LED-Lampe 1003SUGD/S400-A4 Datenblatt - Brillantes Grün - 20mA - 3,3V - 50mcd - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt detailliert die Spezifikationen einer hochhellen, brillant grünen LED-Lampe. Das Bauteil gehört zu einer Serie, die für Anwendungen mit hohen Anforderungen an die Lichtleistung entwickelt wurde. Es nutzt InGaN-Chip-Technologie, die in ein grünes diffundierendes Harz eingekapselt ist, was zu einer charakteristischen brillant grünen Lichtemission führt. Wichtige Merkmale sind ein weiter Betrachtungswinkel von 110 Grad, Verfügbarkeit auf Band und Rolle für die automatisierte Bestückung sowie die Einhaltung der RoHS- und bleifreien Anforderungen, was Umweltverantwortung und Fertigungskompatibilität sicherstellt.

Die LED ist für Zuverlässigkeit und Robustheit in verschiedenen elektronischen Anwendungen ausgelegt. Ihre Konstruktion priorisiert eine stabile Leistung unter Standard-Betriebsbedingungen, was sie zu einem geeigneten Bauteil für sowohl Consumer- als auch Industrie-Elektronik macht, bei denen eine konstante Farbe und Lichtleistung entscheidend sind.

2. Technische Spezifikationen im Detail

2.1 Absolute Maximalwerte

Die absoluten Maximalwerte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Diese sind nicht für den Normalbetrieb vorgesehen.

• Dauer-Durchlassstrom (I_F): 25 mA. Dies ist der maximale Gleichstrom, der kontinuierlich an die LED angelegt werden kann.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP): 100 mA. Dieser Impulsstromwert (bei 1/10 Tastverhältnis, 1 kHz) ermöglicht kurze Perioden mit höherer Ansteuerung, was für Multiplexing oder Stroboskopeffekte nützlich ist.
• Sperrspannung (V_R): 5 V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann zum Durchbruch des Übergangs führen.
• Verlustleistung (P_d): 90 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das Gehäuse abführen kann, berechnet als V_F* I_F.
• Betriebs- und Lagertemperatur: Bereich von -40°C bis +85°C (Betrieb) und -40°C bis +100°C (Lagerung).
• Löttemperatur: Hält 260°C für 5 Sekunden stand, kompatibel mit Standard-bleifreien Reflow-Profilen.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Diese Parameter werden unter Standard-Testbedingungen von 20mA Durchlassstrom und 25°C Umgebungstemperatur (Ta) gemessen. Sie definieren die typische Leistung, die Anwender erwarten können.

• Lichtstärke (I_v): Der typische Wert beträgt 50 Millicandela (mcd), mit einem Minimum von 16 mcd. Dies quantifiziert die wahrgenommene Helligkeit der grünen Lichtabgabe.
• Betrachtungswinkel (2θ_1/2): 110 Grad (typisch). Dieser weite Winkel zeigt an, dass die LED Licht über einen breiten Kegel abstrahlt, geeignet für Flächenbeleuchtung oder Anzeigen, die eine weite Sichtbarkeit erfordern.
• Spitzenwellenlänge (λ_p): 518 nm (typisch). Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung maximal ist.
• Dominantwellenlänge (λ_d): 525 nm (typisch). Dies ist die einzelne Wellenlänge, die das menschliche Auge als Farbe der LED wahrnimmt und ihren "brillant grünen" Farbton definiert.
• Durchlassspannung (V_F): 3,3 V (typisch), mit einem Maximum von 4,0 V bei 20mA. Dies ist entscheidend für den Entwurf der strombegrenzenden Schaltung.
• Sperrstrom (I_R): Maximal 50 µA bei 5V Sperrspannung, was auf eine gute Übergangsintegrität hinweist.

3. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt enthält mehrere charakteristische Kurven, die die Leistung unter variierenden Bedingungen veranschaulichen. Diese sind für ein robustes Design unerlässlich.

3.1 Spektrale- und Richtcharakteristik

DieRelative Intensität vs. Wellenlänge-Kurve zeigt ein schmales Emissionsspektrum um 518-525 nm, charakteristisch für InGaN-basierte grüne LEDs. DieRichtcharakteristik-Kurve bestätigt visuell den 110-Grad-Betrachtungswinkel und zeigt, wie die Lichtintensität von der Mittelachse abnimmt.

3.2 Elektrische und thermische Eigenschaften

DieDurchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve)zeigt die klassische exponentielle Diodenbeziehung. Am typischen Arbeitspunkt von 20mA beträgt die Spannung etwa 3,3V. Entwickler müssen diese Kurve nutzen, um sicherzustellen, dass der Treiber ausreichend Spannung liefern kann, insbesondere bei niedrigen Temperaturen, wo V_F increases.

DieRelative Intensität vs. Durchlassstrom-Kurve ist im unteren Strombereich im Allgemeinen linear, was auf stabile Farbe und Effizienz hinweist. DieRelative Intensität vs. Umgebungstemperatur- und dieDurchlassstrom vs. Umgebungstemperatur-Kurven zeigen thermische Effekte. Die Lichtleistung nimmt mit steigender Temperatur ab, während die Durchlassspannung sinkt. Dies unterstreicht die Notwendigkeit eines Wärmemanagements, um eine konstante Helligkeit aufrechtzuerhalten.

4. Mechanische und Verpackungsinformationen

4.1 Gehäuseabmessungen

Die LED verfügt über ein Standard-Radialgehäuse mit Anschlussdrähten ("Lamp"-Bauform). Kritische Abmessungen sind der Anschlussabstand, der Körperdurchmesser und die Gesamthöhe. Die Flanschhöhe ist mit weniger als 1,5mm spezifiziert. Die Standardtoleranz für Abmessungen beträgt ±0,25mm, sofern nicht anders angegeben. Entwickler müssen auf die detaillierte Maßzeichnung für das genaue PCB-Footprint-Design verweisen.

4.2 Polaritätskennzeichnung

Die Polarität wird typischerweise durch die Anschlussdrahtlänge (der längere Draht ist die Anode) und/oder eine Abflachung an der LED-Linse oder dem Körper in der Nähe des Kathodenanschlusses angezeigt. Die korrekte Polarität ist für den Betrieb essentiell.

5. Löt- und Montagerichtlinien

Eine sachgemäße Handhabung ist entscheidend, um Schäden zu vermeiden und langfristige Zuverlässigkeit sicherzustellen.

5.1 Anschlussbeinformung

• Das Biegen muss mindestens 3mm von der Epoxidharz-Kugelbasis entfernt erfolgen, um Belastungen der Dichtung zu vermeiden.
• Anschlüsse vor dem Löten formen.
• Anschlüsse bei Raumtemperatur schneiden.
• Sicherstellen, dass die PCB-Löcher perfekt mit den LED-Anschlüssen ausgerichtet sind, um Montagespannungen zu vermeiden.

5.2 Lötprozess

Handlöten: Lötspitzentemperatur max. 300°C (für 30W-Lötkolben), Lötzeit max. 3 Sekunden pro Anschluss, wobei ein Mindestabstand von 3mm von der Lötstelle zur Epoxidharz-Kugel eingehalten wird.
Wellen-/Tauchlöten: Vorwärmen auf max. 100°C (max. 60 Sekunden), Lötbad bei max. 260°C für max. 5 Sekunden, mit derselben 3mm-Abstandsregel.
Ein empfohlenes Lötprofil-Diagramm schlägt einen schnellen Temperaturanstieg auf ein Maximum von 260°C vor, gefolgt von einem kontrollierten Abkühlen. Vermeiden Sie schnelles Abkühlen. Löten Sie nicht mehr als einmal. Schützen Sie die LED im heißen Zustand vor mechanischen Stößen.

5.3 Reinigung und Lagerung

Reinigung sollte, falls erforderlich, mit Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für ≤1 Minute erfolgen. Vermeiden Sie Ultraschallreinigung, sofern nicht vorqualifiziert. Für die Lagerung Bedingungen von ≤30°C und ≤70% relativer Luftfeuchtigkeit einhalten. Für Langzeitlagerung über 3 Monate verwenden Sie einen versiegelten Behälter mit Stickstoff und Trockenmittel.

5.4 Wärme- und ESD-Management

Thermisches Management ist entscheidend. Der Betriebsstrom sollte basierend auf der Umgebungstemperatur unter Bezugnahme auf die Derating-Kurve reduziert werden. Die Leistung der LED ist temperaturabhängig. Das Bauteil ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD). Während der Handhabung müssen Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen (geerdete Arbeitsplätze, Handgelenksbänder) beachtet werden.

6. Verpackungs- und Bestellinformationen

6.1 Verpackungsspezifikation

Die LEDs sind in feuchtigkeitsbeständigen, antistatischen Beuteln verpackt. Die Verpackungshierarchie ist:
1. Stückzahl pro Beutel: 1.500 Stück pro antistatischem Beutel.
2. Innenkarton: 5 Beutel pro Innenkarton (insgesamt 7.500 Stück).
3. Außen-/Masterkarton: 10 Innenkartons pro Masterkarton (insgesamt 75.000 Stück).

6.2 Etikettenerklärung

Etiketten auf der Verpackung enthalten:
- CPN: Kundenspezifische Artikelnummer.
- P/N: Hersteller-Artikelnummer (1003SUGD/S400-A4).
- QTY: Enthaltene Menge.
- CAT/HUE: Gibt den Rang/Farb-Bin basierend auf der Dominantwellenlänge an.
- LOT No.: Rückverfolgbare Fertigungslosnummer.

7. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

7.1 Typische Anwendungen

Diese LED eignet sich für Hintergrundbeleuchtung und Statusanzeige in:
- Fernsehgeräten
- Computermonitoren- Allgemeiner Computerausrüstung

7.2 Schaltungsdesign

Verwenden Sie stets einen Reihen-Strombegrenzungswiderstand. Der Widerstandswert (R) kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (V_Versorgung- V_F) / I_F. Verwenden Sie für ein robustes Design, das sicherstellt, dass I_Fselbst mit Bauteiltoleranzen 20mA nicht überschreitet, den maximalen V_F-Wert (4,0V) aus dem Datenblatt. Beispiel: Bei einer 5V-Versorgung: R = (5V - 4,0V) / 0,020A = 50Ω. Ein Standard-51Ω- oder 56Ω-Widerstand wäre geeignet.

7.3 Thermische Auslegung

In Anwendungen, in denen mehrere LEDs verwendet werden oder die Umgebungstemperaturen hoch sind, sollte das PCB-Layout für die Wärmeableitung berücksichtigt werden. Vermeiden Sie es, LEDs in der Nähe anderer wärmeerzeugender Komponenten zu platzieren. Für Hochzuverlässigkeitsanwendungen implementieren Sie bei Bedarf aktive oder passive Kühlung, um die LED-Sperrschichttemperatur innerhalb der durch die Derating-Kurve definierten sicheren Grenzen zu halten.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu älteren Technologien wie GaP-grünen LEDs bietet diese InGaN-basierte LED aufgrund ihres schmaleren Spektrums und der höheren Reinheit der Dominantwellenlänge eine deutlich höhere Helligkeit (Lichtstärke) und eine gesättigtere, "brillantere" grüne Farbe. Der weite 110-Grad-Betrachtungswinkel ist gegenüber LEDs mit engerem Winkel vorteilhaft, wenn eine breite Sichtbarkeit ohne Sekundäroptik benötigt wird. Ihre RoHS-Konformität und bleifreie Lötfähigkeit machen sie für die moderne globale Elektronikfertigung geeignet.

9. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

9.1 Was ist der Unterschied zwischen Peak- und Dominant-Wellenlänge?

Die Spitzenwellenlänge (λ_p)ist die physikalische Wellenlänge, bei der die LED die meiste optische Leistung emittiert.Die Dominantwellenlänge (λ_d)ist eine kolorimetrische Größe, die die einzelne Wellenlänge des monochromatischen Lichts darstellt, das für einen standardisierten menschlichen Beobachter die gleiche Farbe wie die LED zu haben scheint. Für grüne LEDs ist λ_doft etwas länger als λ_p.

9.2 Kann ich diese LED dauerhaft mit 25mA betreiben?

Obwohl der absolute Maximalwert für den Dauerstrom 25mA beträgt, sind die Standard-Testbedingungen und typischen Leistungsdaten bei 20mA spezifiziert. Der Betrieb bei 25mA kann eine höhere Lichtleistung erzeugen, erhöht jedoch die Verlustleistung (Wärme) und kann möglicherweise die langfristige Zuverlässigkeit verringern. Es wird empfohlen, für den typischen 20mA-Betriebsstrom zu entwickeln, es sei denn, die Anwendung erfordert spezifisch die marginal zusätzliche Helligkeit und die thermischen Auswirkungen werden gemanagt.

9.3 Wie kritisch ist die 3mm-Abstandsregel beim Löten?

Sehr kritisch. Das Epoxidharz, das den LED-Chip einkapselt, ist empfindlich gegenüber hohen Temperaturen. Löten zu nah an der Kugel kann thermische Spannungen verursachen, was zu Mikrorissen im Harz, vorzeitiger Vergilbung (Verringerung der Lichtleistung) oder sogar sofortigem Ausfall führen kann. Halten Sie stets den spezifizierten Abstand ein.

10. Praktische Design-Fallstudie

Szenario: Entwurf einer Statusanzeigetafel für ein Gerät unter Verwendung von zehn dieser grünen LEDs, gespeist von einer stabilen 5V-Schiene auf der Hauptplatine.

Designschritte:

1. Stromberechnung: Ziel I_F= 20mA pro LED.
2. Widerstandsberechnung: Verwendung des ungünstigsten Falls V_F(4,0V) für Zuverlässigkeit: R = (5V - 4,0V) / 0,020A = 50Ω. Wählen Sie einen Standard-51Ω-, 1/8W- oder 1/10W-Widerstand. Verlustleistung im Widerstand: P = I²R = (0,02)²* 51 = 0,0204W, weit innerhalb der Nennleistung.
3. Layout: Platzieren Sie jede LED mit ihrem strombegrenzenden Widerstand in der Nähe. Stellen Sie sicher, dass das PCB-Footprint mit der Maßzeichnung im Datenblatt übereinstimmt, mit Löchern für die Radialanschlüsse. Sorgen Sie für einige Millimeter Abstand zwischen den LEDs, um die Wärmeableitung zu unterstützen.
4. Montagehinweis: Weisen Sie die Montage an, die Anschlüsse (falls erforderlich) vor dem Einstecken zu biegen und die Handlötrichtlinien (max. 300°C, max. 3 Sekunden, 3mm Abstand) zu befolgen.

Dieses einfache Design gewährleistet einen zuverlässigen, konsistenten Betrieb der Anzeige über die gesamte Lebensdauer des Produkts.

11. Technologieprinzip

Diese LED basiert auf einem Indium-Gallium-Nitrid (InGaN)-Halbleiterchip. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich des Halbleiterübergangs injiziert. Ihre Rekombination setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der InGaN-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts definiert – in diesem Fall grün. Das grüne diffundierende Harz dient zum Schutz des Chips, zur Formung des Lichtstrahls (Erzeugung des 110-Grad-Betrachtungswinkels) und zur Diffusion des Lichts, um es gleichmäßiger erscheinen zu lassen.

12. Branchentrends

Die LED-Industrie entwickelt sich weiterhin in Richtung höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), verbesserter Farbwiedergabe und stärkerer Miniaturisierung. Während dieses Bauteil ein Standard-Durchsteckbauelement ist, ist ein bedeutender Trend die Migration zu oberflächenmontierbaren (SMD) Gehäusen (wie 0603, 0402) für automatisierte Bestückung und Platzersparnis. Darüber hinaus gibt es laufende Entwicklungen bei der Effizienz grüner LEDs, die historisch niedriger war als bei blauen und roten, um die Leistung von RGB (Rot-Grün-Blau)-LED-Systemen für Displays und Beleuchtung zu verbessern. Diese Komponente stellt eine ausgereifte, zuverlässige Lösung in dieser sich entwickelnden technologischen Landschaft dar.