrspannung wird die LED wahrscheinlich beschädigen.

F: Wie kritisch ist die 168-Stunden-Bodenlebensdauer nach dem Öffnen des Feuchtigkeitssperrbeutels?

A: Sie ist für die Zuverlässigkeit sehr kritisch. MSL-3-Komponenten haben Feuchtigkeit aus der Atmosphäre aufgenommen. Wenn sie nach dem 168-Stunden-Fenster ohne ordnungsgemäßes Trocknen dem Reflow-Löten unterzogen werden, kann die schnelle Erwärmung dazu führen, dass die eingeschlossene Feuchtigkeit sofort verdampft, was möglicherweise zu innerer Delamination oder \"Popcorning\" führt, was das Gehäuse zum Reißen bringen und einen Ausfall verursachen kann.

10. Funktionsprinzipien

Dieses Bauteil ist eine Leuchtdiode (LED) basierend auf InGaN (Indiumgalliumnitrid)-Halbleitermaterial, das auf einem Substrat gewachsen ist und für ihre blaue Emission verantwortlich ist. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Schwellenspannung des Bauteils überschreitet, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich des Halbleiters und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der InGaN-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt mit der Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts korreliert – in diesem Fall etwa 470 nm (blau). Das Epoxidharz-Linsengehäuse dient dazu, den Halbleiterchip zu schützen, das Licht effizient auszukoppeln und die emittierte Strahlung in das gewünschte Betrachtungswinkel-Muster zu formen.