Keramik 3535 Serie 1W Gelbe LED Datenblatt - Abmessungen 3,5x3,5x?mm - Spannung 2,2V - Leistung 1W - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die Keramik 3535 Serie ist eine Hochleistungs-SMD-LED, die für Anwendungen entwickelt wurde, die robuste Leistung und zuverlässiges Wärmemanagement erfordern. Das Keramiksubstrat bietet eine ausgezeichnete Wärmeableitung, was es für den Betrieb mit hohem Strom und anspruchsvolle Umgebungen geeignet macht. Dieses spezifische Modell, T1901PYA, ist eine 1W Gelbe LED, die sich durch ihren hohen Lichtstrom und ihre stabile Leistung über einen weiten Temperaturbereich auszeichnet.

Die Kernvorteile dieser Serie umfassen eine überlegene Wärmeleitfähigkeit im Vergleich zu Standard-Kunststoffgehäusen, was zu einer längeren Lebensdauer und einem erhaltenen Lichtstrom führt. Die Zielmärkte sind Automobilbeleuchtung (Innen- und Signalleuchten), Industriebeleuchtung, Hallenbeleuchtung und Spezialbeleuchtung, bei denen Farbkonstanz und Zuverlässigkeit von größter Bedeutung sind.

2. Detaillierte technische Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte (T_s=25°C)

Die folgenden Parameter definieren die Betriebsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Dies sind keine Bedingungen für den Dauerbetrieb.

• Durchlassstrom (I_F):500 mA (DC)
• Durchlass-Impulsstrom (I_FP):700 mA (Impulsbreite ≤10ms, Tastverhältnis ≤1/10)
• Verlustleistung (P_D):1300 mW
• Betriebstemperatur (T_opr):-40°C bis +100°C
• Lagertemperatur (T_stg):-40°C bis +100°C
• Sperrschichttemperatur (T_j):125°C
• Löttemperatur (T_sld):Reflow-Löten bei 230°C oder 260°C für maximal 10 Sekunden.

2.2 Elektro-optische Kenngrößen (T_s=25°C, I_F=350mA)

Dies sind die typischen Leistungsparameter unter Standard-Testbedingungen.

• Durchlassspannung (V_F):Typisch 2,2V, Maximal 2,6V
• Sperrspannung (V_R):5V
• Spitzenwellenlänge (λ_d):625 nm
• Sperrstrom (I_R):Maximal 50 µA (bei V_R=5V)
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):120°

2.3 Thermische Eigenschaften

Das Keramikgehäuse bietet einen Pfad mit niedrigem Wärmewiderstand vom LED-Chip (Sperrschicht) zu den Lötpads und anschließend zur Leiterplatte (PCB). Effektives Wärmemanagement auf der Anwendungsplatine ist entscheidend, um Leistung und Lebensdauer zu erhalten. Betrieb bei oder nahe der maximalen Sperrschichttemperatur beschleunigt den Lichtstromrückgang und kann zu vorzeitigem Ausfall führen. Entwickler müssen für ausreichende Kühlung sorgen, insbesondere wenn die LED mit ihrem maximalen Nennstrom betrieben wird.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonstanz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs nach Schlüsselparametern sortiert (gebinned). Dies ermöglicht es Entwicklern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Anwendungsanforderungen erfüllen.

3.1 Lichtstrom-Binning (bei 350mA)

Der Lichtstrom wird in Lumen (lm) gemessen. Die Bins definieren Mindest- und typische Werte.

• Code 1L:Min 30 lm, Typ 35 lm
• Code 1M:Min 35 lm, Typ 40 lm
• Code 1N:Min 40 lm, Typ 45 lm
• Code 1P:Min 45 lm, Typ 50 lm
• Code 1Q:Min 50 lm, Typ 55 lm

Hinweis: Lichtstromtoleranz beträgt ±7%.

3.2 Durchlassspannungs-Binning (bei 350mA)

Durchlassspannungs-Bins helfen bei der Auslegung konsistenter Stromtreiberschaltungen, insbesondere in Multi-LED-Arrays.

• Code C:1,8V bis 2,0V
• Code D:2,0V bis 2,2V
• Code E:2,2V bis 2,4V
• Code F:2,4V bis 2,6V

Hinweis: Durchlassspannungstoleranz beträgt ±0,08V.

3.3 Dominante Wellenlängen-Binning

Dies definiert den Farbton des emittierten gelben Lichts und stellt Farbgleichmäßigkeit sicher.

• Code Y1:585 nm bis 588 nm
• Code Y2:588 nm bis 591 nm
• Code Y3:591 nm bis 594 nm

4. Analyse der Leistungskennlinien

Die folgenden Diagramme veranschaulichen die Beziehung zwischen Schlüsselparametern, was für Schaltungsentwurf und Wärmemanagement entscheidend ist.

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

Diese Kurve zeigt die exponentielle Beziehung zwischen Strom und Spannung. Die Durchlassspannung steigt mit dem Strom und ist auch temperaturabhängig. Entwickler nutzen dies, um geeignete strombegrenzende Widerstände oder Konstantstrom-Treibereinstellungen auszuwählen. Betrieb am typischen 350mA ergibt eine V_Fvon etwa 2,2V.

4.2 Durchlassstrom vs. Relativer Lichtstrom

Dieses Diagramm zeigt, dass die Lichtausbeute mit dem Strom zunimmt, jedoch nicht linear. Bei höheren Strömen sinkt der Wirkungsgrad aufgrund erhöhter Wärmeentwicklung (Droop-Effekt). Der 350mA-Arbeitspunkt wurde als Kompromiss zwischen hoher Ausgangsleistung und guter Effizienz gewählt. Betrieb oberhalb dieses Punktes erfordert sorgfältiges thermisches Design.

4.3 Sperrschichttemperatur vs. Relative spektrale Leistung

Mit steigender Sperrschichttemperatur kann sich die spektrale Ausgabe der LED leicht verschieben. Bei gelben LEDs kann sich dies als geringfügige Änderung der dominanten Wellenlänge oder Farbreinheit äußern. Eine niedrige Sperrschichttemperatur zu halten, ist der Schlüssel zu stabiler Farbleistung über die Lebensdauer des Produkts.

4.4 Spektrale Leistungsverteilung

Die Bandenergie-Kennlinie zeigt das Emissionsspektrum der gelben LED, zentriert um 625 nm. Es hat eine relativ schmale spektrale Breite, typisch für monochromatische LEDs, was ideal für Anwendungen ist, die gesättigte Farbe erfordern.

5. Mechanische & Verpackungsinformationen

5.1 Abmessungen

Das Gehäuse folgt dem Standard-3535-Fußabdruck: Basisabmessungen etwa 3,5mm x 3,5mm. Die genaue Höhe ist im vorliegenden Auszug nicht angegeben. Detaillierte mechanische Zeichnungen mit Toleranzen (z.B. .X: ±0,10mm, .XX: ±0,05mm) sind im vollständigen Datenblatt für das PCB-Layout enthalten.

5.2 Empfohlenes Pad-Layout & Schablonendesign

Das Datenblatt bietet empfohlene Land Pattern (Fußabdruck) und Lötstencil-Designs für zuverlässiges Löten. Das Pad-Design ist entscheidend für elektrische Verbindung und Wärmeübertragung. Das thermische Pad unterhalb des Bauteils muss ordnungsgemäß auf ein entsprechendes Kupferpad der Leiterplatte gelötet werden, um die Wärmeableitung zu erleichtern. Das Schablonenapertur-Design steuert das Volumen der aufgetragenen Lötpaste.

5.3 Polaritätskennzeichnung

Die LED hat eine Anode und eine Kathode. Die Polarität ist typischerweise auf dem Bauteil selbst markiert (z.B. durch eine Kerbe, einen Punkt oder eine abgeschrägte Ecke) und muss gemäß dem Fußabdruckdiagramm korrekt auf der Leiterplatte ausgerichtet werden. Falsche Polung verhindert das Leuchten der LED, und das Anlegen einer Sperrspannung über den Nennwert von 5V kann sie beschädigen.

6. Löt- & Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Die LED ist mit Standard-Infrarot- oder Konvektions-Reflow-Lötprozessen kompatibel. Zwei Profile sind spezifiziert:

1. Spitzentemperatur von 230°C.

2. Spitzentemperatur von 260°C.

In beiden Fällen muss die Zeit oberhalb der Liquidustemperatur (typisch ~217°C für SAC-Legierungen) kontrolliert werden, und die Zeit bei Spitzentemperatur darf 10 Sekunden nicht überschreiten, um thermische Schäden am LED-Chip und Gehäuse zu verhindern.

6.2 Handhabungs- & Lagerungsvorsichtsmaßnahmen

• ESD-Empfindlichkeit:Obwohl nicht ausdrücklich als empfindliches Bauteil angegeben, werden während der Handhabung Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen empfohlen.

• Feuchtigkeitsempfindlichkeit:Das Keramikgehäuse ist im Allgemeinen weniger anfällig für Feuchtigkeitsaufnahme als Kunststoffgehäuse, dennoch wird die Lagerung in einer trockenen Umgebung empfohlen.

• Reinigung:Falls nach dem Löten eine Reinigung erforderlich ist, verwenden Sie kompatible Lösungsmittel, die die LED-Linse oder das Gehäusematerial nicht beschädigen.

6.3 Lagerbedingungen

Lagern Sie die LED in der original Feuchtigkeitssperrbeutel bei Temperaturen zwischen -40°C und +100°C in einer Umgebung mit niedriger Luftfeuchtigkeit. Vermeiden Sie direkte Sonneneinstrahlung oder korrosive Gase.

7. Verpackungs- & Bestellinformationen

7.1 Trägerband-Spezifikationen

Die LEDs werden auf geprägtem Trägerband für die automatisierte Pick-and-Place-Montage geliefert. Die Bandbreite, Taschenabmessungen und Teilung sind für die Kompatibilität mit Standard-SMT-Geräten ausgelegt. Das bereitgestellte Diagramm zeigt die detaillierten Abmessungen des Trägerbands für die 3535 Keramikserie.

7.2 Rolle Verpackung

Das Trägerband wird auf Standardrollen aufgewickelt. Die Stückzahl pro Rolle (z.B. 1000 Stück, 4000 Stück) wird typischerweise vom Hersteller spezifiziert. Die Rolle ist mit Artikelnummer, Menge, Losnummer und Binning-Codes gekennzeichnet.

7.3 Artikelnummernsystem

Die Modellnummer T1901PYA folgt einem strukturierten Codierungssystem:

• T:Herstellerserien-Präfix.

• 19:Gehäusecode für Keramik 3535.

• P:Die-Anzahl-Code für einen einzelnen Hochleistungs-Chip.

• Y:Farbcode für Gelb.

• A:Interner Code oder spezifische Variante.

Zusätzliche Suffixe können den Lichtstrom-Bin (z.B. 1M), Spannungs-Bin (z.B. D) und Wellenlängen-Bin (z.B. Y2) anzeigen.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• Automobilbeleuchtung:Tagfahrlichter (DRL), Blinker, Innenraum-Ambientebeleuchtung.
• Industrie- & Gewerbebeleuchtung:Hallenstrahler, Arbeitsplatzbeleuchtung, Beleuchtung für Maschinelles Sehen.
• Beschilderung & Dekoration:Kanalbuchstaben, Architektur-Akzentbeleuchtung, dekorative Lichtstreifen.
• Spezialbeleuchtung:Medizinische Geräte, landwirtschaftliche Beleuchtung (spezifische Spektren).

8.2 Design-Überlegungen

• Treiberauswahl:Verwenden Sie einen Konstantstromtreiber für stabile Lichtausgabe und lange Lebensdauer. Der Treiberstrom sollte basierend auf der erforderlichen Helligkeit und dem thermischen Design-Margin eingestellt werden.

• Wärmemanagement:Dies ist der kritischste Aspekt. Verwenden Sie eine Leiterplatte mit ausreichender Kupferdicke (z.B. 2oz) für das thermische Pad. Erwägen Sie die Verwendung von Wärmedurchkontaktierungen (Thermal Vias), um Wärme zu inneren Lagen oder einem Kühlkörper auf der Rückseite zu leiten. Die maximale Sperrschichttemperatur (125°C) darf nicht überschritten werden.

• Optik:Der 120° Abstrahlwinkel bietet breite Ausleuchtung. Für fokussierte Strahlen können Sekundäroptiken (Linsen oder Reflektoren) verwendet werden, die für den 3535-Fußabdruck ausgelegt sind.

• Serien-/Parallel-Arrays:Beim Verbinden mehrerer LEDs sollten diese nach Durchlassspannungs-Bin abgeglichen werden, um eine gleichmäßige Stromverteilung sicherzustellen, insbesondere in Parallelschaltungen. Konstantstromtreiber sind für Reihenschaltungen vorzuziehen.

9. Technischer Vergleich & Differenzierung

Im Vergleich zu Standard-Kunststoff-3535-LEDs bietet die Keramikversion:

• Überlegene thermische Leistung:Keramiksubstrate haben eine viel höhere Wärmeleitfähigkeit als Kunststoff, was zu einer niedrigeren Sperrschichttemperatur bei gleichem Treiberstrom führt. Dies bedeutet höhere Lichtausbeute, bessere Farbstabilität und längere Lebensdauer.

• Höhere Zuverlässigkeit:Keramik ist beständig gegen Vergilbung unter UV-Einstrahlung und robuster in Hochtemperatur- und Hochfeuchtigkeitsumgebungen.

• Höherer maximaler Treiberstrom:Die verbesserte Wärmeableitung ermöglicht den Betrieb mit dem vollen Dauerstrom von 500mA, was höhere Lumenpakete ermöglicht.

Der Nachteil ist typischerweise ein etwas höherer Stückpreis im Vergleich zu Kunststoffgehäusen.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQs)

F1: Was ist der Unterschied zwischen den Werten 'Typ' und 'Min' für den Lichtstrom in der Binning-Tabelle?

A1: Der 'Typ'-Wert (Typical) ist der Durchschnittsausgang für LEDs in diesem Bin. Der 'Min'-Wert (Minimum) ist die garantierte Untergrenze. Entwickler sollten den 'Min'-Wert für Worst-Case-Helligkeitsberechnungen in ihrer Anwendung verwenden.

F2: Kann ich diese LED kontinuierlich mit 500mA betreiben?

A2: Ja, 500mA ist der absolute maximale DC-Nennwert. Dauerbetrieb auf diesem Niveau erfordert jedoch exzellentes Wärmemanagement, um die Sperrschichttemperatur unter 125°C zu halten. Für optimale Lebensdauer und Effizienz wird der Betrieb bei 350mA oder niedriger empfohlen.

F3: Wie interpretiere ich die Spannungs-Bin-Codes beim Entwurf meines Treibers?

A3: Entwerfen Sie Ihren Konstantstromtreiber so, dass er die maximale V_Fin Ihrem ausgewählten Bin aufnehmen kann (z.B. für Bin 'E', Auslegung für bis zu 2,4V pro LED). Wenn Sie eine Spannungsquelle mit einem Widerstand verwenden, berechnen Sie den Widerstandswert mit der maximalen V_F, um sicherzustellen, dass der Strom unter Worst-Case-Bedingungen das Limit nicht überschreitet.

F4: Ist eine Linse auf dieser LED enthalten?

A4: Die Artikelnummer T1901PYA und der Code '00' in der Namenskonvention für 'keine Linse' deuten darauf hin, dass es sich um eine Primäroptik-LED (Chip-Level) ohne integrierte Sekundärlinse handelt. Der 120° Abstrahlwinkel ist inhärent im Chip- und Gehäusedesign.

11. Design-in Fallstudie

Szenario:Entwurf einer industriellen Hallenstrahler-Leuchte, die für eine spezifische Warn-/Signal-Anwendung 5000 Lumen gelbes Licht benötigt.

Design-Prozess:

1. Lichtstrom-Ziel:5000 lm erforderlich.

2. LED-Auswahl:Wählen Sie den 1Q Lichtstrom-Bin (Min 50 lm/LED bei 350mA).

3. Mengenberechnung:Anzahl LEDs = 5000 lm / 50 lm/LED = 100 LEDs. Fügen Sie eine 10% Reserve hinzu, Ziel sind 110 LEDs.

4. Elektrisches Design:Planen Sie, LEDs in Reihenschaltungen mit einem Konstantstromtreiber zu betreiben. Wählen Sie Spannungs-Bin 'D' (2,0-2,2V) für eine engere Verteilung. Für 10 LEDs in Reihe beträgt die maximale Stringspannung 10 * 2,2V = 22V. Wählen Sie einen Konstantstromtreiber mit einem Ausgangsspannungsbereich von bis zu ~25V und einem 350mA Ausgang.

5. Thermisches Design:Ordnen Sie 110 LEDs auf einer Metallkern-Leiterplatte (MCPCB) an. Berechnen Sie die gesamte Wärmeabgabe: ~110 LEDs * (2,2V * 0,35A) ≈ 84,7W elektrische Leistung, von der der größte Teil zu Wärme wird. Die MCPCB muss an einem ausreichend dimensionierten Aluminiumkühlkörper befestigt werden, um einen niedrigen Wärmewiderstand von der Sperrschicht zur Umgebung zu gewährleisten.

6. Optik:Da für die Flächenbeleuchtung ein breiter 120°-Strahl akzeptabel ist, werden keine Sekundäroptiken benötigt.

12. Funktionsprinzip

Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiterbauelemente, die Licht emittieren, wenn ein elektrischer Strom durch sie fließt. Dieses Phänomen wird Elektrolumineszenz genannt. In einer gelben LED wie dieser ist das Halbleitermaterial (typischerweise basierend auf Aluminiumgalliumindiumphosphid - AlGaInP) mit einer spezifischen Bandlücke konstruiert. Wenn sich Elektronen mit Elektronenlöchern innerhalb des Bauteils rekombinieren, wird Energie in Form von Photonen (Lichtteilchen) freigesetzt. Die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Energiebandlücke des Halbleitermaterials bestimmt. Das Keramikgehäuse dient als mechanische Stütze, stellt elektrische Verbindungen bereit und fungiert vor allem als effizienter Kühlkörper, um Wärmeenergie von der Halbleitersperrschicht abzuleiten und so Leistung und Zuverlässigkeit zu erhalten.

13. Technologietrends

Der Hochleistungs-LED-Markt entwickelt sich weiterhin hin zu höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), verbessertem Farbwiedergabeindex und größerer Zuverlässigkeit. Keramikgehäuse stellen aufgrund ihrer unübertroffenen thermischen Leistung einen bedeutenden Trend in diesem Bereich dar, insbesondere für mittlere bis hohe Leistungsanwendungen. Zukünftige Entwicklungen können umfassen:

• Integrierte Lösungen:Mehr LEDs mit eingebauten Treibern oder Steuerschaltungen (z.B. IC-on-board).

• Verbesserte Phosphor-Technologie:Für weiße LEDs, aber auch die Stabilität und Effizienz von farbkonvertierten LEDs beeinflussend.

• Miniaturisierung mit hoher Ausgangsleistung:Fortgesetzte Bestrebungen zu kleineren Gehäusen (z.B. 3030, 2929), die ähnliche oder höhere Leistungsdichten bewältigen können, was den Bedarf an fortschrittlichen thermischen Substraten wie Keramik weiter betont.

• Intelligente Beleuchtung:Integration mit Sensoren und Kommunikationsprotokollen für IoT-fähige Beleuchtungssysteme, bei denen das robuste Keramikgehäuse empfindliche Elektronik schützen kann.