LTLMR4EVX3DA LED-Lampe Datenblatt - Größe 4,2x4,2x6,9mm - Spannung 1,8-2,4V - Leistung 120mW - Rot 626nm - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTLMR4EVX3DA ist eine hochhelle SMD-LED-Lampe für anspruchsvolle Beleuchtungsanwendungen. Sie nutzt einen roten AllnGaP-Chip mit einer Spitzenemissionswellenlänge von 626nm in einem roten, diffusen Gehäuse. Diese Komponente ist darauf ausgelegt, eine überlegene Lichtstärke bei geringem Stromverbrauch und hoher Effizienz zu liefern.

Der Kernvorteil dieser LED liegt in ihrem integrierten optischen Design. Das Gehäuse verfügt über eine spezifische Linsengeometrie, die einen kontrollierten, engen Abstrahlwinkel (typisch 35°) bietet und so in vielen Schildanwendungen auf zusätzliche externe Optiken verzichten kann. Dies führt zu einem gleichmäßigen Abstrahlverhalten, ideal für Text- und Informationsanzeigen. Darüber hinaus ist die Komponente mit fortschrittlicher Epoxidharz-Technologie gefertigt, die ausgezeichnete Feuchtigkeitsbeständigkeit und UV-Schutz bietet und so die Zuverlässigkeit für den Innen- und Außeneinsatz erhöht. Das Produkt ist vollständig RoHS-konform, blei- und halogenfrei.

Der Zielmarkt umfasst primär Hersteller von elektronischen Schildern, wie Videobotschaftstafeln, Verkehrsschilder und verschiedene Informationsanzeigetafeln, bei denen eine gleichmäßige, helle und fokussierte rote Beleuchtung erforderlich ist.

2. Analyse der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Der Betrieb sollte stets innerhalb dieser Grenzen erfolgen.

• Verlustleistung (Pd):Maximal 120 mW. Dies ist die Gesamtleistung, die das Gehäuse bei einer Umgebungstemperatur (TA) von 25°C als Wärme abführen kann.
• DC-Durchlassstrom (IF):Maximal 50 mA im Dauerbetrieb.
• Spitzen-Durchlassstrom:Maximal 120 mA, jedoch nur unter gepulsten Bedingungen (Tastverhältnis ≤ 1/10, Pulsbreite ≤ 10µs).
• Derating:Der maximale DC-Durchlassstrom muss linear um 0,75 mA pro Grad Celsius reduziert werden, um den die Umgebungstemperatur über 45°C steigt.
• Betriebstemperaturbereich:-40°C bis +85°C. Das Bauteil ist für den Betrieb innerhalb dieses Umgebungstemperaturbereichs ausgelegt.
• Lagertemperaturbereich:-40°C bis +100°C.
• Reflow-Lötbedingung:Hält einer Spitzentemperatur von 260°C für maximal 10 Sekunden stand, kompatibel mit standardmäßigen bleifreien Reflow-Prozessen.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen bei TA=25°C und IF=20mA, sofern nicht anders angegeben.

• Lichtstärke (Iv):Liegt zwischen einem Minimum von 5500 mcd und einem typischen Maximum von 12000 mcd. Der Iv-Wert wird mit einem Sensor gemessen, der auf die CIE photopische Augenempfindlichkeitskurve gefiltert ist. Auf garantierte Werte wird eine Toleranz von ±15% angewendet.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):Typisch 35° (Min. 30°, Max. 40°). Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres axialen (zentralen) Wertes abfällt. Die Messtoleranz beträgt ±2°.
• Spitzenemissionswellenlänge (λP):Typisch 634 nm. Dies ist die Wellenlänge am höchsten Punkt des Emissionsspektrums.
• Dominante Wellenlänge (λd):Zwischen 618 nm und 630 nm. Dies ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge, berechnet aus den CIE-Farbortkoordinaten, die die Farbe als Rot definiert.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Typisch 15 nm. Dies gibt die spektrale Reinheit oder Bandbreite des emittierten Lichts an.
• Durchlassspannung (VF):Zwischen 1,8 V und 2,4 V bei IF=20mA. Dies ist der Spannungsabfall über der LED im Betrieb.
• Sperrstrom (IR):Maximal 10 µA bei einer angelegten Sperrspannung (VR) von 5V.Wichtig:Dieses Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt; dieser Test dient nur der Charakterisierung.

3. Spezifikation des Binning-Systems

Um die Konsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs anhand wichtiger Parameter in Bins sortiert. Dies ermöglicht es Konstrukteuren, Bauteile auszuwählen, die spezifische Anwendungsanforderungen an Helligkeit und Spannung erfüllen.

3.1 Lichtstärke (Iv) Binning

LEDs werden bei IF=20mA in drei Helligkeits-Bins klassifiziert. Der Bin-Code ist auf der Verpackung markiert.

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

Die Toleranz für jede Bin-Grenze beträgt ±15%.

3.2 Durchlassspannung (VF) Binning

LEDs werden auch nach ihrem Durchlassspannungsabfall bei IF=20mA gebinnt.

• Bin 1A:1,8 V (Min.) bis 2,0 V (Max.)
• Bin 2A:2,0 V (Min.) bis 2,2 V (Max.)
• Bin 3A:2,2 V (Min.) bis 2,4 V (Max.)

Die Toleranz für jede Bin-Grenze beträgt ±0,1V.

4. Analyse der Leistungskurven

Während spezifische grafische Kurven im bereitgestellten Text nicht detailliert sind, können typische Leistungstrends für solche LEDs aus dem Abschnitt zu elektrischen/optischen Kenngrößen abgeleitet werden. Wichtige Zusammenhänge umfassen:

• IV-Kurve (Strom vs. Spannung):Die Durchlassspannung (VF) zeigt einen logarithmischen Zusammenhang mit dem Durchlassstrom (IF). Der Betrieb bei den empfohlenen 20mA stellt sicher, dass das Bauteil innerhalb seines spezifizierten VF-Bereichs und seiner Verlustleistungsgrenzen bleibt.
• Lichtstärke vs. Strom (Iv-IF):Die Lichtstärke steigt im Allgemeinen mit dem Durchlassstrom, kann aber bei sehr hohen Strömen aufgrund von Effizienzeinbußen und thermischen Effekten sublinear werden. Der Betrieb bei oder unterhalb des spezifizierten DC-Stroms ist entscheidend für die Aufrechterhaltung von Leistung und Lebensdauer.
• Temperaturabhängigkeit:Die Lichtstärke nimmt typischerweise mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Die Derating-Spezifikation für den Durchlassstrom über 45°C ist eine direkte Maßnahme, um diesen thermischen Effekt zu steuern und Überhitzung zu verhindern.
• Spektrale Verteilung:Das Emissionsspektrum ist um 634nm (Spitze) zentriert mit einer typischen Halbwertsbreite von 15nm, was auf eine relativ schmalbandige rote Lichtquelle hinweist. Die dominante Wellenlänge (618-630nm) bestimmt den wahrgenommenen Farbort.

5. Mechanische & Gehäuseinformationen

5.1 Abmessungen

Die LTLMR4EVX3DA ist ein SMD-Bauteil mit folgenden Hauptabmessungen (in Millimetern, Zoll in Klammern):

• Gehäusekörpergröße: 4,2 ±0,2 [0,17±0,01] (Länge) x 4,2 ±0,2 [0,17±0,01] (Breite).
• Gesamthöhe: 6,9 ±0,5 [0,27±0,02].
• Anschlussbreite: 0,45 [0,02].
• Anschlussabstand (Pitch): Gemessen dort, wo die Anschlüsse aus dem Gehäuse austreten. Hervorstehendes Harz unter dem Flansch maximal 1,0mm [0,04\"].

Allgemeintoleranz ist ±0,25mm [.010\"], sofern nicht anders angegeben.

5.2 Polaritätskennzeichnung & Lötflächen-Design

Das Bauteil hat drei Anschlüsse: P1 (Anode), P2 (Kathode) und P3 (Anode). Die Dual-Anoden-Konfiguration ist üblich für thermische und elektrische Designflexibilität. Ein empfohlenes Lötflächenmuster wird bereitgestellt, um ein korrektes Löten und thermisches Management zu gewährleisten. Es wird speziell empfohlen, Pad P3 mit einem Kühlkörper oder Kühlmechanismus zu verbinden, um die Wärmeableitung während des Betriebs zu unterstützen, was für die Aufrechterhaltung von Leistung und Zuverlässigkeit entscheidend ist.

6. Löt- & Montagerichtlinien

6.1 Lagerung & Handhabung (MSL3)

Diese Komponente ist gemäß JEDEC J-STD-020 als Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe 3 (MSL3) klassifiziert.

• Lagerung im versiegelten Beutel:Kann bis zu 12 Monate bei <30°C und 90% r.F. gelagert werden.
• Floor Life:Nach Öffnen der Feuchtigkeitssperrbeutel müssen die Komponenten innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) gelötet werden, wenn sie unter <30°C / 60% r.F. Bedingungen gehalten werden.
• Trocknen (Baking):Erforderlich, wenn die Feuchtigkeitsindikatorkarte >10% r.F. anzeigt, die Floor Life 168 Stunden überschritten hat oder Teile >30°C / 60% r.F. ausgesetzt waren. Empfohlene Trocknungsbedingung: 60°C ±5°C für 20 Stunden. Das Trocknen sollte nur einmal durchgeführt werden.
• Unbenutzte LEDs sollten mit Trockenmittel in einem wieder verschlossenen Feuchtigkeitssperrbeutel gelagert werden, um eine Oxidation der versilberten Anschlüsse zu verhindern.

6.2 Lötparameter

Reflow-Löten (Empfohlen):

• Vorwärmen: 150–200°C
• Vorwärmzeit: Maximal 120 Sekunden.
• Spitzentemperatur: Maximal 260°C.
• Zeit bei Spitzentemperatur: Maximal 10 Sekunden.
• Maximale Anzahl an Reflow-Zyklen: 2.

Handlöten (Lötkolben):

• Lötkolbentemperatur: Maximal 315°C.
• Lötzeit: Maximal 3 Sekunden pro Lötstelle.
• Maximale Anzahl an Handlötzyklen: 1.

Wichtige Hinweise:Diese LED ist für Reflow-Löten, nicht für Tauchlöten ausgelegt. Vermeiden Sie das Ausüben externer Spannung während des Lötens, solange die LED heiß ist, und vermeiden Sie schnelles Abkühlen von der Spitzentemperatur.

6.3 Reinigung

Falls eine Reinigung notwendig ist, verwenden Sie alkoholbasierte Lösungsmittel wie Isopropanol.

7. Verpackungs- & Bestellinformationen

Die LTLMR4EVX3DA wird in geprägter Trägerbandverpackung für die automatisierte Pick-and-Place-Montage geliefert. Die Bandabmessungen sind für die Kompatibilität mit Standard-SMT-Geräten spezifiziert. Jede Rolle enthält insgesamt 1.000 Stück. Die Verpackungsspezifikation gewährleistet den Schutz und die korrekte Ausrichtung der Komponenten während Versand und Handhabung.

8. Anwendungshinweise & Designüberlegungen

8.1 Typische Anwendungen

• Videobotschaftstafeln und Großformatdisplays.
• Verkehrssignale und Straßenschilder.
• Informations- und Werbetafeln.
• Andere elektronische Geräte, die helle, fokussierte rote Anzeigen benötigen.

8.2 Treiberschaltungs-Design

LEDs sind strombetriebene Bauteile. Um eine gleichmäßige Helligkeit beim Ansteuern mehrerer LEDs, insbesondere in Parallelschaltungen, zu gewährleisten, wirddringend empfohleneinen strombegrenzenden Widerstand in Reihe mit jeder LED zu verwenden (Schaltungsmodell A). Das parallele Ansteuern von LEDs ohne individuelle Stromregelung (Schaltungsmodell B) wird nicht empfohlen, da kleine Unterschiede in der Durchlassspannung (VF) zwischen einzelnen LEDs zu erheblichen Unterschieden in der Stromaufteilung und folglich zu ungleichmäßiger Helligkeit führen können.

8.3 Thermomanagement

Ein ordnungsgemäßes thermisches Design ist unerlässlich. Das Überschreiten der maximalen Sperrschichttemperatur verringert die Lichtausbeute und verkürzt die Lebensdauer. Nutzen Sie das empfohlene Lötflächenmuster und verbinden Sie die thermische Lötfläche (P3) mit einer Kupferfläche oder einem dedizierten Kühlkörper auf der Leiterplatte, um die maximale Verlustleistung von 120mW effektiv abzuführen.

9. Technischer Vergleich & Differenzierung

Die LTLMR4EVX3DA unterscheidet sich von Standard-SMD- oder PLCC-Typ-LEDs durch ihr integriertes optisches Design. Das Gehäuse selbst bietet einen kontrollierten, engen Abstrahlwinkel (35°), was ein entscheidender Vorteil für Schildanwendungen ist. Dies eliminiert die Kosten, Komplexität und Justageprobleme, die mit dem Hinzufügen sekundärer externer Linsen zur Erzielung eines fokussierten Strahls verbunden sind. Die Kombination aus hoher Lichtstärke, einem vordefinierten Abstrahlverhalten und einer robusten, feuchtigkeitsbeständigen Verpackung macht sie zu einer spezialisierten Lösung, die für Beschilderung optimiert ist, im Vergleich zu universellen LEDs mit breiteren Abstrahlwinkeln.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F1: Kann ich diese LED ohne einen strombegrenzenden Widerstand betreiben?

A1: Nein. Eine LED muss mit einem kontrollierten Strom betrieben werden. Ein direkter Anschluss an eine Spannungsquelle führt zu übermäßigem Stromfluss, der das Bauteil möglicherweise sofort zerstört. Verwenden Sie stets einen Reihenwiderstand oder eine Konstantstromquelle.

F2: Warum ist der Abstrahlwinkel für Schildanwendungen wichtig?

A2: Ein enger, kontrollierter Abstrahlwinkel stellt sicher, dass das Licht auf den Betrachter gerichtet ist und nicht Bereiche außerhalb der beabsichtigten Betrachtungszone verschwendet. Dies erhöht die wahrgenommene Helligkeit und Effizienz des Schildes, insbesondere für gerichtetes Betrachten.

F3: Was bedeutet MSL3 und warum ist Trocknen notwendig?

A3: MSL3 zeigt an, dass die Komponente Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen kann. Während des Reflow-Lötens kann diese eingeschlossene Feuchtigkeit schnell zu Dampf werden und interne Delamination oder \"Popcorning\" verursachen, was das Gehäuse beschädigt. Das Trocknen entfernt diese aufgenommene Feuchtigkeit vor dem Hochtemperatur-Lötprozess.

F4: Kann ich diese LED für eine Sperrspannungsanzeige verwenden?

A4: Nein. Das Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt. Die Sperrstrom (IR)-Spezifikation dient nur Testzwecken. Das Anlegen einer kontinuierlichen Sperrspannung wird die LED wahrscheinlich beschädigen.

11. Praktische Design-Fallstudie

Betrachten Sie den Entwurf eines kompakten \"EXIT\"-Schildes. Das Design erfordert eine helle, gleichmäßige rote Beleuchtung der Buchstaben. Unter Verwendung der LTLMR4EVX3DA kann eine Anordnung von LEDs hinter einer Diffusorscheibe platziert werden. Aufgrund ihres 35° Abstrahlwinkels wird das Licht jeder LED nach vorne fokussiert, Streulicht wird minimiert und eine hohe Effizienz gewährleistet. Jede LED im Array würde in einer Reihen-Parallel-Konfiguration angesteuert, wobei jede Reihenschaltung einen gemeinsamen strombegrenzenden Widerstand hat, gespeist von einer stabilen DC-Versorgung. Der schmale Strahl hilft, eine gleichmäßige Helligkeit über die Schildfläche ohne Hotspots aufrechtzuerhalten. Die MSL3-Einstufung erfordert eine Planung des Montageprozesses, um das Löten innerhalb der 168-stündigen Floor Life nach dem Öffnen der Rolle abzuschließen.

12. Funktionsprinzip

Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiterbauelemente, die Licht durch Elektrolumineszenz emittieren. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich (bestehend aus AllnGaP für rotes Licht). Diese Rekombination setzt Energie in Form von Photonen (Lichtteilchen) frei. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des Lichts wird durch die Bandlückenenergie des Halbleitermaterials bestimmt. Das diffuse Gehäuse enthält Leuchtstoffe oder Streupartikel im Vergussmaterial, um die Lichteinkopplung zu verbreitern und ein gleichmäßigeres Erscheinungsbild der emittierenden Fläche zu erzeugen.

13. Technologietrends

Der allgemeine Trend in der LED-Technologie für Beschilderung und Beleuchtung geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), verbesserter Farbkonstanz und größerer Zuverlässigkeit. Die Gehäusetechnologie entwickelt sich weiter, um die Wärmeableitung besser zu managen, was höhere Treiberströme und größere Lichtausbeute bei kleinerer Baugröße ermöglicht. Es gibt auch einen Fokus auf die Entwicklung von Materialien und Strukturen, die die Leistung über breitere Temperaturbereiche und längere Lebensdauern aufrechterhalten. Für farbige LEDs wie den roten AllnGaP-Typ zielt die Forschung darauf ab, die Effizienz bei höheren Stromdichten zu verbessern und die Stabilität des Farborts über Zeit und Betriebsbedingungen zu erhöhen.