LTW-020ZDCG Weiße LED Datenblatt - SMD-Gehäuse - 3,2V typisch - 20mA - 1000-1720mcd - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Das Bauteil ist eine weiße Oberflächenmontage-LED (Licht emittierende Diode), die als energieeffiziente und kompakte Lichtquelle konzipiert ist. Sie vereint die lange Lebensdauer und Zuverlässigkeit der LED-Technologie mit wettbewerbsfähigen Helligkeitswerten und zielt darauf ab, Designflexibilität für Festkörperbeleuchtungsanwendungen zu bieten, die konventionelle Beleuchtungslösungen ersetzen sollen.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Zu den Hauptmerkmalen dieser LED gehören die Kompatibilität mit automatischen Bestückungsgeräten, die Eignung für Infrarot- und Dampfphasen-Reflow-Lötprozesse sowie die Einhaltung von Umweltstandards (bleifrei und RoHS-konform). Sie wird auf 12-mm-Gurt auf 7-Zoll-Rollen (178 mm Durchmesser) verpackt geliefert.

Primäre Anwendungsbereiche:

• Leselampen für Automobil-, Bus- und Flugzeuginnenräume.
• Tragbare Beleuchtung wie Taschenlampen und Fahrradlichter.
• Architektonische und dekorative Beleuchtung: Einbauleuchten, indirekte Beleuchtung, Unterbauleuchten, Arbeitsplatzbeleuchtung.
• Außen- und Sicherheitsbeleuchtung: Pollerleuchten, Gartenleuchten.
• Beschilderung: Kantenbeleuchtete Schilder für Notausgangs- oder POS-Displays.
• Signalleuchten: Verkehrssignale, Warnleuchten, Bahnübergangsleuchten.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, bei deren Überschreitung dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Der Betrieb unter Sperrspannung wird ausdrücklich nicht empfohlen.

• Verlustleistung:120 mW
• Spitzen-Durchlassstrom:100 mA (bei 1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Impulsbreite)
• DC-Durchlassstrom:30 mA
• Sperrspannung:5 V
• Betriebstemperaturbereich:-30°C bis +85°C
• Lagertemperaturbereich:-40°C bis +100°C
• Reflow-Lötbedingung:260°C Spitzentemperatur für maximal 10 Sekunden (bleifreier Prozess).

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Gemessen bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C und einem Durchlassstrom (IF) von 20 mA, sofern nicht anders angegeben.

• Lichtstärke (IV):Mindestens 1000 mcd, typisch 1720 mcd. Dieser Parameter wird mit einem Sensor gemessen, der auf die CIE-Photopik-Augenempfindlichkeitskurve gefiltert ist.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):110 Grad. Dies definiert den Winkelbereich, in dem die Lichtstärke mindestens die Hälfte der Spitzenlichtstärke beträgt.
• Farbkoordinaten (x, y):Basierend auf dem CIE-1931-Farbtafeld. Die typischen Werte sind x=0,300, y=0,290. Auf diese Koordinaten ist eine Toleranz von ±0,01 anzuwenden. Der Referenzteststandard ist CAS140B.
• Durchlassspannung (VF):Minimum 2,9 V, Maximum 3,6 V bei IF=20mA.
• ESD-Festigkeit:2 kV (Human Body Model). Es wird dringend empfohlen, geeignete ESD-Schutzmaßnahmen zu treffen, einschließlich der Verwendung geerdeter Handgelenkbänder und Geräte.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Das Produkt wird basierend auf Schlüsselparametern in Bins eingeteilt, um die Konsistenz innerhalb einer Produktionscharge sicherzustellen. Designer müssen diese Bins für die Farb- und Helligkeitsabstimmung in ihren Anwendungen berücksichtigen.

3.1 Binning der Durchlassspannung (VF)

LEDs werden basierend auf ihrem Durchlassspannungsabfall bei 20mA in Bins (V0 bis V6) sortiert. Jedes Bin hat einen Bereich von 0,1V, mit einer zusätzlichen Toleranz von ±0,1V pro Bin.

• Beispiel: Bin V0 umfasst 2,9V bis 3,0V.

3.2 Binning der Lichtstärke (IV)

LEDs werden basierend auf ihrer Lichtstärke bei 20mA in Bins (T, A, B, C, D) sortiert. Auf den Bereich jedes Bins gilt eine Toleranz von ±10%.

• Beispiel: Bin D umfasst 1580 mcd bis 1720 mcd.

3.3 Farbklassen (Chromaticity Binning)

Eine detaillierte Tabelle definiert spezifische Farbklassen (z.B. A52, A53, BE1, BG3). Jede Klasse ist durch ein Viereck oder Dreieck auf dem CIE-1931-Farbtafeld definiert, das durch drei oder vier (x, y)-Koordinatenpunkte spezifiziert ist. Dies ermöglicht eine präzise Farbauswahl und -abstimmung für Anwendungen, die bestimmte Weißpunktkoordinaten erfordern.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt verweist auf typische elektrische und optische Kennlinien, gemessen bei 25°C Umgebungstemperatur. Obwohl die spezifischen Graphen im bereitgestellten Text nicht detailliert sind, umfassen solche Kurven typischerweise:

• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Zeigt, wie die Lichtleistung mit dem Strom typischerweise nichtlinear ansteigt und schließlich sättigt.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom:Die IV-Kennlinie, die die exponentielle Beziehung einer Diode zeigt.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Veranschaulicht die Abnahme der Lichtleistung mit steigender Sperrschichttemperatur, ein kritischer Faktor für das Wärmemanagement.
• Spektrale Leistungsverteilung:Für eine weiße LED (wahrscheinlich ein blauer Chip mit Leuchtstoff) würde dies den blauen Peak und das breitere, durch Leuchtstoff konvertierte gelbe Spektrum zeigen.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Abmessungen

Alle Abmessungen sind in Millimetern mit einer Standardtoleranz von ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben. Das Gehäuse entspricht einem industrieüblichen SMD-Format. Die Anode ist im Diagramm klar gekennzeichnet, um die korrekte Polungsorientierung während der Montage zu gewährleisten.

5.2 Empfohlene Lötflächengeometrie auf der Leiterplatte

Es wird eine Lötflächengeometrie für die Leiterplatte bereitgestellt, um zuverlässiges Löten während des Infrarot- oder Dampfphasen-Reflow-Prozesses sicherzustellen. Die Einhaltung dieser empfohlenen Geometrie ist entscheidend für die Bildung ordnungsgemäßer Lötstellen und mechanische Stabilität.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötparameter

Das Bauteil ist für bleifreies Reflow-Löten mit einer Spitzentemperatur von 260°C für maximal 10 Sekunden ausgelegt. Ein mit J-STD-020D konformes Reflow-Profil wird empfohlen. Das Profil sollte angemessene Aufheiz-, Halte-, Reflow- und Abkühlphasen umfassen, um thermischen Schock zu minimieren und zuverlässige Lötstellen zu gewährleisten.

6.2 Lager- und Handhabungsbedingungen

Die LED ist gemäß JEDEC J-STD-020 als Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL) 3 klassifiziert.

• Versiegelte Verpackung:Lagern bei ≤30°C und ≤90% rF. Die Haltbarkeit in der feuchtigkeitsdichten Tüte mit Trockenmittel beträgt ein Jahr.
• Geöffnete Verpackung:Lagern bei ≤30°C und ≤60% rF. Die Bauteile müssen innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) nach dem Öffnen der Verpackung gelötet werden. Wenn die Feuchtigkeitsindikatorkarte rosa wird (≥10% rF) oder die Expositionszeit überschritten wird, wird empfohlen, die Teile vor der Verwendung mindestens 48 Stunden bei 60°C zu backen. Nicht verwendete Teile sollten mit Trockenmittel wieder versiegelt werden.

6.3 Reinigung

Falls nach dem Löten eine Reinigung erforderlich ist, dürfen 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 chemischer Reiniger ist untersagt, da sie das LED-Gehäuse oder die Optik beschädigen können.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Spezifikationen für Gurt und Rolle

Die Bauteile werden in geprägter Trägerbandfolie mit einer Breite von 12 mm geliefert, aufgewickelt auf Rollen mit 7 Zoll (178 mm) Durchmesser.

• Rollenkapazität:Maximal 2000 Stück pro Rolle.
• Deckfolie:Leere Taschen werden mit einer Deckfolie versiegelt.
• Fehlende Bauteile:Gemäß Spezifikation sind maximal zwei aufeinanderfolgende fehlende Bauteile ("Lampen") erlaubt.
• Standard:Die Verpackung entspricht den EIA-481-1-B-Spezifikationen.

Detaillierte Maßzeichnungen sowohl für die Taschen des Trägerbands als auch für die Rolle sind im Datenblatt enthalten.

8. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

8.1 Designüberlegungen

• Strombegrenzung:Betreiben Sie die LED immer mit einer Konstantstromquelle oder einem strombegrenzenden Widerstand. Der absolute maximale DC-Strom beträgt 30mA; der typische Betrieb liegt bei 20mA.
• Wärmemanagement:Obwohl die Verlustleistung gering ist (max. 120mW), hilft eine ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte oder der Einsatz von Wärmeleitungen, eine niedrigere Sperrschichttemperatur aufrechtzuerhalten, was die Lichtleistung und Lebensdauer erhält.
• ESD-Schutz:Implementieren Sie ESD-Schutzmaßnahmen in der Schaltung und während der Handhabung, da das Bauteil nur für 2kV HBM ausgelegt ist.
• Optik:Der 110-Grad-Abstrahlwinkel eignet sich für die Flächenbeleuchtung. Für fokussierte Lichtstrahlen wären Sekundäroptiken (Linsen) erforderlich.

8.2 Anwendungsgrenzen und Vorsichtsmaßnahmen

Das Datenblatt enthält einen wichtigen Hinweis zum Anwendungsbereich. Diese LEDs sind für Standard-Elektronikanwendungen in kommerziellen und industriellen Bereichen vorgesehen. Sie sind nicht für Anwendungen konzipiert oder qualifiziert, bei denen ein Ausfall direkt Leben oder Gesundheit gefährden könnte, wie z.B.:

• Flugkontrollsysteme
• Medizinische lebenserhaltende Geräte
• Verkehrssicherheitskritische Signale (ohne zusätzliche Qualifikation)
• Andere hochzuverlässige/sicherheitskritische Systeme

Für solche Anwendungen ist eine Rücksprache mit dem Hersteller erforderlich.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Obwohl in diesem einzelnen Datenblatt kein direkter Vergleich mit anderen Artikelnummern gegeben wird, lassen sich die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale dieses Bauteils ableiten:

• Helligkeitsbereich:Bietet für seine Gehäusegröße eine relativ hohe Lichtstärke (bis zu 1720 mcd bei 20mA) und zielt auf Anwendungen ab, die eine gute Punktlichtquellenhelligkeit erfordern.
• Farb-Binning:Die umfangreiche Farbklassentabelle ermöglicht eine präzise Farbauswahl, was für Anwendungen vorteilhaft ist, die ein einheitliches Weiß-Erscheinungsbild über mehrere LEDs hinweg erfordern.
• Kompatibilität:Die volle Kompatibilität mit standardmäßigen SMD-Montageprozessen (Autobestückung, IR-/Dampfphasen-Reflow) macht sie zu einer Plug-and-Play-Lösung für die Serienfertigung.

10. Häufig gestellte Fragen basierend auf technischen Parametern

10.1 Was sind der typische Betriebsstrom und die Betriebsspannung?

Der Standardtestzustand und typische Betriebspunkt ist ein Durchlassstrom von 20mA. Bei diesem Strom liegt die Durchlassspannung typischerweise zwischen 2,9V und 3,6V, abhängig vom spezifischen VF-Bin. Der Leistungsverbrauch beträgt etwa 60-70mW.

10.2 Wie interpretiere ich die Farb-Binning-Codes?

Die alphanumerischen Codes (z.B. A52, BE3) entsprechen spezifischen Regionen auf dem CIE-1931-Farbtafeld, die in der Farbklassentabelle definiert sind. Um Farbgleichmäßigkeit in Ihrem Design zu gewährleisten, spezifizieren und verwenden Sie LEDs derselben Farbklasse. Der erste Buchstabe/die erste Zahl gruppiert oft ähnliche Farbtemperaturen oder Farbtöne.

10.3 Kann ich diese LED mit einer 5V-Versorgung betreiben?

Nicht direkt. Das direkte Anschließen einer 5V-Versorgung an die LED würde einen übermäßigen Stromfluss verursachen, der wahrscheinlich den absoluten Maximalwert überschreitet und das Bauteil zerstört. Sie müssen einen Reihen-Strombegrenzungswiderstand oder einen Konstantstromtreiber verwenden. Beispiel: Bei einer 5V-Versorgung und einem Zielstrom von 20mA, unter Annahme einer VF von 3,2V, wäre der erforderliche Reihenwiderstand R = (5V - 3,2V) / 0,02A = 90 Ohm (ein Standard-91-Ohm-Widerstand könnte verwendet werden).

10.4 Was sind die MSL-3-Handhabungsanforderungen?

MSL 3 bedeutet, dass das Gehäuse nach dem Öffnen der feuchtigkeitsdichten Tüte bis zu 168 Stunden (7 Tage) unter Werkshallenbedingungen (≤30°C/60% rF) standhalten kann. Wenn die Tüte geöffnet wurde, haben Sie eine Woche Zeit, den Reflow-Lötprozess abzuschließen. Wird diese Zeit überschritten, müssen die Teile 48 Stunden bei 60°C gebacken werden, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" (Gehäuserissbildung) während des Reflow-Lötens zu verhindern.

11. Praktische Design- und Anwendungsbeispiele

11.1 Beispiel: Entwurf einer leiterplattenmontierten Anzeigeleuchte

Szenario:Erstellung einer einfachen Statusanzeige, die von einem 3,3V-Mikrocontroller-GPIO-Pin gespeist wird.
Designschritte:

1. Strombegrenzung:Der GPIO-Pin kann 20mA liefern. Dies entspricht dem typischen Strom der LED. Kein externer Treiber erforderlich.
2. Widerstandsberechnung (für Sicherheitsreserve):Obwohl VCC (3,3V) nahe an VF (~3,2V) liegt, ist ein kleiner Reihenwiderstand eine gute Praxis, um den Einschaltstrom zu begrenzen. R = (3,3V - 3,2V) / 0,02A = 5 Ohm. Verwenden Sie einen 10-Ohm-Widerstand für eine sicherere Begrenzung.
3. Leiterplattenlayout:Verwenden Sie die empfohlene Lötflächengeometrie. Verbinden Sie die Kathode (in der Umrisszeichnung gekennzeichnet) mit dem Widerstand und dann mit dem GPIO-Pin. Verbinden Sie die Anode mit der 3,3V-Schiene. Fügen Sie unter dem LED-Pad eine kleine Kupferfläche für eine leichte Wärmeableitung hinzu.
4. Software:Setzen Sie den GPIO-Pin auf High, um die LED einzuschalten.

11.2 Beispiel: Multi-LED-Array für Arbeitsplatzbeleuchtung

Szenario:Entwurf einer Unterbauleuchte mit 10 LEDs für gleichmäßige Ausleuchtung.
Designüberlegungen:

• Farbabgleich:Spezifizieren Sie bei Ihrem Lieferanten eine einzige, enge Farbklasse (z.B. BE2), um sichtbare Farbunterschiede zwischen den LEDs zu vermeiden.
• Ansteuerungsmethode:Verwenden Sie einen Konstantstrom-LED-Treiber-IC, der 200mA (10 LEDs * 20mA) für eine Reihen- oder Parallel-Reihen-Konfiguration liefern kann. Ein einfacher Linearregler wäre aufgrund des Spannungsabfalls ineffizient.
• Wärmemanagement:Platzieren Sie die LEDs auf der Metallkern-Leiterplatte (MCPCB) mit ausreichendem Abstand, um die Wärmeableitung zu ermöglichen. Die 120mW pro LED ergeben insgesamt 1,2W, was ein bewusstes thermisches Design erfordert.
• Optik:Der native 110-Grad-Strahl kann ausreichend sein. Für einen fokussierteren oder diffuseren Look sollten Sie die Hinzufügung eines Lichtleiters oder einer Diffusorscheibe in Betracht ziehen.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Weiße LEDs wie die LTW-020ZDCG arbeiten typischerweise nach dem Prinzip der Leuchtstoffkonversion. Der Kern des Bauteils ist ein Halbleiterchip, üblicherweise aus Indiumgalliumnitrid (InGaN), der bei Durchlassbetrieb (wenn elektrischer Strom durch ihn fließt) blaues Licht emittiert. Dieser blaue Licht emittierende Chip ist mit einer Schicht aus Leuchtstoffmaterial beschichtet oder bedeckt – oft basierend auf Yttrium-Aluminium-Granat (YAG), dotiert mit Cer.

Wenn die blauen Photonen vom Chip auf den Leuchtstoff treffen, wird ein Teil von ihnen absorbiert. Der Leuchtstoff emittiert diese Energie dann als Licht über ein breiteres Spektrum, hauptsächlich im gelben Bereich. Die Kombination des verbleibenden, nicht absorbierten blauen Lichts und des vom Leuchtstoff emittierten gelben Lichts vermischt sich, um für das menschliche Auge den Eindruck von weißem Licht zu erzeugen. Die genauen Anteile von Blau und Gelb sowie die spezifische Leuchtstoffzusammensetzung bestimmen die korrelierte Farbtemperatur (CCT) und die Farbkoordinaten (x, y) des erzeugten weißen Lichts, was zu dem im Datenblatt beschriebenen detaillierten Binning-System führt.

13. Technologietrends und Entwicklungen

Das Gebiet der Festkörperbeleuchtung (SSL) entwickelt sich ständig weiter. Allgemeine Trends in der Branche, die den Kontext für Bauteile wie dieses liefern, umfassen:

• Erhöhte Effizienz (Lumen pro Watt):Fortlaufende Verbesserungen in der Halbleiterepitaxie, Chipdesign und Leuchtstofftechnologie steigern kontinuierlich die Lichtausbeute weißer LEDs und reduzieren den Energieverbrauch bei gleicher Lichtleistung.
• Verbesserte Farbqualität:Die Entwicklung von Mehrfach-Leuchtstoffmischungen und neuartigen Leuchtstoffmaterialien (z.B. Quantenpunkte) zielt darauf ab, den Farbwiedergabeindex (CRI) zu verbessern, sodass Farben unter LED-Beleuchtung natürlicher erscheinen, und bietet eine breitere Palette präziser Farbtemperaturen.
• Miniaturisierung und höhere Dichte:Fortschritte in der Gehäusetechnik ermöglichen kleinere LED-Abmessungen und höhere Leistungsdichten, was kompaktere und hellere Beleuchtungslösungen ermöglicht.
• Intelligente und vernetzte Beleuchtung:Die Integration von Steuerelektronik direkt in LED-Gehäuse oder -Module, um Dimmen, Farbabstimmung und Konnektivität (IoT) zu ermöglichen, ist ein wachsender Trend, der über einfache passive Bauteile hinausgeht.
• Zuverlässigkeit und Lebensdauervorhersagen:Ein vertieftes Verständnis von Ausfallmechanismen und bessere Testmethoden führen zu genaueren Lebensdauervorhersagen (L70-, L90-Metriken) unter verschiedenen Betriebsbedingungen, was für professionelles Lichtdesign entscheidend ist.

Bauteile wie das in diesem Datenblatt beschriebene repräsentieren einen ausgereiften Punkt in diesem technologischen Fortschritt und bieten eine zuverlässige, standardisierte Lösung für eine Vielzahl von Allgemeinbeleuchtungsanwendungen.