T3B Serie Blaue LED Datenblatt - 3.0x1.4x0.8mm - 3.0V - 102mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die T3B-Serie ist eine hochleistungsfähige blaue Oberflächenmontage-LED (SMD), die für moderne Beleuchtungsanwendungen konzipiert ist. Diese Serie nutzt einen kompakten 3014-Gehäusefußabdruck und bietet eine ausgewogene Kombination aus Lichtausbeute, Effizienz und Zuverlässigkeit. Sie ist für Anwendungen entwickelt, die eine konsistente blaue Lichtemission erfordern, wie z.B. Hintergrundbeleuchtung, Anzeigelampen, dekorative Beleuchtung und als Komponente in RGB- oder Weißlichtsystemen.

Der Kernvorteil dieser Serie liegt in ihrem standardisierten Binning-System für Schlüsselparameter wie Lichtstrom, Wellenlänge und Durchlassspannung, was eine vorhersehbare Leistung und Farbkonsistenz in der Serienfertigung gewährleistet. Ihr breiter Betrachtungswinkel von 110 Grad macht sie für Anwendungen geeignet, die eine breite Ausleuchtung erfordern.

2. Technische Parameter und Spezifikationen

2.1 Absolute Maximalwerte (T_s=25°C)

Die folgenden Werte definieren die Grenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter diesen Bedingungen ist nicht garantiert.

• Durchlassstrom (I_F):60 mA (Dauerbetrieb)
• Durchlass-Pulsstrom (I_FP):80 mA (Pulsbreite ≤10ms, Tastverhältnis ≤1/10)
• Verlustleistung (P_D):102 mW
• Betriebstemperatur (T_opr):-40°C bis +80°C
• Lagertemperatur (T_stg):-40°C bis +80°C
• Sperrschichttemperatur (T_j):125°C
• Löttemperatur (T_sld):230°C oder 260°C für 10 Sekunden (Reflow)

2.2 Elektro-optische Eigenschaften (T_s=25°C, I_F=40mA)

Diese Parameter definieren die typische Leistung unter Standardtestbedingungen.

• Durchlassspannung (V_F):3,0 V (typisch), 3,4 V (maximal)
• Sperrspannung (V_R):5 V
• Spitzenwellenlänge (λ_d):455 nm (typisch)
• Sperrstrom (I_R):10 µA (maximal) bei V_R=5V
• Betrachtungswinkel (2θ_1/2):110° (typisch)

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion zu gewährleisten, werden LEDs basierend auf gemessenen Parametern in Bins sortiert.

3.1 Lichtstrom-Binning (bei 40mA)

Bins werden durch eine minimale und maximale Lichtausbeute definiert.

• Code A3:1,0 lm (Min) bis 1,5 lm (Max)
• Code A4:1,5 lm (Min) bis 2,0 lm (Max)
• Code A5:2,0 lm (Min) bis 2,5 lm (Max)

Hinweis: Die Toleranz der Lichtstrommessung beträgt ±7%.

3.2 Wellenlängen-Binning

Dies definiert den Bereich der dominanten Wellenlänge des emittierten blauen Lichts.

• Code B1:445 nm bis 450 nm
• Code B2:450 nm bis 455 nm
• Code B3:455 nm bis 460 nm
• Code B4:460 nm bis 465 nm

3.3 Durchlassspannungs-Binning

Die Sortierung nach Spannung hilft beim Entwurf effizienter Treiberschaltungen.

• Code 1:2,8 V bis 3,0 V
• Code 2:3,0 V bis 3,2 V
• Code 3:3,2 V bis 3,4 V

Hinweis: Die Toleranz der Durchlassspannungsmessung beträgt ±0,08V.

4. Analyse der Leistungskurven

4.1 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve)

Die I-V-Kurve zeigt die Beziehung zwischen dem durch die LED fließenden Strom und der daran anliegenden Spannung. Sie ist nichtlinear, charakteristisch für eine Diode. Die typische Durchlassspannung (V_F) wird bei einem Teststrom von 40mA angegeben. Entwickler müssen sicherstellen, dass die Treiberschaltung ausreichend Spannung bereitstellt, um den gewünschten Betriebsstrom zu erreichen, und gleichzeitig die Verlustleistung managen.

4.2 Durchlassstrom vs. relativer Lichtstrom

Diese Kurve veranschaulicht, wie die Lichtausbeute mit dem Strom ansteigt. Während die Ausbeute mit dem Strom steigt, nimmt die Effizienz bei höheren Strömen typischerweise aufgrund erhöhter thermischer Effekte ab. Ein Betrieb bei oder unterhalb des empfohlenen Dauerstroms (60mA) gewährleistet optimale Effizienz und Langlebigkeit.

4.3 Sperrschichttemperatur vs. relative spektrale Leistung

Die LED-Leistung ist temperaturabhängig. Mit steigender Sperrschichttemperatur (T_j) nimmt der Lichtstrom im Allgemeinen ab, und die Spitzenwellenlänge kann sich leicht verschieben (typischerweise zu längeren Wellenlängen bei blauen LEDs). Ein effektives Thermomanagement in der Anwendung ist entscheidend, um eine stabile optische Leistung und Lebensdauer aufrechtzuerhalten.

4.4 Spektrale Leistungsverteilung

Die Spektralkurve zeigt die Intensität des emittierten Lichts über verschiedene Wellenlängen. Für eine blaue LED ist dies ein relativ schmales Maximum, das um die dominante Wellenlänge (z.B. 455nm) zentriert ist. Die Halbwertsbreite (FWHM) dieses Maximums bestimmt die Farbreinheit.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen: 3014 (3.0mm x 1.4mm x 0.8mm)

Die LED ist in einem standardmäßigen 3014-SMD-Gehäuse untergebracht. Wichtige Abmessungen sind eine Gehäuselänge von 3,0mm, eine Breite von 1,4mm und eine Höhe von 0,8mm. Toleranzen sind mit ±0,10mm für .X-Abmessungen und ±0,05mm für .XX-Abmessungen angegeben.

5.2 Pad-Layout und Schablonendesign

Der empfohlene Footprint für das Leiterplattendesign umfasst zwei Anoden- und zwei Kathodenpads, um eine stabile mechanische Befestigung und eine gute Lötstellenbildung zu gewährleisten. Ein entsprechendes Lotpastenschablonenmuster wird bereitgestellt, um die Menge der während der Montage aufgetragenen Lotpaste zu kontrollieren, was entscheidend für das Erreichen zuverlässiger Lötstellen ohne Brückenbildung oder unzureichende Lötmenge ist.

5.3 Polaritätskennzeichnung

Das Bauteil hat typischerweise eine Markierung oder eine Kerbe auf dem Gehäuse, um die Kathodenseite anzuzeigen. Der PCB-Footprint sollte ebenfalls klar gekennzeichnet sein, um eine umgekehrte Installation während der Montage zu verhindern.

6. Löt-, Montage- und Handhabungsrichtlinien

6.1 Feuchtigkeitssensitivität und Trocknung

Das 3014-Gehäuse ist feuchtigkeitssensitiv (MSL-klassifiziert nach IPC/JEDEC J-STD-020C). Wenn die originale Feuchtigkeitsschutzverpackung geöffnet wird und die Bauteile einer Umgebungsfeuchtigkeit ausgesetzt sind, die über den spezifizierten Grenzwerten liegt (angezeigt durch die Feuchtigkeitsindikatorkarte in der Verpackung), müssen sie vor dem Reflow-Löten getrocknet werden, um Popcorn-Risse oder andere feuchtigkeitsbedingte Schäden zu verhindern.

• Trocknungsbedingung:60°C für 24 Stunden.
• Nach der Trocknung:Bauteile sollten innerhalb von 1 Stunde gelötet oder in einer trockenen Umgebung (<20% rF) gelagert werden.
• Nichtbei Temperaturen über 60°C trocknen.

6.2 Lagerbedingungen

• Ungeöffnete Verpackung:Lagern bei 5°C bis 30°C, Luftfeuchtigkeit unter 85%.
• Nach dem Öffnen:Lagern bei 5°C bis 30°C, Luftfeuchtigkeit unter 60%. Im Idealfall in einem verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder einem Stickstoffschrank lagern.
• Floor Life:Innerhalb von 12 Stunden nach dem Öffnen der Verpackung unter Werkstattbedingungen verwenden.

6.3 Elektrostatische Entladung (ESD) Schutz

Blaue LEDs sind empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung. ESD kann sofortigen Ausfall (katastrophal) oder versteckte Schäden verursachen, die zu einer reduzierten Lebensdauer und Leistungsverschlechterung führen.

Präventionsmaßnahmen:

• Geerdete antistatische Arbeitsplätze und Böden verwenden.
• Bedienpersonal muss geerdete Handgelenkbänder, antistatische Kittel und Handschuhe tragen.
• Ionisatoren verwenden, um statische Aufladungen im Arbeitsbereich zu neutralisieren.
• ESD-sichere Verpackungs- und Handhabungsmaterialien verwenden.
• Sicherstellen, dass alle Werkzeuge (z.B. Lötkolben) ordnungsgemäß geerdet sind.

6.4 Anwendungsschaltungsdesign

Ein ordnungsgemäßes Schaltungsdesign ist für einen zuverlässigen Betrieb unerlässlich.

• Strombegrenzung:Immer einen Reihenstrombegrenzungswiderstand oder vorzugsweise einen Konstantstromtreiber verwenden. Eine Konstantstromquelle bietet eine stabile Lichtausbeute unabhängig von geringen Schwankungen der Durchlassspannung.
• Schaltungskonfiguration:Beim Verbinden mehrerer LEDs wird eine Reihenschaltung mit einem einzigen strombegrenzenden Element pro String gegenüber reinen Parallelschaltungen empfohlen, um eine gleichmäßige Stromverteilung zu gewährleisten.
• Einschaltreihenfolge:Beim Anschließen des LED-Moduls an eine Stromversorgung zuerst den Treiberausgang an die LED anschließen, dann den Treibereingang an die Stromquelle, um Spannungstransienten zu vermeiden.

6.5 Bauteilhandhabung

Vermeiden Sie die direkte Berührung der LED-Linse mit den Fingern, da Hautfette die Silikonoberfläche kontaminieren und möglicherweise die Lichtausbeute verringern oder Verfärbungen verursachen können. Verwenden Sie Vakuum-Aufnahmewerkzeuge oder Pinzetten. Vermeiden Sie übermäßigen mechanischen Druck auf die Silikonkuppel, da dies die Bonddrähte oder den Chip im Inneren beschädigen und zu einem Ausfall führen kann.

7. Modellnummernregel

Der Produktcode folgt einem strukturierten Format:T □□ □□ □ □ □ – □□□ □□

Dieser Code enthält Informationen zu:

• Gehäuseform:z.B. '3B' für 3014.
• Linse/Optik:z.B. '00' für keine Linse.
• Chip-Konfiguration:z.B. 'S' für einen einzelnen Kleinleistungschip.
• Farbe:z.B. 'B' für Blau.
• Interner Code
• Farbtemperatur-Code (CCT):Für weiße LEDs.
• Lichtstrom-Bin-Code:z.B. 'A3', 'A4', etc.

8. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• Hintergrundbeleuchtung:Für LCD-Displays, Tastaturen oder Beschilderung.
• Dekorative Beleuchtung:Akzentbeleuchtung, Stimmungsbeleuchtung.
• Anzeigelampen:Statusanzeigen auf Unterhaltungselektronik oder Industrieausrüstung.
• RGB-Systeme:Als blaues Element in Farbmischungsanwendungen.

8.2 Thermomanagement

Obwohl die Leistung relativ gering ist (max. 102mW), ist eine effektive Wärmeableitung dennoch wichtig, um Leistung und Langlebigkeit aufrechtzuerhalten, insbesondere in geschlossenen Gehäusen oder bei hohen Umgebungstemperaturen. Stellen Sie sicher, dass die Leiterplatte ausreichende thermische Entlastung bietet, und verwenden Sie bei Bedarf eine Metallkern-Leiterplatte (MCPCB) für eine bessere Wärmeableitung.

8.3 Optisches Design

Der breite 110-Grad-Betrachtungswinkel bietet diffuse Beleuchtung. Für Anwendungen, die einen stärker fokussierten Strahl erfordern, können Sekundäroptiken (Linsen oder Reflektoren) über der LED platziert werden. Das Silikonlinsenmaterial sollte mit sekundären optischen Komponenten kompatibel sein.

9. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

9.1 Was ist der Unterschied zwischen den Lichtstrom-Bins A3, A4 und A5?

Diese Bins repräsentieren unterschiedliche minimale und maximale Lichtausgabewerte beim Standardteststrom von 40mA. A5 ist der hellste Bin, gefolgt von A4, dann A3. Die Auswahl eines spezifischen Bins ermöglicht eine engere Helligkeitskontrolle in Ihrer Anwendung.

9.2 Warum ist eine Trocknung vor dem Löten notwendig?

Das Kunststoffgehäuse kann Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen. Während des Hochtemperatur-Reflow-Lötprozesses kann diese eingeschlossene Feuchtigkeit schnell verdampfen und internen Druck erzeugen, der das Gehäuse zum Reißen bringen oder interne Grenzflächen delaminieren kann, was zu einem Ausfall führt. Die Trocknung entfernt diese aufgenommene Feuchtigkeit.

9.3 Kann ich diese LED mit ihrem maximalen Pulsstrom (80mA) kontinuierlich betreiben?

Nein. Die 80mA-Bewertung gilt nur für den Pulsbetrieb (≤10ms Pulsbreite, ≤10% Tastverhältnis). Ein Dauerbetrieb bei diesem Strom würde die maximale Verlustleistungsbewertung überschreiten und wahrscheinlich aufgrund von Überhitzung zu schnellem Leistungsabfall oder Ausfall führen.

9.4 Wie interpretiere ich den Wellenlängen-Bin-Code (z.B. B2)?

Der Code B2 zeigt an, dass die dominante Wellenlänge der LED zwischen 450nm und 455nm liegt. Dies ermöglicht es Entwicklern, LEDs mit einem spezifischen Blauton für farbkritische Anwendungen auszuwählen.

10. Technischer Vergleich und Trends

10.1 Vergleich mit ähnlichen Gehäusen

Das 3014-Gehäuse bietet einen kleineren Fußabdruck als das ältere 3528-Gehäuse und liefert oft eine vergleichbare oder bessere Lichtausbeute und thermische Leistung. Im Vergleich zum 2835-Gehäuse kann das 3014-Gehäuse ein leicht unterschiedliches räumliches Abstrahlverhalten und einen anderen thermischen Widerstand aufweisen, was die Wahl anwendungsabhängig macht.

10.2 Branchentrends

Der allgemeine Trend bei SMD-LEDs geht hin zu höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), verbesserter Farbkonsistenz durch engere Binning-Toleranzen und erhöhter Zuverlässigkeit. Verpackungstechnologien entwickeln sich weiter, um die Wärme vom Halbleiterchip besser zu managen, was der primäre Faktor ist, der die LED-Lebensdauer und -Leistung begrenzt. Die Prinzipien der Feuchtigkeitssensitivitätsbehandlung (MSL) und des ESD-Schutzes bleiben bei allen modernen LED-Gehäusen von entscheidender Bedeutung.