LTW-C194TS5 SMD LED Datenblatt - Abmessungen 0,30mm dünn - Spannung 2,7-3,15V - Weiß - Technisches Dokument DE

1. Produktübersicht

Der LTW-C194TS5 ist eine oberflächenmontierbare (SMD) Leuchtdiode (LED) für moderne, platzbeschränkte Elektronikanwendungen. Seine primäre Positionierung ist als hochheller, miniaturisierter Anzeige- oder Hintergrundbeleuchtungsbaustein. Der Kernvorteil dieses Produkts liegt in seinem außergewöhnlich flachen Profil von 0,30 Millimetern, was die Integration in ultradünne Geräte wie Smartphones, Tablets, Wearables und ultraportable Laptops ermöglicht. Der Zielmarkt umfasst Unterhaltungselektronik, Industrie-Bedienfelder, Kfz-Innenraumbeleuchtung und allgemeine Anzeigeanwendungen, bei denen eine zuverlässige, helle Lichtabgabe in einem minimalen Gehäuse erforderlich ist.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Elektrische und optische Kennwerte

Die Leistung des LTW-C194TS5 ist bei einer Standard-Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C spezifiziert. Schlüsselparameter definieren seinen Betriebsbereich:

• Lichtstärke (Iv):Liegt bei einem Durchlassstrom (IF) von 5mA zwischen einem Minimum von 56,0 Millicandela (mcd) und einem typischen Wert von 146,0 mcd. Dieser Parameter wird mit Geräten gemessen, die der CIE-Standard-Helladaptationskurve des menschlichen Auges entsprechen, um Relevanz für die menschliche Wahrnehmung sicherzustellen.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):Ein weiter Abstrahlwinkel von 130 Grad ist spezifiziert, was ein breites, diffuses Lichtabstrahlmuster für Flächenbeleuchtung und weite Sichtbarkeit bietet.
• Farbkoordinaten (x, y):Der Farbort des weißen Lichts ist im CIE-1931-Farbraumdiagramm definiert. Typische Koordinaten sind x=0,294 und y=0,286 bei IF=5mA, mit einer garantierten Toleranz von ±0,01 für beide Koordinaten. Dies definiert einen spezifischen Weißton.
• Durchlassspannung (VF):Der Spannungsabfall über der LED bei einem Strom von 5mA liegt zwischen 2,70 Volt (min) und 3,15 Volt (max). Dieser Parameter ist für den Schaltungsentwickler entscheidend, um eine korrekte Strombegrenzung sicherzustellen.
• Sperrstrom (IR):Maximal 10 Mikroampere (μA) fließen bei einer Sperrspannung von 5 Volt, was die Leckage-Eigenschaften der Diode anzeigt.

2.2 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden auftreten können. Sie sind nicht für den Normalbetrieb vorgesehen.

• Verlustleistung (Pd):Maximal 70 mW.
• Durchlassstrom:Der kontinuierliche Gleichstrom-Durchlassstrom ist auf 20 mA begrenzt. Ein höherer Spitzen-Durchlassstrom von 100 mA ist unter gepulsten Bedingungen zulässig (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite).
• Sperrspannung (VR):Maximal 5 V. Ein Betrieb unter Sperrspannung wird nicht empfohlen und kann zum Ausfall führen.
• Temperaturbereiche:Betrieb: -20°C bis +80°C. Lagerung: -40°C bis +85°C.
• Lötbedingungen:Widersteht der Infrarot-Reflow-Lötung mit einer Spitzentemperatur von 260°C für eine Dauer von 10 Sekunden.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um Konsistenz in der Serienfertigung zu gewährleisten, werden LEDs nach Leistungsklassen sortiert. Der LTW-C194TS5 verwendet ein dreidimensionales Binning-System:

3.1 Durchlassspannung (VF) Binning

LEDs werden basierend auf ihrer Durchlassspannung bei IF=5mA kategorisiert. Dies ermöglicht es Entwicklern, LEDs mit ähnlichem Spannungsabfall für gleichmäßige Helligkeit in Parallelschaltungen oder für präzises Leistungsmanagement auszuwählen.

• Bin A:VF = 2,70V bis 2,85V
• Bin B:VF = 2,85V bis 3,00V
• Bin C:VF = 3,00V bis 3,15V

Die Toleranz innerhalb jedes Bins beträgt ±0,1 Volt.

3.2 Lichtstärke (IV) Binning

Dieses Binning sortiert LEDs nach ihrer Lichtausgangsintensität, was für Anwendungen mit spezifischen Helligkeitsanforderungen entscheidend ist.

• Bin P2:Iv = 56,0 mcd bis 71,0 mcd
• Bin Q1:Iv = 71,0 mcd bis 90,0 mcd
• Bin Q2:Iv = 90,0 mcd bis 112,0 mcd
• Bin R1:Iv = 112,0 mcd bis 146,0 mcd

Die Toleranz für jeden Intensitäts-Bin beträgt ±15%.

3.3 Farbton (Farbe) Binning

Die weiße Lichtfarbe wird basierend auf den Farbkoordinaten (x, y) im CIE-1931-Diagramm in sechs Kategorien (S1 bis S6) eingeteilt. Jeder Bin definiert einen viereckigen Bereich im Farbdiagramm. Dies gewährleistet Farbgleichheit über mehrere LEDs in einer Baugruppe. Die Toleranz für die Farbtonkoordinaten innerhalb eines Bins beträgt ±0,01. Typischerweise wird ein Diagramm bereitgestellt, das diese Bins über dem Farbdiagramm zeigt.

4. Analyse der Kennlinien

Während spezifische grafische Kurven im Datenblatt referenziert werden, sind ihre Implikationen Standard. Entwickler können folgende allgemeine Zusammenhänge erwarten:

• IV-Kennlinie (Strom vs. Spannung):Die Durchlassspannung (VF) steigt logarithmisch mit dem Durchlassstrom (IF). Ein Betrieb deutlich über dem empfohlenen 5mA-Prüfstrom erhöht VF und Verlustleistung.
• Lichtstärke vs. Strom:Die Lichtausbeute ist im Betriebsbereich im Allgemeinen proportional zum Durchlassstrom, aber die Effizienz kann bei sehr hohen Strömen aufgrund von Erwärmung abfallen.
• Temperaturabhängigkeit:Die Lichtstärke nimmt typischerweise mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Der weite Betriebstemperaturbereich (-20°C bis +80°C) deutet auf stabile Leistung unter verschiedenen Umgebungsbedingungen hin, wobei bei hohen Temperaturen eine Entlastung (Derating) notwendig sein kann.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED verfügt über eine industrieübliche EIA-Gehäusegeometrie. Alle kritischen Abmessungen, einschließlich Länge, Breite, Höhe (0,30mm) und Anschlussabstand, werden in millimeterbasierten Zeichnungen angegeben. Ein Polarisierungsindikator (typischerweise eine Kathodenmarkierung oder eine Kerbe) ist in der Zeichnung enthalten, um die korrekte Ausrichtung während der Montage sicherzustellen.

5.2 Empfohlene Lötpad-Gestaltung

Eine Land Pattern (Footprint)-Empfehlung für das Leiterplattendesign wird bereitgestellt. Dies umfasst die Größe und Form der Kupferpads, auf die die LED gelötet wird. Die Einhaltung dieser Empfehlung ist entscheidend für zuverlässige Lötstellen, korrekte Selbstausrichtung während des Reflow und effektive Wärmeableitung. Ein Hinweis empfiehlt eine maximale Schablonenstärke von 0,10mm für die Lotpastenauftragung.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Parameter für Reflow-Lötung

Das Bauteil ist vollständig mit Infrarot (IR)-Reflow-Lötprozessen kompatibel. Ein empfohlener Temperaturverlauf wird angegeben:

• Vorwärmen:150°C bis 200°C.
• Vorwärmzeit:Maximal 120 Sekunden.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C.
• Zeit oberhalb Liquidus:Maximal 10 Sekunden (empfohlen für maximal zwei Reflow-Zyklen).

Diese Parameter basieren auf JEDEC-Standards, um Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Das Datenblatt betont, dass das optimale Profil vom spezifischen Leiterplatten-Aufbau (Platinentyp, andere Bauteile, Ofen) abhängt.

6.2 Handlötung

Falls Handlötung notwendig ist, sollte diese aufgrund der geringen Größe und Wärmeempfindlichkeit des Bauteils mit äußerster Vorsicht durchgeführt werden:

• Lötkolbentemperatur:Maximal 300°C.
• Kontaktzeit:Maximal 3 Sekunden pro Pad.
• Häufigkeit:Nur einmal; Nacharbeit vermeiden.

6.3 Lagerung und Handhabung

• ESD-Vorsichtsmaßnahmen:Die LED ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD). Die Handhabung sollte geerdete Handgelenkbänder, antistatische Matten und ordnungsgemäß geerdete Geräte umfassen.
• Feuchtigkeitssensitivität:Als miniaturisiertes SMD-Bauteil ist es feuchtigkeitsempfindlich. In der versiegelten Originalverpackung (mit Trockenmittel) sollte es bei ≤30°C und ≤90% r.F. gelagert und innerhalb eines Jahres verwendet werden. Sobald die feuchtigkeitsdichte Beutel geöffnet ist, sollten die LEDs bei ≤30°C und ≤60% r.F. gelagert und idealerweise innerhalb einer Woche reflow-gelötet werden. Für längere Lagerung außerhalb des Originalbeutels sollte ein versiegelter Behälter mit Trockenmittel verwendet werden. Bauteile, die länger als eine Woche außerhalb des Beutels gelagert wurden, erfordern vor dem Löten eine Trocknung (ca. 60°C für mindestens 20 Stunden), um ein "Popcorning" während des Reflow zu verhindern.

6.4 Reinigung

Falls eine Nachlötreinigung erforderlich ist, sollten nur spezifizierte Lösungsmittel verwendet werden, um die Kunststofflinse oder das Gehäuse nicht zu beschädigen. Empfohlene Mittel sind Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur mit einer Tauchzeit von weniger als einer Minute.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Spezifikationen für Band und Rolle

Der LTW-C194TS5 wird für automatisierte Bestückungsmaschinen verpackt geliefert:

• Trägerband:8mm breites Band.
• Rollenmaß:7-Zoll (178mm) Durchmesser Rolle.
• Stückzahl pro Rolle:5.000 Stück.
• Mindestbestellmenge (MOQ):500 Stück für Restmengen.
• Verpackungsstandard:Entspricht den ANSI/EIA 481-1 Spezifikationen. Leere Taschen im Band sind mit einem Deckband versiegelt.

8. Anwendungsvorschläge und Design-Überlegungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• Statusanzeigen:Strom-, Verbindungs- oder Funktionsstatusleuchten in ultradünner Unterhaltungselektronik.
• Hintergrundbeleuchtung:Kanten- oder Direkthintergrundbeleuchtung für kleine LCD-Displays, Tastaturen oder Symbole.
• Dekorative Beleuchtung:Akzentbeleuchtung in Kfz-Innenräumen, Haushaltsgeräten oder Gaming-Peripherie.
• Allgemeine Beleuchtung:Geringfügige Flächenbeleuchtung in kompakten Geräten.

8.2 Kritische Design-Aspekte

• Strombegrenzung:Immer einen Reihenstrombegrenzungswiderstand oder eine Konstantstromquelle verwenden. Nicht direkt an eine Spannungsquelle anschließen. Der empfohlene Prüfstrom ist 5mA, aber der absolute maximale Dauerstrom beträgt 20mA. Für die entsprechende Helligkeit und Verlustleistung auslegen.
• Thermisches Management:Trotz der geringen Leistung ist eine ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte oder Wärmeabführungs-Vias unter den Lötpads sicherzustellen, um Wärme von der LED-Sperrschicht abzuleiten, insbesondere bei Betrieb nahe der Maximalwerte oder in hohen Umgebungstemperaturen. Dies erhält die Lichtausbeute und Lebensdauer.
• Optisches Design:Der 130-Grad-Abstrahlwinkel bietet einen breiten Strahl. Für fokussiertes Licht können externe Linsen oder Lichtleiter notwendig sein. Das gelbe Linsenmaterial beeinflusst die final wahrgenommene Farbe.
• Binning-Auswahl:Für Anwendungen, die ein einheitliches Erscheinungsbild erfordern (z.B. Multi-LED-Arrays), sollten enge Bins für VF, Iv und Farbton (Farbe) spezifiziert werden, um Schwankungen in Helligkeit und Farbe zu minimieren.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die primären Unterscheidungsmerkmale des LTW-C194TS5 sind seinultraflaches 0,30mm Profilund die Verwendung einesInGaN (Indiumgalliumnitrid) weißen Chips. Im Vergleich zu älteren Technologien wie Blau-Chip mit Leuchtstoff bieten InGaN-basierte weiße LEDs oft Vorteile in Bezug auf Effizienz, Farbwiedergabe-Potenzial und Stabilität. Die Dünnheit ist ein entscheidender mechanischer Vorteil gegenüber Standard-SMD-LEDs (die oft 0,6mm oder dicker sind) und ermöglicht Designs in der neuesten Generation schlanker Geräte. Seine Kompatibilität mit Standard-IR-Reflow und EIA-Gehäusegeometrien stellt sicher, dass es in vielen bestehenden Designs, die Miniaturisierung anstreben, als direkter Ersatz oder Upgrade dienen kann.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

10.1 Welchen Zweck erfüllen die drei verschiedenen Binning-Kategorien?

Binning gewährleistet elektrische und optische Konsistenz. VF-Binning hilft beim Netzteil-Design und bei Parallelschaltungen von LEDs. Iv-Binning garantiert ein spezifisches Helligkeitsniveau. Farbton-Binning ist entscheidend für die Farbabstimmung in Multi-LED-Anwendungen, um sichtbare Farbunterschiede zu vermeiden.

10.2 Kann ich diese LED dauerhaft mit 20mA betreiben?

Während der absolute Maximalwert 20mA DC beträgt, sind die Standard-Prüfbedingungen und typischen Leistungsdaten bei 5mA angegeben. Ein Betrieb bei 20mA erzeugt eine höhere Lichtausbeute, aber auch mehr Wärme, erhöht die Durchlassspannung und kann die Langzeitzuverlässigkeit verringern. Eine thermische Analyse und möglicherweise eine Entlastung (Derating) des Maximalstroms basierend auf der tatsächlichen Betriebsumgebung sind unerlässlich.

10.3 Warum gibt es so strenge Lager- und Trocknungsvorschriften?

Das ultraflache Kunststoffgehäuse kann Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen. Während des Hochtemperatur-Reflow-Lötprozesses kann diese eingeschlossene Feuchtigkeit schnell verdampfen und internen Druck erzeugen, der das Gehäuse zum Reißen bringen oder interne Verbindungen ablösen kann ("Popcorning"). Die Lager- und Trocknungsverfahren sind darauf ausgelegt, diese Feuchtigkeit vor dem Löten sicher zu entfernen.

10.4 Wie sind die Farbkoordinaten (x=0,294, y=0,286) zu interpretieren?

Diese Koordinaten markieren einen Punkt im CIE-1931-Farbraumdiagramm, das alle wahrnehmbaren Farben abbildet. Dieser spezifische Punkt entspricht einem bestimmten Weißton, oft als "kaltweiß" beschrieben. Die ±0,01 Toleranz definiert einen kleinen Bereich um diesen Punkt, innerhalb dessen die Farbe der LED garantiert liegt.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Fallbeispiel: Entwurf einer Statusleiste für ein schlankes Tablet.Ein Entwickler benötigt fünf einheitliche weiße LEDs für eine Ladezustands-Anzeigeleiste. Der Platz hinter der Blende ist extrem begrenzt (0,4mm). Er wählt den LTW-C194TS5 aufgrund seiner 0,30mm Höhe. Um Gleichmäßigkeit zu gewährleisten, spezifiziert er Bin B für VF (2,85-3,00V), Bin R1 für Iv (112-146 mcd) und Bin S3 für den Farbton. Er gestaltet den Leiterplatten-Footprint genau wie empfohlen, mit einem kleinen thermischen Entlastungspad, das mit einer internen Masseebene zur Wärmeableitung verbunden ist. Eine Konstantstromquelle, eingestellt auf 5mA pro LED, wird verwendet. Die LEDs werden auf 7-Zoll-Rollen für die automatisierte Bestückung bestellt. Die Fabrik folgt dem vorgeschriebenen Reflow-Profil und lagert geöffnete Rollen in einem Trockenschrank, trocknet sie vor der Verwendung nach einem Wochenend-Stillstand. Das Ergebnis ist eine helle, gleichmäßige und zuverlässige Anzeigeleiste, die den mechanischen Designbeschränkungen entspricht.

12. Einführung in das technische Funktionsprinzip

Der LTW-C194TS5 basiert auf InGaN-Halbleitertechnologie. Bei einer weißen LED wird typischerweise ein blau emittierender InGaN-Chip mit einer gelben Leuchtstoffbeschichtung im Gehäuse kombiniert. Wenn der Chip blaues Licht emittiert, wird ein Teil davon vom Leuchtstoff absorbiert und als gelbes Licht wieder abgegeben. Die Mischung aus dem verbleibenden blauen Licht und dem konvertierten gelben Licht wird vom menschlichen Auge als weißes Licht wahrgenommen. Die spezifischen Verhältnisse von Chip-Emission und Leuchtstoffzusammensetzung bestimmen die finalen Farbkoordinaten (Farbort) im Weißlichtspektrum. Das ultraflache Gehäuse wird durch fortschrittliche Formgebungs- und Wafer-Level-Packaging-Techniken erreicht, die das Material über und unter dem Halbleiterchip minimieren.

13. Branchentrends und Entwicklungen

Der Trend bei SMD-LEDs für Unterhaltungselektronik geht unaufhaltsam in RichtungMiniaturisierung(dünner, kleinere Footprints) underhöhter Effizienz(mehr Lichtausbeute pro Einheit elektrischer Leistung und pro Flächeneinheit). Das 0,30mm Profil dieser LED stellt einen Schritt in diese Richtung dar. Darüber hinaus gibt es einen kontinuierlichen Drang zuverbesserter Farbkonstanz und höherem Farbwiedergabeindex (CRI)bei weißen LEDs, erreicht durch Fortschritte in der Leuchtstofftechnologie und Chip-Design. Ein weiterer Trend ist die Integration von mehr Funktionen, wie eingebaute ICs zur Steuerung ("Smart LEDs"), obwohl der LTW-C194TS5 ein Standard-Diskretbauteil zu sein scheint. Die Kompatibilität mit bleifreien (RoHS) und Hochtemperatur-Reflow-Prozessen bleibt eine grundlegende Anforderung, getrieben durch globale Umweltvorschriften und Montagestandards.