LED-Datenblatt 2835 Kaltweiß - Gehäuse 2,8x3,5mm - Spannung 2,8V - Lichtstrom 28lm - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument erläutert die technischen Spezifikationen einer hochleistungsfähigen, oberflächenmontierbaren Kaltweiß-LED im industrieüblichen 2835-Gehäuse. Die Komponente ist für Zuverlässigkeit und konstante Leistung in anspruchsvollen Umgebungen ausgelegt und verfügt über einen breiten Abstrahlwinkel von 120 Grad sowie einen robusten Aufbau, der für verschiedene Beleuchtungs- und Anzeigeanwendungen geeignet ist.

Die zentralen Vorteile dieser Komponente sind ihre hohe Lichtausbeute, stabile Farbcharakteristik unter variierenden Betriebsbedingungen und die Einhaltung strenger Automotive-Qualifizierungsstandards (AEC-Q101). Ihre primären Zielmärkte umfassen Automotive-Innenraumbeleuchtungssysteme, Hintergrundbeleuchtung für Displays und Schalter sowie allgemeine Anzeigeanwendungen, bei denen eine konstante Weißlichtabgabe erforderlich ist.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Lichttechnische und elektrische Kenngrößen

Die Komponente arbeitet mit einem typischen Durchlassstrom (I_F) von 60mA, innerhalb eines zulässigen Bereichs von 10mA bis 80mA. Bei diesem typischen Strom liefert sie einen Lichtstrom (Φ_v) von 28 Lumen (lm), mit einem Minimum von 24 lm und einem Maximum von 40 lm gemäß der Binning-Struktur. Die zugehörige typische Durchlassspannung (V_F) beträgt 2,8 Volt, im Bereich von 2,5V bis 3,5V. Die dominante Wellenlänge ist durch Kaltweißes Licht mit typischen CIE-1931-Farbwertkoordinaten bei x=0,3292, y=0,3424 charakterisiert, mit einer Toleranz von ±0,005. Der Farbwiedergabeindex (Ra) ist mit einem Minimum von 80 spezifiziert, was eine gute Farbtreue für beleuchtete Objekte gewährleistet.

2.2 Thermische und Zuverlässigkeitsparameter

Das thermische Management ist entscheidend für die Lebensdauer der LED. Der thermische Widerstand von der Sperrschicht zum Lötpunkt wird mit zwei Werten angegeben: eine elektrische Messung (R_{th JS el}) von 50 K/W und eine reale Messung (R_{th JS real}) von 100 K/W. Die absolute maximale Sperrschichttemperatur (T_J) beträgt 125°C. Die Komponente ist für einen Betriebstemperaturbereich von -40°C bis +110°C ausgelegt. Sie verfügt über einen robusten ESD-Schutz, der bis zu 8 kV (Human Body Model) standhält. Die Komponente ist für die Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL) 2 qualifiziert und umfasst eine Vorbehandlung gemäß JEDEC J-STD-020D.

2.3 Absolute Maximalwerte

Die Einhaltung dieser Grenzwerte ist wesentlich, um dauerhafte Schäden zu verhindern. Die maximale kontinuierliche Verlustleistung (P_d) beträgt 280 mW. Der Durchlassstrom darf 80 mA kontinuierlich nicht überschreiten. Ein Stoßstrom (I_FM) von 1500 mA ist für Pulsbedingungen spezifiziert. Die Komponente ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt. Die maximale Löttemperatur während des Reflow-Lötens beträgt 260°C für 30 Sekunden.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Die LED-Ausgabe wird in Bins kategorisiert, um die Konsistenz in Produktionschargen sicherzustellen. Das primäre Binning basiert auf Lichtstrom und korrelierter Lichtstärke.

3.1 Lichtstrom-Bins

Die verfügbaren Lichtstrom-Bins für dieses Produkt sind im Datenblatt-Tabellenwerk hervorgehoben. Sie reichen von Gruppen mit geringerer Ausgangsleistung wie B1 (21-24 lm) bis hin zu Gruppen mit höherer Ausgangsleistung. Das typische Bauteil, wie in den Kenngrößen aufgeführt, fällt in den B7-Bin (27-30 lm) oder einen ähnlichen, basierend auf dem typischen Wert von 28 lm. Entwickler müssen den entsprechenden Bin-Code bei der Bestellung auswählen, um die für ihre Anwendung erforderliche Lichtausgabe zu garantieren.

4. Analyse der Leistungskurven

4.1 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (IV-Kurve)

Die Grafik zeigt eine nichtlineare Beziehung, typisch für LEDs. Die Spannung steigt mit dem Strom, aber die Steigerungsrate nimmt bei höheren Strömen leicht ab. Diese Kurve ist wesentlich für die Auslegung der strombegrenzenden Treiberschaltung.

4.2 Relativer Lichtstrom vs. Durchlassstrom

Die Lichtausgabe steigt bei niedrigeren Strömen überlinear mit dem Strom und wird beim typischen 60mA-Punkt linearer. Ein Betrieb deutlich über 60mA bringt abnehmende Effizienzgewinne und erhöht die thermische Belastung.

4.3 Relativer Lichtstrom vs. Sperrschichttemperatur

Dies ist eine entscheidende Grafik für das thermische Design. Der Lichtstrom nimmt mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Die Ausgabe bei 100°C ist deutlich niedriger als bei 25°C. Eine effektive Wärmeableitung ist erforderlich, um eine stabile Lichtausgabe über die Lebensdauer des Produkts aufrechtzuerhalten.

4.4 Farbortverschiebung vs. Sperrschichttemperatur und Strom

Die Grafiken für ΔCIE x und ΔCIE y zeigen geringfügige Verschiebungen der Farbwertkoordinaten bei Änderungen sowohl der Sperrschichttemperatur als auch des Durchlassstroms. Die Verschiebungen liegen in einem kleinen Bereich (±0,02), was auf eine gute Farbstabilität hinweist, die für Anwendungen mit konsistentem Weißpunkt entscheidend ist.

4.5 Durchlassstrom-Derating-Kurve

Diese Kurve definiert den maximal zulässigen kontinuierlichen Durchlassstrom in Abhängigkeit von der Lötpad-Temperatur. Beispielsweise beträgt bei einer Pad-Temperatur von 90°C der maximale Strom 80 mA. Bei 110°C reduziert er sich auf etwa 53 mA. Ein Betrieb unter 10mA wird nicht empfohlen.

4.6 Zulässige Pulsbelastbarkeit

Diese Grafik ermöglicht es Entwicklern, sichere Puls-Spitzenströme (I_F(A)) für verschiedene Pulsbreiten (t_p) und Tastverhältnisse (D) zu bestimmen. Sie ermöglicht die Verwendung höherer Momentanströme für gepulsten Betrieb, z.B. in multiplexer Beleuchtung oder blinkenden Anzeigen, ohne die durchschnittlichen Leistungsgrenzen zu überschreiten.

4.7 Spektrale Verteilung

Das Diagramm der relativen spektralen Leistungsverteilung zeigt einen Peak im blauen Wellenlängenbereich (ca. 450-460nm) vom LED-Chip, kombiniert mit der breiteren gelben Emission des Leuchtstoffs, was zum Kaltweiß-Spektrum führt. Das Fehlen signifikanter Ausgabe im tiefroten oder infraroten Bereich ist typisch für weiße LEDs.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED verwendet das 2835-Gehäuse-Format, das typischerweise Abmessungen von etwa 2,8mm Länge und 3,5mm Breite aufweist. Die genaue Maßzeichnung, einschließlich Höhe, Linsenform und Pad-Positionen, ist im mechanischen Abmessungsabschnitt des Datenblatts angegeben. Toleranzen sind für die automatisierte Bestückung kritisch.

5.2 Polaritätskennzeichnung und Pad-Design

Anode und Kathode sind auf dem Bauteil markiert, typischerweise mit einer visuellen Markierung wie einer Kerbe oder einer grünen Markierung auf der Kathodenseite. Das empfohlene Lötpad-Layout wird bereitgestellt, um eine zuverlässige Lötstelle, eine ordnungsgemäße Wärmeleitung zur Leiterplatte und die Vermeidung von "Tombstoning" während des Reflow-Lötens zu gewährleisten. Das Pad-Design umfasst oft thermische Durchkontaktierungen unter dem thermischen Pad des Bauteils, um Wärme auf andere Leiterplattenlagen oder einen Kühlkörper zu übertragen.

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Ein detailliertes Reflow-Profil ist spezifiziert, um thermischen Schock und Schäden zu verhindern. Wichtige Parameter umfassen eine Vorwärmrampe, eine Einweichzone, eine Spitzentemperatur von maximal 260°C und eine kontrollierte Abkühlrate. Die Zeit oberhalb der Liquidustemperatur (TAL) und die Zeit innerhalb von 5°C der Spitzentemperatur sind kritische Randbedingungen, die eingehalten werden müssen, um die Integrität der Lötstelle und die LED-Zuverlässigkeit zu erhalten.

6.2 Vorsichtsmaßnahmen für die Verwendung

Allgemeine Handhabungsvorsichtsmaßnahmen umfassen die Vermeidung mechanischer Belastung der Linse, die Verhinderung von Kontamination der optischen Oberfläche und die Verwendung geeigneter ESD-Schutzmaßnahmen während der Handhabung. Das Bauteil sollte in seiner ursprünglichen Feuchtigkeitssperrbeutel mit Trockenmittel gelagert werden, wenn die MSL-Stufe überschritten wurde oder der Beutel länger als die spezifizierte Lagerdauer geöffnet war.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die LEDs werden auf Gurt und Rolle geliefert, um Kompatibilität mit schnellen automatischen Bestückungsgeräten zu gewährleisten. Die Verpackungsinformationen erläutern die Rollenabmessungen, Gurtbreite, Taschenabstand und Ausrichtung der Komponenten auf dem Gurt. Die Artikelnummernstruktur kodiert wichtige Attribute wie den Basisproduktcode (z.B. 67-11S-C80600H-AM), der mit spezifischen Lichtstrom-/Farb-Bins korreliert sein kann. Der Bestellinformationsabschnitt klärt, wie die gewünschten Bin-Codes und Verpackungsmengen spezifiziert werden.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• Automotive-Innenraumbeleuchtung:Armaturenbrettbeleuchtung, Schalter-Hintergrundbeleuchtung, Leselampen und Infotainment-Systemtasten. Die AEC-Q101-Qualifizierung macht sie für diese anspruchsvollen Umgebungsanwendungen geeignet.
• Hintergrundbeleuchtung:Ideal für rand- oder direktbeleuchtete LCD-Panels, Folientastschalter, symbolische Anzeigen und kleine Werbedisplays aufgrund ihrer hohen Helligkeit und des breiten Abstrahlwinkels.
• Allgemeine Anzeige:Statusanzeigen, Panel-Lichter und dekorative Beleuchtung, bei denen ein kaltweißer Farbpunkt gewünscht ist.

8.2 Design-Überlegungen

• Treiber-Schaltung:Ein Konstantstrom-Treiber ist zwingend erforderlich, um eine stabile Lichtausgabe und Farbe zu gewährleisten. Der Treiber muss basierend auf dem V_F-Bereich und dem erforderlichen I_F.
• Thermisches Management:Das Leiterplatten-Layout muss die Wärmeableitung unterstützen. Die Verwendung eines thermischen Entlastungspads, das über mehrere Durchkontaktierungen mit einer Massefläche oder einer dedizierten Kupferfläche verbunden ist, wird dringend empfohlen. Die Derating-Kurve muss für die erwartete Betriebsumgebungstemperatur konsultiert werden.
• Optisches Design:Der 120-Grad-Abstrahlwinkel entspricht einer lambert'schen Verteilung. Für fokussiertes oder gerichtetes Licht sind Sekundäroptiken (Linsen, Reflektoren) erforderlich. Das Linsenmaterial der LED selbst sollte bei der Gestaltung von Abdeckungen oder Diffusoren berücksichtigt werden.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu Standard-2835-LEDs für den kommerziellen Bereich sind die wesentlichen Unterscheidungsmerkmale dieses Bauteils seine Automotive-Qualifizierung (AEC-Q101) und höheren Zuverlässigkeitsspezifikationen. Es bietet eine robuste Lösung für Anwendungen, bei denen Temperaturwechsel, Feuchtigkeit und Langzeit-Zuverlässigkeit kritisch sind. Der spezifizierte 8kV-ESD-Schutz ist ebenfalls vielen einfachen LEDs überlegen und bietet eine bessere Handhabungsrobustheit. Die detaillierte Binning-Struktur ermöglicht eine engere Kontrolle der Lichtausgabe für Anwendungen, die Konsistenz über mehrere Einheiten hinweg erfordern.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich diese LED direkt an einer 3,3V- oder 5V-Versorgung betreiben?

A: Nein. Eine LED ist ein stromgesteuertes Bauteil. Sie müssen einen Reihenstrombegrenzungswiderstand oder vorzugsweise eine Konstantstrom-Treiberschaltung verwenden. Der erforderliche Widerstandswert hängt von der Versorgungsspannung und der Durchlassspannung der LED beim gewünschten Strom ab.

F: Warum gibt es zwei verschiedene thermische Widerstandswerte (50 K/W und 100 K/W)?

A: Die elektrische Methode (50 K/W) ist eine schnellere Messung, kann aber den wahren thermischen Widerstand unterschätzen. Die reale Messung (100 K/W) ist genauer und sollte für ernsthafte thermische Modellierung verwendet werden. Verwenden Sie für ein zuverlässiges Design stets den konservativeren (höheren) Wert.

F: Was passiert, wenn ich die LED bei der maximalen Sperrschichttemperatur von 125°C betreibe?

A: Der Betrieb am absoluten Maximalwert wird die Lebensdauer der LED aufgrund beschleunigter Lichtstromabnahme und möglicher Leuchtstoffdegradation drastisch reduzieren. Das Design sollte darauf abzielen, die Sperrschichttemperatur so niedrig wie möglich zu halten, idealerweise unter 85°C für eine lange Lebensdauer.

F: Wie interpretiere ich den Bin-Code bei der Bestellung?

A: Der Bin-Code (z.B. B7) definiert das garantierte Minimum und Maximum des Lichtstroms für diese Charge von LEDs. Sie müssen den erforderlichen Bin in Ihrer Bestellung angeben, um sicherzustellen, dass Sie LEDs mit der für die Helligkeitskonsistenz Ihrer Anwendung erforderlichen Leistung erhalten.

11. Praktische Design- und Verwendungsbeispiele

11.1 Hintergrundbeleuchtung für Automotive-Kombiinstrument

In dieser Anwendung sind mehrere LEDs angeordnet, um eine gleichmäßige Hintergrundbeleuchtung für Instrumente und einen LCD-Bildschirm bereitzustellen. Design-Überlegungen umfassen: Auswahl eines einheitlichen Lichtstrom-Bins (z.B. B7), um helle/dunkle Stellen zu vermeiden; Verwendung eines PWM-dimmbaren Konstantstrom-Treiber-Arrays zur Helligkeitssteuerung; Implementierung eines robusten thermischen Designs auf der Leiterplatte, um die hohe Umgebungstemperatur im Armaturenbrett zu bewältigen; und Sicherstellung, dass das optische Design (Lichtleiter, Diffusoren) mit dem 120-Grad-Abstrahlmuster der LED kompatibel ist, um eine gleichmäßige Ausleuchtung zu erreichen.

11.2 Industrielle Bedienfeld-Anzeige

Für eine Statusanzeige an einer Werkzeugmaschine könnte eine einzelne LED verwendet werden. Eine einfache Schaltung mit einem Reihenwiderstand an einer 24V-Gleichstromversorgung kann entworfen werden, wobei der Widerstandswert als R = (24V - V_F) / I_F berechnet wird. Die Verwendung des maximalen V_F-Werts von 3,5V stellt sicher, dass der Strom selbst für Bauteile mit dem höchsten V_F 60mA nicht überschreitet. Der breite Abstrahlwinkel gewährleistet, dass die Anzeige von verschiedenen Bedienerpositionen aus sichtbar ist.

12. Funktionsprinzip

Dies ist eine leuchtstoffkonvertierte weiße LED. Der Kern ist ein Halbleiterchip (typischerweise basierend auf InGaN), der bei Durchlassbetrieb (Elektrolumineszenz) Licht im blauen Spektrum emittiert. Dieses blaue Licht trifft auf eine Schicht aus gelbem (und oft rotem) Leuchtstoff, die auf oder um den Chip aufgebracht ist. Der Leuchtstoff absorbiert einen Teil des blauen Lichts und emittiert es als ein breiteres Spektrum von gelbem und rotem Licht neu. Die Mischung aus dem verbleibenden blauen Licht und dem konvertierten gelben/roten Licht wird vom menschlichen Auge als weißes Licht wahrgenommen. Das genaue Verhältnis von blauem zu leuchtstoffkonvertiertem Licht bestimmt die korrelierte Farbtemperatur (CCT), was zur "Kaltweiß"-Spezifikation dieses Bauteils führt.

13. Technologietrends

Der allgemeine Trend bei SMD-LEDs wie dem 2835-Gehäuse geht hin zu höherer Lichtausbeute (mehr Lumen pro Watt), verbesserter Farbwiedergabe (höherer CRI- und R9-Wert für Rotwiedergabe) und größerer Zuverlässigkeit bei höheren Betriebstemperaturen. Es gibt auch einen Trend zu engerer Farbkonsistenz (kleinere MacAdam-Ellipsen) und niedrigeren Kosten pro Lumen. In Automotive-Anwendungen besteht eine Nachfrage nach LEDs, die noch höhere Temperaturbereiche und aggressivere Temperaturwechsel aushalten können. Die Integration von Treiberelektronik und mehreren LED-Chips in einzelne Gehäuse (COB - Chip-on-Board oder integrierte LED-Module) ist ein weiterer bedeutender Trend, obwohl diskrete Komponenten wie diese 2835-LED für flexible, verteilte Beleuchtungsdesigns weiterhin wesentlich sind.