Inhaltsverzeichnis
- 1. Produktübersicht
- 1.1 Allgemeine Beschreibung
- 1.2 Merkmale
- 1.3 Anwendungen
- 2. Technische Parameteranalyse
- 2.1 Elektrische und optische Kennwerte (Ta=25°C)
- 2.2 Absolute Maximalwerte (Ta=25°C)
- 2.3 Binning-System
- 3. Kennlinien
- 3.1 Durchlassspannung in Abhängigkeit vom Durchlassstrom
- 3.2 Relative Intensität in Abhängigkeit vom Durchlassstrom
- 3.3 Einfluss der Anschlusstemparatur
- 3.4 Dominante Wellenlänge in Abhängigkeit vom Durchlassstrom
- 3.5 Spektrale Verteilung
- 3.6 Abstrahlcharakteristik
- 4. Mechanische und Verpackungsinformationen
- 4.1 Gehäuseabmessungen
- 4.2 Gurtband und Spule
- 4.3 Etiketteninformationen
- 5. Zuverlässigkeit und Prüfung
- 5.1 Zuverlässigkeitsprüfbedingungen
- 5.2 Ausfallkriterien
- 6. Richtlinien für das SMT-Reflow-Löten
- 6.1 Reflow-Profil
- 6.2 Handlöten und Reparatur
- 7. Handhabungshinweise und Lagerung
- 7.1 Umgebungsbedingungen
- 7.2 Lagerbedingungen
- 7.3 ESD-Schutz
- 7.4 Reinigung
- 8. Bestellinformationen
- LED-Spezifikations-Terminologie
- Photoelektrische Leistung
- Elektrische Parameter
- Wärmemanagement & Zuverlässigkeit
- Verpackung & Materialien
- Qualitätskontrolle & Binning
- Prüfung & Zertifizierung
1. Produktübersicht
1.1 Allgemeine Beschreibung
Diese zweifarbige LED wird mit einem orangefarbenen Chip und einem grünen Chip in einem kompakten Gehäuse von 1,6 mm x 1,6 mm x 0,7 mm hergestellt. Sie ist für die Oberflächenmontagetechnologie (SMT) ausgelegt und eignet sich für eine Vielzahl von Anzeige- und Displayanwendungen.
1.2 Merkmale
- Extrem großer Abstrahlwinkel von 140 Grad.
- Geeignet für alle SMT-Bestückungs- und Lötprozesse.
- Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe: Level 3 (gemäß J-STD-020).
- RoHS-konform.
1.3 Anwendungen
- Optische Anzeigen
- Schalter, Symbole und Displays
- Allgemeine Beleuchtung und Signalgebung
2. Technische Parameteranalyse
2.1 Elektrische und optische Kennwerte (Ta=25°C)
Bei einem Durchlassstrom von 20 mA zeigt das Bauteil folgende Eigenschaften:
- Dominante Wellenlänge:Orange: 620-630 nm (typisch 623 nm); Grün: 520-530 nm (typisch 525 nm). Die Wellenlänge wird zur engeren Kontrolle in Untergruppen eingeteilt.
- Spektrale Halbwertsbreite:Orange: 15 nm; Grün: 30 nm.
- Durchlassspannung:Orange: 1,8-2,4 V (typisch 2,0 V); Grün: 2,8-3,6 V (typisch 3,2 V). In spezifische Spannungsbereiche eingeteilt.
- Lichtstärke:Orange: 150-430 mcd (eingeteilt in C1-I2); Grün: 260-900 mcd (eingeteilt in H00-1CM).
- Abstrahlwinkel:140 Grad (bei halber Leistung).
- Sperrstrom:≤10 μA bei VR=5 V.
- Wärmewiderstand (Sperrschicht zur Lötstelle):450°C/W.
2.2 Absolute Maximalwerte (Ta=25°C)
| Parameter | Symbol | Orange | Grün | Einheit |
|---|---|---|---|---|
| Verlustleistung | Pd | 72 | 108 | mW |
| Durchlassstrom | IF | 30 | mA | |
| Spitzen-Durchlassstrom (Impuls) | IFP | 60 | mA | |
| ESD (HBM) | ESD | 1000 | V | |
| Betriebstemperatur | Topr | -40 ~ +85 | °C | |
| Lagertemperatur | Tstg | -40 ~ +85 | °C | |
| Sperrschichttemperatur | Tj | 95 | °C | |
Hinweis: Der Spitzen-Durchlassstrom wird bei einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Impulsbreite von 0,1 ms angegeben. Ein ordnungsgemäßes Wärmemanagement ist erforderlich, um sicherzustellen, dass die Sperrschichttemperatur 95°C nicht überschreitet.
2.3 Binning-System
Das Bauteil wird zur Gewährleistung einer konsistenten Leistung in den Anwendungen nach dominanter Wellenlänge, Durchlassspannung und Lichtstärke in Bins sortiert. Für Orange umfassen die Wellenlängen-Bins E00 (620-625 nm) und F00 (625-630 nm). Für Grün umfassen die Bins E10 (520-522,5 nm), E20 (522,5-525 nm), F10 (525-527,5 nm), F20 (527,5-530 nm). Die Durchlassspannungs-Bins sind als B1 (1,8-1,9 V), B2 (1,9-2,0 V) für Orange gekennzeichnet; für Grün reichen die Bins von 2,8-2,9 V bis 3,5-3,6 V. Die Lichtstärke-Bins sind für Orange als C1 bis J2 codiert und für Grün als H00 bis 1CM. Die Bin-Codes sind auf dem Verpackungsetikett vermerkt.
3. Kennlinien
Die folgenden typischen Kennlinien dienen als Referenz bei Ta=25°C, sofern nicht anders angegeben.
3.1 Durchlassspannung in Abhängigkeit vom Durchlassstrom
Bei niedrigen Strömen steigt die Durchlassspannung logarithmisch mit dem Strom an. Die VF-IF-Kennlinie zeigt, dass bei 20 mA die Durchlassspannung etwa 2,0 V für Orange und 3,2 V für Grün beträgt. Bei höheren Strömen steigt die Spannung aufgrund des Serienwiderstands an.
3.2 Relative Intensität in Abhängigkeit vom Durchlassstrom
Die relative Lichtstärke steigt mit dem Durchlassstrom bis zu 30 mA an und zeigt für beide Farben einen nahezu linearen Zusammenhang. Bei 20 mA entspricht die Intensität dem nominalen Nennwert.
3.3 Einfluss der Anschlusstemparatur
Mit steigender Umgebungs- oder Anschlusstemparatur nimmt die relative Intensität ab. Bei 85°C fällt die Intensität auf etwa 80 % des Werts bei 25°C. Der maximal zulässige Durchlassstrom wird mit zunehmender Temperatur ebenfalls herabgesetzt; bei Anschlusstemparaturen über 85°C muss der Strom reduziert werden, um die maximale Sperrschichttemperatur nicht zu überschreiten.
3.4 Dominante Wellenlänge in Abhängigkeit vom Durchlassstrom
Bei Orange verschiebt sich die dominante Wellenlänge geringfügig (~1-2 nm) mit zunehmendem Strom. Bei Grün ist die Verschiebung im Bereich von 0-30 mA minimal. Diese Information ist für farbkritische Anwendungen wichtig.
3.5 Spektrale Verteilung
Die orangefarbene Emission hat ihren Peak bei etwa 623 nm mit einer Halbwertsbreite von 15 nm; die grüne Emission hat ihren Peak bei etwa 525 nm mit einer Halbwertsbreite von 30 nm. Die Spektren zeigen keine Nebenpeaks, was eine reine Farbausgabe gewährleistet.
3.6 Abstrahlcharakteristik
Die Abstrahlcharakteristik ist Lambert-ähnlich mit einem weiten Abstrahlwinkel von 140 Grad, was sie für Anzeigeanwendungen geeignet macht, bei denen eine große Winkelabdeckung gewünscht wird.
4. Mechanische und Verpackungsinformationen
4.1 Gehäuseabmessungen
Das LED-Gehäuse misst 1,6 mm x 1,6 mm x 0,7 mm (LxBxH). Die Bodenansicht zeigt vier Pads: Pad 1 (Anode für Grün), Pad 2 (Kathode für Grün), Pad 3 (Anode für Orange), Pad 4 (Kathode für Orange). Die Polarität ist durch eine Markierung auf dem Gehäuse gekennzeichnet. Das Lötmuster empfiehlt 0,8 mm x 0,6 mm Pads für jeden Anschluss.
4.2 Gurtband und Spule
Die Bauteile werden in Gurtband mit einer Breite von 8 mm, einem Teilungsabstand von 4 mm und einer Tiefe der Tasche von 1,83 mm verpackt. Jede Spule enthält 4000 Stück. Der Spulendurchmesser beträgt 178 mm (7 Zoll) mit einem Nabendurchmesser von 60 mm.
4.3 Etiketteninformationen
Das Etikett enthält Teilenummer, Spezifikationsnummer, Chargennummer, Bin-Codes (Wellenlänge, Spannung, Intensität), Menge und Datumscode. Die Bin-Codes ermöglichen die Rückverfolgbarkeit der spezifischen Leistungsparameter.
5. Zuverlässigkeit und Prüfung
5.1 Zuverlässigkeitsprüfbedingungen
Die LED wurde gemäß JEDEC-Standards qualifiziert. Die Tests umfassen:
- Reflow: max. 260°C, 10 Sekunden, 2 Mal.
- Temperaturzyklus: -40°C bis 100°C, 100 Zyklen.
- Thermischer Schock: -40°C bis 100°C, 300 Zyklen.
- Hochtemperaturlagerung: 100°C, 1000 Stunden.
- Niedertemperaturlagerung: -40°C, 1000 Stunden.
- Lebensdauertest: 25°C, 20 mA, 1000 Stunden.
Alle Tests werden mit 0 Ausfällen bestanden (Annahme/Ablehnung 0/1) bei Stichprobengrößen von 22 Stück.
5.2 Ausfallkriterien
Nach den Zuverlässigkeitstests gelten folgende Änderungen als Ausfall: Anstieg der Durchlassspannung um >10 % über der oberen Spezifikationsgrenze, Sperrstrom >2x obere Spezifikationsgrenze und Abfall des Lichtstroms unter 70 % der unteren Spezifikationsgrenze.
6. Richtlinien für das SMT-Reflow-Löten
6.1 Reflow-Profil
Das empfohlene Reflow-Profil ist wie folgt:
- Durchschnittliche Aufheizrate (Tsmax bis TP): ≤3°C/s
- Vorwärmen: 150°C bis 200°C für 60-120 Sekunden
- Zeit über 217°C: 60-150 Sekunden
- Spitzentemperatur: 260°C, maximal 10 Sekunden
- Abkühlrate: ≤6°C/s
- Zeit von 25°C bis zur Spitze: ≤8 Minuten
Das Reflow-Löten sollte nicht mehr als zweimal durchgeführt werden. Wenn zwischen den Lötvorgängen mehr als 24 Stunden vergehen, ist zum Entfernen von Feuchtigkeit ein Backen erforderlich.
6.2 Handlöten und Reparatur
Handlöten ist mit einer Lötkolbentemperatur unter 300°C für weniger als 3 Sekunden erlaubt, und es ist nur ein Lötzyklus zulässig. Für Reparaturen wird ein doppelköpfiger Lötkolben empfohlen, um Schäden am Gehäuse zu vermeiden.
7. Handhabungshinweise und Lagerung
7.1 Umgebungsbedingungen
Die LED sollte in Umgebungen verwendet werden, in denen der Schwefelgehalt unter 100 ppm und der Halogengehalt (Brom, Chlor) jeweils unter 900 ppm liegt, wobei die Gesamthalogene unter 1500 ppm liegen sollten. Flüchtige organische Verbindungen (VOCs) können zu einer Verfärbung der Silikonlinse führen, daher sollten die in der Leuchte verwendeten Materialien auf Verträglichkeit geprüft werden.
7.2 Lagerbedingungen
Vor dem Öffnen des Feuchtigkeitsschutzbeutels bei ≤30°C und ≤75% relativer Luftfeuchtigkeit bis zu 1 Jahr lagern. Nach dem Öffnen müssen die LEDs innerhalb von 168 Stunden bei ≤30°C und ≤60% relativer Luftfeuchtigkeit verarbeitet werden. Wenn die Lagerzeit überschritten ist oder das Trockenmittel verblasst ist, vor der Verwendung mindestens 24 Stunden bei 60±5°C backen.
7.3 ESD-Schutz
Die LED ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD) und elektrischer Überlastung (EOS). Bei der Handhabung sollten geeignete ESD-Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, wie z. B. geerdete Arbeitsplätze und Handgelenkbänder.
7.4 Reinigung
Eine Reinigung nach dem Löten wird empfohlen, wenn Sauberkeit kritisch ist. Isopropylalkohol ist ein geeignetes Lösungsmittel. Eine Ultraschallreinigung wird nicht empfohlen, da sie die LED beschädigen kann. Stellen Sie sicher, dass die Lösungsmittel das Gehäusematerial nicht angreifen.
8. Bestellinformationen
Das Bauteil wird in Gurt- und Spulenverpackung mit 4000 Stück pro Spule geliefert. Die Teilenummer und die Bin-Codes sind auf dem Spulenetikett aufgedruckt. Um bestimmte Bins zu bestellen, geben Sie die gewünschten Wellenlängen-, Spannungs- und Intensitätsbereiche an. Ein typischer Bestellcode kann beispielsweise die Basisteilenummer gefolgt von Bin-Kennungen enthalten.
LED-Spezifikations-Terminologie
Vollständige Erklärung der LED-Technikbegriffe
Photoelektrische Leistung
| Begriff | Einheit/Darstellung | Einfache Erklärung | Warum wichtig |
|---|---|---|---|
| Lichtausbeute | lm/W (Lumen pro Watt) | Lichtausgang pro Watt Strom, höher bedeutet energieeffizienter. | Bestimmt direkt den Energieeffizienzgrad und Stromkosten. |
| Lichtstrom | lm (Lumen) | Gesamtlicht, das von der Quelle emittiert wird, allgemein "Helligkeit" genannt. | Bestimmt, ob das Licht hell genug ist. |
| Betrachtungswinkel | ° (Grad), z.B. 120° | Winkel, bei dem die Lichtintensität auf die Hälfte abfällt, bestimmt die Strahlbreite. | Beeinflusst Beleuchtungsbereich und Gleichmäßigkeit. |
| Farbtemperatur | K (Kelvin), z.B. 2700K/6500K | Wärme/Kühle des Lichts, niedrigere Werte gelblich/warm, höhere weißlich/kühl. | Bestimmt Beleuchtungsatmosphäre und geeignete Szenarien. |
| Farbwiedergabeindex | Einheitenlos, 0–100 | Fähigkeit, Objektfarben genau wiederzugeben, Ra≥80 ist gut. | Beeinflusst Farbauthentizität, wird an anspruchsvollen Orten wie Einkaufszentren, Museen verwendet. |
| Farborttoleranz | MacAdam-Ellipsenschritte, z.B. "5-Schritt" | Metrik für Farbkonsistenz, kleinere Schritte bedeuten konsistentere Farbe. | Sichert einheitliche Farbe über dieselbe Charge von LEDs. |
| Dominante Wellenlänge | nm (Nanometer), z.B. 620nm (rot) | Wellenlänge, die der Farbe farbiger LEDs entspricht. | Bestimmt Farbton von roten, gelben, grünen monochromen LEDs. |
| Spektralverteilung | Wellenlänge vs. Intensitätskurve | Zeigt Intensitätsverteilung über Wellenlängen. | Beeinflusst Farbwiedergabe und Farbqualität. |
Elektrische Parameter
| Begriff | Symbol | Einfache Erklärung | Design-Überlegungen |
|---|---|---|---|
| Flussspannung | Vf | Mindestspannung zum Einschalten der LED, wie "Startschwelle". | Treiberspannung muss ≥ Vf sein, Spannungen addieren sich für serielle LEDs. |
| Flussstrom | If | Stromwert für normalen LED-Betrieb. | Normalerweise Konstantstromantrieb, Strom bestimmt Helligkeit & Lebensdauer. |
| Max. Pulsstrom | Ifp | Spitzenstrom, der für kurze Zeit erträglich ist, wird für Dimmen oder Blinken verwendet. | Pulsbreite & Tastverhältnis müssen streng kontrolliert werden, um Schäden zu vermeiden. |
| Sperrspannung | Vr | Maximale Sperrspannung, die die LED aushalten kann, darüber kann es zum Durchbruch kommen. | Schaltung muss verhindern, dass umgekehrte Verbindung oder Spannungsspitzen auftreten. |
| Wärmewiderstand | Rth (°C/W) | Widerstand gegen Wärmeübertragung vom Chip zum Lötpunkt, niedriger ist besser. | Hoher Wärmewiderstand erfordert stärkere Wärmeableitung. |
| ESD-Immunität | V (HBM), z.B. 1000V | Fähigkeit, elektrostatische Entladung zu widerstehen, höher bedeutet weniger anfällig. | In der Produktion sind antistatische Maßnahmen erforderlich, insbesondere für empfindliche LEDs. |
Wärmemanagement & Zuverlässigkeit
| Begriff | Schlüsselmetrik | Einfache Erklärung | Auswirkung |
|---|---|---|---|
| Sperrschichttemperatur | Tj (°C) | Tatsächliche Betriebstemperatur im LED-Chip. | Jede Reduzierung um 10°C kann die Lebensdauer verdoppeln; zu hoch verursacht Lichtabfall, Farbverschiebung. |
| Lichtstromrückgang | L70 / L80 (Stunden) | Zeit, bis die Helligkeit auf 70% oder 80% des Anfangswerts sinkt. | Definiert direkt die "Nutzungsdauer" der LED. |
| Lichtstromerhaltung | % (z.B. 70%) | Prozentsatz der nach Zeit verbleibenden Helligkeit. | Gibt die Fähigkeit an, die Helligkeit über die langfristige Nutzung zu erhalten. |
| Farbverschiebung | Δu′v′ oder MacAdam-Ellipse | Grad der Farbänderung während der Verwendung. | Beeinflusst die Farbkonsistenz in Beleuchtungsszenen. |
| Thermisches Altern | Materialabbau | Verschlechterung aufgrund langfristig hoher Temperatur. | Kann zu Helligkeitsabfall, Farbänderung oder Leiterunterbrechung führen. |
Verpackung & Materialien
| Begriff | Gängige Typen | Einfache Erklärung | Merkmale & Anwendungen |
|---|---|---|---|
| Gehäusetyp | EMC, PPA, Keramik | Chip schützendes Gehäusematerial, bietet optische/thermische Schnittstelle. | EMC: gute Wärmebeständigkeit, niedrige Kosten; Keramik: bessere Wärmeableitung, längere Lebensdauer. |
| Chip-Struktur | Front, Flip-Chip | Chip-Elektrodenanordnung. | Flip-Chip: bessere Wärmeableitung, höhere Effizienz, für Hochleistung. |
| Phosphorbeschichtung | YAG, Silikat, Nitrid | Bedeckt den blauen Chip, wandelt einen Teil in gelb/rot um, mischt zu weiß. | Verschiedene Phosphore beeinflussen Effizienz, CCT und CRI. |
| Linse/Optik | Flach, Mikrolinse, TIR | Optische Struktur auf der Oberfläche, die die Lichtverteilung steuert. | Bestimmt den Betrachtungswinkel und die Lichtverteilungskurve. |
Qualitätskontrolle & Binning
| Begriff | Binning-Inhalt | Einfache Erklärung | Zweck |
|---|---|---|---|
| Lichtstrom-Bin | Code z.B. 2G, 2H | Nach Helligkeit gruppiert, jede Gruppe hat Mindest-/Maximal-Lumenwerte. | Sichert einheitliche Helligkeit in derselben Charge. |
| Spannungs-Bin | Code z.B. 6W, 6X | Nach Flussspannungsbereich gruppiert. | Erleichtert Treiberabgleich, verbessert Systemeffizienz. |
| Farb-Bin | 5-Schritt MacAdam-Ellipse | Nach Farbkoordinaten gruppiert, sichert engen Bereich. | Garantiert Farbkonsistenz, vermeidet ungleichmäßige Farbe innerhalb der Leuchte. |
| CCT-Bin | 2700K, 3000K usw. | Nach CCT gruppiert, jede hat entsprechenden Koordinatenbereich. | Erfüllt verschiedene Szenario-CCT-Anforderungen. |
Prüfung & Zertifizierung
| Begriff | Standard/Test | Einfache Erklärung | Bedeutung |
|---|---|---|---|
| LM-80 | Lichtstromerhaltungstest | Langzeitbeleuchtung bei konstanter Temperatur, Aufzeichnung von Helligkeitsabfall. | Wird zur Schätzung der LED-Lebensdauer (mit TM-21) verwendet. |
| TM-21 | Lebensdauerschätzstandard | Schätzt Lebensdauer unter tatsächlichen Bedingungen basierend auf LM-80-Daten. | Bietet wissenschaftliche Lebensdauervorhersage. |
| IESNA | Beleuchtungstechnische Gesellschaft | Deckt optische, elektrische, thermische Testmethoden ab. | Industrieanerkannte Testbasis. |
| RoHS / REACH | Umweltzertifizierung | Stellt sicher, dass keine schädlichen Substanzen (Blei, Quecksilber) enthalten sind. | Marktzugangsvoraussetzung international. |
| ENERGY STAR / DLC | Energieeffizienzzertifizierung | Energieeffizienz- und Leistungszertifizierung für Beleuchtungsprodukte. | Wird in staatlichen Beschaffungen, Subventionsprogrammen verwendet, steigert Wettbewerbsfähigkeit. |