LTLMR4YW2DA LED-Lampe Datenblatt - 4,2x4,2x6,9mm - 2,4V max. - 120mW - Gelb 590nm - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTLMR4YW2DA ist eine hochhelle SMD-LED-Lampe für anspruchsvolle Beleuchtungsanwendungen. Sie nutzt einen gelben AllnGaP-Halbleiter (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) zur Lichterzeugung mit einer Spitzenwellenlänge von 594 nm. Das Bauteil ist in einem diffundierenden gelben Epoxidharz-Linsengehäuse untergebracht, das für ein kontrolliertes, schmales Abstrahlverhalten ohne zusätzliche Sekundäroptik ausgelegt ist. Dies macht es besonders geeignet für Anwendungen, die präzise Lichtrichtung und hohe axiale Lichtstärke erfordern.

Die Kernvorteile dieser LED sind ihre hohe Lichtstärke von bis zu 16.000 mcd bei einem Standard-Strom von 20 mA und ihr geringer Stromverbrauch, der zu hoher Effizienz führt. Das Gehäuse wird mittels fortschrittlicher Epoxid-Formmasse-Technologie gefertigt, die einen hervorragenden Feuchtigkeitsschutz und UV-Beständigkeit bietet und so die Langzeitzuverlässigkeit in verschiedenen Umgebungen erhöht. Das Produkt ist vollständig RoHS-konform, blei- und halogenfrei.

Der Zielmarkt für diese Komponente umfasst Hersteller professioneller Schilder- und Displaysysteme. Die Hauptanwendungen liegen in Videotexttafeln, Verkehrsschildern und anderen Formen der Beschilderung, bei denen hohe Sichtbarkeit, Farbkonstanz und Zuverlässigkeit entscheidend sind. Der schmale typische Abstrahlwinkel von 25° sorgt dafür, dass das Licht nach vorne gebündelt wird und die wahrgenommene Helligkeit für Betrachter direkt vor dem Schild maximiert wird.

2. Analyse der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Das Bauteil ist für den Betrieb innerhalb strenger Grenzen spezifiziert, um Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Die maximale Verlustleistung beträgt 120 mW bei einer Umgebungstemperatur (TA) von 25°C. Der DC-Vorwärtsstrom sollte 50 mA nicht überschreiten. Für Pulsbetrieb ist unter bestimmten Bedingungen ein Spitzenvorwärtsstrom von 120 mA zulässig: ein Tastverhältnis von 1/10 oder weniger und eine Pulsbreite von maximal 10 ms. Der Betriebstemperaturbereich reicht von -40°C bis +85°C, der Lagertemperaturbereich von -40°C bis +100°C. Eine kritische Spezifikation für die Bestückung ist die Reflow-Lötbedingung, die eine maximale Spitzentemperatur von 260°C für 10 Sekunden erlaubt, was mit Standard-bleifreien Reflow-Profilen kompatibel ist.

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Die wichtigsten Leistungsparameter werden bei TA=25°C und IF=20 mA gemessen. Die Lichtstärke (Iv) liegt typischerweise im Bereich von 7.200 bis 16.000 Millicandela (mcd), wobei spezifische Werte durch den Binning-Prozess bestimmt werden. Der Abstrahlwinkel (2θ1/2), definiert als der volle Winkel, bei dem die Intensität auf die Hälfte ihres axialen Wertes abfällt, beträgt typischerweise 25° mit einer Toleranz von ±2°. Die dominante Wellenlänge (λd) für die gelbe Farbe liegt zwischen 583,5 nm und 593,5 nm, mit einer typischen Spitzenemissionswellenlänge (λP) von 594 nm und einer spektralen Halbwertsbreite (Δλ) von 15 nm. Die Vorwärtsspannung (VF) reicht bei Prüfstrom von minimal 1,8 V bis maximal 2,4 V. Der Sperrstrom (IR) ist auf maximal 10 µA bei einer Sperrspannung (VR) von 5 V begrenzt, wobei zu beachten ist, dass das Bauteil nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt ist.

3. Spezifikation des Binning-Systems

Die LEDs werden in Bins klassifiziert, um Farb- und Helligkeitskonstanz innerhalb einer Produktionscharge sicherzustellen. Dies ermöglicht es Entwicklern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Anforderungen an die Gleichmäßigkeit erfüllen.

3.1 Lichtstärke (Iv) Binning

LEDs werden basierend auf ihrer bei 20 mA gemessenen Lichtstärke sortiert. Die Bin-Codes lauten: Code X (7.200 - 9.300 mcd), Code Y (9.300 - 12.000 mcd) und Code Z (12.000 - 16.000 mcd). Auf jede Bin-Grenze wird eine Toleranz von ±15 % angewendet.

3.2 Dominante Wellenlänge (Wd) Binning

Zur Kontrolle der Farbkonstanz werden LEDs nach dominanter Wellenlänge gebinnt. Die Bins sind: Y1 (583,5 - 586,0 nm), Y2 (586,0 - 588,5 nm), Y3 (588,5 - 591,0 nm) und Y4 (591,0 - 593,5 nm). Auf jede Bin-Grenze wird eine Toleranz von ±1 nm angewendet.

3.3 Vorwärtsspannung (Vf) Binning

Die Vorwärtsspannung wird ebenfalls gebinnt, um die Schaltungsauslegung für die Stromregelung zu unterstützen. Die Bins sind: 1A (1,8 - 2,0 V), 2A (2,0 - 2,2 V) und 3A (2,2 - 2,4 V). Auf jede Grenze wird eine Toleranz von ±0,1 V angewendet.

4. Mechanische und Gehäuseinformationen

4.1 Abmessungen

Das Gehäuse hat einen quadratischen Grundriss von 4,2 mm ±0,2 mm pro Seite. Die Gesamthöhe einschließlich Linse beträgt 6,9 mm ±0,5 mm. Die Anschlüsse ragen aus der Unterseite des Gehäuses heraus, mit einem Anschlussabstand (an der Austrittsstelle) von 3,65 mm ±0,2 mm. Ein maximaler Harzüberstand von 1,0 mm unter dem Flansch ist zulässig. Alle Maße beinhalten eine allgemeine Toleranz von ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben.

4.2 Polaritätskennzeichnung

Das Bauteil hat drei Anschlüsse (P1, P2, P3). P1 und P3 sind als Anode (+) gekennzeichnet, P2 als Kathode (-). Die korrekte Polarität muss beim Leiterplattenlayout und der Bestückung beachtet werden.

5. Löt- und Bestückungsrichtlinien

5.1 Reflow-Lötprofil

Die LED ist für bleifreie Reflow-Lötprozesse ausgelegt. Die empfohlenen Profilparameter sind: Vorwärm-/Halte-Temperatur von 150°C bis 200°C für maximal 120 Sekunden. Die Zeit oberhalb der Liquidustemperatur (T_L= 217°C) sollte zwischen 60 und 150 Sekunden liegen. Die maximale Gehäusetemperatur (T_P) darf 260°C nicht überschreiten, und die Zeit innerhalb von 5°C der spezifizierten Klassifizierungstemperatur (T_C= 255°C) sollte maximal 30 Sekunden betragen. Die Gesamtzeit von 25°C bis zur Spitzentemperatur sollte 5 Minuten nicht überschreiten.

5.2 Handlötung

Falls Handlötung erforderlich ist, verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Lötspitzentemperatur von maximal 315°C. Die Lötzeit pro Anschluss sollte auf maximal 3 Sekunden begrenzt werden und sollte pro Lötstelle nur einmal durchgeführt werden, um thermische Schäden an der LED zu vermeiden.

5.3 Reinigung

Falls eine Nachlötreinigung erforderlich ist, verwenden Sie ausschließlich alkoholbasierte Lösungsmittel wie Isopropylalkohol. Aggressive chemische Reiniger sollten vermieden werden, da sie die Epoxidharzlinse oder Gehäusebeschriftung beschädigen können.

6. Lagerung und Handhabung

6.1 Feuchtigkeitsempfindlichkeit

Diese Komponente ist gemäß JEDEC-Standard J-STD-020 als Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe 3 (MSL3) klassifiziert. LEDs werden in einer versiegelten Feuchtigkeitssperrbeutel (MBB) mit Trockenmittel und Feuchtigkeitsindikator geliefert. Bei Lagerung im ungeöffneten MBB unter Bedingungen von <30°C und <90 % relativer Luftfeuchtigkeit (RH) beträgt die Haltbarkeit 12 Monate.

6.2 Floor Life und Trocknen (Baking)

Nach dem Öffnen des Feuchtigkeitssperrbeutels beginnt die \"Floor Life\". Die LEDs müssen bei <30°C und <60 % RH gelagert werden, und alle Löt- oder Hochtemperaturprozesse müssen innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) abgeschlossen sein. Ein Trocknen ist erforderlich, wenn: der Feuchtigkeitsindikator >10 % RH anzeigt, die Floor Life 168 Stunden überschreitet oder die Bauteile >30°C und >60 % RH ausgesetzt waren. Die empfohlene Trocknungsbedingung ist 60°C ±5°C für 20 Stunden, und das Trocknen sollte nur einmal durchgeführt werden. Längere Exposition an Umgebungsluft kann die Silberbeschichtung der Anschlüsse oxidieren lassen und die Lötbarkeit beeinträchtigen. Nicht verwendete LEDs sollten mit Trockenmittel in einem Feuchtigkeitssperrbeutel wieder versiegelt werden.

7. Verpackungsspezifikation

Die LEDs werden auf einer geprägten Trägerbahn für die automatisierte Pick-and-Place-Bestückung geliefert. Die Bandmaße sind standardisiert: Taschenteilung 8,0 mm ±0,1 mm, Bandbreite 16,0 mm ±0,3 mm. Jede Rolle enthält 1.000 LEDs. Die Rollen werden dann mit Schutzmaterialien verpackt: Eine Rolle wird in einen Feuchtigkeitssperrbeutel mit Trockenmittel und Feuchtigkeitsindikator gelegt. Drei solcher Feuchtigkeitssperrbeutel werden in einen Innenkarton gepackt, insgesamt 3.000 Stück. Schließlich werden zehn Innenkartons in einen Außenversandkarton gepackt, was insgesamt 30.000 Stück pro Außenkarton ergibt. Die Verpackung ist deutlich mit Warnhinweisen vor elektrostatischer Entladung (ESD) gekennzeichnet, die anzeigen, dass die Bauteile empfindlich sind und sichere Handhabungsverfahren erfordern.

8. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

Um stabilen Betrieb und lange Lebensdauer zu gewährleisten, muss die LED mit einer Konstantstromquelle und nicht mit einer Konstantspannung betrieben werden. Ein einfacher Vorwiderstand kann zur grundlegenden Strombegrenzung verwendet werden, berechnet als R = (V_Versorgung- V_F) / I_F. Für Anwendungen, die stabile Helligkeit über Temperatur- oder Versorgungsspannungsschwankungen hinweg erfordern, wird jedoch ein dedizierter LED-Treiber-IC oder eine transistorbasierte Konstantstromschaltung empfohlen. Der maximale DC-Strom sollte 50 mA nicht überschreiten. Bei Designs, die die Grenzen der Verlustleistung ausschöpfen, muss sorgfältig auf die Derating-Kurve geachtet werden, die eine lineare Reduzierung von 0,75 mA pro Grad Celsius über 45°C Umgebungstemperatur vorschreibt.

8.2 Thermomanagement

Obwohl das Gehäuse nicht primär als Power-LED ausgelegt ist, ist ein effektives Thermomanagement auf der Leiterplatte dennoch wichtig, um Leistung und Lebensdauer aufrechtzuerhalten. Das Leiterplatten-Pad-Design sollte der empfohlenen Bestückungsfläche folgen, um eine gute Lötstellenbildung und Wärmeableitung von der LED weg zu gewährleisten. Die Verwendung einer Leiterplatte mit Wärmedurchkontaktierungen unter dem thermischen Pad der LED (falls vorhanden) oder eine ausreichende Kupferfläche, die mit den Kathoden-/Anoden-Pads verbunden ist, kann bei der Wärmeableitung helfen. Der Betrieb der LED bei oder nahe ihren Maximalwerten in hohen Umgebungstemperaturen verringert ihre effektive Lebensdauer und kann zu Farbverschiebung oder Intensitätsabfall führen.

8.3 Optische Designüberlegungen

Die eingebaute diffundierende Linse und der schmale Abstrahlwinkel machen Sekundäroptik in vielen Schildanwendungen überflüssig, was die Montage vereinfacht und Kosten senkt. Das Abstrahlverhalten ist relativ gleichmäßig. Entwickler sollten die Winkelintensitätsverteilung bei der Planung des Abstands zwischen LEDs in einem Array berücksichtigen, um eine gleichmäßige Ausleuchtung ohne dunkle Stellen zu erreichen. Die diffundierende Natur der Linse hilft, Pixelierung oder einzelne LED-Hotspots zu minimieren und erzeugt ein nahtloseres visuelles Erscheinungsbild in Anzeigetafeln.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu Standard-SMD- oder PLCC-Gehäuse-LEDs bietet dieses Lampengehäuse deutliche Vorteile für gerichtete Beleuchtung. Standard-SMD-LEDs haben oft einen breiteren Abstrahlwinkel (z. B. 120°), der das Licht über eine größere Fläche verteilt, was für Anwendungen ineffizient ist, bei denen das Licht aus einer bestimmten Richtung sichtbar sein muss. Der 25° Abstrahlwinkel der LTLMR4YW2DA bündelt den Lichtstrom, was bei gleicher Gesamtlichtleistung (Lumen) zu einer deutlich höheren axialen Lichtstärke (Candela) führt. Dies macht sie effizienter für Anwendungen wie Verkehrsschilder, bei denen der Betrachter typischerweise innerhalb eines schmalen Kegels vor dem Schild steht. Die integrierte Linse und die robusten, durchsteckmontagefähigen Anschlüsse in einem SMD-Gehäuse bieten eine gute Balance aus optischer Kontrolle, mechanischer Festigkeit und Kompatibilität mit automatisierter Bestückung.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

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

A: Die Spitzenwellenlänge (λP) ist die einzelne Wellenlänge, bei der das Emissionsspektrum seine maximale Intensität hat. Die dominante Wellenlänge (λd) wird aus dem CIE-Farbdiagramm abgeleitet und repräsentiert die einzelne Wellenlänge des monochromatischen Lichts, das für einen menschlichen Betrachter die gleiche Farbe wie die LED hätte. Für eine schmalbandige LED wie diesen gelben AllnGaP-Typ liegen sie typischerweise sehr nahe beieinander, aber λd ist der relevantere Parameter für die Farbspezifikation.

F: Kann ich diese LED mit einer Spannungsquelle betreiben?

A: Dies wird dringend abgeraten. LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Ihre Vorwärtsspannung hat eine Toleranz und variiert mit der Temperatur. Der direkte Anschluss an eine Spannungsquelle, selbst mit einem für ein typisches V_Fberechneten Vorwiderstand, kann zu übermäßigem Strom führen, wenn das tatsächliche V_Fam unteren Ende seines Bereichs liegt, und die LED möglicherweise beschädigen. Verwenden Sie immer einen strombegrenzenden Mechanismus.

F: Warum sind die MSL3-Klassifizierung und der Trocknungsprozess wichtig?

A: Feuchtigkeit, die in das Kunststoffgehäuse eingedrungen ist, kann während des Hochtemperatur-Reflow-Lötprozesses schnell verdampfen und zu innerer Delamination, Rissbildung oder \"Popcorning\" führen, was zu sofortigem oder latentem Ausfall führt. Die Einhaltung der MSL3-Handhabungsverfahren (168-Stunden-Floor-Life, ordnungsgemäße Lagerung und Trocknen bei Bedarf) ist entscheidend für die Sicherstellung der Bestückungsausbeute und der langfristigen Feldzuverlässigkeit.

F: Wie interpretiere ich die Bin-Codes bei der Bestellung?

A: Die Bin-Codes (z. B. Iv=Z, Wd=Y3, Vf=2A) ermöglichen es Ihnen, den für Ihre Anwendung erforderlichen Leistungsbereich zu spezifizieren. Für ein Schild, das sehr hohe und gleichmäßige Helligkeit erfordert, könnten Sie Iv=Z spezifizieren. Für kritische Farbabstimmung zwischen mehreren Schildern oder innerhalb eines großen Arrays würden Sie ein enges Wd-Bin wie Y2 oder Y3 spezifizieren. Konsultieren Sie den Lieferanten für verfügbare Bin-Kombinationen.

11. Funktionsprinzip

Die LTLMR4YW2DA basiert auf AllnGaP-Halbleitertechnologie (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid). Wenn eine Vorwärtsspannung angelegt wird, die die Durchlassspannung der Diode überschreitet, werden Elektronen aus dem n-dotierten Bereich und Löcher aus dem p-dotierten Bereich in den aktiven Bereich injiziert. Dort rekombinieren sie und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die spezifische Bandlückenenergie der AllnGaP-Legierung im aktiven Bereich bestimmt die Wellenlänge des emittierten Lichts, die in diesem Fall im gelben Bereich des sichtbaren Spektrums (~590 nm) liegt. Die diffundierende Epoxidharzlinse um den Halbleiterchip dient dazu, das Licht aus dem hochbrechenden Material zu extrahieren, das Abstrahlverhalten zu einem schmalen Strahl zu formen und die empfindliche Halbleiterstruktur vor mechanischen und Umweltschäden zu schützen.

12. Branchenkontext und Trends

SMD-LED-Lampen wie die LTLMR4YW2DA repräsentieren ein ausgereiftes und optimiertes Segment des LED-Marktes, das die Lücke zwischen niederleistungs-Indikator-LEDs und Hochleistungs-Beleuchtungs-LEDs schließt. Der Trend in diesem Segment geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz (mehr Lumen oder Candela pro Watt), verbesserter Farbkonstanz durch engere Binning-Toleranzen und verbesserter Zuverlässigkeitskennzahlen wie längere Lebensdauer (L70, L90) unter verschiedenen Betriebsbedingungen. Es gibt auch einen anhaltenden Trend zur Miniaturisierung bei gleichbleibender oder steigender optischer Leistung, was feinere Pixelabstände in hochauflösenden Displays und Schildern ermöglicht. Darüber hinaus bleiben die Kompatibilität mit zunehmend strengeren Umweltvorschriften (über RoHS hinaus, unter Berücksichtigung von Stoffen wie REACH) und die Fähigkeit, höhere Reflow-Temperaturprofile für fortschrittliche Leiterplattenbestückungen zu widerstehen, wichtige Entwicklungstreiber.