LTW-C193SS2 SMD LED Datenblatt - Abmessungen 0,4 mm dünn - Durchlassspannung 2,5-2,9 V - Weiß - 35 mW Leistung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTW-C193SS2 ist eine oberflächenmontierbare (SMD) Leuchtdiode (LED) für moderne, kompakte Elektronikanwendungen. Sie zeichnet sich durch ihr außergewöhnlich flaches Profil von nur 0,40 mm Höhe aus, was sie für Anwendungen mit strengen Platzbeschränkungen geeignet macht. Das Bauteil nutzt einen InGaN-Halbleiter (Indiumgalliumnitrid) zur Erzeugung von weißem Licht und bietet hohe Helligkeitswerte. Es ist auf 8 mm breiten Trägerbändern verpackt, die auf 7-Zoll-Spulen (178 mm Durchmesser) aufgewickelt sind, was die Kompatibilität mit in der Elektronikfertigung üblichen, schnellen automatischen Bestückungsanlagen gewährleistet.

Diese LED wird als "grünes Produkt" eingestuft und entspricht der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe). Ihr Design ist mit Standard-Infrarot-Reflow-Lötverfahren kompatibel, der vorherrschenden Methode zur Befestigung von SMD-Bauteilen auf Leiterplatten. Das Gehäuse entspricht den EIA-Standards (Electronic Industries Alliance) und gewährleistet so die mechanische Kompatibilität mit industrieüblichen Bestückungssystemen.

2. Vertiefung der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Die absoluten Maximalwerte definieren die Grenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Für die LTW-C193SS2 sind diese bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C spezifiziert. Die maximale kontinuierliche Verlustleistung beträgt 35 Milliwatt (mW). Der DC-Durchlassstrom sollte im Dauerbetrieb 10 mA nicht überschreiten. Für den Pulsbetrieb ist ein Spitzendurchlassstrom von 50 mA zulässig, jedoch nur unter spezifischen Bedingungen: einem Tastverhältnis von 1/10 (10%) und einer Pulsbreite von 0,1 Millisekunden. Das Überschreiten dieser Stromgrenzen kann zu übermäßiger Sperrschichttemperatur, beschleunigtem Abbau des Halbleitermaterials und katastrophalem Ausfall führen.

Der Betriebstemperaturbereich des Bauteils liegt zwischen -20°C und +80°C. Der Lagerungstemperaturbereich ist mit -40°C bis +85°C breiter und gibt die Bedingungen an, unter denen die LED ohne angelegte Spannung gelagert werden kann. Ein wichtiger Hinweis besagt, dass der Betrieb der LED unter Sperrspannungsbedingungen in einer Anwendungsschaltung Schäden oder Ausfälle verursachen kann. Daher müssen Schaltungsentwürfe sicherstellen, dass die LED im Normalbetrieb keiner Sperrspannung ausgesetzt wird.

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Die elektrischen und optischen Kenngrößen werden unter Standardtestbedingungen von Ta=25°C und einem Durchlassstrom (IF) von 2 mA gemessen, was als gemeinsamer Referenzpunkt für den Vergleich von LED-Leistungswerten dient.

• Lichtstärke (Iv):Dieser Parameter misst die vom menschlichen Auge wahrgenommene Helligkeit des Lichtausgangs. Die Iv für die LTW-C193SS2 hat einen Mindestwert von 18,0 Millicandela (mcd) und einen maximalen (typischen) Wert von 71,0 mcd bei 2 mA. Der tatsächliche Iv-Wert für eine spezifische Einheit wird klassifiziert und auf ihrer Verpackungstüte markiert.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):Definiert als der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke die Hälfte der Intensität bei 0 Grad (auf der Achse) beträgt. Diese LED verfügt über einen breiten Abstrahlwinkel von 130 Grad und bietet ein breites, diffuses Lichtmuster, das sich für Hintergrundbeleuchtungen und Anzeigeanwendungen eignet.
• Farbwertkoordinaten (x, y):Diese Koordinaten definieren den Farbort des weißen Lichts im CIE-1931-Farbtafeld. Die typischen Werte sind x=0,29 und y=0,31. Auf diese Koordinaten wird eine Toleranz von ±0,01 angewendet. Die Farbe wird mit einem Spektrometer gemessen, das der CIE-Standardbeobachter-Augenempfindlichkeitskurve annähernd entspricht.
• Durchlassspannung (VF):Der Spannungsabfall über der LED beim Durchleiten des spezifizierten Durchlassstroms. Bei IF=2 mA liegt VF zwischen einem Minimum von 2,50 Volt und einem Maximum von 2,90 Volt. Dieser Parameter ist wichtig für den Entwurf der strombegrenzenden Schaltung für die LED.
• Sperrstrom (IR):Der kleine Leckstrom, der fließt, wenn eine Sperrspannung angelegt wird. Er ist mit maximal 10 Mikroampere (μA) bei einer Sperrspannung (VR) von 5 V spezifiziert. Das Datenblatt stellt ausdrücklich klar, dass diese Testbedingung nur zur Charakterisierung dient und das Bauteil nicht für den Betrieb unter Sperrspannung ausgelegt ist.

Das Datenblatt enthält wichtige Warnhinweise bezüglich elektrostatischer Entladung (ESD). LEDs sind ESD-empfindlich. Handhabungsverfahren sollten die Verwendung von Erdungsarmbändern, antistatischen Handschuhen und ordnungsgemäß geerdeten Geräten umfassen, um Schäden zu vermeiden.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um natürliche Schwankungen im Halbleiterfertigungsprozess zu handhaben, werden LEDs nach Leistungsklassen (Bins) sortiert. Die LTW-C193SS2 verwendet ein dreidimensionales Binning-System basierend auf Durchlassspannung (VF), Lichtstärke (Iv) und Farbton (Chromaticity).

3.1 Durchlassspannungs-Bins (VF)

LEDs werden in vier VF-Bins (Y1, Y2, Y3, Y4) kategorisiert, die jeweils einen Bereich von 0,1 V innerhalb der Gesamtspezifikation von 2,50 V bis 2,90 V repräsentieren. Beispielsweise umfasst Bin Y1 LEDs mit VF zwischen 2,50 V und 2,60 V bei IF=2 mA. Auf jedes Bin wird eine Toleranz von ±0,1 V angewendet. Eine konsistente VF innerhalb einer Charge hilft, eine gleichmäßige Helligkeit sicherzustellen, wenn die LEDs von einer Konstantspannungsquelle oder in einfachen Parallelschaltungen betrieben werden (obwohl ein Konstantstrombetrieb dringend empfohlen wird).

3.2 Lichtstärke-Bins (Iv)

Es sind drei Iv-Bins (M, N, P) definiert. Bin M deckt den Bereich 18,0-28,0 mcd ab, Bin N 28,0-45,0 mcd und Bin P 45,0-71,0 mcd, alle gemessen bei IF=2 mA. Jedem Bin ist eine Toleranz von ±15 % zugeordnet. Die Auswahl von LEDs aus demselben Iv-Bin ist für Anwendungen mit gleichmäßiger Helligkeit entscheidend, wie z. B. Multi-LED-Hintergrundbeleuchtungsarrays oder Statusanzeigepanels.

3.3 Farbton-Bins (Chromaticity)

Der weiße Farbpunkt wird im CIE-1931-Farbtafeld in sechs Regionen (S1 bis S6) eingeteilt. Jedes Bin ist durch einen viereckigen Bereich definiert, der durch vier Sätze von (x, y)-Koordinaten spezifiziert ist. Beispielsweise deckt Bin S2 Koordinaten ungefähr zwischen x:0,274-0,294 und y:0,258-0,319 ab. Ein Diagramm im Datenblatt stellt diese Bins visuell dar. Auf die (x, y)-Koordinaten wird eine Toleranz von ±0,01 angewendet. Die Verwendung von LEDs aus demselben Farbton-Bin ist wesentlich, um sichtbare Farbunterschiede in Multi-LED-Anwendungen zu vermeiden.

4. Mechanische und Verpackungsinformationen

4.1 Gehäuseabmessungen

Die LED weist ein Standard-Chip-LED-Gehäuseformat auf. Wichtige Abmessungen sind die Gesamthöhe von 0,40 mm. Das Datenblatt enthält eine detaillierte Maßzeichnung mit allen kritischen Maßen, einschließlich Pad-Abständen, Bauteilbreite und Linsengröße. Alle Abmessungen sind in Millimetern angegeben, mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,10 mm, sofern nicht anders angegeben. Ein Hinweis besagt, dass die Kathodenkennzeichnung (eine weiße Markierung) teilweise von der Linse bedeckt sein kann, weshalb eine sorgfältige Ausrichtung während der Bestückung erforderlich ist.

4.2 Vorgeschlagenes Lötpad-Layout

Ein empfohlenes Land Pattern (Footprint) für die Leiterplatte wird bereitgestellt, um zuverlässige Lötstellenbildung während des Reflow-Prozesses zu gewährleisten. Die vorgeschlagenen Pad-Abmessungen und -Abstände sind angegeben, um korrekte Lötfillet und mechanische Festigkeit zu erreichen. Ein Hinweis empfiehlt eine maximale Schablonenstärke von 0,10 mm für den Lotpastenauftrag, um eine übermäßige Lotpastenablagerung und mögliche Brückenbildung zu verhindern.

4.3 Band- und Spulenverpackung

Die LEDs werden in geprägter Trägerbandverpackung mit einem Schutzdeckband geliefert, aufgewickelt auf Spulen mit 7 Zoll (178 mm) Durchmesser. Die Bandbreite beträgt 8 mm. Die Standardspulenkapazität beträgt 5000 Stück. Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA-481-1-Spezifikationen. Wichtige Verpackungshinweise umfassen: Leere Taschen sind mit Deckband versiegelt; die Mindestbestellmenge für Restposten beträgt 500 Stück; und maximal zwei aufeinanderfolgende fehlende Bauteile (leere Taschen) sind pro Spule zulässig.

5. Löt- und Bestückungsrichtlinien

5.1 Reflow-Lötprofil

Die LED ist mit Infrarot-Reflow-Lötung kompatibel. Die absolute maximale Lötbedingung ist eine Spitzentemperatur von 260°C für maximal 10 Sekunden. Ein empfohlenes Reflow-Profil wird bereitgestellt, das typischerweise eine Vorwärmphase, einen Temperaturanstieg, eine Spitzen-Reflow-Zone und eine Abkühlphase umfasst. Das Datenblatt betont, dass das optimale Profil vom spezifischen Leiterplattendesign, der verwendeten Lotpaste und dem Ofen abhängt und empfiehlt eine Charakterisierung auf Leiterplattenebene.

5.2 Handlötung

Falls Handlötung notwendig ist, sollte diese mit äußerster Sorgfalt durchgeführt werden. Die empfohlene maximale Lötspitzentemperatur beträgt 300°C, mit einer maximalen Lötzeit von 3 Sekunden pro Lötstelle. Handlötung sollte nur einmal durchgeführt werden, um thermische Spannungsschäden am LED-Gehäuse zu vermeiden.

5.3 Reinigung

Die Reinigung nach dem Löten sollte sorgfältig erfolgen. Es sollten nur spezifizierte Reinigungsmittel verwendet werden. Das Datenblatt empfiehlt die Verwendung von Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur. Die LED sollte weniger als eine Minute eingetaucht werden. Nicht spezifizierte chemische Flüssigkeiten können das Kunststoffgehäuse oder das Linsenmaterial beschädigen.

6. Lagerung und Handhabung

Lagerung für versiegelte Verpackungen:LEDs in ihrer originalen, ungeöffneten feuchtigkeitsgeschützten Verpackung (mit Trockenmittel) sollten bei 30°C oder weniger und 90 % relativer Luftfeuchtigkeit (RH) oder weniger gelagert werden. Die Haltbarkeit unter diesen Bedingungen beträgt ein Jahr.

Lagerung für geöffnete Verpackungen:Sobald die feuchtigkeitsgeschützte Tüte geöffnet ist, sind die LEDs gegenüber Umgebungsfeuchtigkeit empfindlich. Das Lagerumfeld sollte 30°C und 60 % RH nicht überschreiten. Es wird dringend empfohlen, dass LEDs, die aus ihrer Originalverpackung entnommen wurden, innerhalb von 672 Stunden (28 Tagen) einer IR-Reflow-Lötung unterzogen werden.

Verlängerte Lagerung & Trocknung (Baking):Für eine Lagerung über 672 Stunden außerhalb der Originaltüte sollten LEDs in einem versiegelten Behälter mit Trockenmittel oder in einem Stickstoff-Exsikkator aufbewahrt werden. Wenn LEDs länger als 672 Stunden Umgebungsbedingungen ausgesetzt waren, müssen sie vor dem Löten bei etwa 60°C für mindestens 20 Stunden getrocknet (gebaked) werden, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" (Gehäuserissbildung) während des Reflow zu verhindern.

7. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

7.1 Typische Anwendungsszenarien

Das ultraflache Profil (0,4 mm) macht diese LED ideal für Anwendungen, bei denen der vertikale Bauraum kritisch ist. Hauptanwendungen umfassen: ultraschmale Hintergrundbeleuchtung für Mobilgeräte (Telefone, Tablets), Wearable Electronics, Statusanzeigen in kompakten Konsumelektronikgeräten und Panelbeleuchtung in dünnen industriellen Steueroberflächen. Ihr breiter Abstrahlwinkel ist vorteilhaft für Anwendungen, die eine gleichmäßige, diffuse Beleuchtung anstelle eines fokussierten Strahls erfordern.

7.2 Schaltungsdesign-Überlegungen

• Stromversorgung:LEDs sollten stets mit einer Konstantstromquelle und nicht mit einer Konstantspannungsquelle betrieben werden, um eine stabile Lichtausgabe zu gewährleisten und thermisches Durchgehen zu verhindern. Der empfohlene Betriebsstrom liegt bei oder unter dem maximalen DC-Wert von 10 mA.
• Strombegrenzungswiderstand:Bei Verwendung einer einfachen Spannungsquelle mit einem Reihenwiderstand berechnen Sie den Widerstandswert mit der Formel R = (V_Versorgung - VF_LED) / I_gewünscht. Verwenden Sie für ein konservatives Design den maximalen VF-Wert aus dem Datenblatt (2,9 V), um sicherzustellen, dass der Strom den gewünschten Wert nicht überschreitet.
• ESD-Schutz:Integrieren Sie ESD-Schutzdioden auf Leiterplattenleitungen, die mit der LED-Anode/Kathode verbunden sind, wenn die Baugruppe oder das Endprodukt wahrscheinlich in nicht ESD-kontrollierten Umgebungen gehandhabt wird.
• Thermisches Management:Obwohl die Verlustleistung gering ist, sollten Sie für ausreichende thermische Entlastung in den Leiterplattenpads sorgen, insbesondere wenn mehrere LEDs eng beieinander platziert sind oder die Umgebungstemperatur hoch ist. Dies hilft, eine niedrigere Sperrschichttemperatur aufrechtzuerhalten, was die LED-Lebensdauer und Farbstabilität erhält.

7.3 Optische Designüberlegungen

Für Anzeigeanwendungen berücksichtigen Sie den breiten 130-Grad-Abstrahlwinkel. Lichtleiter oder Diffusoren können erforderlich sein, um den Lichtausgang zu formen oder die diskrete LED-Punktlichtquelle zu verbergen. Für Hintergrundbeleuchtungen ist die Binning-Auswahl (Iv und Farbton) von größter Bedeutung. Verwenden Sie LEDs aus einem einzigen, engen Bin, um eine gleichmäßige Helligkeit und Farbe über die gesamte Anzeige oder das Panel zu erreichen.

8. Zuverlässigkeit und Lebensdauerfaktoren

Während das Datenblatt keine spezifische L70- oder L50-Lebensdauerbewertung (Stunden bis 70 % oder 50 % Lichtstromerhalt) angibt, wird die Lebensdauer einer LED hauptsächlich von ihrer Betriebssperrschichttemperatur beeinflusst. Wichtige Faktoren, die die Zuverlässigkeit beeinflussen, sind:

• Betriebsstrom:Das Betreiben der LED bei oder unter ihrem Nennstrom (10 mA DC) ist wesentlich. Ein Betrieb über diesem Nennwert erhöht die Sperrschichttemperatur exponentiell und beschleunigt den Lichtstromrückgang und Farbverschiebung.
• Umgebungstemperatur:Der Betrieb nahe der Obergrenze des spezifizierten Bereichs (+80°C) verringert die effektive Lebensdauer. Eine Reduzierung des Betriebsstroms bei höheren Umgebungstemperaturen ist eine gute Praxis.
• Einhaltung des Lötprozesses:Die Einhaltung des empfohlenen Reflow-Profils und das Vermeiden übermäßiger Handlötwärme verhindert Schäden an internen Bonddrähten und Delamination des Gehäuses, was häufige Ausfallursachen sind.
• ESD und elektrische Überlastung:Sachgemäße Handhabung und Schaltungsschutz verhindern sofortige katastrophale Ausfälle oder latente Schäden, die sich als vorzeitige Ausfälle im Feld manifestieren.

9. Technischer Vergleich und Marktkontext

Die LTW-C193SS2 gehört zur Kategorie der ultraflachen Chip-LEDs. Ihr primäres Unterscheidungsmerkmal ist ihre Höhe von 0,40 mm. Im Vergleich zu Standard-0603- oder 0402-Gehäuse-LEDs, die typischerweise 0,6-0,8 mm hoch sind, bietet dieses Bauteil eine signifikante Reduzierung der Bauhöhe. Die InGaN-Technologie für weißes Licht bietet typischerweise eine höhere Effizienz und bessere Farbwiedergabeoptionen im Vergleich zu älteren Technologien wie phosphorkonvertiertem Blau auf einem anderen Substrat. Der breite 130-Grad-Abstrahlwinkel ist Standard für Chip-LEDs ohne eingebaute Linse und eignet sich für viele allgemeine Beleuchtungsanwendungen. Die wichtigsten Auswahlkriterien im Vergleich zu konkurrierenden Produkten wären die spezifische Kombination aus Dicke, Helligkeit (Iv bei einem gegebenen Strom), Durchlassspannung und die Granularität ihres Binning-Systems, das eine präzise Farb- und Helligkeitsabstimmung in anspruchsvollen Anwendungen ermöglicht.