Zweifarben-LED 3,0x2,5x1,4mm - Durchlassspannung 1,8-3,6V/1,8-2,4V - Verlustleistung 72mW/108mW - Orange/Blau Technisches Datenblatt

1. Produktübersicht

Dieses Produkt ist eine zweifarbige Leuchtdiode (LED), die einen orangefarbenen Chip und einen blauen Chip in einem einzigen SMD-Gehäuse vereint. Die Gehäuseabmessungen betragen 3,0 mm x 2,5 mm x 1,4 mm. Es ist für allgemeine Anzeige- und Displayanwendungen konzipiert, bei denen zwei unterschiedliche Farben erforderlich sind. Das Bauteil ist mit standardmäßigen SMT-Bestückungsprozessen kompatibel und RoHS-konform. Die Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe ist als Level 3 klassifiziert, was eine ordnungsgemäße Handhabung nach dem Öffnen erfordert. Der schmale Abstrahlwinkel von 60 Grad sorgt für ein fokussiertes Licht, wodurch es sich für Anwendungen mit hoher Richtwirkung eignet.

2. Analyse der technischen Parameter

2.1 Elektrische und optische Eigenschaften

Alle Kennwerte werden bei Ts = 25 °C gemessen, sofern nicht anders angegeben. Die LED weist für beide Chips eine spektrale Halbwertsbreite von 15 nm auf. Die Durchlassspannung (VF) ist für jede Farbe in mehrere Codes unterteilt, um eine enge elektrische Sortierung zu gewährleisten. Für den orangefarbenen Chip liegt VF zwischen 1,8 V und 3,6 V über die Bins B1 bis J0. Für den blauen Chip liegt VF zwischen 1,8 V und 2,4 V über die Bins B1 bis D2. Die dominante Wellenlänge (λd) für Orange liegt zwischen 615 nm und 630 nm, für Blau zwischen 460 nm und 470 nm, beide gemessen bei 20 mA. Die Lichtstärke (IV) bei 20 mA liegt für beide Farben zwischen 230 mcd und 1200 mcd, mit mehreren Intensitäts-Bins (I00, J00, K00, L00) zur feinen Sortierung. Der Abstrahlwinkel (2θ1/2) beträgt 60 Grad. Der Sperrstrom bei VR = 5 V ist auf maximal 10 μA begrenzt. Der thermische Widerstand von der Sperrschicht zum Lötpunkt (RTHJ-S) beträgt 450 °C/W.

2.2 Absolute maximale Nennwerte

Die absoluten maximalen Nennwerte definieren die Grenzen, bei deren Überschreitung das Bauteil beschädigt werden kann. Die Verlustleistung (Pd) beträgt 72 mW für den orangefarbenen Chip und 108 mW für den blauen Chip. Der maximale Durchlassstrom (IF) beträgt 30 mA pro Chip. Der Spitzendurchlassstrom (IFP) kann bei einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 0,1 ms bis zu 60 mA erreichen. Die elektrostatische Entladungsfestigkeit (HBM) beträgt 1000 V. Der Betriebstemperaturbereich (Topr) liegt zwischen -40 °C und +85 °C, der Lagertemperaturbereich (Tstg) ebenfalls zwischen -40 °C und +85 °C. Die Sperrschichttemperatur (Tj) darf 95 °C nicht überschreiten. Es ist entscheidend, dass die Verlustleistung diese Grenzen nicht überschreitet, und ein angemessenes Wärmemanagement muss implementiert werden.

3. Binning-System

Die LED wird in mehrere Bins sortiert, um enge Verteilungen der Schlüsselparameter zu gewährleisten. Die Durchlassspannungs-Bins für beide Farben sind gemäß der Spezifikationstabelle definiert. Für Orange: B1 (1,8-1,9 V), B2 (1,9-2,0 V), C1 (2,0-2,1 V), C2 (2,1-2,2 V), D1 (2,2-2,3 V), D2 (2,3-2,4 V), G0 (2,8-3,0 V), H0 (3,0-3,2 V), I0 (3,2-3,4 V), J0 (3,4-3,6 V). Für Blau: B1 (1,8-1,9 V), B2 (1,9-2,0 V), C1 (2,0-2,1 V), C2 (2,1-2,2 V), D1 (2,2-2,3 V), D2 (2,3-2,4 V). Dominante Wellenlängen-Bins: Orange – D00 (615-620 nm), E00 (620-625 nm), F00 (625-630 nm); Blau – C00 (460-465 nm), D00 (465-470 nm). Lichtstärke-Bins für beide Farben: I00 (230-350 mcd), J00 (350-530 mcd), K00 (530-800 mcd), L00 (800-1200 mcd). Der Bin-Code auf dem Etikett enthält vollständige Informationen.

4. Analyse der Leistungskurven

Die typischen optischen Kennlinienkurven werden als Referenz für das Design bereitgestellt. Die Kurve der Durchlassspannung über dem Durchlassstrom (Abb. 1-6) zeigt die für LEDs typische exponentielle Beziehung. Die Kurve des Durchlassstroms über der relativen Intensität (Abb. 1-7) zeigt, dass die relative Lichtausbeute bis zu 30 mA linear mit dem Strom ansteigt. Die Kurve der Pins-Temperatur über der relativen Intensität (Abb. 1-8) zeigt eine allmähliche Abnahme der Intensität mit steigender Temperatur, mit einer Reduktion von etwa 10 % bei 100 °C. Die Kurve der Pins-Temperatur über dem Durchlassstrom (Abb. 1-9) zeigt die zulässige Stromreduzierung mit zunehmender Pin-Temperatur. Die Kurven des Durchlassstroms über der dominanten Wellenlänge (Abb. 1-10, Abb. 1-11) offenbaren eine leichte Rotverschiebung für den orangefarbenen Chip und eine leichte Blauverschiebung für den blauen Chip bei steigendem Strom. Das Spektrum der relativen Intensität über der Wellenlänge (Abb. 1-12) zeigt die spektrale Verteilung beider Chips mit Spitzenwellenlängen um 623 nm für Orange und 467 nm für Blau. Das Abstrahlmuster (Abb. 1-13) bestätigt einen Abstrahlwinkel von 60 Grad mit einer typischen lambertähnlichen Verteilung.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

Die Außenabmessungen des Gehäuses betragen 3,00 mm x 2,50 mm x 1,40 mm mit Toleranzen von ±0,2 mm. Die Draufsicht zeigt zwei LED-Chips: einen orangefarbenen (O) und einen blauen (B), mit einer gemeinsamen Anode und getrennten Kathoden gemäß der Polaritätsmarkierung in der Unteransicht. Die Lötmuster (empfohlenes Pad-Layout) sind für optimale thermische und elektrische Verbindungen angegeben. Die Abmessungen des Trägerbands sind: Breite 8,00 mm, Teilung 4,00 mm, mit einer Kavitätstiefe von 1,6 mm. Die Rollenabmessungen sind: A=8,0±0,1 mm, B=178±1 mm, C=60±1 mm, D=13,0±0,5 mm. Jede Rolle enthält 2500 Stück. Das Etikett enthält Teilenummer, Spezifikationsnummer, Chargennummer, Bin-Code (einschließlich Lichtstrombin, Farbortbin, Durchlassspannung, Wellenlänge), Menge und Datum.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 SMT-Reflow-Löten

Das empfohlene Reflow-Profil basiert auf JEDEC-Standards. Die durchschnittliche Aufheizrate von Tsmin bis Tp sollte 3 °C/s nicht überschreiten. Vorheizen: Tsmin=150 °C, Tsmax=200 °C, Zeit 60-120 s. Die Zeit über 217 °C (TL) sollte 60-150 s betragen. Die Spitzentemperatur (Tp) beträgt 260 °C bei einer maximalen Zeit (tp) von 10 s. Die Zeit innerhalb von 5 °C der tatsächlichen Spitzentemperatur ist auf 30 s begrenzt. Die Abkühlrate sollte 6 °C/s nicht überschreiten. Die Gesamtzeit von 25 °C bis Tp sollte innerhalb von 8 Minuten liegen. Das Reflow-Löten darf nicht mehr als zweimal durchgeführt werden, mit mindestens 24 Stunden Pause zwischen den Durchläufen. Handlöten: Lötkolbentemperatur unter 300 °C für weniger als 3 Sekunden, nur einmal. Eine Nacharbeit nach dem Löten wird nicht empfohlen; falls unvermeidbar, verwenden Sie einen Doppellötkolben und stellen Sie sicher, dass die LED-Eigenschaften nicht beeinträchtigt werden.

6.2 Handhabungshinweise

Montieren Sie LEDs nicht auf verzogenen Leiterplatten. Vermeiden Sie nach dem Löten mechanische Belastung oder schnelles Abkühlen. Die Betriebsumgebung sollte Schwefelverbindungen unter 100 ppm begrenzen. Der Halogengehalt (Brom und Chlor) muss kontrolliert werden: einzeln<900 ppm, insgesamt<1500 ppm. Flüchtige organische Verbindungen (VOCs) aus Befestigungsmaterialien können in die Silikonverkapselung eindringen und Verfärbungen verursachen; eine Kompatibilitätsprüfung wird empfohlen. Verwenden Sie Isopropylalkohol zur Reinigung; Ultraschallreinigung wird nicht empfohlen. Lagerbedingungen: vor dem Öffnen ≤30 °C und ≤75 % relative Luftfeuchtigkeit, Haltbarkeit 1 Jahr; nach dem Öffnen ≤30 °C und ≤60 % relative Luftfeuchtigkeit, Verwendung innerhalb von 168 Stunden. Falls Feuchtigkeit absorbiert wurde, bei 60±5 °C für >24 Stunden backen.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die LEDs werden in Gurt- und Rollenverpackung mit 2500 Stück pro Rolle geliefert. Das Trägerband ist antistatisch und die Rolle entspricht EIA-481. Ein feuchtigkeitsdichter Beutel mit Trockenmittel und Feuchtigkeitsindikatorkarte gewährleistet trockene Lagerung. Der äußere Karton enthält mehrere Rollen für den Massenversand. Bestellinformationen sollten die vollständige Teilenummer und die Bin-Code-Spezifikation enthalten. Beispiel Teilenummer: RF-P13025TS-B37 (Hinweis: interne Referenz; bei Bestellung sollten die gewünschten Bins angegeben werden).

8. Anwendungshinweise

Beim Entwurf einer Schaltung sollte immer ein Strombegrenzungswiderstand vorgesehen werden, um übermäßigen Strom aufgrund von Spannungsschwankungen zu verhindern. Die LED darf niemals über die absoluten maximalen Nennwerte hinaus betrieben werden. Wärmemanagement ist entscheidend: Stellen Sie eine ordnungsgemäße Wärmeableitung sicher, um die Sperrschichttemperatur unter 95 °C zu halten. Für den Zweifarbenbetrieb kann jeder Chip über separate Kathoden unabhängig angesteuert werden. Vermeiden Sie das Anlegen einer Sperrspannung, da dies zu Schäden führen kann. Für Anwendungen mit hoher Zuverlässigkeit sollte der Durchlassstrom bei erhöhten Umgebungstemperaturen herabgesetzt werden (Derating). In Umgebungen mit hohem Schwefel- oder Halogengehalt wählen Sie Materialien, die die empfohlenen Grenzwerte einhalten. Verwenden Sie geeigneten ESD-Schutz während der Handhabung und Montage.

9. Technischer Vergleich

Im Vergleich zur Verwendung von zwei separaten einfarbigen LEDs bietet dieses Dual-Chip-Gehäuse erhebliche Platzersparnis auf der Leiterplatte, eine reduzierte Bauteilanzahl und eine verbesserte optische Ausrichtung. Der schmale Abstrahlwinkel sorgt für eine höhere axiale Intensität, was für Punktindikatoren vorteilhaft ist. Die Verfügbarkeit feiner Bins ermöglicht es Entwicklern, LEDs präzise für konsistente Farbe und Helligkeit abzugleichen. Der thermische Widerstand ist mit 450 °C/W im Vergleich zu einigen Leistungs-LEDs relativ hoch, daher muss das Wärmemanagement für Hochstromanwendungen sorgfältig berücksichtigt werden.

10. Häufig gestellte Fragen

F1: Wie wähle ich das richtige Durchlassspannungs-Bin aus?

Wählen Sie ein Bin, das Ihrer Treiberspannung und Ihrem Strom entspricht. Für eine 5-V-Versorgung mit einem Widerstand wählen Sie ein VF-Bin, das genügend Spielraum für den Spannungsabfall am Widerstand lässt.

F2: Welchen Einfluss hat die Temperatur auf die Wellenlänge?

Mit steigender Sperrschichttemperatur verschiebt sich die dominante Wellenlänge leicht: Orange verschiebt sich zu längeren Wellenlängen (Rotverschiebung), Blau zu kürzeren Wellenlängen (Blauverschiebung). Die genaue Verschiebung kann aus den typischen Kurven abgeleitet werden.

F3: Wie sollte ich mit der ESD-Empfindlichkeit umgehen?

Verwenden Sie geerdete Arbeitsplätze, antistatische Armbänder und leitfähige Verpackungen. Das Bauteil ist für 1000 V HBM ausgelegt, aber stärkere ESD-Ereignisse können Schäden verursachen.

F4: Wie lange ist die Lagerfähigkeit nach dem Öffnen des feuchtigkeitsdichten Beutels?

168 Stunden bei ≤30 °C und ≤60 % relativer Luftfeuchtigkeit. Wenn es innerhalb dieser Zeit nicht verwendet wird, vor der Verwendung backen.

11. Praktische Anwendungsbeispiele

Typische Anwendungen umfassen Statusanzeigen (z. B. Orange für Warnung, Blau für Normalbetrieb), Hintergrundbeleuchtung von Schaltern und Symbolen sowie allgemeine Displaybeleuchtung. Die Zweifarben-Funktionalität ermöglicht eine zweifarbige Signalisierung ohne zusätzlichen Platzbedarf auf der Leiterplatte. Ein einzelner Indikator kann beispielsweise 'Aus' (kein Licht), 'Bereitschaft' (Blau) und 'Aktiv' (Orange) anzeigen. Der schmale Abstrahlwinkel ist ideal für Anwendungen, bei denen das Licht präzise gerichtet werden muss, wie z. B. bei Frontpanel-Indikatoren oder kleinen Schildern.

12. Funktionsprinzip

Eine LED ist ein Halbleiterbauelement, das Licht durch Elektrolumineszenz emittiert. Wenn ein Durchlassstrom über den p-n-Übergang fließt, rekombinieren Elektronen und Löcher und geben Energie in Form von Photonen ab. Die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie des Halbleitermaterials bestimmt. Der orangefarbene Chip basiert typischerweise auf dem AlGaInP (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid)-Materialsystem, während der blaue Chip auf InGaN (Indium-Gallium-Nitrid) basiert. Beide Chips sind in einer klaren oder gestreuten Silikonlinse eingekapselt, um die Drahtbonds zu schützen und den gewünschten Abstrahlwinkel zu gewährleisten.

13. Entwicklungstrends

Die LED-Industrie strebt weiterhin nach höherer Effizienz (lm/W), besserer Farbkonsistenz und kleineren Gehäusegrößen. Zweifarben- und Mehrfarben-LEDs werden durch fortschrittliche Verpackungstechniken wie Chip-Scale-Packaging (CSP) und System-in-Package (SiP) immer stärker integriert. Verbesserte thermische Schnittstellenmaterialien und bessere Chipbefestigungsmethoden tragen zur Senkung des thermischen Widerstands bei und ermöglichen höhere Treiberströme. Darüber hinaus verbessert sich die Binning-Präzision durch automatische Sortierung, was engere Toleranzen für anspruchsvolle Anwendungen wie Automobil- und Medizinbeleuchtung ermöglicht. Silikonlinsenmaterialien werden entwickelt, um Vergilbung zu widerstehen und die Zuverlässigkeit in rauen Umgebungen zu verbessern. Insgesamt geht der Trend zu kompakteren, effizienteren und zuverlässigeren Mehrfarben-LED-Lösungen.