Oberflächenmontierte LED-Lampe LTLMH4ERADA Spezifikation - Abmessungen 4,2x4,2x6,2mm - Spannung 1,8-2,4V - Rot 626nm - Technisches Dokument DE

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt detailliert die Spezifikationen einer hochhellen, oberflächenmontierbaren LED-Lampe. Für die Kompatibilität mit Standard-SMT-Montageprozessen entwickelt, bietet diese Baugruppe eine robuste Lösung für Anwendungen, die präzise Lichtausbeute und zuverlässige Leistung erfordern. Die LED verfügt über ein spezielles Gehäuse, das ein kontrolliertes Abstrahlverhalten liefert, das für Beschilderungsanwendungen geeignet ist, ohne dass zusätzliche Sekundäroptik erforderlich ist.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die primären Vorteile dieser LED sind ihre hohe Lichtstärke bei gleichzeitig niedrigem Stromverbrauch, was zu hoher Effizienz führt. Das Gehäuse ist mit fortschrittlicher Epoxidharz-Technologie aufgebaut, die eine überlegene Feuchtigkeitsbeständigkeit und UV-Schutz bietet und somit die Haltbarkeit für anspruchsvolle Umgebungen erhöht. Sie entspricht den Standards für bleifrei, halogenfrei und RoHS. Das Bauteil ist speziell für Anwendungen wie Videobotschaftstafeln, Verkehrsschilder und andere Informationsanzeigen konzipiert, bei denen Sichtbarkeit und Zuverlässigkeit entscheidend sind.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Eine umfassende Analyse der Betriebsgrenzen und Leistungsmerkmale des Bauteils unter Standardbedingungen (TA=25°C).

2.1 Absolute Maximalwerte

• Verlustleistung:Maximal 120 mW.
• Durchlassstrom:Maximal 50 mA Gleichstrom. Ein Spitzendurchlassstrom von 120 mA ist unter gepulsten Bedingungen zulässig (Tastverhältnis ≤1/10, Pulsbreite ≤10ms).
• Thermische Entlastung:Der Gleichstrom-Durchlassstrom muss für Umgebungstemperaturen über 45°C linear um 0,75 mA/°C reduziert werden.
• Temperaturbereich:Betrieb von -40°C bis +85°C; Lagerung von -40°C bis +100°C.
• Reflow-Löten:Hält ein maximales Profil mit einer Spitzentemperatur von 260°C für 10 Sekunden aus.

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Wichtige Leistungsparameter, gemessen bei einem Standard-Prüfstrom von IF=20mA.

• Lichtstärke (Iv):Reicht von mindestens 1500 mcd bis maximal 4200 mcd, mit einem typischen Wert, der dem Binning unterliegt. Die Messung folgt der CIE-Augempfindlichkeitskurve.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):Der typische Abstrahlwinkel ist mit 100/40° spezifiziert, was auf ein ovales Abstrahlverhalten hinweist. Die Messtoleranz beträgt ±2 Grad.
• Wellenlänge:Die Spitzenemissionswellenlänge (λP) beträgt typischerweise 634 nm. Die dominante Wellenlänge (λd) liegt zwischen 618 nm und 630 nm, definiert die wahrgenommene rote Farbe und ist um 626nm zentriert.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Typischerweise 15 nm.
• Durchlassspannung (VF):Liegt bei 20mA zwischen 1,8 V und 2,4 V.
• Sperrstrom (IR):Maximal 10 μA bei einer Sperrspannung (VR) von 5V. Das Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt.

3. Spezifikation des Binning-Systems

Um Konsistenz in Anwendungen zu gewährleisten, werden die LEDs basierend auf Schlüsselparametern in Bins sortiert.

3.1 Lichtstärke-Binning

LEDs werden basierend auf ihrer minimalen und maximalen Lichtstärke bei IF=20mA in vier Bins (R, S, T, U) eingeteilt. Die Bin-Grenzen haben eine Prüftoleranz von ±15%.

• Bin R:1500 - 1900 mcd
• Bin S:1900 - 2500 mcd
• Bin T:2500 - 3200 mcd
• Bin U:3200 - 4200 mcd

Der spezifische Bin-Code ist auf jedem Verpackungsbeutel zur Rückverfolgbarkeit aufgedruckt.

3.2 Durchlassspannungs-Binning

LEDs werden auch nach ihrer Durchlassspannung bei IF=20mA in drei Kategorien (1A, 2A, 3A) eingeteilt, wobei jede Grenze eine Toleranz von ±0,1V aufweist.

• Bin 1A:1,8 - 2,0 V
• Bin 2A:2,0 - 2,2 V
• Bin 3A:2,2 - 2,4 V

4. Analyse der Leistungskurven

Typische Leistungskurven veranschaulichen die Beziehung zwischen Schlüsselparametern. Diese Kurven sind für Entwicklungsingenieure wesentlich, um das Verhalten unter nicht standardmäßigen Bedingungen vorherzusagen.

4.1 Lichtstärke in Abhängigkeit vom Durchlassstrom

Die Kurve zeigt die nichtlineare Beziehung zwischen Durchlassstrom (IF) und Lichtstärke (Iv). Die Stärke nimmt mit dem Strom zu, jedoch müssen Entwickler innerhalb der absoluten maximalen Stromwerte bleiben, um eine lange Lebensdauer zu gewährleisten.

4.2 Durchlassspannung in Abhängigkeit vom Durchlassstrom

Diese Kennlinie zeigt die exponentielle U-I-Beziehung der Diode. Das Verständnis hierfür ist entscheidend für den Entwurf einer geeigneten strombegrenzenden Schaltung.

4.3 Spektrale Verteilung

Die spektrale Leistungsverteilungskurve ist um die Spitzenwellenlänge von 634 nm zentriert mit einer typischen Halbwertsbreite von 15 nm, was die schmalbandige Rot-Emission bestätigt.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Abmessungen

Das Bauteil hat einen kompakten SMD-Fußabdruck. Wichtige Abmessungen sind eine Gehäusegröße von 4,2mm ±0,2mm in Länge und Breite und eine Gesamthöhe von 6,2mm ±0,5mm inklusive Linse. Die Anschlüsse haben einen Abstand von 2,0mm ±0,5mm an der Austrittsstelle aus dem Gehäuse. Alle Maße sind in Millimetern angegeben, mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,25mm, sofern nicht anders angegeben.

5.2 Polaritätskennzeichnung und Lötflächenentwurf

Das Bauteil hat drei Pins: P1 (Anode), P2 (Kathode) und P3 (Anode). Es wird empfohlen, Pin P3 mit einem Kühlkörper oder einer Kühlvorrichtung auf der Leiterplatte zu verbinden, um das thermische Management während des Betriebs zu unterstützen. Ein empfohlenes Lötflächenmuster wird bereitgestellt, um ein korrektes Löten und thermische Leistung zu gewährleisten.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Lagerung und Feuchtigkeitsempfindlichkeit

Dieses Bauteil ist gemäß JEDEC J-STD-020 als Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe 3 (MSL3) klassifiziert. LEDs in einer ungeöffneten Feuchtigkeitsschutzbeutel können bis zu 12 Monate bei <30°C und 90% r.F. gelagert werden. Nach dem Öffnen müssen die Bauteile bei <30°C und 60% r.F. 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% r.F. anzeigt, die Lagerzeit nach Öffnen 168 Stunden überschreitet oder die Bauteile >30°C/60% r.F. ausgesetzt waren. Das Trocknen sollte nur einmal durchgeführt werden.

6.2 Reflow-Lötprofil

Ein bleifreies Reflow-Lötprofil wird empfohlen:

• Vorwärmen/Einweichen:150°C bis 200°C für maximal 120 Sekunden.
• Flüssigphasenzeit (tL):Die Zeit über 217°C sollte 60-150 Sekunden betragen.
• Spitzentemperatur (Tp):Maximal 260°C.
• Zeit über Klassifizierungstemperatur (Tc=255°C):Maximal 30 Sekunden.
• Gesamtzeit von 25°C bis zur Spitze:Maximal 5 Minuten.

Reflow-Löten darf nicht öfter als zweimal durchgeführt werden. Das Bauteil ist für Reflow-Löten ausgelegt und nicht für Tauchlöten geeignet.

6.3 Reinigung und Handhabung

Falls Reinigung erforderlich ist, verwenden Sie alkoholbasierte Lösungsmittel wie Isopropylalkohol. Vermeiden Sie mechanische Belastung der LED während des Lötens bei hoher Temperatur und vermeiden Sie schnelles Abkühlen von der Spitzentemperatur.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Verpackungsspezifikation

Die LEDs werden auf geprägter Trägerbahn in einer Rolle geliefert. Die Rolle enthält insgesamt 1.000 Stück. Detaillierte Abmessungen der Trägerbahn werden bereitgestellt, einschließlich Taschengröße, Teilung und Rollendurchmesser (z.B. 330mm Rollendurchmesser). Die Verpackung ist mit einem \"Elektrostatisch empfindliche Bauteile\"-Hinweis gekennzeichnet.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese LED eignet sich gut für Innen- und Außenbeschilderungsanwendungen, einschließlich Videobotschaftstafeln, Verkehrsschildern und allgemeinen Nachrichtenanzeigen. Ihre hohe Helligkeit und der kontrollierte Abstrahlwinkel machen sie ideal für Anwendungen, die gute Sichtbarkeit erfordern.

8.2 Treiberschaltungsentwurf

LEDs sind strombetriebene Bauteile. Um eine gleichmäßige Helligkeit beim Parallelschalten mehrerer LEDs zu gewährleisten, wird dringend empfohlen, einen strombegrenzenden Widerstand in Reihe mit jeder einzelnen LED zu verwenden. Das Parallelschalten von LEDs ohne individuelle Widerstände kann aufgrund geringfügiger Unterschiede in der Durchlassspannung (Vf) zwischen den Bauteilen zu Stromkonzentration und ungleichmäßiger Helligkeit führen.

8.3 Überlegungen zum thermischen Management

Obwohl das Bauteil eine spezifizierte Verlustleistung hat, ist ein effektives thermisches Management über die Leiterplatte entscheidend für die Aufrechterhaltung von Leistung und Lebensdauer, insbesondere bei höheren Umgebungstemperaturen oder Treiberströmen. Die Nutzung der empfohlenen Lötfläche für Pin P3 zur Verbindung mit einer Kupferfläche oder einem Kühlkörper ist eine wichtige Entwurfspraxis.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu Standard-SMD- oder PLCC-Gehäusen (Plastic Leaded Chip Carrier) bietet diese oberflächenmontierbare Lampe einen deutlichen Vorteil in der optischen Kontrolle. Ihr integriertes Linsengehäuse bietet ein gleichmäßiges Abstrahlverhalten und eine schmale Abstrahlwinkelkontrolle, ohne dass eine zusätzliche externe optische Linse erforderlich ist. Dies vereinfacht das Endproduktdesign, reduziert die Teileanzahl und kann die Gesamtmontagekosten senken, während es gezielte Beleuchtung bietet.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

10.1 Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

Die Spitzenwellenlänge (λP) ist die Wellenlänge, bei der die abgegebene optische Leistung maximal ist (hier typisch 634nm). Die dominante Wellenlänge (λd) wird aus dem CIE-Farbdiagramm abgeleitet und repräsentiert die einzelne Wellenlänge, die die wahrgenommene Farbe des Lichts definiert (hier 618-630nm, zentriert um 626nm). Die dominante Wellenlänge ist für die Farbangabe relevanter.

10.2 Kann ich diese LED ohne einen strombegrenzenden Widerstand betreiben?

Nein. Der Betrieb einer LED direkt an einer Spannungsquelle wird nicht empfohlen und wird das Bauteil aufgrund übermäßigen Stroms wahrscheinlich zerstören. Ein Reihenwiderstand oder Konstantstromtreiber ist für einen zuverlässigen Betrieb zwingend erforderlich.

10.3 Warum gibt es eine ±15% Toleranz auf die Lichtstärke-Bin-Grenzen?

Diese Toleranz berücksichtigt Messschwankungen in der Produktionstestumgebung. Sie stellt sicher, dass alle als innerhalb eines bestimmten Bins gekennzeichneten Bauteile unter den definierten Standardbedingungen gemessen innerhalb des deklarierten Intensitätsbereichs arbeiten.

11. Praktischer Entwurf und Anwendungsfall

Szenario: Entwurf eines hochsichtbaren Notausgangsschildes.Ein Ingenieur wählt diese LED für ein neues Notausgangsschild-Design, das hohe Helligkeit und lange Lebensdauer erfordert. Er wählt LEDs aus Bin \"T\" für konsistente hohe Ausgangsleistung. Im Schaltungsentwurf verwendet er einen Konstantstromtreiber, der auf 20mA pro LED-String eingestellt ist. Er platziert mehrere LEDs in Reihe innerhalb jedes Strings, um die Spannungsanforderungen zu erfüllen, und vermeidet Parallelschaltungen ohne individuelle Widerstände. Im Leiterplattenlayout folgt er dem empfohlenen Lötflächenmuster und verbindet die P3-Lötflächen jeder LED mit einer großen Kupferfläche zur Wärmeableitung. Er beauftragt eine PCBA-Montagefirma, die das bereitgestellte Reflow-Profil einhält, und stellt sicher, dass die Bauteile innerhalb der 168-stündigen Lagerzeit nach Öffnen des Feuchtigkeitsschutzbeutels verwendet werden.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Dieses Bauteil ist eine Leuchtdiode (LED). Es arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einem Halbleitermaterial. Wenn eine Durchlassspannung an den P-N-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen mit Löchern und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Das verwendete spezifische Halbleitermaterial (AllnGaP - Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) bestimmt die Farbe des emittierten Lichts, in diesem Fall rot mit einer dominanten Wellenlänge um 626nm. Das Epoxidharzgehäuse umschließt den Halbleiterchip, bietet mechanischen Schutz und enthält eine Linse zur Formung des Lichtaustritts.

13. Technologietrends

Die durch dieses Bauteil repräsentierte SMD-LED-Technologie entwickelt sich ständig weiter. Allgemeine Branchentrends umfassen fortlaufende Verbesserungen der Lichtausbeute (mehr Lichtleistung pro Watt elektrischer Eingangsleistung), was die Energieeffizienz erhöht. Ein weiterer Fokus liegt auf der Verbesserung der Farbkonstanz und -stabilität über die Lebensdauer des Bauteils hinweg. Fortschritte in der Gehäusetechnologie zielen darauf ab, ein besseres thermisches Management zu bieten, was höhere Treiberströme und Leistungsdichten bei zunehmend kleineren Abmessungen ermöglicht. Darüber hinaus vereinfacht die Standardisierung von Abmessungen und optischen Eigenschaften die Integration für Ingenieure in verschiedenen Beleuchtungs- und Displayanwendungen.