LTW-C191DS5 SMD LED Datenblatt - 0,55mm Bauhöhe - 3,15V Max. - 72mW Leistung - Weiß - Technisches Dokument DE

1. Produktübersicht

Der LTW-C191DS5 ist eine oberflächenmontierbare (SMD) Leuchtdiode (LED), die für moderne, platzbeschränkte elektronische Anwendungen konzipiert ist. Sein primäres Merkmal ist eine außergewöhnlich geringe Bauhöhe von nur 0,55 Millimetern. Diese superflache Bauform macht ihn ideal für den Einbau in schlanke Unterhaltungselektronik, Hintergrundbeleuchtungen für Displays und Anzeigeanwendungen, bei denen die vertikale Bauräumlichkeit begrenzt ist.

Diese LED emittiert unter Verwendung eines InGaN (Indiumgalliumnitrid) Halbleitermaterials weißes Licht. Das Gehäuse entspricht den EIA-Standardkonturen (Electronic Industries Alliance) und gewährleistet so die Kompatibilität mit industriestandardisierten automatischen Bestückungsmaschinen und Tape-and-Reel-Verpackungssystemen. Das Produkt ist als "Green Product" spezifiziert und entspricht der RoHS-Richtlinie (Restriction of Hazardous Substances), was bedeutet, dass es ohne die Verwendung bestimmter gefährlicher Materialien wie Blei, Quecksilber und Cadmium hergestellt wird.

Die Kernvorteile dieses Bauteils sind sein miniaturisierter Platzbedarf, die Kompatibilität mit automatisierten Hochvolumen-Montageprozessen und die Eignung für Infrarot (IR) Reflow-Lötverfahren, der Standardlötmethode in Oberflächenmontage (SMT) Fertigungslinien.

2. Detaillierte technische Spezifikationen

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Ein Betrieb unter oder an diesen Grenzen ist nicht garantiert und sollte in zuverlässigen Designs vermieden werden.

• Verlustleistung (Pd):72 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das LED-Gehäuse als Wärme abführen kann, ohne seine maximale Sperrschichttemperatur zu überschreiten.
• DC-Durchlassstrom (IF):20 mA. Der maximal zulässige kontinuierliche Durchlassstrom.
• Spitzen-Durchlassstrom:100 mA, jedoch nur unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite). Dies ermöglicht kurze, hochintensive Lichtblitze.
• Sperrspannung (VR):5 V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann zum sofortigen Durchbruch führen. Das Datenblatt weist ausdrücklich darauf hin, dass ein Betrieb mit Sperrspannung nicht kontinuierlich erfolgen darf.
• Betriebstemperaturbereich (Topr):-30°C bis +85°C. Der Umgebungstemperaturbereich, für den das Bauteil ausgelegt ist.
• Lagertemperaturbereich (Tstg):-55°C bis +105°C.
• Infrarot-Lötbedingung:Hält einer Spitzentemperatur von 260°C für 10 Sekunden stand, entsprechend typischen bleifreien Reflow-Profilen.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C. Das Design sollte auf den minimalen und maximalen Grenzwerten basieren, nicht nur auf den typischen Werten.

• Lichtstärke (Iv):Liegt bei einem Durchlassstrom (IF) von 5 mA zwischen einem Minimum von 71,0 mcd und einem typischen Wert von 180,0 mcd. Die Intensität wird mit einem Sensor gemessen, der auf die CIE photopische Augenempfindlichkeitskurve gefiltert ist.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):130 Grad. Dieser weite Abstrahlwinkel deutet auf ein lambertisches oder nahezu lambertisches Abstrahlmuster hin, das für Flächenbeleuchtung anstelle von fokussierten Strahlen geeignet ist.
• Farbwertkoordinaten (x, y):Typische Werte sind x=0,304, y=0,301 bei IF=5mA, wodurch der Weißpunkt in einer spezifischen Region des CIE 1931-Farbraums liegt. Für diese Koordinaten gilt eine Toleranz von ±0,01.
• Durchlassspannung (VF):Liegt zwischen 2,70 V (min) und 3,15 V (max) bei IF=5mA. Dieser Bereich ist kritisch für die Auslegung der Treiberschaltung.
• Sperrstrom (IR):Maximal 10 µA bei einer angelegten Sperrspannung (VR) von 5V.

Hinweis zu elektrostatischer Entladung (ESD):Die LED ist empfindlich gegenüber statischer Elektrizität und Spannungsspitzen. Während der Handhabung sind geeignete ESD-Schutzmaßnahmen wie geerdete Arbeitsplätze, Handgelenkbänder und antistatische Verpackungen zwingend erforderlich.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Aufgrund inhärenter Schwankungen in der Halbleiterfertigung werden LEDs nach Leistungsklassen sortiert. Der LTW-C191DS5 verwendet ein dreidimensionales Binning-System:

3.1 Durchlassspannungs (VF) Binning

LEDs werden basierend auf ihrem Spannungsabfall bei 5 mA kategorisiert.

- Bin A: 2,70V - 2,85V

- Bin B: 2,85V - 3,00V

- Bin C: 3,00V - 3,15V

Toleranz: ±0,1V pro Bin.

3.2 Lichtstärke (Iv) Binning

LEDs werden nach ihrer Lichtausbeute bei 5 mA sortiert.

- Bin Q: 71,0 mcd - 112,0 mcd

- Bin R: 112,0 mcd - 180,0 mcd

Toleranz: ±15% pro Bin.

3.3 Farbton (Color) Binning

Dies ist das komplexeste Bin, das die Farbkoordinaten im CIE 1931-Diagramm definiert. Sechs Bins (S1 bis S6) werden durch Vierecke definiert, die die (x,y)-Koordinatengrenzen spezifizieren. Das bereitgestellte Diagramm bildet diese Bins visuell ab. Der typische Farbpunkt (x=0,304, y=0,301) liegt im S3/S4-Bereich. Die Toleranz für den Farbton beträgt ±0,01 in beiden x- und y-Koordinaten.

Dieses Binning ermöglicht es Entwicklern, LEDs mit eng tolerierten elektrischen und optischen Eigenschaften für eine konsistente Leistung in ihrer Anwendung auszuwählen, was besonders in Multi-LED-Arrays wichtig ist, bei denen Farb- und Helligkeitsgleichmäßigkeit kritisch sind.

4. Mechanische und Verpackungsinformationen

4.1 Gehäuseabmessungen

Das Datenblatt enthält detaillierte Maßzeichnungen des LED-Gehäuses. Wichtige Merkmale sind die maximale Höhe von 0,55mm und der EIA-Standard-Footprint für die automatische Handhabung. Alle Maße sind in Millimetern angegeben mit einer Standardtoleranz von ±0,10mm, sofern nicht anders angegeben.

4.2 Vorgeschlagenes Lötpad-Layout

Ein empfohlenes Land Pattern (Footprint) für die Leiterplatte wird bereitgestellt. Die Einhaltung dieses Designs ist entscheidend für zuverlässige Lötstellen, die Vermeidung von Tombstoning (Abheben eines Endes) und die korrekte Ausrichtung während des Reflow-Prozesses.

4.3 Tape-and-Reel-Verpackung

Die LEDs werden in geprägter Trägerbahn geliefert, mit einer Deckbahn versiegelt und auf 7-Zoll (178mm) Durchmesser große Spulen aufgewickelt. Die Standardmenge pro Spule beträgt 5.000 Stück. Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA 481-1-A-1994 Standards. Wichtige Abmessungen der Bahn und Spule werden für die Einrichtung der Zuführungen in Bestückungsautomaten angegeben.

5. Montage-, Handhabungs- und Zuverlässigkeitsrichtlinien

5.1 Lötprozess

Das Bauteil ist vollständig kompatibel mit Infrarot-Reflow-Lötverfahren. Ein empfohlenes Reflow-Profil wird bereitgestellt, mit folgenden Schlüsselparametern:

- Vorwärmen:150-200°C

- Vorwärmzeit:Max. 120 Sekunden

- Spitzentemperatur:Max. 260°C

- Zeit über 260°C:Max. 10 Sekunden

- Anzahl der Reflow-Zyklen:Maximal zwei Mal.

Das Datenblatt verweist auf JEDEC-Standards für die Profilentwicklung und betont, dass das endgültige Profil für das spezifische Leiterplattendesign, die verwendeten Bauteile und die Lötpaste charakterisiert werden muss.

Für manuelle Nacharbeit mit einem Lötkolben darf die Spitzentemperatur 300°C nicht überschreiten, und die Kontaktzeit sollte auf 3 Sekunden begrenzt werden, und dies nur einmalig.

5.2 Reinigung

Falls eine Reinigung nach dem Löten erforderlich ist, sollten nur spezifizierte Lösungsmittel verwendet werden. Das Eintauchen der LED in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute ist zulässig. Die Verwendung nicht spezifizierter Chemikalien kann das LED-Gehäuse beschädigen.

5.3 Lagerung und Feuchtigkeitssensitivität

LEDs sind feuchtigkeitsempfindliche Bauteile. Strikte Lagerbedingungen werden festgelegt:

- Versiegelter Beutel:Lagern bei ≤30°C und ≤90% r.F. Innerhalb eines Jahres nach Öffnen des Beutels verwenden.

- Nach Öffnen des Beutels:Lagern bei ≤30°C und ≤60% r.F. Es wird empfohlen, den IR-Reflow innerhalb von 672 Stunden (28 Tagen) abzuschließen.

- Längere Lagerung (geöffnet):In einem versiegelten Behälter mit Trockenmittel oder in einem Stickstoff-Exsikkator lagern.

- Exposition >672 Stunden:Vor dem Löten ist ein Ausheizen bei etwa 60°C für mindestens 20 Stunden erforderlich, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" (Rissbildung im Gehäuse während des Reflow) zu verhindern.

6. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

6.1 Typische Anwendungen

Der LTW-C191DS5 ist für gewöhnliche elektronische Geräte vorgesehen, darunter:

- Statusanzeigen an Unterhaltungselektronik (Telefone, Tablets, Router).

- Hintergrundbeleuchtung für LCD-Displays, Tastaturen oder Panels in schlanken Geräten.

- Dekorative Beleuchtung in Haushaltsgeräten.

- Allgemeine Zweck-Anzeigelampen.

Wichtige Anwendungseinschränkung:Das Datenblatt stellt ausdrücklich klar, dass diese LED nicht für Anwendungen konzipiert ist, bei denen ein Ausfall Leben oder Gesundheit gefährden könnte (z.B. Luftfahrt, medizinische Lebenserhaltungssysteme, Verkehrssicherheitssysteme). Für solche Hochzuverlässigkeitsanwendungen ist die Konsultation für ein spezialisiertes Produkt erforderlich.

6.2 Schaltungsdesign

1. Strombegrenzung:Eine LED ist ein stromgesteuertes Bauteil. Ein serieller strombegrenzender Widerstand oder eine Konstantstrom-Treiberschaltung ist unerlässlich, um das Überschreiten des maximalen DC-Durchlassstroms (20 mA) zu verhindern, selbst wenn die Versorgungsspannung schwankt. Das Design muss das Durchlassspannungs-Bin (A, B oder C) berücksichtigen.

2. Sperrspannungsschutz:Da die maximale Sperrspannung nur 5V beträgt, muss im Schaltungsdesign darauf geachtet werden, die LED keiner Sperrspannung auszusetzen, insbesondere in AC- oder bipolaren Signalapplikationen. Eine parallel geschaltete Schutzdiode (Kathode an Kathode) kann erforderlich sein.

3. Thermisches Management:Obwohl die Verlustleistung gering ist (72mW), trägt eine ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte oder thermische Durchkontaktierungen unter dem thermischen Pad der LED (falls vorhanden) dazu bei, eine niedrigere Sperrschichttemperatur aufrechtzuerhalten, was für die langfristige Stabilität der Lichtausbeute und die Lebensdauer entscheidend ist.

6.3 Optisches Design

Der weite 130-Grad-Abstrahlwinkel bietet ein breites, diffuses Lichtmuster. Für Anwendungen, die einen stärker gerichteten Strahl erfordern, müssten Sekundäroptiken (Linsen, Lichtleiter) entworfen und über der LED platziert werden. Das superflache Profil ist vorteilhaft bei der Integration in kompakte optische Baugruppen oder hinter dünne Lichtleitplatten (LGPs).

7. Technischer Vergleich und Positionierung

Das primäre Unterscheidungsmerkmal des LTW-C191DS5 ist seine Bauhöhe von 0,55mm. Im Vergleich zu Standard-0603- oder 0402-Gehäuse-LEDs, die typischerweise 0,8-1,0mm hoch sind, stellt dies eine signifikante Reduzierung der Z-Höhe dar. Dies ermöglicht dünnere Endprodukte. Seine InGaN-Technologie bietet im Vergleich zu älteren Technologien eine moderne, effiziente weiße Lichtquelle. Die umfassende Binning-Struktur bietet für qualitätssensitive Anwendungen eine bessere Konsistenz als nicht oder grob gebinnte LEDs. Seine Kompatibilität mit Standard-SMT-Prozessen macht ihn in vielen Designs zu einem direkten Ersatz für dickere LEDs und bietet einen einfachen Weg zur Produktminiaturisierung.

8. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich diese LED kontinuierlich mit 20mA betreiben?

A: Ja, 20mA ist der maximal zulässigekontinuierlicheDC-Durchlassstrom. Für optimale Langlebigkeit und zur Berücksichtigung thermischer Effekte wird oft empfohlen, sie mit einem niedrigeren Strom (z.B. 10-15 mA) zu betreiben.

F: Was ist der Unterschied zwischen den Iv-Bins Q und R?

A: Bin R LEDs haben eine höhere minimale Lichtstärke (112 mcd vs. 71 mcd) beim gleichen Teststrom von 5mA. Die Auswahl von Bin R gewährleistet eine hellere Ausgangsleistung, kann aber mit leicht höheren Kosten verbunden sein.

F: Warum ist die Lagerfeuchtigkeit nach dem Öffnen des Beutels so kritisch?

A: Das LED-Gehäuse kann Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen. Während des Hochtemperatur-Reflow-Lötprozesses verwandelt sich diese eingeschlossene Feuchtigkeit schnell in Dampf und kann zu innerer Delamination oder Rissbildung des Kunststoffgehäuses ("Popcorning") führen. Die spezifizierten Lagerbedingungen und Ausheizanforderungen verhindern diesen Fehlermodus.

F: Wie interpretiere ich das Farbton-Binning-Diagramm?

A: Das CIE 1931-Diagramm stellt Farben dar. Die sechs beschrifteten Vierecke (S1-S6) repräsentieren die zulässigen Farbkoordinatenbereiche für LEDs in diesem Farbton-Bin. Die gemessenen (x,y)-Koordinaten einer LED müssen innerhalb des Polygons ihres zugewiesenen Bins liegen. Dies stellt sicher, dass alle LEDs mit demselben Farbton-Bin unter Standardbedingungen für das menschliche Auge gleichfarbig erscheinen.

9. Design- und Anwendungs-Fallstudie

Szenario: Entwurf einer Statusanzeige für einen ultraflachen Bluetooth-Tracker.

Das Industriedesign des Produkts lässt nur 0,6mm interne Höhe für die Anzeige-LED-Baugruppe zu. Eine Standard-LED würde nicht passen.

Lösung:Der LTW-C191DS5 mit seiner Bauhöhe von 0,55mm wird ausgewählt. Der Entwickler nutzt die Gehäuseabmessungen, um eine Leiterplattenaussparung zu erstellen, sodass die LED bündig mit der Platine absitzt und so entscheidende Zehntelmillimeter spart. Ein Konstantstrom-Treiber-IC, eingestellt auf 5mA, wird verwendet, um eine gleichmäßige Helligkeit unabhängig vom Batteriespannungsabfall zu gewährleisten. LEDs aus Bin R und Farbton-Bin S3 werden in der Stückliste spezifiziert, um helles, einheitliches weißes Licht über alle Produktionseinheiten hinweg zu garantieren. Die Montagefirma hält sich an das empfohlene Reflow-Profil und die 672-Stunden-Regel für die maximale Lagerzeit nach Öffnen, was zu einer hohen Fertigungsausbeute und zuverlässiger Leistung im Feld führt.

10. Technologieeinführung und Trends

InGaN-Technologie:Indiumgalliumnitrid ist das in dieser weißen LED verwendete Halbleitermaterial. Typischerweise wird ein blau emittierender InGaN-Chip mit einer gelben Phosphorbeschichtung im Gehäuse kombiniert. Das blaue Licht regt den Phosphor an, der gelbes Licht re-emittiert; die Mischung aus Blau und Gelb wird vom menschlichen Auge als Weiß wahrgenommen. Dies ist eine hocheffiziente Methode zur Erzeugung von weißem Licht aus Festkörperbauteilen.

Branchentrends:Der Trend zur Miniaturisierung in der Elektronik setzt sich unvermindert fort. Bauteile wie der LTW-C191DS5 repräsentieren den anhaltenden Trend, die Z-Höhe (Dicke) von passiven und aktiven Bauteilen zu reduzieren, um immer dünnere Smartphones, Tablets, Wearables und IoT-Geräte zu ermöglichen. Darüber hinaus spiegelt die Betonung eines präzisen Binnings die Marktnachfrage nach höherer Qualität und visueller Konsistenz in Konsumgütern wider. Die Integration von RoHS-Konformität und Kompatibilität mit bleifreien Hochtemperatur-Reflow-Prozessen ist heute, getrieben durch globale Umweltvorschriften, eine Grundvoraussetzung.