LTW-C281DS5 Weiße SMD LED Datenblatt - Abmessungen 2,8x1,0x0,35mm - Spannung 2,55-3,15V - Leistung 70mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument bietet umfassende technische Informationen für ein spezifisches Modell einer oberflächenmontierbaren (SMD) Leuchtdiode (LED). Das Produkt ist eine ultraflache, hochhellige weiße LED, die für moderne Elektronik-Montageprozesse konzipiert ist. Ihre Hauptanwendungen umfassen Hintergrundbeleuchtung, Statusanzeigen und allgemeine Beleuchtung in kompakten elektronischen Geräten, wo Platz und Effizienz entscheidend sind.

Die Kernvorteile dieses Bauteils sind sein minimales Profil, die Kompatibilität mit automatisierten Bestückungsmaschinen und die Einhaltung der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe) sowie von Umweltstandards. Der Zielmarkt umfasst Unterhaltungselektronik, Kommunikationsgeräte und verschiedene eingebettete Systeme, die zuverlässige, flache Indikatorbeleuchtung benötigen.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Die absoluten Maximalwerte definieren die Grenzen, bei deren Überschreitung dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Dies sind keine Bedingungen für den Normalbetrieb.

• Verlustleistung (Pd):70 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das LED-Gehäuse als Wärme abführen kann, ohne dass die Leistung nachlässt oder ein Ausfall verursacht wird.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP):100 mA. Dies ist der maximal zulässige momentane Durchlassstrom, typischerweise unter gepulsten Bedingungen spezifiziert (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite), um eine Überhitzung des Halbleiterübergangs zu verhindern.
• DC-Durchlassstrom (I_F):20 mA. Dies ist der empfohlene maximale kontinuierliche Durchlassstrom für einen zuverlässigen Dauerbetrieb.
• Sperrspannung (V_R):5 V. Das Anlegen einer Sperrspannung, die diesen Wert überschreitet, kann zu einem sofortigen und katastrophalen Ausfall des LED-Übergangs führen.
• Betriebs- & Lagertemperatur:Das Bauteil ist für einen Umgebungsbetriebstemperaturbereich von -30°C bis +80°C ausgelegt und kann bei Temperaturen von -55°C bis +105°C gelagert werden.
• Infrarot-Reflow-Löten:Die Komponente kann während des Reflow-Lötprozesses eine Spitzentemperatur von 260°C für maximal 10 Sekunden aushalten.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Diese Parameter werden unter Standardtestbedingungen bei einer Umgebungstemperatur (T_a) von 25°C und einem Durchlassstrom (I_F) von 5 mA gemessen, sofern nicht anders angegeben.

• Lichtstärke (I_V):Reicht von einem Minimum von 45,0 mcd bis zu einem typischen Maximum von 180,0 mcd. Dies misst die vom menschlichen Auge wahrgenommene Helligkeit der LED unter Verwendung eines Filters, der der CIE photopischen Empfindlichkeitskurve entspricht.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):130 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke halb so groß ist wie die bei 0 Grad (auf der Achse) gemessene Intensität. Ein derart großer Abstrahlwinkel deutet auf ein lambertisches oder nahezu lambertisches Abstrahlverhalten hin, das für die Flächenbeleuchtung geeignet ist.
• Farbwertkoordinaten (x, y):Typische Werte sind x=0,294, y=0,286. Diese Koordinaten definieren den Farbort des weißen Lichts im CIE-1931-Farbtafeldiagramm und deuten auf eine kaltweiße oder neutralweiße Farbtemperatur hin.
• Durchlassspannung (V_F):Liegt im Bereich von 2,55 V (min) bis 3,15 V (max) bei 5 mA. Dies ist der Spannungsabfall über der LED, wenn sie Strom führt. Der tatsächliche Wert für eine spezifische Einheit hängt von ihrem Binning-Code ab.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 10 μA bei einer angelegten Sperrspannung von 5V. Ein niedriger Sperrstrom ist wünschenswert.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um die Konsistenz in der Massenproduktion sicherzustellen, werden LEDs basierend auf wichtigen Leistungsparametern in Bins sortiert. Dies ermöglicht es Entwicklern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Anforderungen an Farbe, Helligkeit und elektrische Eigenschaften erfüllen.

3.1 Durchlassspannungs-Binning (V_F)

Die V_Fwird in sechs Bins (V1 bis V6) kategorisiert, jeweils mit einem Bereich von 0,1V von 2,55V bis 3,15V bei I_F= 5mA. Auf jedes Bin wird eine Toleranz von ±0,05V angewendet. Die Auswahl von LEDs aus demselben V_F-Bin hilft, eine gleichmäßige Stromverteilung aufrechtzuerhalten, wenn mehrere LEDs parallel geschaltet sind.

3.2 Lichtstärke-Binning (I_V)

Die Lichtstärke wird in drei Bins (P, Q, R) sortiert mit Mindestwerten von 45,0, 71,0 bzw. 112,0 mcd, alle bei I_F= 5mA. Das Maximum für das R-Bin beträgt 180,0 mcd. Auf jedes Bin wird eine Toleranz von ±15% angewendet. Dieses Binning ist entscheidend für Anwendungen, die konsistente Helligkeitsniveaus über mehrere LEDs hinweg erfordern.

3.3 Farbton-Binning (Farbwert)

Der Farbort wird innerhalb von sechs Regionen (S1 bis S6) im CIE-1931-Farbtafeldiagramm definiert. Jedes Bin ist ein Viereck, das durch spezifische (x, y)-Koordinatengrenzen definiert ist. Auf die Koordinaten wird eine Toleranz von ±0,01 angewendet. Dieses System gewährleistet Farbgleichmäßigkeit, was für Hintergrundbeleuchtung und ästhetische Beleuchtungsanwendungen entscheidend ist. Das bereitgestellte Diagramm bildet diese S1-S6-Regionen visuell ab.

4. Analyse der Leistungskurven

Während im Datenblatt auf spezifische grafische Kurven verwiesen wird (z.B. Abbildung 6 für den Abstrahlwinkel, Abbildung 1 für die Farbwertkoordinaten), kann ihr typisches Verhalten basierend auf der Standard-LED-Physik beschrieben werden.

• I-V-Kennlinie (Strom-Spannungs-Kennlinie):Die Durchlassspannung (V_F) zeigt eine logarithmische Beziehung zum Durchlassstrom (I_F). Eine kleine Erhöhung von V_Fführt zu einem großen Anstieg von I_F, sobald die Schwellspannung überschritten ist. Die V_Fhat auch einen negativen Temperaturkoeffizienten, was bedeutet, dass sie mit steigender Sperrschichttemperatur leicht abnimmt.
• Lichtstärke vs. Strom:Die Lichtausbeute (I_V) ist im normalen Betriebsbereich im Allgemeinen proportional zum Durchlassstrom. Die Effizienz kann jedoch bei sehr hohen Strömen aufgrund erhöhter Wärme und "Droop"-Effekten im Halbleitermaterial abnehmen.
• Temperaturabhängigkeit:Die Lichtstärke von auf InGaN basierenden weißen LEDs nimmt typischerweise mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Dies ist ein kritischer Faktor für das Wärmemanagement in Hochleistungs- oder Hochdichteanwendungen.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED weist einen EIA-Standard-Fußabdruck (Electronic Industries Alliance) auf. Eine Schlüsselspezifikation ist ihr ultraflaches Profil von 0,35 mm. Detaillierte Maßzeichnungen sind bereitgestellt, die Länge, Breite, Höhe, Pad-Größen und deren Positions toleranzen (typischerweise ±0,10 mm) spezifizieren.

5.2 Pad-Design und Polarität

Das Datenblatt enthält vorgeschlagene Lötpad-Abmessungen für das Leiterplattenlayout (PCB). Ein korrektes Pad-Design ist für die zuverlässige Ausbildung der Lötstellen und die mechanische Festigkeit unerlässlich. Die Komponente hat Anoden- und Kathodenanschlüsse; die korrekte Polarität muss während der Montage beachtet werden, um die ordnungsgemäße Funktion sicherzustellen.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötparameter

Die Komponente ist vollständig mit Infrarot (IR)-Reflow-Lötprozessen kompatibel. Ein empfohlenes Profil wird bereitgestellt, mit wichtigen Parametern wie einer Vorwärmzone (150-200°C), einer maximalen Spitzentemperatur von 260°C und einer Zeit oberhalb der Liquidustemperatur von nicht mehr als 10 Sekunden. Das Profil sollte JEDEC-Standards entsprechen, um thermischen Schock zu verhindern.

6.2 Lagerung und Handhabung

• Feuchtigkeitsempfindlichkeit:Die LEDs sind in feuchtigkeitsdichten Beuteln mit Trockenmittel verpackt. Sobald der Originalbeutel geöffnet ist, sollten die Bauteile innerhalb von 672 Stunden (28 Tagen) verwendet oder vor dem Löten mindestens 20 Stunden bei 60°C getrocknet werden, wenn sie länger gelagert wurden.
• ESD-Vorsichtsmaßnahmen (Elektrostatische Entladung):LEDs sind empfindlich gegenüber statischer Elektrizität. Richtige ESD-Kontrollen, wie geerdete Arbeitsplätze, Handgelenkbänder und leitfähige Behälter, sind während der Handhabung zwingend erforderlich.
• Reinigung:Wenn nach dem Löten eine Reinigung notwendig ist, sollten nur spezifizierte Lösungsmittel wie Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute verwendet werden. Nicht spezifizierte Chemikalien können die Epoxidlinse beschädigen.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die LEDs werden auf 8 mm breitem, geprägtem Trägerband geliefert, das auf 7-Zoll (178 mm) große Spulen aufgewickelt ist. Jede Spule enthält 5000 Stück. Für Mengen unter einer vollen Spule ist eine Mindestpackungsmenge von 500 Stück verfügbar. Die Band- und Spulenspezifikationen entsprechen den ANSI/EIA 481-1-Standards und gewährleisten so die Kompatibilität mit automatischen Zuführsystemen.

8. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese LED ist ideal für platzbeschränkte Anwendungen wie Hintergrundbeleuchtung von Mobilgerätetastaturen, Statusanzeigen auf ultraflachen Laptops oder Tablets, Anzeigen in Automobilarmaturenbrettern und dekorative Beleuchtung in Konsumgütern. Ihr großer Abstrahlwinkel macht sie auch für die gleichmäßige Ausleuchtung kleiner Flächen oder Lichtleiter geeignet.

8.2 Schaltungsdesign-Überlegungen

• Strombegrenzung:Eine LED ist ein stromgesteuertes Bauteil. Ein serieller strombegrenzender Widerstand oder eine Konstantstrom-Treiberschaltung ist unerlässlich, um ein Überschreiten des maximalen DC-Durchlassstroms zu verhindern, was zu einem schnellen Leistungsabfall führen würde.
• Wärmemanagement:Obwohl die Verlustleistung gering ist, hilft eine ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte oder thermische Durchkontaktierungen unter dem thermischen Pad der LED (falls vorhanden) bei der Wärmeableitung, um die Lichtausbeute und Lebensdauer aufrechtzuerhalten.
• Parallelschaltungen:Das direkte Parallelschalten von LEDs wird aufgrund von Schwankungen in V_Fim Allgemeinen nicht empfohlen. Falls notwendig, kann die Verwendung von LEDs aus demselben V_F-Bin und das Einfügen individueller kleiner serieller Widerstände für jede LED helfen, die Ströme auszugleichen.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Der primäre Unterscheidungsfaktor dieser LED ist ihre Dicke von 0,35 mm, die für eine Standard-SMD-LED außergewöhnlich gering ist. Im Vergleich zu dickeren Gehäusen (z.B. 0,6 mm oder 1,0 mm) ermöglicht dies das Design noch schlankerer Endprodukte. Die Kombination aus hoher Helligkeit (bis zu 180 mcd bei 5 mA) innerhalb dieses dünnen Profils bietet ein günstiges Helligkeits-zu-Größe-Verhältnis. Die definierte Binning-Struktur für Farbe und Intensität bietet ein Maß an Konsistenz, das bei nicht gebinnten oder grob gebinnten Standard-LEDs möglicherweise nicht garantiert ist.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

10.1 Was ist der Unterschied zwischen Spitzen-Durchlassstrom und DC-Durchlassstrom?

Der DC-Durchlassstrom (20 mA) ist die sichere Grenze für den Dauerbetrieb. Der Spitzen-Durchlassstrom (100 mA) ist ein viel höherer Wert, der nur für sehr kurze Pulse (0,1 ms) bei einem niedrigen Tastverhältnis (10 %) erlaubt ist. Das Überschreiten des DC-Stromnennwerts, selbst kurzzeitig, kann dauerhafte Schäden verursachen.

10.2 Wie interpretiere ich die Farbton-Bin-Codes (S1-S6)?

Die S-Codes definieren Regionen im CIE-Farbdiagramm. S1 und S2 repräsentieren kältere Weißtöne (höherer Blauanteil), während S5 und S6 wärmere Weißtöne (höherer Gelb-/Rotanteil) darstellen. S3 und S4 liegen typischerweise im neutralweißen Bereich. Entwickler sollten die erforderlichen Bins basierend auf den Farbtemperaturanforderungen ihrer Anwendung spezifizieren.

10.3 Kann ich einen Lötkolben anstelle von Reflow verwenden?

Handlöten mit einem Kolben ist möglich, wird jedoch für die Serienproduktion nicht empfohlen. Falls notwendig, darf die Lötspitzentemperatur 300°C nicht überschreiten, und die Lötzeit pro Anschluss muss auf maximal 3 Sekunden begrenzt werden. Es muss darauf geachtet werden, mechanische Belastung und übermäßige lokale Hitze auf der Komponente zu vermeiden.

11. Praktische Design- und Anwendungsbeispiele

Beispiel 1: Statusanzeige für Mobilgerät:Ein Entwickler benötigt eine einzelne, helle weiße LED, um den Ladezustand anzuzeigen. Er wählt eine LED aus dem R-Helligkeits-Bin für hohe Sichtbarkeit. Er betreibt sie mit 10 mA über einen GPIO-Pin eines Mikrocontrollers mit einem seriellen Widerstand, berechnet als (Versorgungsspannung - V_F) / 0,01A. Er wählt eine LED aus dem V3-Spannungs-Bin (2,75-2,85 V) für vorhersehbares Verhalten. Die Höhe von 0,35 mm passt in den ultraflachen Rahmen des Geräts.

Beispiel 2: Hintergrundbeleuchtung eines kleinen LCDs:Ein Ingenieur muss ein 2-Zoll monochromes LCD von der Seite her mit einem Lichtleiter gleichmäßig ausleuchten. Er verwendet vier LEDs entlang einer Kante. Um eine einheitliche Farbe und Helligkeit zu gewährleisten, spezifiziert er, dass alle LEDs aus demselben Farbton-Bin (z.B. S4) und demselben Lichtstärke-Bin (z.B. Q) stammen müssen. Sie werden in Reihe geschaltet und von einem Konstantstromtreiber mit 15 mA betrieben, um eine konsistente Ausgabe zu gewährleisten und die Schaltung zu vereinfachen.

12. Einführung in das technische Prinzip

Diese LED basiert auf InGaN-Halbleitertechnologie (Indiumgalliumnitrid). Der Kern einer weißen LED ist typischerweise ein blau emittierender InGaN-Chip. Eine Phosphorschicht, oft aus mit Cer dotiertem Yttrium-Aluminium-Granat (YAG), wird auf diesen Chip aufgebracht. Wenn das blaue Licht des Chips den Phosphor anregt, wandelt es einen Teil der blauen Photonen in gelbes Licht um. Die Kombination aus dem verbleibenden blauen Licht und dem emittierten gelben Licht wird vom menschlichen Auge als weiß wahrgenommen. Die spezifische Mischung der Phosphore bestimmt die korrelierte Farbtemperatur (CCT), was zu kaltweißem, neutralweißem oder warmweißem Licht führt. Das ultraflache Gehäuse wird durch fortschrittliche Wafer-Level-Packaging- und Formgebungstechniken erreicht.

13. Branchentrends und Entwicklungen

Der Trend bei SMD-LEDs für die Unterhaltungselektronik geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), kleinerer Bauraum und dünnerer Profile, was noch schlankere Endprodukte ermöglicht. Ein weiterer starker Fokus liegt auf einem verbesserten Farbwiedergabeindex (CRI) für bessere Lichtqualität und engeren Binning-Toleranzen, um Farb- und Helligkeitsschwankungen in Produktionschargen zu reduzieren. Darüber hinaus wird die Integration von Treiber-ICs direkt in LED-Gehäuse ("LED-Module" oder "Smart-LEDs") für vereinfachtes Design immer häufiger. Die zugrunde liegende InGaN-Technologie wird auch für höhere Leistungsdichte und Zuverlässigkeit weiterentwickelt. Umweltvorschriften treiben weiterhin die Eliminierung gefährlicher Stoffe voran und etablieren RoHS-Konformität als Standardanforderung.