Vollfarb-LED 2,8x2,7x3,0 mm Spezifikationen - Spannung 1,7-3,4 V - Leistung 60-68 mW - Deutsches technisches Datenblatt

1. Produktübersicht

Diese Vollfarb-LED integriert rote, grüne und blaue Emitter in einem kompakten 2,8 mm x 2,7 mm x 3,0 mm SMD-Gehäuse. Das matte Oberflächendesign reduziert Blendung erheblich und verbessert den Kontrast, was es ideal für hochwertige Videodisplays macht. Die LED bietet hohe Lichtstärke bei geringer Verlustleistung, lange Lebensdauer und IPX6-Wasserbeständigkeit, was eine zuverlässige Leistung im Außenbereich und in anspruchsvollen Umgebungen ermöglicht. Die Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe 5a (MSL 5a) gewährleistet eine robuste Handhabung während der Montage. Das Produkt ist RoHS-konform und für bleifreie Reflow-Lötprozesse geeignet.

Das Bauteil ist für Vollfarb-Videobildschirme, Innen- und Außendekorationsbeleuchtung, Vergnügungsanwendungen und allgemeine Beschilderung konzipiert. Mit sorgfältig abgestimmten Wellenlängen und hoher Helligkeit liefert es lebendige Farben und hervorragende Gleichmäßigkeit.

2. Vertiefte Analyse technischer Parameter

2.1 Elektrische und optische Eigenschaften

Bei Ts=25°C arbeitet die LED mit einem Vorwärtsstrom (IF) von 20 mA für typische Anwendungen. Die Vorwärtsspannungsbereiche (VF) sind: Rot 1,7 V bis 2,4 V, Grün 2,7 V bis 3,4 V, Blau 2,7 V bis 3,4 V. Die dominante Wellenlänge (λD) variiert je nach Farbe: Rot 617-628 nm, Grün 520-545 nm, Blau 460-475 nm. Die spektrale Strahlungsbandbreite (Δλ) beträgt 24 nm für Rot, 38 nm für Grün und 30 nm für Blau, was eine gesättigte Farbreinheit ermöglicht. Die Lichtstärkewerte (IV) bei 20 mA umfassen Minimum, Durchschnitt und Maximum: Rot min 1000 mcd, avg 1500 mcd, max 2250 mcd; Grün min 2300 mcd, avg 3500 mcd, max 5200 mcd; Blau min 350 mcd, avg 520 mcd, max 780 mcd. Der Abstrahlwinkel (2θ1/2) beträgt 70-80° für Rot, 60-70° für Grün und 75-85° für Blau, was eine breite Abdeckung gewährleistet.

2.2 Absolute Maximalbewertungen

Bei Ts=25°C gewährleisten die maximalen Bewertungen einen sicheren Betrieb unter extremen Bedingungen: Maximaler Vorwärtsstrom (IF): Rot 25 mA, Grün 20 mA, Blau 20 mA; Spitzenvorwärtsstrom (IFP) 80 mA für alle Farben bei einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 0,1 ms. Die Sperrspannung (VR) beträgt 5 V. Betriebstemperaturbereich von -30°C bis +85°C, Lagertemperatur von -40°C bis +100°C. Grenzwerte der Verlustleistung (PD): Rot 60 mW, Grün 68 mW, Blau 68 mW. Spannungsfestigkeit gegen elektrostatische Entladung (ESD) (HBM) 1000 V. Es ist darauf zu achten, diese Werte nicht zu überschreiten, um dauerhafte Schäden zu vermeiden.

2.3 Thermische Eigenschaften

Die Leistung der LED ist temperaturabhängig. Die Vorwärtsspannung nimmt mit steigender Temperatur ab, während die Lichtstärke sinkt. Bei hohen Umgebungstemperaturen ist eine Herabsetzung des Vorwärtsstroms erforderlich, um die Sperrschichttemperatur sicher zu halten. Das empfohlene Lötprofil gewährleistet zuverlässige Lötverbindungen ohne thermische Belastung. Für den Langzeitbetrieb sollte die Oberflächentemperatur der LED unter 55°C und die Löttemperatur unter 75°C gehalten werden, um optimale Helligkeit und Lebensdauer zu erhalten.

3. Binning-System

Die LED wird basierend auf Lichtstärke (IV), Vorwärtsspannung (VF) und dominanter Wellenlänge (Wd) in Bins sortiert. Das Binning gewährleistet Konsistenz über Chargen hinweg für eine gleichmäßige Displayleistung. Das Etikett enthält Bin-Codes, die die spezifische Intensität, Spannung, Wellenlänge und Vorwärtsstromklasse identifizieren. Kunden können je nach Anwendungsanforderungen geeignete Bins auswählen. Die detaillierten Binning-Daten sind auf dem Produktetikett jeder Rolle angegeben.

4. Analyse der Leistungskurven

4.1 Vorwärtsspannung vs. Vorwärtsstrom

Die typischen Kurven zeigen, dass mit steigender Vorwärtsspannung der Vorwärtsstrom exponentiell ansteigt. Bei 2,0 V beträgt der Rotstrom ~10 mA; bei 2,4 V erreicht er 20 mA. Grün und Blau haben höhere Spannungsschwellen. Diese Kurven helfen Entwicklern, geeignete Ansteuerbedingungen einzustellen und die Verlustleistung zu berechnen.

4.2 Vorwärtsstrom vs. relative Lichtstärke

Die relative Intensität steigt nahezu linear mit dem Vorwärtsstrom bis zu 30 mA für Rot und 20 mA für Grün/Blau. Der Betrieb bei niedrigeren Strömen verlängert die Lebensdauer und reduziert die Wärme, während höhere Ströme die Helligkeit erhöhen, aber innerhalb der absoluten Maximalwerte bleiben müssen.

4.3 Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur

Die Intensität nimmt mit steigender Temperatur ab: bei 85°C fällt die relative Intensität auf etwa 0,6 für Rot und 0,5 für Grün/Blau im Vergleich zu 25°C. Das Wärmemanagement ist in dichten Arrays entscheidend.

4.4 Löttemperatur vs. Vorwärtsstrom-Herabsetzung

Oberhalb von 25°C muss der zulässige Vorwärtsstrom reduziert werden. Bei 85°C kann Rot 18 mA vertragen, Grün/Blau 15 mA. Diese Herabsetzung verhindert Überhitzung und gewährleistet Zuverlässigkeit.

4.5 Spektrale Verteilung

Die spektralen Kurven zeigen schmale Emissionsspitzen: Rot bei ~625 nm, Grün bei ~530 nm, Blau bei ~465 nm. Die schmalen Bandbreiten tragen zu hoher Farbreinheit und Sättigung bei, die für lebendige Displays unerlässlich sind.

4.6 Abstrahlwinkel

Die Richtcharakteristiken (X-X und Y-Y) zeigen eine breite Winkelabdeckung. Bei ±45° bleibt die relative Intensität für alle Farben über 70%, was eine gleichmäßige Lichtverteilung über die Betrachtungswinkel gewährleistet.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED misst 2,8 mm (Länge) x 2,7 mm (Breite) x 3,0 mm (Höhe). Die Toleranzen betragen ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben. Die Unterseite zeigt sechs Pads: 1R+, 2R-, 3G+, 4G-, 5B+, 6B-. Die Polarität ist deutlich gekennzeichnet. Empfohlene Lötmuster entsprechen dem Pad-Layout.

5.2 Gurtband und Rolle

Die Komponenten sind in Gurtband verpackt mit Abmessungen: Teilung 4 mm, Breite 8 mm, Kavitätsgröße 3,0 mm x 2,8 mm x 1,1 mm. Rollenaußendurchmesser 330,2 mm, Nenndurchmesser 79,5 mm, mit spezifischen Toleranzen. Jede Rolle enthält 2000 Stück.

5.3 Etikettenspezifikation

Das Etikett auf jeder Rolle enthält Teilenummer, Chargennummer, Bin-Code (IV, VF, Wd, IF), Menge und Datumscode. Dies ermöglicht Rückverfolgbarkeit und stellt die korrekte Bin-Auswahl sicher.

5.4 Feuchtigkeitsbeständige Verpackung

Zum Schutz vor Feuchtigkeit wird die LED in einem antistatischen, feuchtigkeitsbeständigen Aluminiumbeutel mit Trockenmittel und einer Feuchtigkeitsindikatorkarte versiegelt. Wenn der Indikator eine Feuchtigkeit ≥30% anzeigt, ist vor der Verwendung ein Backen erforderlich.

5.5 Karton

Die Rollen werden für den Transport in robusten Kartons verpackt. Die Kartonabmessungen sind nicht spezifiziert, aber so ausgelegt, dass Schäden vermieden werden.

6. Löt- und Montageleitfaden

6.1 Reflow-Lötprofil

Das empfohlene Reflow-Löten folgt einem standardmäßigen bleifreien Profil: Vorheizen von 150°C bis 200°C für 60-120 Sekunden, Aufheizrate ≤4°C/s auf Spitzentemperatur 250°C (max), Zeit über 217°C (TL) nicht mehr als 60 Sekunden, Abkühlrate ≤6°C/s. Es ist nur ein Reflow erlaubt. Verwenden Sie mitteltemperaturfähiges Lötzinn. Während des Erhitzens keine mechanische Belastung ausüben. Nach dem Löten das Produkt vor der Handhabung auf Raumtemperatur abkühlen lassen.

6.2 Lötkolben

Wenn Handlöten erforderlich ist, halten Sie die Lötkolbentemperatur unter 300°C und die Kontaktzeit unter 3 Sekunden. Es ist nur ein Handlötvorgang erlaubt.

6.3 Reparatur

Reparaturen nach dem Löten sollten vermieden werden. Wenn unvermeidbar, verwenden Sie einen Doppelspitzen-Lötkolben und überprüfen Sie vorher, dass die Eigenschaften der LED nicht beschädigt werden.

6.4 Reinigung

Bevorzugen Sie No-Clean-Lötzinn; falls Reinigung erforderlich ist, verwenden Sie Isopropylalkohol (IPA). Keine Ultraschallreinigung verwenden. Testen Sie jedes alternative Lösungsmittel vorher, um sicherzustellen, dass die LED nicht beschädigt wird.

6.5 Lagerungs- und Handhabungshinweise

Ungeöffnete Verpackungen haben eine Haltbarkeit von einem Jahr bei Lagerung bei ≤30°C und ≤60% relativer Feuchtigkeit. Nach dem Öffnen innerhalb von 24 Stunden löten oder bei ≤30°C und ≤10% relativer Feuchtigkeit lagern. Gebackener Zustand: 65±5°C für 24 Stunden (falls Feuchtigkeitsindikator ≥30% oder Haltbarkeit überschritten). Für längere Lagerung (2-6 Monate oder >6 Monate) jeweils 24h bzw. 48h backen. Tragen Sie stets antistatische Armbänder und stellen Sie die Erdung der Geräte sicher. Vermeiden Sie direkten Kontakt mit der Epoxidoberfläche, um innere Schaltkreise zu schützen.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Standardverpackung: 2000 Stück pro Rolle. Gurtband- und Rollenabmessungen entsprechen den EIA-Spezifikationen. Das Etikett enthält Teilenummer, Chargennummer, Menge und Bin-Informationen. Bestellungen sollten bei Bedarf die erforderlichen Bin-Codes für Intensität, Spannung und Wellenlänge angeben. Mindestbestellmenge kann gelten.

8. Anwendungshinweise

Diese LED eignet sich für farbige Außenvideobildschirme, bei denen hohe Helligkeit und Kontrast erforderlich sind. Die matte Oberfläche reduziert Reflexionen und verbessert die Lesbarkeit bei direkter Sonneneinstrahlung. Für die Innen-Dekorationsbeleuchtung sorgt der große Abstrahlwinkel für eine gleichmäßige Ausleuchtung. In Vergnügungsanwendungen ermöglicht die IPX6-Klasse die Exposition gegenüber Regen und Spritzwasser. Entwickler sollten für eine ausreichende Wärmeableitung sorgen, insbesondere in dichten Arrays, um die Oberflächentemperatur unter 55°C zu halten. Verwenden Sie Konstantstromtreiber, um eine stabile Helligkeit zu gewährleisten. Ein Sperrspannungsschutz wird empfohlen: Die LED kann bis zu 5 V Sperrspannung vertragen, aber eine längere Sperrvorspannung kann zu Schäden führen. Aus Sicherheitsgründen sollte die Sperrspannung im Schaltungsdesign unter 10 V gehalten werden.

9. Technischer Vergleich

Im Vergleich zu standardmäßigen glänzenden Vollfarb-LEDs bietet diese matte Version einen höheren Kontrast und weniger Blendung, was sie für hochwertige Videowände überlegen macht. Die schmalen Wellenlängen-Bins (z.B. Rot 617-628 nm) liefern gesättigtere Rottöne als Wettbewerber mit breiteren Bins. Die hohe Lichtstärke (bis zu 5200 mcd bei Grün) ermöglicht einen geringeren Stromverbrauch bei gleicher Bildschirmhelligkeit. Die IPX6-Klasse ist ein deutlicher Vorteil für Außenanwendungen, während viele gleichwertige Produkte nur IPX4 oder keine Wasserbeständigkeit bieten. MSL 5a erlaubt eine längere Standzeit (24 Stunden) im Vergleich zu MSL 2a (72 Stunden), erfordert jedoch eine sorgfältige Feuchtigkeitskontrolle; dies ist ein Kompromiss für eine höhere Feuchtigkeitsempfindlichkeit.

10. Häufig gestellte Fragen

F: Kann ich die LED dauerhaft mit 30 mA betreiben?Nein, der maximale Vorwärtsstrom beträgt 25 mA für Rot und 20 mA für Grün/Blau. Ein dauerhafter Betrieb über diesen Werten führt zu Schäden an der LED.

F: Wie hoch ist die typische Lebensdauer?Das Datenblatt gibt keine genaue Lebensdauer an, aber basierend auf Zuverlässigkeitstests (1000 Stunden bei 85°C/85% relative Feuchtigkeit, thermischer Schock usw.) ist die LED für eine lange Lebensdauer ausgelegt (>50.000 Stunden unter empfohlenen Bedingungen).

F: Ist die LED für Vollfarb-Video mit hohen Bildwiederholraten geeignet?1 μs) macht sie ideal für PWM-Dimmung bis zu mehreren kHz.<1 μs) macht sie ideal für PWM-Dimmung bis zu mehreren kHz.

F: Wie interpretiere ich den Bin-Code auf dem Etikett?Der Bin-Code enthält vier Parameter: IV (Lichtstärkebereich), VF (Vorwärtsspannungsbereich), Wd (dominante Wellenlänge) und IF (Teststrom). Verwenden Sie diese Informationen, um LEDs für ein gleichmäßiges Display zu paaren.

F: Kann ich zweimal reflowlöten?Nein, es ist nur ein Reflow-Lötvorgang erlaubt. Doppelter Reflow kann zu Chip-Anbindungsfehlern oder Bonddrahtverschlechterung führen.

11. Fallstudie: Außen-LED-Bildschirm mit diesem Bauteil

Ein Hersteller entwickelte einen P6-Außen-Vollfarb-LED-Bildschirm unter Verwendung von 8x8-Matrixmodulen dieser LED. Die matte Oberfläche minimierte die Sonnenlichtreflexion und erreichte eine Helligkeit von 5000 Nits bei gutem Kontrast. Die IPX6-Klasse ermöglichte den Betrieb bei Regen ohne zusätzliche Vergussmasse. Nach 2000 Stunden beschleunigtem Lebensdauertest bei 55°C Umgebungstemperatur betrug der durchschnittliche Intensitätsabfall weniger als 15%, was die Zuverlässigkeit bestätigt. Die schmalen Wellenlängen-Bins sorgten für konsistente Farben über den gesamten Bildschirm.

12. Funktionsprinzip

Diese LED ist ein Halbleiterbauelement basierend auf der pn-Übergangselektrolumineszenz. Jeder Farbchip (Rot: AlInGaP oder GaAsP, Grün/Blau: InGaN) emittiert Licht, wenn er in Vorwärtsrichtung vorgespannt wird. Die Wellenlänge wird durch die Bandlücke des Halbleitermaterials bestimmt. Rot verwendet eine direkte Bandlückenlegierung mit niedrigerer Energie, während Grün und Blau Indiumgalliumnitrid mit höherer Energie verwenden. Die matte Oberfläche wird durch eine Oberflächenbehandlung erreicht, die das Licht diffus macht, die Blendung reduziert, ohne signifikanten Wirkungsgradverlust. Das Gehäusedesign integriert einen Reflektorbecher und eine klare Epoxidlinse (mattes Finish), die auch mechanischen Schutz und Feuchtigkeitsbeständigkeit bietet.

13. Entwicklungstrends

Der Branchentrend für Vollfarb-LEDs geht hin zu kleineren Gehäusen mit höherer Pixeldichte (z.B. 2,0x2,0 mm für 4K-Bildschirme), höherer Helligkeit pro Chip (Erreichen von >10.000 mcd für Grün) und verbesserter Wetterbeständigkeit (IPX8). Dieses 2,8x2,7x3,0 mm Gehäuse repräsentiert eine ausgereifte Größe, die eine ausgewogene Kombination aus Lötbarkeit und optischer Leistung bietet. Zukünftige Entwicklungen könnten sich auf schmalere Wellenlängen-Bins für eine bessere Farbraumabdeckung (z.B. DCI-P3) und besseres Wärmemanagement konzentrieren, um höhere Treiberströme ohne vorzeitige Alterung zu ermöglichen. Die Verwendung von Silikonverguss anstelle von Epoxidharz nimmt ebenfalls zu, um eine höhere Zuverlässigkeit in extremen Umgebungen zu gewährleisten.