LTLMR4YVX3DA Gelbe LED-Lampe Datenblatt - Größe 4,2x4,2x6,9mm - Spannung 1,8-2,4V - Leistung 120mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTLMR4YVX3DA ist eine hochhelle, für oberflächenmontage geeignete LED-Lampe, die für anspruchsvolle Beschilderungsanwendungen konzipiert ist. Sie nutzt einen gelben AllnGaP-Chip in einem diffundierenden Gehäuse und liefert eine intensive Lichtleistung mit einem definierten Abstrahlwinkel. Das primäre Designkonzept zielt auf Zuverlässigkeit und Kompatibilität mit standardisierten industriellen Oberflächenmontageprozessen (SMT) ab, einschließlich bleifreier Reflow-Lötung.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Dieses Bauteil bietet mehrere entscheidende Vorteile, die es von Standard-SMD- oder PLCC-Gehäusen abheben. Sein Hauptmerkmal ist ein gleichmäßiges Abstrahlverhalten und ein schmaler, klar definierter Abstrahlwinkel von typisch 35 Grad. Diese optische Eigenschaft wird durch das spezifische Linsendesign erreicht, wodurch in vielen Anwendungen auf zusätzliche externe Optiken verzichtet werden kann. Dies vereinfacht das Design und senkt die Systemkosten. Das Gehäuse verwendet fortschrittliche Epoxidharz-Technologie für überlegenen Feuchtigkeitsschutz und UV-Beständigkeit, was für den Außeneinsatz und langfristige Zuverlässigkeit entscheidend ist.

Die Zielmärkte sind Anwendungen, die hohe Sichtbarkeit und Zuverlässigkeit erfordern, wie Videobotschaftstafeln, Verkehrsschilder und verschiedene Innen-/Außenanzeigen. Die Konstruktion ist blei- und halogenfrei und entspricht vollständig den RoHS-Umweltrichtlinien.

2. Analyse der technischen Parameter

Eine detaillierte, objektive Analyse der elektrischen und optischen Eigenschaften ist für ein korrektes Schaltungsdesign und die Leistungsvorhersage unerlässlich.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Die maximale Verlustleistung beträgt 120mW bei einer Umgebungstemperatur (TA) von 25°C. Der DC-Vorwärtsstrom sollte 50mA nicht überschreiten. Für gepulsten Betrieb ist unter bestimmten Bedingungen (Tastverhältnis ≤1/10, Pulsbreite ≤10µs) ein Spitzenvorwärtsstrom von 120mA zulässig. Ein kritischer Parameter ist der Derating-Faktor für den Vorwärtsstrom: Oberhalb von 45°C verringert sich der maximal zulässige DC-Strom linear um 0,75mA pro Grad Celsius. Der Betriebstemperaturbereich liegt zwischen -40°C und +85°C, die Lagertemperatur zwischen -40°C und +100°C. Das Bauteil hält einer Reflow-Lötspitzentemperatur von 260°C für maximal 10 Sekunden stand.

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Gemessen bei TA=25°C und einem Standard-Prüfstrom (IF) von 20mA sind die wichtigsten Parameter:

• Lichtstärke (Iv):Liegt im Bereich von mindestens 5500 mcd bis maximal 12000 mcd. Der typische Wert fällt in diesen Bereich. An die Bin-Grenzen wird eine Prüftoleranz von ±15% angelegt.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):Definiert als der volle Winkel, bei dem die Intensität die Hälfte des Spitzenwertes beträgt. Der typische Wert beträgt 35 Grad (Minimum 30 Grad) mit einer Messtoleranz von ±2 Grad.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λP):Typisch 594 nm.
• Dominante Wellenlänge (λd):Liegt im Bereich von 584,5 nm bis 594,5 nm und definiert die wahrgenommene gelbe Farbe.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Typisch 15 nm, was die spektrale Reinheit des gelben Lichts angibt.
• Durchlassspannung (VF):Liegt bei 20mA im Bereich von 1,8V bis 2,4V.
• Sperrstrom (IR):Maximal 10 µA bei einer Sperrspannung (VR) von 5V. Es ist entscheidend zu beachten, dass das Bauteil nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt ist; dieser Test dient nur der Charakterisierung.

3. Spezifikation des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonstanz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs in Bins sortiert. Die LTLMR4YVX3DA verwendet ein dreidimensionales Binning-System.

3.1 Binning der Lichtstärke

Sortiert bei IF=20mA. Der Bin-Code (W, X, Y) definiert einen Min-Max-Bereich für die Lichtstärke in Millicandela (mcd). Jede Bin-Grenze hat eine Toleranz von ±15%.
W: 5500 - 7200 mcd
X: 7200 - 9300 mcd
Y: 9300 - 12000 mcd

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge

Sortiert bei IF=20mA. Der Bin-Code (Y1, Y2, Y3, Y4) definiert einen Min-Max-Bereich für die dominante Wellenlänge in Nanometern (nm). Jede Bin-Grenze hat eine Toleranz von ±1nm.
Y1: 584,5 - 587,0 nm
Y2: 587,0 - 589,5 nm
Y3: 589,5 - 592,0 nm
Y4: 592,0 - 594,5 nm

3.3 Binning der Durchlassspannung

Sortiert bei IF=20mA. Der Bin-Code (1A, 2A, 3A) definiert einen Min-Max-Bereich für die Durchlassspannung in Volt (V). Jede Bin-Grenze hat eine Toleranz von ±0,1V.
1A: 1,8 - 2,0 V
2A: 2,0 - 2,2 V
3A: 2,2 - 2,4 V

4. Mechanische und Gehäuseinformationen

4.1 Konturmaße

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. Der Anschlussabstand (zwischen den aus dem Gehäuse austretenden Anschlüssen) beträgt 2,0mm ±0,5mm. Alle Maße sind in Millimetern angegeben, mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,25mm, sofern nicht anders angegeben. Eine kleine Harzausbildung unter dem Flansch ist mit einer maximalen Höhe von 1,0mm zulässig.

4.2 Polaritätskennzeichnung und Lötflächen-Design

Das Bauteil hat drei Anschlüsse (P1, P2, P3). P1 und P3 sind die Anodenanschlüsse, während P2 die Kathode ist. Diese Konfiguration muss beim PCB-Layout sorgfältig beachtet werden. Ein empfohlenes Lötflächenmuster wird bereitgestellt, um eine korrekte Lötstellenbildung und mechanische Stabilität während des Reflow-Lötens sicherzustellen. Das Lötflächen-Design umfasst abgerundete Ecken (R0,5), um Lötbrücken zu verhindern und zuverlässige Verbindungen zu gewährleisten.

5. Richtlinien für Lötung und Bestückung

Sachgemäße Handhabung ist für die Zuverlässigkeit entscheidend. Dieses Bauteil hat die Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe 3 (MSL3) gemäß JEDEC J-STD-020.

5.1 Lagerung und Handhabung

LEDs in einer ungeöffneten Feuchtigkeitsschutzbeutel (mit Trockenmittel) können bei <30°C und 90% r.F. bis zu 12 Monate gelagert werden. Nach Öffnen des Beutels müssen die Bauteile unter <30°C und 60% r.F. gehalten und innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) gelötet werden. Ein Trocknen bei 60°C ±5°C für 20 Stunden ist erforderlich, wenn: die Feuchteindikatorkarte >10% r.F. anzeigt, die Verarbeitungszeit 168 Stunden überschreitet oder die Bauteile >30°C und 60% r.F. ausgesetzt waren. Das Trocknen sollte nur einmal durchgeführt werden.

5.2 Reflow-Lötprofil

Ein bleifreies Reflow-Profil wird empfohlen. Wichtige Parameter sind: eine Vorwärm-/Haltephase von 150°C bis 200°C für maximal 120 Sekunden; eine Zeit oberhalb der Liquidustemperatur (217°C) zwischen 60 und 150 Sekunden; eine Spitzentemperatur (Tp) von maximal 260°C; und eine Zeit innerhalb von 5°C der spezifizierten Klassifizierungstemperatur (255°C) für maximal 30 Sekunden. Die Gesamtzeit von 25°C bis zur Spitzentemperatur sollte 5 Minuten nicht überschreiten.

5.3 Reinigung

Falls nach dem Löten eine Reinigung notwendig ist, sollten nur alkoholbasierte Lösungsmittel wie Isopropylalkohol verwendet werden.

6. Verpackungsspezifikation

Die LEDs werden auf geprägter Trägerbahn für die automatisierte Bestückung geliefert. Die Bahnabmessungen sind spezifiziert, mit Taschen, die den 4,2mm x 4,2mm großen Körper sicher halten. Die Standardverpackung umfasst 1.000 Stück pro Rolle. Für den Versand in Großmengen: Eine Rolle wird in einen Feuchtigkeitsschutzbeutel mit Trockenmittel und Feuchteindikatorkarte gelegt; drei solcher Beutel werden in einen Innenkarton gepackt (insgesamt 3.000 Stück); und zehn Innenkartons werden in einen Versandaußenkarton gepackt (insgesamt 30.000 Stück). Die letzte Packung einer Versandcharge kann unvollständig sein.

7. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

7.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese LED ist ideal geeignet für Anwendungen, die hohe Helligkeit und gute Sichtbarkeit unter verschiedenen Lichtverhältnissen erfordern. Hauptanwendungen sind:
- Videobotschaftstafeln:Für großflächige Displays, bei denen eine einheitliche Farbe und Helligkeit über viele Pixel entscheidend ist.
- Verkehrsschilder:Nutzung ihrer hohen Intensität und Zuverlässigkeit für sicherheitskritische Signalisierung.
- Allgemeine Hinweisschilder:Sowohl innen als auch außen, profitierend von ihrer Feuchtigkeitsbeständigkeit und dem definierten Abstrahlwinkel.

7.2 Designüberlegungen

Stromversorgung:Ein Konstantstromtreiber wird gegenüber einer Konstantspannungsquelle dringend empfohlen, um eine stabile Lichtleistung sicherzustellen und thermisches Durchgehen zu verhindern. Das Design sollte deutlich unter dem absoluten Maximal-DC-Strom von 50mA arbeiten, typischerweise bei oder nahe dem Prüfstrom von 20mA für garantierte Spezifikationen.
Thermisches Management:Obwohl die Verlustleistung relativ gering ist (max. 120mW), verbessert ein korrektes PCB-Layout mit ausreichender Wärmeableitung und gegebenenfalls einer kleinen Kupferfläche als Kühlkörper die Lebensdauer und hält die Leistung aufrecht, insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen oder bei Betrieb mit höheren Strömen.
Optische Integration:Der eingebaute Abstrahlwinkel von 35 Grad kann für viele Anwendungen ausreichend sein. Für andere Strahlprofile können Sekundäroptiken verwendet werden, aber die ursprüngliche Linsenauslegung bietet ein gleichmäßiges Abstrahlverhalten als Ausgangspunkt.
ESD-Schutz:Obwohl im Datenblatt nicht explizit angegeben, sollten bei der Handhabung und Bestückung aller LED-Bauteile die üblichen ESD-Vorsichtsmaßnahmen beachtet werden.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu Standard-3528- oder 5050-SMD-LEDs ist das LTLMR4YVX3DA-Gehäuse speziell für hochintensive gerichtete Beleuchtung in der Beschilderung konzipiert. Sein Hauptunterscheidungsmerkmal ist die integrierte Linse, die einen definierten, schmalen Abstrahlwinkel ohne zusätzliche Optik bietet – ein Merkmal, das bei generischen SMD-Gehäusen nicht Standard ist. Die Verwendung von AllnGaP-Technologie für gelbes Licht bietet eine höhere Effizienz und bessere Temperaturstabilität im Vergleich zu älteren Technologien wie phosphorkonvertierten weißen LEDs mit Gelbfilter. Die Robustheit des Gehäuses (Feuchtigkeits- und UV-Beständigkeit) stellt es auch über viele einfache SMD-LEDs, die primär für den Innenbereich gedacht sind.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?
A: Die Spitzenwellenlänge (λP=594nm) ist die Wellenlänge, bei der die abgegebene optische Leistung maximal ist. Die dominante Wellenlänge (λd=584,5-594,5nm) wird aus den Farbkoordinaten abgeleitet und repräsentiert die einzelne Wellenlänge der reinen Spektralfarbe, die der wahrgenommenen Farbe der LED entspricht. Die dominante Wellenlänge ist für die Farbangabe relevanter.

F: Wie interpretiere ich die Binning-Codes bei der Bestellung?
A: Sie müssen Codes für Intensität (z.B. Y), Wellenlänge (z.B. Y3) und Spannung (z.B. 2A) angeben, um eine konsistente Charge zu erhalten. Die Teilenummer LTLMR4YVX3DA impliziert spezifische Bin-Auswahlen (Y für Intensität, VX für Wellenlängen-/Spannungskombinationen). Konsultieren Sie den Lieferanten für die genaue Zuordnung der Bins zum Teilenummernsuffix.

F: Kann ich diese LED mit einer 3,3V-Versorgung betreiben?
A: Ein direkter Anschluss an eine 3,3V-Quelle wird nicht empfohlen und würde die LED aufgrund übermäßigen Stroms wahrscheinlich zerstören. Sie müssen einen strombegrenzenden Widerstand oder vorzugsweise eine Konstantstromtreiberschaltung verwenden. Die Durchlassspannung beträgt nur 1,8-2,4V, daher muss die überschüssige Spannung am Reihenwiderstand oder Regler abfallen.

F: Warum ist die Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL3) wichtig?
A: Während des Reflow-Lötens kann eingeschlossene Feuchtigkeit im Kunststoffgehäuse schnell verdampfen und zu innerer Delamination oder \"Popcorning\" führen, was das Gehäuse aufreißt und die LED zerstört. Die Einhaltung der 168-Stunden-Verarbeitungszeit nach Beutelöffnung und das Befolgen der Trocknungsprozeduren bei Bedarf sind für eine hohe Bestückungsausbeute unerlässlich.

10. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf eines kompakten Verkehrswarnschildes.
Ein Designer benötigt ein hochsichtbares, blinkendes gelbes Licht. Er wählt die LTLMR4YVX3DA für ihre hohe Intensität (Auswahl von Bin Y für maximale Helligkeit) und den schmalen Abstrahlwinkel, um sicherzustellen, dass das Licht auf entgegenkommende Fahrer gerichtet ist. Er entwirft eine Leiterplatte mit dem empfohlenen Lötflächenlayout. Eine einfache Schaltung mit einem Mikrocontroller-PWM-Pin steuert eine MOSFET-Konstantstromsenke, die auf 20mA eingestellt ist. Die MSL3-Anforderungen werden an die Bestückungsfirma kommuniziert, die die SMT-Linie so plant, dass diese Teile innerhalb von 48 Stunden nach Öffnen der Feuchtigkeitsschutzbeutel verarbeitet werden. Das fertige Schild wird auf Lichtstärke und Farbkonstanz aller Einheiten geprüft und erfüllt die regulatorischen Standards für Verkehrsausrüstung.

11. Funktionsprinzip

Diese LED basiert auf Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AllnGaP)-Halbleitertechnologie. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Schwellenspannung der Diode überschreitet, werden Elektronen und Löcher aus dem n- bzw. p-dotierten Material in den aktiven Bereich injiziert. Sie rekombinieren strahlend und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die spezifische Zusammensetzung der AllnGaP-Schichten bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt der Wellenlänge des emittierten Lichts entspricht – in diesem Fall im gelben Bereich (~590nm). Das diffundierende Epoxidharz-Gehäuse schützt sowohl den Halbleiterchip als auch fungiert als Primärlinse und formt den Lichtaustritt in das spezifizierte Abstrahlverhalten.

12. Technologietrends und Kontext

Die Entwicklung hochheller AllnGaP-LEDs revolutionierte die farbige Anzeige- und Beschilderungsbeleuchtung und bot gegenüber Glühlampen und gefilterten Lichtquellen überlegene Effizienz, Langlebigkeit und Zuverlässigkeit. Aktuelle Trends in diesem Anwendungsbereich umfassen das Streben nach noch höherer Lichtausbeute (mehr Lichtleistung pro elektrischem Watt), um den Energieverbrauch in großen Installationen zu reduzieren. Ein weiterer Fokus liegt auf der Verbesserung der Farbkonstanz und -stabilität über Temperatur und Lebensdauer. Darüber hinaus entwickelt sich die Gehäusetechnologie weiter, um ein besseres thermisches Management zu bieten, was höhere Treiberströme und folglich höhere Helligkeit bei gleicher Chipgröße ermöglicht oder eine längere Lebensdauer bei Standardströmen. Die Integration von Treiberelektronik und Steuerungsschnittstellen (z.B. für adressierbare RGB-Schilder) ist ein weiterer bedeutender Trend, obwohl diese spezielle Komponente eine diskrete, leistungsstarke Lichtquelle bleibt, die für die Integration in größere Systeme konzipiert ist.