LED-Lampe 313-2SUBC/C470/S400-A4 Datenblatt - Blaue Farbe - 3,4V Durchlassspannung - 20mA Betriebsstrom - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für die LED-Lampe 313-2SUBC/C470/S400-A4. Diese Komponente ist eine hochhelle, blaue Leuchtdiode, die für Anwendungen entwickelt wurde, die zuverlässige und robuste Leistung erfordern. Sie entspricht wichtigen Umweltvorschriften, einschließlich RoHS, EU REACH und halogenfreien Standards, was ihre Eignung für moderne Elektronikdesigns mit strengen Materialanforderungen sicherstellt.

Die LED wird auf Gurt und Rolle für automatisierte Bestückungsprozesse angeboten und ist mit verschiedenen Abstrahlwinkeln erhältlich, um unterschiedlichen Anwendungsanforderungen gerecht zu werden. Ihr primäres Designziel ist die Bereitstellung einer höheren Lichtstärke in einem Standard-Lampengehäuse.

2. Technische Parameter im Detail

2.1 Absolute Grenzwerte

Die absoluten Grenzwerte definieren die Grenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Diese Werte sind bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C angegeben.

• Dauer-Durchlassstrom (IF):25 mA. Dies ist der maximale Gleichstrom, der kontinuierlich angelegt werden darf.
• Spitzen-Durchlassstrom (IFP):100 mA. Dies ist nur unter gepulsten Bedingungen mit einem Tastverhältnis von 1/10 bei 1 kHz zulässig.
• Sperrspannung (VR):5 V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann zum Sperrschichtdurchbruch führen.
• Verlustleistung (Pd):120 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das Bauteil abführen kann.
• Betriebstemperatur (Topr):-40 bis +85 °C. Der Bereich, in dem das Bauteil funktionieren soll.
• Lagertemperatur (Tstg):-40 bis +100 °C.
• Löttemperatur (Tsol):260°C für 5 Sekunden, definiert die Toleranz des Reflow-Lötprofils.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Die elektro-optischen Eigenschaften werden unter Standard-Testbedingungen (Ta=25°C, IF=20mA) gemessen und repräsentieren die typische Leistung des Bauteils.

• Lichtstärke (Iv):630 (Min), 1000 (Typ) mcd. Dies ist ein Maß für die wahrgenommene Helligkeit des blauen Lichts. Die Messunsicherheit beträgt ±10%.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):20° (Typ). Dies definiert den Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres Maximalwerts abfällt.
• Spitzenwellenlänge (λp):468 nm (Typ). Die Wellenlänge, bei der die spektrale Emission am stärksten ist.
• Dominante Wellenlänge (λd):470 nm (Typ). Die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge, mit einer Unsicherheit von ±1,0 nm.
• Spektrale Strahlungsbandbreite (Δλ):35 nm (Typ). Die spektrale Breite des emittierten Lichts.
• Durchlassspannung (VF):3,4 (Typ), 4,0 (Max) V. Der Spannungsabfall über der LED bei einem Betriebsstrom von 20mA, mit einer Unsicherheit von ±0,1V.
• Sperrstrom (IR):50 µA (Max) bei VR=5V. Der geringe Leckstrom, wenn das Bauteil in Sperrrichtung betrieben wird.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Produkt verwendet ein Binning-System, um Einheiten basierend auf wichtigen optischen und elektrischen Parametern zu kategorisieren und so Konsistenz für den Endanwender sicherzustellen. Die Etiketten auf der Verpackung zeigen diese Bins an:

• CAT:Ränge der Lichtstärke. Gruppiert LEDs basierend auf ihrem gemessenen Iv-Ausgang.
• HUE:Ränge der dominanten Wellenlänge. Gruppiert LEDs basierend auf ihrer λd, um Farbkonstanz zu gewährleisten.
• REF:Ränge der Durchlassspannung. Gruppiert LEDs basierend auf ihrer VF, um die Schaltungsauslegung für einen konstanten Stromtreiber zu unterstützen.

Dieses System ermöglicht es Entwicklern, LEDs auszuwählen, die den spezifischen Anforderungen ihrer Anwendung entsprechen, was besonders wichtig für Anwendungen ist, bei denen Farb- oder Helligkeitsgleichmäßigkeit kritisch ist.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt enthält mehrere Kennlinien, die das Verhalten des Bauteils unter verschiedenen Bedingungen veranschaulichen.

4.1 Relative Intensität vs. Wellenlänge

Diese Kurve zeigt die spektrale Leistungsverteilung des emittierten blauen Lichts, zentriert um 468-470 nm mit einer typischen Bandbreite von 35 nm. Sie bestätigt die monochromatische Natur der LED-Ausgabe.

4.2 Richtcharakteristik

Das Richtdiagramm visualisiert den 20-Grad-Abstrahlwinkel und zeigt, wie die Lichtstärke abnimmt, wenn sich der Beobachtungswinkel von der Mittelachse (0 Grad) entfernt.

4.3 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (IV-Kennlinie)

Diese grundlegende Kurve zeigt die exponentielle Beziehung zwischen Strom (I) und Spannung (V) für eine Halbleiterdiode. Die typische Durchlassspannung von 3,4V bei 20mA ist klar angegeben. Die Kurve ist wesentlich für die Auslegung der strombegrenzenden Schaltung.

4.4 Relative Intensität vs. Durchlassstrom

Diese Kurve zeigt, dass die Lichtausbeute (relative Intensität) mit dem Durchlassstrom zunimmt. Der Betrieb muss jedoch innerhalb der absoluten Grenzwerte (25mA Dauerstrom) bleiben, um Überhitzung und beschleunigten Degradation zu verhindern.

4.5 Temperaturabhängigkeitskurven

Zwei wichtige Kurven zeigen den Effekt der Umgebungstemperatur (Ta):
Relative Intensität vs. Umgebungstemperatur:Zeigt, dass die Lichtausbeute typischerweise abnimmt, wenn die Sperrschichttemperatur steigt. Dies ist eine kritische Überlegung für das Wärmemanagement in Hochleistungs- oder Hochtemperaturanwendungen.
Durchlassstrom vs. Umgebungstemperatur:Veranschaulicht, wie sich die Durchlassspannungskennlinie mit der Temperatur verschiebt, was den gezogenen Strom beeinflussen kann, wenn die LED von einer Konstantspannungsquelle gespeist wird.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Die LED verwendet ein Standard-Lampengehäuse mit zwei Anschlussbeinen. Die Gehäusezeichnung liefert kritische Abmessungen für das PCB-Footprint-Design und die mechanische Integration.

• Alle Abmessungen sind in Millimetern angegeben.
• Eine wichtige Spezifikation ist, dass die Höhe des Flansches weniger als 1,5mm (0,059") betragen muss.
• Die Standardtoleranz für Abmessungen beträgt, sofern nicht anders angegeben, ±0,25mm.
• Die Zeichnung zeigt deutlich die Kathode (üblicherweise das kürzere Anschlussbein oder eine abgeflachte Seite an der Linse) für die korrekte Polarität während der Installation an.

Die Einhaltung dieser Abmessungen ist entscheidend für die korrekte Platzierung in der automatisierten Bestückung und um sicherzustellen, dass die LED korrekt auf der Leiterplatte sitzt.

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

Sachgemäße Handhabung ist wesentlich, um die Zuverlässigkeit und Leistung des Bauteils zu erhalten.

6.1 Anschlussbein-Formgebung

• Das Biegen muss mindestens 3mm von der Basis des Epoxidharz-Glaskörpers entfernt erfolgen, um Belastungen des internen Chips und der Bonddrähte zu vermeiden.
• Die Formgebung mussvor soldering.
• dem Löten erfolgen. Anschlussbeine sollten bei Raumtemperatur geschnitten werden.
• PCB-Löcher müssen perfekt mit den LED-Anschlussbeinen ausgerichtet sein, um Montagespannungen zu vermeiden.

6.2 Lagerung

• Empfohlene Lagerung: ≤ 30°C und ≤ 70% relative Luftfeuchtigkeit.
• Haltbarkeit nach Versand: 3 Monate unter diesen Bedingungen.
• Für längere Lagerung (bis zu 1 Jahr), verwenden Sie einen versiegelten Behälter mit Stickstoff und Trockenmittel.
• Nach dem Öffnen innerhalb von 24 Stunden verwenden, um Feuchtigkeitsaufnahme zu verhindern.
• Vermeiden Sie schnelle Temperaturwechsel in feuchter Umgebung, um Kondensation zu verhindern.

6.3 Lötprozess

Kritische Regel:Halten Sie einen Mindestabstand von 3mm von der Lötstelle zum Epoxidharz-Glaskörper ein.

Handlöten:
Lötspitzentemperatur: Max. 300°C (max. 30W Lötkolben).
Lötzeit pro Anschlussbein: Max. 3 Sekunden.

Wellenlöten (DIP):
Vorwärmtemperatur: Max. 100°C (max. 60 Sekunden).
Lötbad-Temperatur & Zeit: Max. 260°C für max. 5 Sekunden.
Ein empfohlenes Löt-Temperaturprofil wird bereitgestellt, das kontrolliertes Aufheizen, eine definierte Zeit über der Liquidustemperatur und kontrolliertes Abkühlen betont.

Wichtige Hinweise:
Vermeiden Sie Belastungen der Anschlussbeine während Hochtemperaturvorgängen.
Nicht mehr als einmal löten (Wellen- oder Handlöten).
Schützen Sie die LED vor mechanischen Stößen, bis sie nach dem Löten auf Raumtemperatur abgekühlt ist.
Verwenden Sie die niedrigstmögliche Temperatur, die eine zuverlässige Lötstelle gewährleistet.

6.4 Reinigung

• Falls notwendig, nur mit Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für ≤ 1 Minute reinigen.
• Vor der Verwendung bei Raumtemperatur trocknen.
• Ultraschallreinigung wird generell nicht empfohlen. Falls unbedingt erforderlich, ist eine umfangreiche Vorqualifizierung notwendig, um sicherzustellen, dass keine Schäden auftreten, da dies von Leistung, Frequenz und Bestückungsbedingungen abhängt.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Verpackungsspezifikation

Die LEDs sind verpackt, um elektrostatische Entladung (ESD) und Feuchtigkeitsschäden zu verhindern:
1. LEDs werden in antistatische Beutel gelegt.
2. Beutel werden in Innenkartons verpackt.
3. Innenkartons werden in Außenkartons verpackt.

Verpackungsmenge:
200 bis 500 Stück pro Beutel.
5 Beutel pro Innenkarton.
10 Innenkartons pro Außenkarton.

7.2 Etikettenerklärung

Verpackungsetiketten enthalten:
CPN:Kundenspezifische Artikelnummer.
P/N:Hersteller-Artikelnummer (z.B. 313-2SUBC/C470/S400-A4).
QTY:Menge in der Verpackung.
CAT/HUE/REF:Binning-Codes für Lichtstärke, dominante Wellenlänge bzw. Durchlassspannung.
LOT No:Rückverfolgbare Fertigungslosnummer.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Basierend auf ihrer hohen Helligkeit und blauen Farbe ist diese LED geeignet für:
•Statusanzeigen:Einschalt-, Standby- oder Funktionsaktiv-Anzeigen in Konsum- und Industrielektronik.
•Hintergrundbeleuchtung:Für kleine LCD-Displays, Tastaturen oder dekorative Beleuchtung in Geräten wie Monitoren, Fernsehern oder Telefonen (wie im Datenblatt aufgeführt).
•Panelbeleuchtung:Beleuchtung für Schalter, Bedienfelder oder Instrumentierung.

8.2 Designüberlegungen

• Strombegrenzung:Verwenden Sie immer einen Vorwiderstand oder Konstantstromtreiber, um den Durchlassstrom auf den gewünschten Wert zu begrenzen (z.B. 20mA für typische Helligkeit), niemals direkt an eine Spannungsquelle anschließen.
• Wärmemanagement:Obwohl die Verlustleistung gering ist (max. 120mW), sorgen Sie für ausreichende Belüftung, wenn mehrere LEDs verwendet werden oder die Umgebungstemperaturen hoch sind, da der Wirkungsgrad mit der Temperatur sinkt.
• PCB-Layout:Halten Sie sich genau an die Gehäuseabmessungen. Stellen Sie sicher, dass die Polaritätsmarkierung auf der PCB mit der Kathode der LED übereinstimmt.
• ESD-Schutz:Obwohl nicht explizit als hochsensibel angegeben, werden während der Bestückung standardmäßige ESD-Handhabungsvorkehrungen für Halbleiter empfohlen.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale dieser LED basierend auf dem Datenblatt sind:
1. Hohe Helligkeit:Eine typische Lichtstärke von 1000 mcd bei 20mA ist bemerkenswert für eine blaue LED im Standard-Lampengehäuse.
2. Umweltkonformität:Volle Konformität mit RoHS, REACH und halogenfreien Standards macht sie für globale Märkte mit strengen Umweltvorschriften geeignet.
3. Robuste Konstruktion:Auf Zuverlässigkeit ausgelegt, mit klaren Richtlinien für Löten und Handhabung, um Langlebigkeit sicherzustellen.
4. Binning:Die Bereitstellung von Intensitäts-, Wellenlängen- und Spannungs-Bins ermöglicht eine engere Designkontrolle in Anwendungen, die Gleichmäßigkeit erfordern.

Im Vergleich zu nicht gebinnten oder niedrigintensiven LEDs bietet dieses Bauteil bessere Konsistenz und Leistung für Anwendungen, bei denen diese Faktoren kritisch sind.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich diese LED mit 30mA für mehr Helligkeit betreiben?
A: Nein. Der absolute Grenzwert für den Dauer-Durchlassstrom beträgt 25mA. Das Überschreiten dieses Wertes riskiert dauerhafte Schäden durch Überhitzung und beschleunigten Leistungsabfall. Für höhere Helligkeit wählen Sie eine LED, die für einen höheren Strom ausgelegt ist.

F: Welchen Widerstandswert sollte ich mit einer 5V-Versorgung verwenden?
A: Mit dem Ohmschen Gesetz: R = (Versorgungsspannung - Vf) / If. Mit einer typischen Vf von 3,4V und einem Ziel-If von 20mA: R = (5 - 3,4) / 0,02 = 80 Ohm. Verwenden Sie die maximale Vf (4,0V), um den minimalen sicheren Widerstandswert zu berechnen: R_min = (5 - 4,0) / 0,02 = 50 Ohm. Ein Standardwert wie 68 oder 75 Ohm wäre angemessen und stellt sicher, dass der Strom selbst bei einer LED mit niedriger Vf unter 20mA bleibt.

F: Warum beträgt der Abstrahlwinkel nur 20 Grad?
A: Der 20-Grad-Abstrahlwinkel ist eine Designeigenschaft dieser spezifischen LED, erreicht durch die Form der Epoxidharzlinse. Er konzentriert das Licht in einen engeren Strahl, was zu einer höheren axialen Lichtstärke (mcd) führt. Für breitere Ausleuchtung wäre eine LED mit einem größeren Abstrahlwinkel (z.B. 60° oder 120°) erforderlich.

F: Wie beeinflusst Temperatur die Leistung?
A: Wie in den Kurven gezeigt, führt eine steigende Umgebungstemperatur zu einer Abnahme der Lichtausbeute und einer Verschiebung der Durchlassspannung. Für stabilen Betrieb, insbesondere in Hochtemperaturumgebungen, sollten ein geeignetes thermisches Design (z.B. PCB-Kupferfläche, Belüftung) und möglicherweise eine Temperaturkompensation in der Treiberschaltung in Betracht gezogen werden.

11. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf eines Statusanzeigepanels für einen Netzwerkrouter.
Das Panel benötigt eine helle, deutliche blaue LED, um den "WAN Aktiv"-Status anzuzeigen. Vier identische LEDs werden für Symmetrie benötigt.

Designschritte:
1. Auswahl:Die 313-2SUBC/C470/S400-A4 wird aufgrund ihrer hohen Helligkeit (1000 mcd typ.) und blauen Farbe gewählt.
2. Schaltungsentwurf:Die interne Logikversorgung des Routers beträgt 3,3V. Die Verwendung der typischen Vf von 3,4V stellt eine Herausforderung dar, da 3,3V geringer ist als die erforderliche Vf. Daher kann die LED nicht direkt von 3,3V gespeist werden. Eine einfache Ladungspumpe oder Boost-Schaltung wäre erforderlich, um eine Spannung >4,0V zu erzeugen, oder eine alternative LED mit einer niedrigeren Vf muss ausgewählt werden. Dies unterstreicht die Bedeutung, die Versorgungsspannung früh im Design gegen die Durchlassspannung zu prüfen.
3. PCB-Layout:Die Gehäusezeichnung wird verwendet, um das Footprint zu erstellen. Ein Polaritätsmarker (z.B. ein quadratisches Pad für die Kathode) wird auf dem PCB-Siebdruck hinzugefügt.
4. Bestückung:Die LEDs werden auf Gurt und Rolle bestellt. Die Bestückungsmaschine wird mit den korrekten Schwerpunktkoordinaten aus dem Footprint programmiert. Das Reflow-Lötprofil folgt den empfohlenen 260°C Spitzentemperatur für 5 Sekunden.
5. Binning:Um sicherzustellen, dass alle vier LEDs identische Farbe und Helligkeit haben, wird eine Bestellung mit der Bitte um Einheiten aus denselben HUE- und CAT-Bins aufgegeben.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Diese LED ist eine Halbleiterlichtquelle. Ihr Kern ist ein Chip aus InGaN (Indiumgalliumnitrid)-Materialien, wie im Geräteauswahlleitfaden angegeben. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Schwellenspannung der Diode (ca. 3,4V) überschreitet, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich des Halbleiterübergangs injiziert. Wenn diese Ladungsträger rekombinieren, setzen sie Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der InGaN-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die wiederum die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts bestimmt – in diesem Fall blau (~470 nm). Das Epoxidharzgehäuse dient zum Schutz des empfindlichen Halbleiterchips, fungiert als Linse zur Formung des Lichtstrahls (erzeugt den 20°-Abstrahlwinkel) und ist wasserklar formuliert, um die Lichtdurchlässigkeit zu maximieren.

13. Technologietrends und Kontext

Blaue LEDs auf InGaN-Technologiebasis stellen einen bedeutenden Fortschritt in der Festkörperbeleuchtung dar. Die Entwicklung effizienter blauer LEDs war eine große wissenschaftliche Errungenschaft, die die Herstellung weißer LEDs (durch Kombination von Blau mit gelbem Leuchtstoff) und vollfarbiger RGB-Displays ermöglichte. Diese spezielle Komponente verkörpert eine ausgereifte, kommerziell optimierte Version dieser Technologie. Aktuelle Trends in der LED-Entwicklung konzentrieren sich auf die Steigerung der Effizienz (Lumen pro Watt), die Verbesserung des Farbwiedergabeindex (CRI) für weißes Licht, das Erreichen höherer Leistungsdichten und weitere Miniaturisierung. Während dies ein Standard-Lampengehäuse ist, bewegt sich die Branche zunehmend in Richtung oberflächenmontierbarer (SMD) Gehäuse wie 2835 oder 3030 für bessere thermische Leistung und automatisierte Bestückung. Die in diesem Datenblatt hervorgehobene Umweltkonformität (RoHS, halogenfrei) ist mittlerweile eine Standardanforderung und spiegelt den Fokus der Elektronikindustrie auf Nachhaltigkeit und Materialsicherheit wider.