209UYOSUGC/S530-A3 LED-Lampe Datenblatt - Bicolor Orange/Grün - 20mA - 3,3V typ. - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 209UYOSUGC/S530-A3 ist eine kompakte, oberflächenmontierbare LED-Lampe für Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsanwendungen. Sie integriert zwei Halbleiterchips in einem einzigen Gehäuse, wodurch die Emission von zwei verschiedenen Farben ermöglicht wird: Brilliant Orange und Brilliant Grün. Diese Bicolor-Konfiguration bietet Designflexibilität für Statusanzeigen, Mehrfachzustandssignalisierung und ästhetische Beleuchtung in platzbeschränkten elektronischen Geräten.

Der Kernvorteil dieses Produkts liegt in seiner abgestimmten Chip-Technologie, die eine gleichmäßige Lichtausbeute und einen konsistent großen Betrachtungswinkel für beide Farben gewährleistet. Aufgebaut mit der Zuverlässigkeit von Festkörperbauelementen bietet es eine deutlich längere Betriebsdauer im Vergleich zu herkömmlichen Glühlampen. Das Bauteil ist für den Niedrigleistungsbetrieb ausgelegt, wodurch es mit der Ansteuerlogik integrierter Schaltungen (IC) kompatibel ist, und es entspricht den wichtigsten Umwelt- und Sicherheitsstandards, einschließlich RoHS, EU REACH und halogenfreien Anforderungen.

Der Zielmarkt umfasst Unterhaltungselektronik und Computerperipheriegeräte, bei denen zuverlässige, kostengünstige und multifunktionale Statusanzeigen erforderlich sind. Zu den Hauptanwendungen gehören Fernsehgeräte, Computermonitore, Telefone und verschiedene Computerkomponenten.

2. Detaillierte Betrachtung der technischen Parameter

2.1 Elektro-optische Eigenschaften

Die Leistung der LED ist unter Standardbedingungen (Ta=25°C) definiert. Das Bauteil enthält zwei verschiedene Chip-Typen, bezeichnet als UYO (Brilliant Orange) und SUG (Brilliant Grün), jeweils mit eigenen Parametern.

Durchlassspannung (VF):Der UYO (Orange) Chip hat eine typische Durchlassspannung von 2,0V (min. 1,7V, max. 2,4V) bei einem Prüfstrom von 20mA. Der SUG (Grün) Chip arbeitet bei einer höheren typischen Durchlassspannung von 3,3V (min. 2,7V, max. 3,7V) unter denselben 20mA-Bedingungen. Dieser Unterschied ist entscheidend für den Schaltungsentwurf, insbesondere wenn beide Farben von einer gemeinsamen Spannungsversorgung angesteuert werden, da dies strombegrenzende Widerstände mit unterschiedlichen Werten oder eine Konstantstromquelle erforderlich machen kann.

Lichtstärke (IV):Die typische Lichtstärke für den UYO-Chip beträgt 200 Millicandela (mcd), mit einem Minimum von 100 mcd. Der SUG-Chip bietet eine höhere typische Ausgangsleistung von 320 mcd, mit einem Minimum von 160 mcd. Dieser Parameter definiert die wahrgenommene Helligkeit der LED.

Betrachtungswinkel (2θ1/2):Beide Chips bieten einen typischen, großen Betrachtungswinkel von 50 Grad. Dieser definiert den Winkelbereich, innerhalb dessen die Lichtstärke mindestens die Hälfte ihres Spitzenwertes beträgt, und gewährleistet so eine gute Sichtbarkeit aus verschiedenen Blickwinkeln.

Spektrale Eigenschaften:Der UYO-Chip emittiert bei einer Spitzenwellenlänge (λp) von 611 nm und einer dominanten Wellenlänge (λd) von 605 nm, charakteristisch für den orange-roten Bereich. Seine spektrale Bandbreite (Δλ) beträgt 17 nm. Der SUG-Chip emittiert bei einer Spitzenwellenlänge von 518 nm und einer dominanten Wellenlänge von 525 nm (grün), mit einer breiteren spektralen Bandbreite von 35 nm.

2.2 Absolute Maximalwerte und elektrische Parameter

Diese Werte definieren die Grenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Sie dürfen unter keinen Betriebsbedingungen überschritten werden.

Dauer-Durchlassstrom (IF):Der maximal zulässige Dauer-Durchlassstrom für beide Chips, UYO und SUG, beträgt 25 mA. Ein Betrieb über diesem Limit riskiert einen katastrophalen Ausfall aufgrund von Überhitzung.

Sperrspannung (VR):Die maximal anlegbare Sperrspannung beträgt 5V. Eine Überschreitung kann zum Durchbruch der Sperrschicht führen.

Verlustleistung (Pd):Die maximale Verlustleistung für den UYO-Chip beträgt 60 mW, während sie für den SUG-Chip 90 mW beträgt. Dieser Wert berücksichtigt die im Gehäuse erzeugte Gesamtwärme.

Sperrstrom (IR):Bei der maximalen Sperrspannung von 5V beträgt der maximale Sperrstrom 10 μA für UYO und 50 μA für SUG, was die Leckage-Eigenschaften der Diodensperrschicht anzeigt.

3. Thermische und Umgebungsspezifikationen

Betriebstemperatur (Topr):Das Bauteil ist für den Dauerbetrieb in einem Umgebungstemperaturbereich von -40°C bis +85°C ausgelegt.

Lagertemperatur (Tstg):Das Bauteil kann ohne angelegte Spannung in einem Temperaturbereich von -40°C bis +100°C gelagert werden.

Löttemperatur (Tsol):Das Gehäuse ist mit Reflow-Lötprozessen kompatibel. Das empfohlene Profil beinhaltet eine Spitzentemperatur von 260°C für eine maximale Dauer von 5 Sekunden. Dies ist ein kritischer Parameter für die Leiterplattenbestückung, um Schäden am Epoxidharz oder den internen Bonddrähten zu vermeiden.

4. Analyse der Kennlinien

4.1 Eigenschaften des UYO (Orange) Chips

Die bereitgestellten Kurven bieten eine grafische Darstellung des Schlüsselverhaltens. DieRelative Intensität vs. Wellenlänge-Kurve zeigt einen scharfen Peak um 611 nm, was die orange Farbe bestätigt. DasRichtcharakteristik-Diagramm veranschaulicht den 50-Grad-Betrachtungswinkel und zeigt, wie die Intensität symmetrisch von der Mittelachse abfällt.

DieDurchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V)-Kurve ist nichtlinear, typisch für eine Diode. Für den UYO-Chip steigt die Spannung nach Überschreiten der Einschaltspannung stark an und nimmt dann mit steigendem Strom allmählicher zu. DieRelative Intensität vs. Durchlassstrom-Kurve zeigt, dass die Lichtausbeute linear mit dem Strom bis zum Nennmaximum ansteigt, was für die analoge Helligkeitssteuerung wesentlich ist.

DieRelative Intensität vs. Umgebungstemperatur-Kurve demonstriert thermisches Quenching: Mit steigender Temperatur nehmen der Lichtwirkungsgrad und die Ausgangsintensität ab. DieDurchlassstrom vs. Umgebungstemperatur-Kurve (bei konstanter Spannung) zeigt, dass bei einer festen angelegten Spannung der Durchlassstrom mit steigender Temperatur zunimmt, was ein Merkmal des negativen Temperaturkoeffizienten der Dioden-Durchlassspannung ist. Dies kann zu thermischem Durchgehen führen, wenn es nicht durch eine strombegrenzende Schaltung ordnungsgemäß geregelt wird.

4.2 Eigenschaften des SUG (Grün) Chips

Die SUG-Chip-Kurven folgen ähnlichen Trends, jedoch mit unterschiedlichen Zahlenwerten. Seine I-V-Kurve beginnt bei einer höheren Spannung, was mit seiner typischen Vf von 3,3V übereinstimmt. Die Intensitäts-Strom-Beziehung ist ebenfalls linear. Eine zusätzliche Kurve,Farbort vs. Durchlassstrom, wird für den grünen Chip bereitgestellt. Diese Kurve ist entscheidend, da sie zeigt, wie sich der wahrgenommene Farbton (x,y-Koordinaten im CIE-Diagramm) mit Änderungen des Treiberstroms leicht verschieben kann, was bei InGaN (grün/blau) LEDs im Vergleich zu AlGaInP (rot/orange) LEDs ein ausgeprägterer Effekt ist.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Das Bauteil verwendet ein Standard-SMD-Gehäuse. Wichtige Maßangaben sind: Alle Maße sind in Millimetern; die Höhe der Komponentenflansch muss kleiner als 1,5 mm sein; und die allgemeine Toleranz für nicht spezifizierte Maße beträgt ±0,25 mm. Die Maßzeichnung zeigt typischerweise die Bauteillänge, -breite und -höhe, den Anschlussabstand (Rastermaß) und die Lage der Kathodenkennzeichnung (oft eine Kerbe, eine abgeflachte Seite oder ein grüner Punkt auf dem Gehäuse). Die korrekte Interpretation dieser Zeichnung ist für das Leiterplatten-Layout unerlässlich, um eine korrekte Platzierung und Lötung sicherzustellen.

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

Eine sachgemäße Handhabung ist entscheidend für die Zuverlässigkeit.Anschlussbiegung:Wenn Anschlüsse gebogen werden müssen (für Durchsteckvarianten oder ungewöhnliche SMT-Platzierung), muss das Biegen mindestens 3 mm von der Epoxidkugelbasis entfernt erfolgen, muss vor dem Löten durchgeführt werden und darf keine Belastung des Gehäuses verursachen. Das Schneiden von Anschlüssen sollte bei Raumtemperatur erfolgen.

Lagerung:LEDs sollten bei ≤30°C und ≤70% relativer Luftfeuchtigkeit gelagert werden. Die Haltbarkeit ab Versand beträgt 3 Monate. Für längere Lagerung (bis zu 1 Jahr) wird eine versiegelte Stickstoffatmosphäre mit Trockenmittel empfohlen. Vermeiden Sie schnelle Temperaturwechsel in feuchter Umgebung, um Kondensation zu verhindern.

Lötprozess:Halten Sie einen Mindestabstand von 3 mm zwischen der Lötstelle und der Epoxidkugel ein. Empfohlene Bedingungen sind:

- Handlöten:Lötspitzentemperatur ≤300°C (max. 30W), Zeit ≤3 Sekunden.

- Wellen-/Tauchlöten:Vorwärmen ≤100°C für ≤60 Sekunden, Lötbad ≤260°C für ≤5 Sekunden.

Ein Lötprofil-Diagramm wird empfohlen, das einen allmählichen Anstieg, einen gehaltenen Peak und eine kontrollierte Abkühlphase zeigt, um thermischen Schock zu minimieren. Vermeiden Sie Belastung der Anschlüsse bei hohen Temperaturen. Löten Sie das Bauteil nicht mehr als einmal mit Tauch- oder Handmethoden. Schützen Sie das Bauteil vor mechanischem Stoß, bis es nach dem Löten auf Raumtemperatur abgekühlt ist. Schnelle erzwungene Kühlung wird nicht empfohlen.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Das Produkt wird in feuchtigkeitsbeständiger, antistatischer Verpackung versandt, um es vor elektrostatischer Entladung (ESD) und Umweltschäden während Transport und Lagerung zu schützen. Die Verpackungshierarchie ist: LEDs werden in einen antistatischen Beutel gelegt (200-500 Stück pro Beutel). Sechs Beutel werden in einen Innenkarton gepackt. Zehn Innenkartons werden in einen Master-(Außen-)Karton gepackt.

Das Etikett auf der Verpackung enthält mehrere Codes:

- CPN:Kundenteilenummer.

- P/N:Hersteller-Teilenummer (209UYOSUGC/S530-A3).

- QTY:Menge in der Verpackung.

- CAT:Lichtstärke-Klasse (Bin).

- HUE:Dominante Wellenlänge-Klasse (Bin).

- REF:Durchlassspannung-Klasse (Bin).

- LOT No:Herstellungslosnummer für Rückverfolgbarkeit.

Diese Binning-Informationen (CAT, HUE, REF) sind entscheidend für Anwendungen, die eine enge Farb- oder Helligkeitskonsistenz erfordern, da sie die Auswahl von LEDs aus bestimmten Leistungsgruppen ermöglichen.

8. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

Typische Anwendungsschaltungen:Die gebräuchlichste Ansteuerungsmethode ist ein Reihen-Strombegrenzungswiderstand. Der Widerstandswert (R) wird mit dem Ohmschen Gesetz berechnet: R = (Versorgungsspannung - Vf_LED) / If, wobei Vf_LED die Durchlassspannung des spezifisch angesteuerten Chips (UYO oder SUG) beim gewünschten Strom (If, typisch 20mA oder weniger) ist. Die Verwendung eines einzelnen Widerstands für beide parallel geschalteten LEDs wird aufgrund ihrer unterschiedlichen Vf-Eigenschaften nicht empfohlen; sie sollten durch separate Widerstände angesteuert oder unabhängig geschaltet werden.

PCB-Layout:Das PCB-Footprint muss exakt mit den Gehäuseabmessungen übereinstimmen. Stellen Sie sicher, dass die Kathoden-/Anodenausrichtung im Layout korrekt ist. Sorgen Sie für eine ausreichende Kupferfläche zur Wärmeableitung, wenn nahe den Maximalwerten betrieben wird, obwohl dies für den typischen Indikatorbetrieb bei 20mA weniger kritisch ist.

Multiplexing:Für Anwendungen, die eine unabhängige Steuerung beider Farben erfordern, kann die Bicolor-LED in einer gemeinsamen Kathoden- oder gemeinsamen Anoden-Konfiguration angeschlossen werden (das Datenblatt spezifiziert, dass es sich um einen Bicolor-Typ handelt, was zwei Anschlüsse pro Farbe impliziert, wahrscheinlich ein 4-poliges Bauteil). Dies ermöglicht die Ansteuerung durch einen Mikrocontroller-GPIO-Pin oder einen dedizierten LED-Treiber-IC mit Multiplexing-Fähigkeit, wodurch I/O-Pins gespart werden.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die primäre Differenzierung der 209UYOSUGC/S530-A3 ist ihreDual-Chip-Bicolor-Fähigkeit in einem einzigen SMD-Gehäuse. Im Vergleich zur Verwendung von zwei separaten Einfarb-LEDs spart dies Leiterplattenplatz, vereinfacht die Bestückung (eine Platzierung vs. zwei) und gewährleistet eine perfekte Ausrichtung der beiden Lichtquellen. Die Abstimmung der Chips für eine gleichmäßige Ausgangsleistung und Betrachtungswinkel ist ein wichtiges Qualitätsmerkmal, das in kostengünstigeren Alternativen nicht immer vorhanden ist.

Ihre Einhaltung derHalogenfrei(Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm),RoHS- undREACH-Standards macht sie für Produkte geeignet, die in umweltregulierten Märkten wie der Europäischen Union verkauft werden. Der spezifizierte große Betrachtungswinkel (50°) bietet eine bessere Sichtbarkeit außerhalb der Achse als LEDs mit engerem Winkel, was für Frontplattenanzeigen vorteilhaft ist.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich sowohl die orange als auch die grüne LED gleichzeitig mit ihrem vollen 20mA-Strom betreiben?

A: Elektrisch ja, wenn sie sich auf unabhängigen Stromkreisen befinden. Berücksichtigen Sie jedoch die gesamte Verlustleistung innerhalb des Gehäuses. Gleichzeitiger Betrieb bei 20mA würde zu Pd_UYO ~40mW und Pd_SUG ~66mW führen (unter Verwendung der typischen Vf). Die kombinierte Wärmeentwicklung muss innerhalb der thermischen Grenzen des Gehäuses gehandhabt werden, insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen.

F: Warum sind die Durchlassspannungen zwischen den orangen und grünen Chips so unterschiedlich?

A: Dies liegt an den grundlegenden Halbleitermaterialien. Der orange Chip verwendet AlGaInP, das eine niedrigere Bandlückenenergie hat, was zu einer niedrigeren Durchlassspannung (~2,0V) führt. Der grüne Chip verwendet InGaN, das eine höhere Bandlücke hat und eine höhere Durchlassspannung (~3,3V) erfordert, um die Ladungsträgerinjektion und Rekombination zu erreichen, die höherenergetische (kürzerwellige) Photonen emittiert.

F: Wie interpretiere ich die 'CAT', 'HUE' und 'REF' Codes auf dem Etikett?

A: Dies sind Binning-Codes. Hersteller testen LEDs und sortieren sie basierend auf gemessener Leistung in Gruppen (Bins). 'CAT' gruppiert LEDs nach Lichtstärke (z.B. 160-200 mcd, 200-240 mcd für SUG). 'HUE' gruppiert nach dominanter Wellenlänge (z.B. 520-525 nm, 525-530 nm für SUG). 'REF' gruppiert nach Durchlassspannung. Die Bestellung eines spezifischen Bins gewährleistet eine engere Konsistenz im Erscheinungsbild und Verhalten Ihres Endprodukts.

F: Was ist der Zweck des 3-mm-Mindestabstands zwischen der Lötstelle und der Epoxidkugel?

A: Dies ist eine kritische thermische Management-Regel. Lötstellen werden sehr heiß. Wenn die Lötwärme zu nah an die Epoxidkugel geleitet wird, kann dies mehrere Probleme verursachen: thermische Spannungsrisse im Epoxid, Verschlechterung der optischen Eigenschaften des Epoxids (Vergilbung) oder Beschädigung der empfindlichen Bonddrähte, die den Chip mit den Anschlüssen verbinden. Der 3-mm-Abstand ermöglicht es dem Anschlussrahmen, als Kühlkörper zu wirken und die Lötwärme abzuleiten, bevor sie die empfindlichen Komponenten erreicht.

11. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario: Dual-Status-Anzeige für einen Netzwerkrouter.Ein Router muss Netzteil (dauerhaft) und Netzwerkaktivität (blinkend) anzeigen. Mit der 209UYOSUGC/S530-A3 kann ein Entwickler dies mit einer Komponente umsetzen: Die orange LED kann von der Versorgungsspannungsschiene (über einen Widerstand) angesteuert werden, um 'Eingeschaltet' anzuzeigen. Die grüne LED kann an einen Mikrocontroller-GPIO-Pin (über einen weiteren Widerstand) angeschlossen und so programmiert werden, dass sie als Reaktion auf Netzwerk-Datenpakete blinkt. Dies bietet eine klare, zweifarbige Statusanzeige in einem einzigen, kompakten Footprint auf der Frontplatte. Der große 50-Grad-Betrachtungswinkel stellt sicher, dass der Status aus einem weiten Bereich vor dem Gerät sichtbar ist. Das Design muss separate Widerstände berechnen: z.B. für eine 5V-Versorgung, R_orange = (5V - 2,0V) / 0,020A = 150 Ohm; R_grün = (5V - 3,3V) / 0,020A = 85 Ohm (nächster Normwert verwenden, 82 oder 91 Ohm).

12. Funktionsprinzip

Eine LED ist eine Halbleiterdiode. Wenn eine Durchlassspannung, die ihre Bandlücke überschreitet, an den p-n-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen aus dem n-Typ-Material mit Löchern aus dem p-Typ-Material. Dieses Rekombinationsereignis setzt Energie in Form eines Photons (Licht) frei. Die Farbe (Wellenlänge) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie des Halbleitermaterials bestimmt. Die 209-Lampe verwendet zwei verschiedene Materialsysteme: AlGaInP (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid) für die orange Emission und InGaN (Indium-Gallium-Nitrid) für die grüne Emission. Diese Materialien werden als epitaktische Schichten auf einem Substrat aufgewachsen. Die spezifische Zusammensetzung der Legierungen wird während der Herstellung sorgfältig kontrolliert, um die Ziel-Spitzen- und dominante Wellenlänge zu erreichen. Das Epoxidharzgehäuse dient zum Schutz der empfindlichen Halbleiterchips und Bonddrähte, und seine Kuppelform wirkt als Primärlinse, um den Lichtaustritt zu formen und den spezifizierten Betrachtungswinkel zu erreichen.

13. Technologietrends und Kontext

Die 209UYOSUGC/S530-A3 repräsentiert eine ausgereifte Produktkategorie innerhalb der LED-Technologie. Wichtige Trends, die dieses Segment beeinflussen, sind:

- Erhöhte Effizienz:Fortlaufende Verbesserungen im epitaktischen Wachstum und Chipdesign führen zu einer höheren Lichtausbeute (mehr Lichtleistung pro elektrischem Watt), was eine ähnliche Helligkeit bei niedrigeren Strömen ermöglicht und so den Stromverbrauch und die Wärmeentwicklung reduziert.

- Miniaturisierung:Das Streben nach kleineren elektronischen Geräten treibt weiterhin die Entwicklung von LEDs in noch kleineren Gehäuseabmessungen bei gleichzeitiger Beibehaltung oder Verbesserung der optischen Leistung voran.

- Farbkonsistenz und Binning:Fortschritte in der Fertigungsprozesskontrolle ermöglichen engere Leistungsverteilungen, reduzieren den Bedarf an umfangreichem Binning und bieten eine konsistentere Farbe und Helligkeit von Bauteil zu Bauteil.

- Integrierte Lösungen:Ein Trend hin zu LED-Treibern mit integrierter Stromregelung und Sequenzierungslogik, was den Entwurf von Mehrfarben-Indikatorsystemen vereinfacht. Während das Grundprinzip der Bicolor-LED stabil bleibt, verbessern diese umgebenden technologischen Fortschritte kontinuierlich die Leistung, Zuverlässigkeit und Benutzerfreundlichkeit solcher Komponenten in Endanwendungen.