Technisches Datenblatt für die SMD-LED LTWMR4DX3KY - Größe 4,2x4,2x6,9mm - Spannung 2,5-3,3V - Farbe Gelb - Leistung 100mW - Deutschsprachiges Dokument

1. Produktübersicht

Die LTWMR4DX3KY ist eine hochhelle, gelb emittierende Oberflächenmontage-LED-Lampe für anspruchsvolle Beleuchtungsanwendungen. Sie nutzt einen InGaN-Chip in Kombination mit Phosphor-Technologie, um durch eine wasserklare Linse ihr charakteristisches gelbes Licht zu erzeugen. Das Bauteil ist für die Kompatibilität mit Standard-Surface-Mount-Technology (SMT)-Fertigungslinien, einschließlich industrieller Reflow-Lötprozesse, ausgelegt.

Ihr Hauptvorteil liegt im Gehäusedesign, das eine Linsenform (rund oder oval) aufweist, die für ein gleichmäßiges Abstrahlverhalten und präzise Kontrolle des Abstrahlwinkels entwickelt wurde. Dies macht in vielen Anwendungen zusätzliche Sekundäroptik überflüssig und bietet eine kostengünstige und kompakte Lösung. Das Gehäuse verwendet fortschrittliche Epoxidharze, die ausgezeichnete Feuchtigkeitsbeständigkeit und UV-Schutz bieten und so die Langzeitzuverlässigkeit in verschiedenen Umgebungen erhöhen.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die LED bietet mehrere Schlüsselvorteile, die sie für professionelle Beleuchtungslösungen geeignet macht. Sie liefert eine hohe Lichtstärke bei gleichzeitig niedrigem Stromverbrauch und hoher elektrisch-optischer Effizienz. Das Bauteil entspricht Umweltstandards, ist bleifrei, halogenfrei und RoHS-konform.

Die primären Zielanwendungen liegen im Bereich der Beschilderung und Informationsanzeigen. Ihre hohe Helligkeit und der kontrollierte Abstrahlwinkel machen sie ideal für Videotexttafeln, verschiedene Verkehrsschilder und allgemeine Hinweistafeln, sowohl für den Innen- als auch Außenbereich. Das Produkt ist mit der Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL) 3 klassifiziert, was ein entscheidender Faktor für die Lagerung und Handhabung vor der Montage ist.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Ein gründliches Verständnis der Grenz- und Betriebswerte des Bauteils ist für ein zuverlässiges Systemdesign unerlässlich.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter oder an diesen Grenzen wird nicht garantiert.

• Verlustleistung (Pd):Maximal 100 mW. Dies ist die Gesamtleistung, die das Gehäuse als Wärme abführen kann.
• Durchlassstrom:Ein Gleichstrom-Durchlassstrom (IF) von 30 mA darf im Dauerbetrieb nicht überschritten werden. Für den Pulsbetrieb ist unter bestimmten Bedingungen (Tastverhältnis ≤ 1/10, Pulsbreite ≤ 10ms) ein Spitzenstrom von 100 mA zulässig.
• Thermisches Derating:Der maximal zulässige Gleichstrom-Durchlassstrom muss für Umgebungstemperaturen (TA) über 55°C linear von seinem Wert bei 25°C mit einer Rate von 0,54 mA pro Grad Celsius reduziert werden.
• Temperaturbereiche:Das Bauteil ist für einen Betriebstemperaturbereich von -30°C bis +85°C und einen Lagerungstemperaturbereich von -40°C bis +100°C ausgelegt.
• Löten:Die LED kann Reflow-Löten mit einer Spitzentemperatur von 260°C für maximal 10 Sekunden widerstehen.

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Diese Parameter werden typischerweise bei einer Umgebungstemperatur (TA) von 25°C gemessen und definieren die Leistung des Bauteils unter normalen Betriebsbedingungen.

• Lichtstärke (Iv):Liegt bei einem Prüfstrom (IF) von 20 mA zwischen einem Minimum von 5500 mcd und einem Maximum von 12000 mcd. Der tatsächliche Wert wird gebinnt (siehe Abschnitt 4). Die Garantie beinhaltet eine Messtoleranz von ±15%.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):Definiert als der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke halb so groß ist wie die axiale (zentrale) Lichtstärke. Er beträgt mindestens 30°, typischerweise 35°, mit einer Messtoleranz von ±2 Grad. Dieser relativ enge Winkel ist vorteilhaft für eine effiziente Lichtlenkung in Schildern.
• Farbwertkoordinaten (x, y):Der typische Farbort wird auf dem CIE-1931-Farbtafeldiagramm mit x=0,57, y=0,42 spezifiziert. Dies definiert den spezifischen Gelbton.
• Durchlassspannung (VF):Liegt bei IF=20mA zwischen 2,5V und 3,3V. Diese Schwankung muss im Treiberdesign berücksichtigt werden, um einen konstanten Strom sicherzustellen.
• Sperrstrom (IR):Maximal 10 µA bei einer angelegten Sperrspannung (VR) von 5V. Es ist entscheidend zu beachten, dass dieses Bauteil nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt ist; diese Prüfbedingung dient nur der Charakterisierung.

3. Spezifikation des Binning-Systems

Um die Konsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs anhand wichtiger Leistungsparameter in Bins sortiert.

3.1 Binning der Lichtstärke

Die Lichtleistung wird in drei Haupt-Bins klassifiziert, die durch den auf der Verpackungstüte aufgedruckten Code identifiziert werden.

• Bin-Code W:5500 mcd (Min) bis 7200 mcd (Max)
• Bin-Code X:7200 mcd (Min) bis 9300 mcd (Max)
• Bin-Code Y:9300 mcd (Min) bis 12000 mcd (Max)

Auf die Grenzen jedes Bins wird eine Toleranz von ±15% angewendet.

3.2 Farbton-Binning

Die Farbwertkoordinaten werden ebenfalls in vier Gruppen (Y1, Y2, Y3, Y4) eingeteilt, um die Farbkonstanz zu kontrollieren. Jedes Bin definiert einen kleinen viereckigen Bereich auf dem CIE-Farbtafeldiagramm mit spezifischen Eckkoordinaten für x und y. Die Messabweichung für die Farbkoordinaten beträgt ±0,01. Diese enge Kontrolle ist für Anwendungen entscheidend, bei denen ein einheitliches Farbbild über mehrere LEDs hinweg erforderlich ist.

4. Mechanische und Gehäuseinformationen

4.1 Abmessungen

Das Bauteil hat einen kompakten SMD-Fußabdruck. Wichtige Abmessungen sind eine Gehäusegröße von ca. 4,2mm x 4,2mm bei einer Gesamthöhe von 6,9mm ±0,5mm. Die Anschlüsse haben einen bestimmten Abstand, an dem sie aus dem Gehäuse austreten. Eine detaillierte Maßzeichnung ist im Datenblatt enthalten, einschließlich Hinweisen zu Toleranzen (typisch ±0,25mm) und dem maximalen Harzüberstand unter der Flanschkante (max. 1,0mm).

4.2 Polaritätskennzeichnung und Lötflächen-Design

Die LED verfügt über drei Lötflächen (P1, P2, P3). P1 und P3 sind als Anode (+) gekennzeichnet, während P2 die Kathode (-) ist. Ein empfohlenes Lötflächenmuster wird bereitgestellt, um eine korrekte elektrische Verbindung und Wärmemanagement zu gewährleisten. Ein spezieller Hinweis hebt hervor, dass die mit P3 verbundene Lötfläche mit einem Kühlkörper oder Kühlmechanismus verbunden werden sollte, da sie dazu ausgelegt ist, die während des Betriebs erzeugte Wärme abzuführen, was für die Aufrechterhaltung von Leistung und Lebensdauer entscheidend ist.

5. Richtlinien zum Löten, Montieren und Handhaben

Eine ordnungsgemäße Handhabung ist erforderlich, um die Integrität und Lötbarkeit des Bauteils zu erhalten.

5.1 Lagerung und Feuchtigkeitsempfindlichkeit

Als MSL3-Bauteil hat es eine begrenzte Standzeit, nachdem die Feuchtigkeitsschutztüte geöffnet wurde. Im versiegelten Zustand kann es bis zu 12 Monate bei <30°C und 90% relativer Luftfeuchtigkeit gelagert werden. Nach dem Öffnen müssen die LEDs unter <30°C und 60% relativer Luftfeuchtigkeit aufbewahrt und innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) gelötet werden. Ein Trocknen bei 60°C ±5°C für 20 Stunden ist erforderlich, wenn die Feuchtigkeitsanzeigekarte >10% relative Luftfeuchtigkeit anzeigt, die Standzeit überschritten ist oder die Bauteile höherer Luftfeuchtigkeit ausgesetzt waren. Das Trocknen sollte nur einmal durchgeführt werden.

5.2 Lötempfehlungen

Das Bauteil ist für Reflow-Löten, nicht für Tauchlöten, ausgelegt.

• Reflow-Löten:Eine maximale Spitzentemperatur von 260°C für 10 Sekunden ist zulässig. Das empfohlene Profil beinhaltet eine Vorwärmphase bei 150-200°C für bis zu 120 Sekunden. Das Reflow-Löten sollte nicht mehr als zweimal durchgeführt werden.
• Handlöten:Falls erforderlich, kann ein Lötkolben mit einer maximalen Temperatur von 315°C für nicht mehr als 3 Sekunden verwendet werden, und dies sollte nur einmal geschehen.

Kritische Warnhinweise umfassen das Vermeiden von äußerer Belastung der LED während des Lötens, solange sie heiß ist, und das Verhindern einer schnellen Abkühlung von der Spitzentemperatur, da thermischer Schock das Gehäuse oder den Chip beschädigen kann.

5.3 Reinigung und Ansteuerungsmethode

Falls eine Reinigung erforderlich ist, sollten alkoholbasierte Lösungsmittel wie Isopropylalkohol verwendet werden. Wichtig ist, dass LEDs stromgesteuerte Bauteile sind. Um eine gleichmäßige Helligkeit sicherzustellen und Schäden zu vermeiden, müssen sie von einer Konstantstromquelle und nicht von einer Konstantspannungsquelle angesteuert werden. Der Durchlassstrom muss gemäß den absoluten Maximalwerten und den thermischen Bedingungen der Anwendung begrenzt werden.

6. Verpackungsspezifikation

Die LEDs werden auf einer geprägten Trägerbahn für die automatische Bestückung geliefert. Die Bandmaße sind spezifiziert, einschließlich Taschengröße, Teilung und Deckbanddetails. Eine Standardrolle enthält 1.000 Stück. Die Verpackung ist deutlich als "Elektrostatisch empfindliche Bauteile (ESD)" gekennzeichnet, was sichere Handhabungsverfahren erfordert, um Schäden durch elektrostatische Entladung zu verhindern.

7. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

7.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese LED eignet sich gut für Anwendungen, die hohe Sichtbarkeit und gerichtetes Licht erfordern.

• Informationsanzeigen:Videotexttafeln, Laufschriften und großformatige Informationsdisplays profitieren von der hohen Helligkeit und dem engen Abstrahlwinkel, der die axiale Lichtstärke für eine bessere Lesbarkeit erhöht.
• Verkehrs- und Sicherheitsbeschilderung:Verkehrsschilder, Warnschilder und Wegweiser, bei denen eine spezifische Gelbfarbe (z.B. für Warnungen) und eine hohe Lichtleistung regulatorische oder funktionale Anforderungen sind.
• Kommerzielle Beschilderung:Kanalbuchstaben, beleuchtete Logos und hinterleuchtete Schilder, bei denen effiziente, kompakte Lichtquellen benötigt werden.

7.2 Kritische Designüberlegungen

• Wärmemanagement:Die Verlustleistungsgrenze von 100mW und die thermische Derating-Kurve erfordern ein effektives PCB-Layout zur Wärmeableitung. Die Verwendung des empfohlenen Lötflächenmusters zur Verbindung mit Wärmeleitflächen oder Kühlkörpern ist entscheidend für die Aufrechterhaltung von Leistung und Zuverlässigkeit, insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen oder Betriebsströmen.
• Stromansteuerung:Immer eine Konstantstrom-Treiberschaltung verwenden. Die Durchlassspannung kann von 2,5V bis 3,3V variieren; eine Konstantspannungsversorgung würde große Schwankungen im Strom und damit in der Lichtleistung verursachen und könnte leicht den maximalen Stromwert überschreiten.
• Optisches Design:Die integrierte Linse bietet einen Abstrahlwinkel von ~35 Grad. Für Anwendungen, die andere Lichtverteilungen erfordern, muss die Sekundäroptik unter Berücksichtigung des primären Abstrahlmusters der LED ausgelegt werden.
• ESD-Schutz:Implementieren Sie geeignete ESD-Schutzmaßnahmen während der Handhabung, Montage und in der Endschaltung, da LEDs im Allgemeinen empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung sind.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu Standard-SMD- oder PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier)-Gehäuse-LEDs bietet dieses Bauteil deutliche Vorteile für Beschilderungsanwendungen. Der Hauptunterschied ist sein integriertes Linsendesign, das eine überlegene Kontrolle des Abstrahlwinkels und ein gleichmäßigeres Abstrahlverhalten ohne zusätzliche externe Linsen bietet. Diese Integration reduziert die Anzahl der Teile, vereinfacht die Montage und kann die Gesamtsystemkosten und -größe senken. Die Verwendung von fortschrittlichem Epoxidharz bietet auch eine bessere Umweltbeständigkeit (Feuchtigkeit, UV) als einige Standardgehäuse, was es für Außenanwendungen robuster macht.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Was ist der Hauptvorteil des engen Abstrahlwinkels?

A: Ein enger Abstrahlwinkel konzentriert die Lichtleistung in einen kleineren Kegel, was zu einer höheren axialen Lichtstärke (Candela) führt. Dadurch erscheint das Schild oder die Anzeige bei direkter Betrachtung, was oft die primäre Blickrichtung ist, heller, was die Sichtbarkeit und Effizienz verbessert.

F: Warum ist das Bauteil mit MSL3 bewertet und was bedeutet das für meine Produktion?

A: MSL3 zeigt an, dass das Kunststoffgehäuse Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen kann. Während des Reflow-Lötens kann diese eingeschlossene Feuchtigkeit schnell verdampfen und innere Schäden ("Popcorning") verursachen. Es erfordert eine kontrollierte Lagerung und eine begrenzte "Standzeit" nach dem Öffnen der Tüte (168 Stunden unter bestimmten Bedingungen), nach der ein Trocknen vor dem Löten erforderlich ist.

F: Kann ich diese LED direkt an einer 3,3V- oder 5V-Stromversorgung betreiben?

A: Nein. Die Durchlassspannung variiert, und eine LED ist eine Diode, deren Strom exponentiell mit der Spannung ansteigt. Ein direkter Anschluss an eine Spannungsquelle, selbst 3,3V, würde wahrscheinlich einen übermäßigen Strom, Überhitzung und schnellen Ausfall verursachen. Ein Reihenstrombegrenzungswiderstand oder, vorzugsweise, eine spezielle Konstantstrom-LED-Treiberschaltung muss verwendet werden.

F: Wie interpretiere ich die Bin-Codes (W, X, Y, Y1, Y2 usw.)?

A: Der Buchstabe (W/X/Y) gibt den Lichtstärkebereich der LED an. Die Zahl nach "Y" (Y1/Y2/Y3/Y4) gibt ihren Farbton-Bin an. Für ein einheitliches Erscheinungsbild in einem Produkt ist es ratsam, LEDs aus demselben Lichtstärke- und Farbton-Bin zu spezifizieren und zu verwenden.

10. Praktische Anwendungsfallstudie

Szenario: Entwurf einer Outdoor-Bushaltestellen-Informationsanzeige

Ein Ingenieur entwirft eine solarbetriebene, outdoor-taugliche Bushaltestellenanzeige, die Routen- und Fahrplaninformationen anzeigt. Die Anzeige muss bei direktem Sonnenlicht lesbar sein und unter verschiedenen Wetterbedingungen (-10°C bis 50°C Umgebungstemperatur) zuverlässig funktionieren.

Design-Entscheidungen:

1. Die LTWMR4DX3KY wird aufgrund ihrer hohen Helligkeit (bis zu 12.000 mcd) ausgewählt, um das Umgebungslicht zu überwinden.

2. Ihr enger Abstrahlwinkel (30-35°) ist ideal, da Passagiere das Schild typischerweise aus einem begrenzten Bereich direkt davor betrachten.

3. Das feuchtigkeitsbeständige und UV-geschützte Gehäuse ist entscheidend für die langfristige Haltbarkeit im Außenbereich.

4. Die MSL3-Bewertung erfordert, dass der Fertigungspartner während der PCB-Montage strenge Feuchtigkeitskontrollverfahren einhält.

5. Das PCB-Layout beinhaltet das empfohlene Lötflächenmuster, wobei die P3-Lötflächen mit einer großen Kupferfläche verbunden ist, die als Kühlkörper dient, um die pro LED bei 20mA erzeugte Wärme von ~60mW abzuführen.

6. Ein Konstantstrom-Treiber-IC wird verwendet, um eine Matrix dieser LEDs zu versorgen, um trotz Durchlassspannungsschwankungen eine gleichmäßige Helligkeit sicherzustellen und eine Dimmfunktion für den Nachtbetrieb zur Stromersparnis zu bieten.

Dieser Fall zeigt, wie die spezifischen Parameter des Bauteils direkt ein robustes, reales Design informieren und ermöglichen.