LTW-010DCG-TR LED Datenblatt - 3.0x1.6x1.6mm - 3.4V - 120mW - Weißlicht - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTW-010DCG-TR ist eine oberflächenmontierbare weiße Leuchtdiode (LED), die als energieeffiziente und kompakte Lichtquelle konzipiert ist. Sie vereint die lange Lebensdauer und Zuverlässigkeit der LED-Technologie mit einem hohen Helligkeitsniveau, das geeignet ist, konventionelle Beleuchtung in verschiedenen Anwendungen zu ersetzen. Das Bauteil ist für automatisierte Montageprozesse ausgelegt und bietet Designern Flexibilität bei der Integration von Festkörperbeleuchtung in ihre Produkte.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die Hauptvorteile dieser Komponente sind ihre hohe Lichtstärke, der große Abstrahlwinkel und die Kompatibilität mit Standard-Infrarot (IR)- und Dampfphasen-Reflow-Lötprozessen. Ihr EIA-Standardgehäuse gewährleistet eine einfache Integration in bestehende Fertigungslinien. Das Produkt ist als "grün" klassifiziert und bleifrei, entsprechend der RoHS-Richtlinie. Die Zielanwendungen sind vielfältig und reichen von Automobil- und tragbarer Beleuchtung (z.B. Leselampen, Taschenlampen) über architektonische und dekorative Anwendungen bis hin zu Signalzwecken (z.B. kantengeleuchtete Schilder, Verkehrsleuchten, Einbauleuchten).

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Sie sind nicht für den Normalbetrieb vorgesehen.

• Verlustleistung (Pd):120 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das LED-Gehäuse als Wärme abführen kann, ohne seine thermischen Grenzen zu überschreiten.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_F(PEAK)):100 mA. Dieser Strom ist nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite), um Überhitzung zu verhindern.
• DC-Durchlassstrom (I_F):30 mA. Dies ist der maximal empfohlene kontinuierliche Durchlassstrom für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb.
• Sperrspannung (V_R):5 V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann zu einem sofortigen Ausfall führen.
• Betriebstemperaturbereich (T_opr):-30°C bis +85°C. Die Funktionsfähigkeit des Bauteils ist innerhalb dieses Umgebungstemperaturbereichs garantiert.
• Lagertemperaturbereich (T_stg):-40°C bis +100°C.
• Reflow-Lötbedingung:Hält einer Spitzentemperatur von 260°C für 10 Sekunden stand, kompatibel mit bleifreien Lötprofilen.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Diese Parameter werden unter Standardtestbedingungen bei 25°C Umgebungstemperatur und einem Durchlassstrom (I_F) von 20 mA gemessen, was als gemeinsamer Referenzpunkt dient.

• Lichtstärke (I_V):2200 mcd (Min), 3000 mcd (Typ). Dies ist ein Maß für die wahrgenommene Helligkeit der LED in einer bestimmten Richtung. Der Test verwendet einen Sensor, der auf die CIE photopische Augenempfindlichkeitskurve abgestimmt ist.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):115 Grad (Typ). Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke halb so groß ist wie bei 0 Grad (auf der Achse). Ein großer Abstrahlwinkel deutet auf ein diffuseres Lichtmuster hin.
• Farbwertkoordinaten (x, y):x=0,295, y=0,282 (Typ). Diese Koordinaten definieren den Weißpunkt der LED im CIE-1931-Farbraumdiagramm. Für diese Werte gilt eine Toleranz von ±0,01.
• Durchlassspannung (V_F):2,7 V (Min), 3,4 V (Max) bei I_F=20mA. Dies ist der Spannungsabfall über der LED beim angegebenen Strom. Es ist ein Schlüsselparameter für die Treiberschaltungsauslegung.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um die Konsistenz in der Massenproduktion sicherzustellen, werden LEDs anhand von Schlüsselparametern in Bins sortiert. Dies ermöglicht es Designern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Anforderungen an Farb- und Helligkeitsgleichmäßigkeit erfüllen.

3.1 Durchlassspannung (V_F) Binning

Der VF-Bin-Code (V1 bis V7) kategorisiert LEDs basierend auf ihrer Durchlassspannung bei 20mA. Jeder Bin hat einen Bereich von 0,1V (z.B. V1: 2,7-2,8V, V7: 3,3-3,4V), mit einer Toleranz von ±0,1V pro Bin. Dies hilft bei der Auslegung stabiler Konstantstromtreiber.

3.2 Lichtstärke (I_V) Binning

Der IV-Bin-Code (S3 bis S10) kategorisiert LEDs basierend auf ihrer Lichtstärke bei 20mA. Die Bins reichen von S3 (2200-2300 mcd) bis S10 (2900-3000 mcd). Für die Lichtstärke und den Lichtstrom innerhalb jedes Bins gilt eine Toleranz von ±10%. Der mcd-Wert dient als Referenz.

3.3 Farbton (Chromaticity) Binning

Die Farbton-Rangtabelle (z.B. A1, C1, D4) definiert spezifische Vierecke im CIE-1931-Farbraumdiagramm. Jeder Rang hat definierte Eckkoordinaten für x und y, um sicherzustellen, dass der Weißpunkt der LED innerhalb eines kontrollierten Bereichs liegt. Für jeden Farbton-Bin (x, y) gilt eine Toleranz von ±0,01. Dies ist entscheidend für Anwendungen, die ein einheitliches weißes Erscheinungsbild über mehrere LEDs hinweg erfordern.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt verweist auf typische Kennlinien, die für das Verständnis des Bauteilverhaltens unter nicht standardmäßigen Bedingungen wesentlich sind. Obwohl die spezifischen Grafiken im Text nicht reproduziert werden, sind ihre Aussagen Standard.

• I-V-Kennlinie:Zeigt die Beziehung zwischen Durchlassstrom und Durchlassspannung. Sie ist nichtlinear, mit einer Einschaltspannung, die ungefähr der V_Fbei niedrigem Strom entspricht. Die Kurve hilft beim Wärmemanagement und der Treiberauslegung.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Zeigt typischerweise, dass die Lichtausbeute mit dem Strom zunimmt, aber bei sehr hohen Strömen aufgrund thermischer Effekte sättigen oder weniger effizient werden kann.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt, dass die Lichtausbeute im Allgemeinen abnimmt, wenn die Sperrschichttemperatur steigt. Diese Entlastung ist entscheidend für die Auslegung von Anwendungen, die in Hochtemperaturumgebungen arbeiten.
• Abstrahlwinkeldiagramm:Ein Polardiagramm, das die räumliche Verteilung der Lichtintensität veranschaulicht.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Abmessungen

Die Gehäuseabmessungen betragen 3,0mm Länge, 1,6mm Breite und 1,6mm Höhe, mit einer Toleranz von ±0,1mm, sofern nicht anders angegeben. Die Kathode ist typischerweise durch eine Markierung oder eine Kerbe am Gehäuse gekennzeichnet. Für die genaue Platzierung und Footprint-Auslegung sollten detaillierte Maßzeichnungen konsultiert werden.

5.2 Empfohlene Lötpads auf der Leiterplatte

Ein Land Pattern Design wird für Infrarot- oder Dampfphasen-Reflow-Lötung bereitgestellt. Diese Pad-Anordnung ist für die Bildung zuverlässiger Lötstellen, gute Wärmeableitung und mechanische Stabilität optimiert. Die Einhaltung dieser Empfehlung ist wichtig für die Fertigungsausbeute und die Langzeitzuverlässigkeit.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötparameter

Die Komponente ist mit Infrarot-Reflow-Lötung kompatibel. Ein empfohlenes bleifreies Reflow-Profil wird referenziert (gemäß J-STD-020D), mit einer Spitzentemperatur von 260°C, die 10 Sekunden gehalten wird. Die Einhaltung der empfohlenen Temperaturrampen, Vorwärm- und Abkühlphasen ist entscheidend, um thermischen Schock und Schäden am LED-Gehäuse oder Leuchtstoff zu verhindern.

6.2 Reinigung

Wenn nach dem Löten eine Reinigung erforderlich ist, sollten nur spezifizierte Chemikalien verwendet werden. Die LED kann bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol eingetaucht werden. Nicht spezifizierte chemische Flüssigkeiten können die Epoxidlinse oder das Gehäuse beschädigen.

6.3 Lagerung und Handhabung

Das Produkt ist gemäß JEDEC J-STD-020 mit Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL) 3 bewertet. Vorsichtsmaßnahmen sind erforderlich, um feuchtigkeitsbedingte Schäden während des Reflow ("Popcorning") zu verhindern.

• Versiegelte Verpackung:Lagern bei ≤30°C und ≤90% r.F. Die Haltbarkeit beträgt ein Jahr, wenn sie in der original feuchtigkeitsgeschützten Beutel mit Trockenmittel gelagert wird.
• Geöffnete Verpackung:Lagern bei ≤30°C und ≤60% r.F. Die Bauteile müssen innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) nach dem Aussetzen an die Umgebungsbedingungen in der Fabrik dem Löt-Reflow unterzogen werden. Eine Feuchtigkeitsindikatorkarte sollte überwacht werden.
• ESD-Vorsichtsmaßnahmen:LEDs sind empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD). Die Handhabung mit geerdetem Handgelenkband oder antistatischen Handschuhen wird empfohlen. Alle Geräte und Maschinen müssen ordnungsgemäß geerdet sein.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Band- und Rollenspezifikationen

Die Bauteile werden auf 12mm breitem, geprägtem Trägerband auf 7-Zoll (178mm) Durchmesser Rollen geliefert. Jede Rolle kann maximal 2000 Stück enthalten. Die Verpackung entspricht den EIA-481-1-B-Spezifikationen. Das Band hat eine Deckfolie, um leere Taschen zu versiegeln, und es gibt eine Grenze von zwei aufeinanderfolgenden fehlenden Bauteilen pro Rolle.

7.2 Artikelnummer und Kennzeichnung

Die Artikelnummer ist LTW-010DCG-TR. Der Lichtstrom-Klassifizierungscode ist auf jedem Verpackungsbeutel zur Rückverfolgbarkeit und Bin-Identifikation aufgedruckt.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

Diese LED benötigt eine Konstantstromquelle für optimalen Betrieb und Langlebigkeit. Ein einfacher Vorwiderstand kann mit einer stabilen Spannungsversorgung verwendet werden, berechnet als R = (V_versorgung- V_F) / I_F. Für bessere Effizienz und Stabilität über die Temperatur wird ein spezieller LED-Treiber-IC empfohlen, insbesondere beim Treiben mehrerer LEDs in Reihe oder parallel. Der maximale DC-Strom sollte 30mA nicht überschreiten.

8.2 Überlegungen zum Wärmemanagement

Obwohl die Verlustleistung relativ gering ist (max. 120mW), ist ein ordnungsgemäßes thermisches Design wesentlich, um die Lichtausbeute und Lebensdauer aufrechtzuerhalten. Das empfohlene PCB-Pad unterstützt den Wärmetransfer. Für Hochstrom- oder Hochtemperaturanwendungen sollte eine ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte für die Wärmeableitung sichergestellt werden. Der Betrieb der LED mit niedrigeren Strömen als dem Maximum kann die Effizienz und Langlebigkeit erheblich verbessern.

8.3 Überlegungen zum optischen Design

Der 115-Grad-Abstrahlwinkel erzeugt einen breiten, diffusen Lichtkegel. Für Anwendungen, die einen stärker fokussierten Strahl erfordern, müssen Sekundäroptiken wie Linsen oder Reflektoren verwendet werden. Das Farbton-Binning sollte berücksichtigt werden, wenn mehrere LEDs nebeneinander verwendet werden, um sichtbare Farbunterschiede zu vermeiden.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die LTW-010DCG-TR unterscheidet sich durch die Kombination aus hoher typischer Lichtstärke (3000mcd) und einem sehr großen Abstrahlwinkel (115°). Viele konkurrierende LEDs bieten entweder hohe Intensität mit einem schmalen Strahl oder einen breiten Strahl mit geringerer Intensität. Dies macht sie geeignet für Anwendungen, die sowohl eine gute Gesamt-Lichtstromausbeute als auch eine breite Ausleuchtung ohne Sekundäroptik erfordern. Ihre Kompatibilität mit Standard-SMD-Montage- und Reflow-Prozessen ist ein Schlüsselvorteil für die Großserienfertigung.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

10.1 Was ist der Unterschied zwischen Lichtstärke (mcd) und Lichtstrom (lm)?

Die Lichtstärke misst die Helligkeit in einer bestimmten Richtung (Candela), während der Lichtstrom die gesamte sichtbare Lichtleistung in alle Richtungen (Lumen) misst. Dieses Datenblatt spezifiziert hauptsächlich die Intensität. Der große Abstrahlwinkel deutet darauf hin, dass der Gesamtlichtstrom effektiv über eine große Fläche genutzt wird.

10.2 Kann ich diese LED dauerhaft mit 30mA betreiben?

Ja, 30mA ist der maximal empfohlene DC-Durchlassstrom. Für verbesserte Zuverlässigkeit und längere Lebensdauer ist es jedoch ratsam, sie mit einem niedrigeren Strom, z.B. 20mA (der Testbedingung), zu betreiben. Berücksichtigen Sie stets die Umgebungstemperatur und das thermische Design.

10.3 Wie interpretiere ich die Farbton-Binning-Tabelle?

Die Tabelle definiert Regionen im CIE-Farbdiagramm. Um Farbgleichheit sicherzustellen, geben Sie beim Bestellen den gewünschten Farbton-Rang (z.B. C1) an. LEDs aus demselben Rang haben Farbwertkoordinaten, die innerhalb des definierten Vierecks liegen, was visuelle Konsistenz gewährleistet.

10.4 Was passiert, wenn ich die 5V Sperrspannung überschreite?

Das Anlegen einer Sperrspannung größer als 5V kann zu einem sofortigen und katastrophalen Ausfall des LED-Übergangs führen. Es ist entscheidend sicherzustellen, dass die Schaltungsauslegung Sperrspannungsbedingungen verhindert, möglicherweise durch Verwendung einer parallel geschalteten Schutzdiode, wenn die LED an eine AC-Quelle oder eine Schaltung angeschlossen ist, in der Sperrspannung auftreten kann.

11. Praktischer Design- und Anwendungsfall

Fall: Auslegung einer tragbaren Arbeitsleuchte

Für eine batteriebetriebene Arbeitsleuchte, die eine gleichmäßige, großflächige Ausleuchtung erfordert, ist die LTW-010DCG-TR eine ausgezeichnete Wahl. Ein Designer würde LEDs aus einem engen Lichtstärke-Bin (z.B. S8-S10) und einem einzigen Farbton-Rang (z.B. C2) auswählen, um gleichmäßige Helligkeit und Farbe zu gewährleisten. Er würde einen Konstantstromtreiber mit einem Aufwärtswandler entwerfen, um 3-4 LEDs in Reihe von einem 3,7V Li-Ionen-Akku effizient zu treiben, wobei der Strom auf 20-25mA für einen Ausgleich zwischen Ausgangsleistung und Akkulaufzeit eingestellt wird. Der große 115-Grad-Winkel macht einen Diffusor überflüssig und vereinfacht das mechanische Design. Die MSL-3-Bewertung erfordert eine Planung des Montageprozesses, um die LEDs innerhalb einer Woche nach dem Öffnen der Feuchtigkeitssperrbeutel zu löten.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Eine weiße LED wie die LTW-010DCG-TR arbeitet typischerweise nach dem Prinzip der Leuchtstoffkonversion. Der Kern des Bauteils ist ein Halbleiterchip (üblicherweise basierend auf Indiumgalliumnitrid - InGaN), der bei Durchlassbetrieb Licht im blauen oder ultravioletten Spektrum emittiert. Dieses Primärlicht wird dann auf eine im Gehäuse aufgebrachte Leuchtstoffschicht gerichtet. Der Leuchtstoff absorbiert einen Teil des Primärlichts und emittiert es als Licht mit längeren Wellenlängen (gelb, rot) wieder. Die Mischung aus dem nicht umgewandelten blauen Licht und dem vom Leuchtstoff emittierten Licht wird vom menschlichen Auge als weiß wahrgenommen. Die genauen Anteile bestimmen die korrelierte Farbtemperatur (CCT) und die Farbwertkoordinaten.

13. Technologietrends

Die Festkörperbeleuchtungsindustrie entwickelt sich weiter mit Trends, die auf eine Steigerung der Effizienz (Lumen pro Watt), eine Verbesserung des Farbwiedergabeindex (CRI) für natürlicheres Licht sowie auf höhere Zuverlässigkeit und längere Lebensdauer abzielen. Es gibt auch einen Trend zur Miniaturisierung und höheren Leistungsdichte. Darüber hinaus wird die Integration von Smart Lighting mit einstellbarem Weißlicht (einstellbare CCT) und Konnektivität immer verbreiteter. Komponenten wie die LTW-010DCG-TR repräsentieren das ausgereifte, kosteneffektive Segment des Marktes und bieten zuverlässige Leistung für Standardbeleuchtungsanwendungen, während sich diese fortschrittlichen Trends in höherwertigen Produkten entwickeln.