LTW-108SEG-W Weiße LED Datenblatt - SMD-Gehäuse - 3,2V typ. - 120mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für eine hochhelle weiße Leuchtdiode (LED) in einem standardmäßigen SMD-Gehäuse (Surface-Mount Device). Das Bauteil ist für automatisierte Bestückungsprozesse ausgelegt und entspricht den bleifreien (Pb-free) und RoHS-Umweltstandards, wodurch es als "grünes" Produkt qualifiziert ist. Die Hauptanwendung liegt in allgemeinen elektronischen Geräten, die zuverlässige, kompakte Anzeige- oder Hintergrundbeleuchtung erfordern.

2. Hauptmerkmale und Spezifikationen

Die LED ist auf 12 mm breitem Trägerband verpackt, das auf 7-Zoll-Spulen aufgewickelt ist, und ist damit voll kompatibel mit den in der modernen Elektronikfertigung eingesetzten Hochgeschwindigkeits-Bestückungsautomaten. Sie ist für Standard-Infrarot- (IR) und Dampfphasen-Reflow-Lötprozesse ausgelegt. Das Gehäuse entspricht den EIA-Standards (Electronic Industries Alliance) und weist IC-kompatible Ansteuerungseigenschaften auf.

Das spezifische Modell verfügt über eine gelbliche Linse und nutzt einen Indiumgalliumnitrid-Halbleiter (InGaN) zur Erzeugung von weißem Licht. Das Bauteil ist gemäß JEDEC-Standard J-STD-020 als Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL) 3 klassifiziert, was spezifische Handhabungs- und Lagerungsanforderungen vor dem Löten vorschreibt, um feuchtigkeitsbedingte Schäden zu verhindern.

3. Absolute Grenzwerte

Ein Betrieb oder eine Lagerung des Bauteils außerhalb dieser Grenzwerte kann zu dauerhaften Schäden führen.

• Verlustleistung (Pd):120 mW
• Spitzen-Durchlassstrom (I_F(peak)):100 mA (bei 1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Impulsbreite)
• DC-Durchlassstrom (I_F):30 mA
• Sperrspannung (V_R):5 V
• Betriebstemperaturbereich (T_opr):-30°C bis +85°C
• Lagertemperaturbereich (T_stg):-40°C bis +100°C
• Reflow-Lötbedingung:260°C Spitzentemperatur für maximal 10 Sekunden (bleifreier Prozess).

Wichtiger Hinweis:Das Anlegen einer Sperrspannung an die LED in einer Anwendungsschaltung kann zu sofortigem Bauteilversagen oder Leistungsabfall führen.

4. Elektrische & Optische Kennwerte

Alle Parameter sind bei einer Umgebungstemperatur (T_a) von 25°C und einem Standard-Prüfstrom (I_F) von 20 mA angegeben, sofern nicht anders vermerkt.

4.1 Lichtstärke & Abstrahlwinkel

Die Lichtstärke (I_V) ist garantiert zwischen 1800 mcd (Millicandela) und 2500 mcd, wobei ein typischer Wert angegeben ist. Die Intensität wird mit einer Sensor- und Filterkombination gemessen, die der photopischen (CIE) Empfindlichkeitskurve des menschlichen Auges entspricht. Das Bauteil verfügt über einen weiten Abstrahlwinkel (2θ_1/2) von 110 Grad, definiert als der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres axialen Spitzenwerts abfällt.

4.2 Farbort & Durchlassspannung

Die weiße Lichtfarbe wird durch ihre Farbortkoordinaten im CIE-1931-(x, y)-Diagramm definiert. Die typischen Koordinaten sind x=0,295 und y=0,285. Auf diese Koordinaten wird in der Produktgarantie eine Toleranz von ±0,01 angewendet. Die Durchlassspannung (V_F) beträgt typischerweise 3,2V, kann aber bei einem Betriebsstrom von 20 mA zwischen 2,9V und 3,6V variieren. Diese Variation wird durch ein Binning-System verwaltet.

4.3 Teststandards und Handhabungshinweise

Der Farbort und die Lichtstärke werden gemäß dem CAS140B-Standard geprüft. Das Datenblatt betont nachdrücklich die Empfindlichkeit gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD). Statische Elektrizität oder Spannungsspitzen können die LED irreparabel beschädigen. Es wird empfohlen, beim Umgang ein geerdetes Handgelenkband oder antistatische Handschuhe zu verwenden und sicherzustellen, dass alle Arbeitsplätze, Werkzeuge und Geräte ordnungsgemäß geerdet sind.

5. Erläuterung des Binning-Systems

Um Konsistenz in Anwendungen zu gewährleisten, werden die LEDs anhand wichtiger elektrischer und optischer Parameter in Bins sortiert. Dies ermöglicht es Entwicklern, Bauteile mit eng kontrollierten Eigenschaften auszuwählen.

5.1 Binning der Durchlassspannung (V_F)

LEDs werden anhand ihrer Durchlassspannung bei 20 mA in Bins (V0 bis V6) kategorisiert. Jedes Bin deckt einen Bereich von 0,1V ab, von einem Minimum von 2,9V (V0) bis zu einem Maximum von 3,6V (V6). Innerhalb jedes Bins gilt eine Toleranz von ±0,10V.

5.2 Binning der Lichtstärke (I_V)

LEDs werden auch nach Lichtstärke (S9 bis S15) gebinnt. Jedes Bin repräsentiert einen Bereich von 100 mcd, beginnend bei 1800-1900 mcd (S9) bis hin zu 2400-2500 mcd (S15). Auf die Lichtstärke innerhalb jedes festgelegten Bins ist eine Toleranz von ±10% anwendbar.

6. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt verweist auf typische Kennlinien, die den Zusammenhang zwischen verschiedenen Parametern veranschaulichen. Obwohl die spezifischen Grafiken nicht im Text wiedergegeben sind, umfassen diese typischerweise:

• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Zeigt, wie die Lichtleistung mit dem Strom zunimmt, normalerweise nichtlinear und schließlich in Sättigung übergeht.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt den Rückgang der Lichtleistung bei steigender Sperrschichttemperatur der LED.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom:Stellt die Dioden-Kennlinie (I-V-Kurve) dar.
• Abstrahlcharakteristik:Ein Polardiagramm, das die räumliche Verteilung der Lichtintensität zeigt.

Diese Kurven sind wesentlich, um das Verhalten des Bauteils unter verschiedenen Betriebsbedingungen zu verstehen und für ein effektives thermisches und elektrisches Design.

7. Mechanische & Gehäuseinformationen

Die LED ist in einem standardmäßigen SMD-Gehäuse erhältlich. Detaillierte Maßzeichnungen werden für das Bauteil selbst, das für die automatisierte Handhabung verwendete Trägerband und die 7-Zoll-Spule bereitgestellt. Alle Maße sind in Millimetern angegeben, mit einer Standardtoleranz von ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben. Die Band- und Spulenverpackung entspricht den EIA-481-1-B-Spezifikationen.

7.1 Verpackungsspezifikationen

• Spulengröße:7 Zoll Durchmesser.
• Stückzahl pro Spule:2000 Stück.
• Mindestbestellmenge (MOQ) für Restposten:500 Stück.
• Trägerband:Die Bauteile sind in 12 mm breitem, geprägtem Trägerband untergebracht, das mit einem Deckband versiegelt ist.

8. Löt- & Bestückungsrichtlinien

8.1 Reflow-Löten

Das Bauteil ist für bleifreies Reflow-Löten mit einer Spitzentemperatur von 260°C für bis zu 10 Sekunden qualifiziert. Es wird ein empfohlenes Reflow-Profil gemäß J-STD-020D referenziert, das eine Vorwärmphase beinhaltet. Das Datenblatt enthält auch empfohlene Pad-Layout-Abmessungen auf der Leiterplatte (PCB), um eine zuverlässige Lötstellenbildung während des Infrarot- oder Dampfphasen-Reflow-Lötens sicherzustellen.

8.2 Handlöten

Falls Handlöten erforderlich ist, sollte ein Lötkolben mit einer Lötspitzentemperatur von maximal 300°C verwendet werden, wobei die Lötkontaktzeit pro Lötstelle auf maximal 3 Sekunden begrenzt sein sollte. Dies sollte nur einmal durchgeführt werden, um thermische Schäden am Gehäuse zu verhindern.

8.3 Reinigung

Falls eine Nachlötreinigung erforderlich ist, sollten nur spezifizierte Lösungsmittel verwendet werden. Die LED kann bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol getaucht werden. Die Verwendung nicht spezifizierter chemischer Reiniger ist untersagt, da sie das LED-Gehäusematerial beschädigen können.

9. Lagerung & Handhabung

Aufgrund der MSL-3-Einstufung ist eine strenge Feuchtigkeitskontrolle erforderlich:

• Versiegelter Beutel:Lagern bei ≤30°C und ≤90% relativer Luftfeuchtigkeit (RH). Die Haltbarkeit beträgt ein Jahr ab dem Datumscode bei Lagerung im original feuchtigkeitsdichten Beutel mit Trockenmittel.
• Geöffneter Beutel:Nach dem Öffnen bei ≤30°C und ≤60% RH lagern. Die Bauteile müssen innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) nach der Exposition gegenüber der Werksumgebung gelötet werden. Wenn die Feuchtigkeitsindikatorkarte rosa wird (zeigt >10% RH an) oder das 168-Stunden-Fenster überschritten wird, müssen die LEDs vor der Verwendung mindestens 48 Stunden bei 60°C getrocknet (gebacken) werden. Verbleibende Bauteile sollten mit Trockenmittel wieder versiegelt werden.

10. Anwendungshinweise

10.1 Ansteuerschaltungsdesign

Eine LED ist ein stromgesteuertes Bauteil. Um eine gleichmäßige Helligkeit beim parallelen Betrieb mehrerer LEDs zu gewährleisten, wirddringend empfohlen, einen individuellen strombegrenzenden Widerstand in Reihe mit jeder LED zu verwenden. Die alternative Methode, mehrere LEDs direkt parallel mit einem einzigen gemeinsamen Widerstand zu schalten (Schaltung B im Datenblatt), wird nicht empfohlen. Variationen der Durchlassspannung (V_F) von LED zu LED führen in einer Parallelschaltung ohne individuelle Widerstände zu einer ungleichmäßigen Stromverteilung, was zu erheblichen Helligkeitsunterschieden und möglichem Überstromversagen der LED mit der niedrigsten V_F.

10.2 Anwendungsbereich & Haftungsausschluss

Die LED ist für den Einsatz in gewöhnlichen elektronischen Geräten wie Büroautomationsgeräten, Kommunikationsgeräten und Haushaltsgeräten vorgesehen. Für Anwendungen, die außergewöhnliche Zuverlässigkeit erfordern, bei denen ein Ausfall Leben oder Gesundheit gefährden könnte – wie in der Luftfahrt, im Verkehrswesen, in medizinischen Lebenserhaltungssystemen oder Sicherheitseinrichtungen – ist vor der Integration eine spezifische Beratung und Qualifizierung mit dem Hersteller erforderlich.

10.3 ESD-Schutz in der Anwendung

Die bei der Handhabung festgestellte ESD-Empfindlichkeit gilt auch für die Anwendungsschaltung. Entwickler sollten die Implementierung von Schutzmaßnahmen auf der Leiterplatte in Betracht ziehen, wie z. B. Transientenspannungsunterdrückungsdioden (TVS) oder Widerstände, wenn die LED-Anschlüsse in der Endanwendungsumgebung potenziellen statischen Entladungen oder Spannungsspitzen ausgesetzt sind.

11. Technischer Vergleich & Designüberlegungen

Im Vergleich zu älteren Durchsteck-LED-Technologien bietet dieses SMD-Bauteil erhebliche Vorteile in Bezug auf Fertigungsgeschwindigkeit, Platzeinsparung auf der Leiterplatte und Zuverlässigkeit, da manuelle Einsteck- und Wellenlötprozesse entfallen. Der weite Abstrahlwinkel von 110 Grad macht es für Anwendungen geeignet, die eine breite Ausleuchtung oder Sichtbarkeit aus mehreren Winkeln erfordern, im Gegensatz zu schmalwinkligen LEDs für fokussierte Strahlen. Die InGaN-Technologie für weißes Licht bietet typischerweise gute Effizienz und Langlebigkeit. Wichtige Designüberlegungen umfassen die Steuerung des Durchlassstroms innerhalb der absoluten Grenzwerte, die Berücksichtigung des Durchlassspannungs-Bins beim Entwurf der Ansteuerschaltung und die Implementierung eines ordnungsgemäßen Wärmemanagements auf der Leiterplatte, um die Sperrschichttemperatur niedrig zu halten und so die Lichtleistung und langfristige Zuverlässigkeit zu erhalten.

12. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Kann ich diese LED direkt von einer 5V- oder 3,3V-Logikversorgung ansteuern?

A: Nein. Sie müssen einen Reihenwiderstand zur Strombegrenzung verwenden. Zum Beispiel, bei einer 3,3V-Versorgung und einer typischen V_Fvon 3,2V bei 20mA, wäre ein Widerstand von (3,3V - 3,2V) / 0,02A = 5 Ohm erforderlich. Berechnen Sie stets mit dem minimalen V_F-Wert in Ihrem ausgewählten Bin, um sicherzustellen, dass der Strom den Maximalwert nicht überschreitet.

F: Warum wird die Lichtstärke als Bereich (1800-2500 mcd) angegeben?

A: Dies ist die gesamte Produktionsstreuung. Für eine konsistente Helligkeit in Ihrem Produkt sollten Sie LEDs aus einem einzigen Lichtstärke-Bin spezifizieren und kaufen (z. B. S12: 2100-2200 mcd).

F: Was bedeutet "MSL 3" für meinen Fertigungsprozess?

A: Es bedeutet, dass die Bauteile nach dem Öffnen des versiegelten Beutels bis zu 168 Stunden (7 Tage) der Werksumgebung ausgesetzt sein können, bevor sie gelötet werden müssen. Wenn diese Zeit überschritten wird, benötigen sie einen Trocknungsprozess (Backen), um absorbierte Feuchtigkeit zu entfernen, die während des Reflow-Lötens zu "Popcorning" (Gehäuserissen) führen könnte.

F: Ist ein Kühlkörper notwendig?

A: Für Dauerbetrieb mit maximalem DC-Strom (30mA) oder bei hohen Umgebungstemperaturen ist ein sorgfältiges thermisches Design erforderlich. Während für Anzeigeanwendungen mit niedrigem Tastverhältnis möglicherweise kein dedizierter Kühlkörper benötigt wird, hilft eine gute Verbindung des thermischen Pads der LED mit einer Kupferfläche auf der Leiterplatte, Wärme abzuführen und die Leistung aufrechtzuerhalten.

13. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf eines Statusanzeigepanels mit 10 gleichmäßig hellen weißen LEDs.

1. Schaltungsentwurf:Verwenden Sie einen Konstantstrom-LED-Treiber-IC oder einen Spannungsregler mit individuellen Reihenwiderständen für jede LED. Unter der Annahme einer 5V-Versorgung und einem Zielstrom von 20mA pro LED, wählen Sie LEDs aus dem V3-Bin (V_F= 3,2-3,3V). Der Widerstandswert wäre R = (5V - 3,25V_max) / 0,02A ≈ 87,5 Ohm. Verwenden Sie einen Standard-91-Ohm- oder 100-Ohm-Widerstand und berechnen Sie den tatsächlichen Strom neu.
2. Bauteilauswahl:Spezifizieren Sie alle 10 LEDs aus demselben Lichtstärke-Bin (z. B. S12) und demselben Durchlassspannungs-Bin (z. B. V3), um visuelle Konsistenz zu gewährleisten.
3. Leiterplattenlayout:Befolgen Sie die empfohlenen Pad-Abmessungen aus dem Datenblatt. Verbinden Sie das thermische Pad (falls vorhanden) mit einer geerdeten Kupferfläche, um die Wärmeableitung zu unterstützen.
4. Fertigung:Programmieren Sie den Bestückungsautomaten für das 12-mm-Trägerband. Verwenden Sie das referenzierte bleifreie Reflow-Profil mit einem Peak von 260°C.
5. Handhabung:Bewahren Sie die Spule bis zum Produktionsbeginn im versiegelten Beutel auf. Sobald geöffnet, schließen Sie die Bestückung aller 10 Leiterplatten innerhalb der 168-stündigen Bodenlebensdauer ab.

14. Funktionsprinzip & Technologie

Diese LED erzeugt weißes Licht unter Verwendung eines InGaN-Halbleiterchips (Indiumgalliumnitrid), der Licht im blauen Spektralbereich emittiert. Dieses blaue Licht wird dann teilweise durch eine Phosphorbeschichtung im Gehäuse in längere Wellenlängen (gelb, rot) umgewandelt. Die Kombination aus dem verbleibenden blauen Licht und dem phosphorkonvertierten Licht vermischt sich, um den Eindruck von weißem Licht zu erzeugen. Diese Methode ist als phosphorkonvertierte weiße LED-Technologie bekannt und verbreitet, um hohe Effizienz und gute Farbwiedergabe zu erreichen. Der weite Abstrahlwinkel ist das Ergebnis des Gehäuselinsendesigns, das das vom Chip und Phosphor emittierte Licht streut und verteilt.

15. Branchentrends

Das Bauteil spiegelt mehrere aktuelle Trends in der Optoelektronik wider: die anhaltende Dominanz der Oberflächenmontagetechnik für Miniaturisierung und automatisierte Bestückung; die weit verbreitete Einführung bleifreier und RoHS-konformer Fertigungsprozesse; und die Verwendung fortschrittlicher Halbleitermaterialien wie InGaN für effiziente Festkörperbeleuchtung. Darüber hinaus unterstreicht die detaillierte Binning-Struktur den Fokus der Industrie auf die Bereitstellung konsistenter und vorhersehbarer Leistung für anspruchsvolle, qualitätssensitive Anwendungen in großen Stückzahlen. Die Betonung der MSL-Handhabung und standardisierter Reflow-Profile unterstreicht die Integration diskreter Bauteile in hochautomatisierte, optimierte globale Elektronik-Lieferketten.