RGB-Vollfarbe-SMD-LED 1,6x1,7x1,6mm - Spannung R:1,7-2,4V G/B:2,5-3,3V - Lichtstärke bis 320mcd - IPX6 wasserdicht - Deutsche Technische Spezifikation

1. Produktübersicht

Die REFOND RF-C1SA15HS-A56 ist eine kompakte RGB-Vollfarbe-SMD (Surface Mount Device) Leuchtdiode, die für Anwendungen mit hohem Kontrast und Wasserschutz ausgelegt ist. Sie verfügt über eine gemeinsame Anodenkonfiguration und ist in einem 1,6mm x 1,7mm x 1,6mm großen Gehäuse mit schwarzer Oberfläche untergebracht, das Lichtreflexionen minimiert und so einen hervorragenden Kontrast in Displays gewährleistet. Die LED ist nach IPX6 klassifiziert und bietet Schutz gegen starke Wasserstrahlen, wodurch sie sich für Außenbeschilderungen und dekorative Beleuchtung eignet. Mit einem extrem großen Betrachtungswinkel von 110 Grad, hoher Lichtstärke, geringer Leistungsaufnahme und hervorragender Zuverlässigkeit ist dieses Bauteil RoHS-konform und mit bleifreien Reflow-Lötprozessen kompatibel. Die Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL) beträgt 5a, was eine ordnungsgemäße Handhabung erfordert, um Feuchtigkeitsaufnahme zu vermeiden.

1.1 Hauptmerkmale

• Oberfläche nicht reflektierend – matte Ausführung verbessert den Kontrast.
• Extrem großer Betrachtungswinkel (110°).
• Hohe Lichtstärke bei geringer Leistungsaufnahme.
• Wassergeschützt nach IPX6-Standard.
• Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe: 5a.
• RoHS-konform und bleifrei reflow-lötbar.

1.2 Zielanwendungen

• Außen-Videowände in Vollfarbe und digitale Beschilderung.
• Innen- und Außen-Dekorationsbeleuchtung (z.B. Architektur- und Veranstaltungsbeleuchtung).
• Vergnügungsparkbeleuchtung und Unterhaltungseinrichtungen.
• Allgemeine Vollfarbe-Anzeige und Hintergrundbeleuchtung.

2. Interpretation der technischen Parameter

2.1 Elektrische und optische Kennwerte (Ts=25°C)

Die LED bietet drei unabhängige Farbkanäle (Rot, Grün, Blau) mit einer gemeinsamen Anode. Die folgende Tabelle fasst die wichtigsten Parameter zusammen, die unter den angegebenen Testströmen gemessen wurden.

Hinweis: Toleranz der Durchlassspannung ±0,05V, Wellenlängentoleranz ±1nm, Toleranz der Lichtstärke ±10%. Alle Messungen werden unter der standardisierten Umgebung von Refond durchgeführt.

2.2 Absolute Maximalbewertungen

Es ist darauf zu achten, dass die folgenden Grenzwerte nicht überschritten werden, um dauerhafte Schäden zu vermeiden.

Die Durchlassstromwerte basieren auf Dauerbetrieb; Spitzenstrom ist nur bei geringem Tastverhältnis zulässig. Die Verlustleistung jedes Kanals sollte den absoluten Maximalwert nicht überschreiten.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Produkt wird anhand der Lichtstärke (IV), der dominanten Wellenlänge (λD) und der Durchlassspannung (VF) in Bins eingeteilt. Das Etikett auf der Spule enthält einen BIN-CODE, der die genaue Klasse für jede Farbe (R, G, B) angibt. Der BIN-Code kann beispielsweise einen bestimmten Intensitätsbereich (z.B. IV(mcd)), Wellenlängenbereich (z.B. λD(nm)) und Spannungsbereich (VF(V)) angeben. Dies ermöglicht es Kunden, LEDs mit konsistenter optischer und elektrischer Leistung für gleichmäßige Displays auszuwählen. Die typischen Binning-Parameter sind wie folgt:

• Lichtstärke-Bins:R: 142-185 mcd (min-avg); G: 245-320 mcd; B: 27-35 mcd.
• Dominante Wellenlängen-Bins:R: 618-628 nm; G: 518-530 nm; B: 460-470 nm.
• Durchlassspannungs-Bins:R: 1,7-2,4 V; G: 2,5-3,3 V; B: 2,5-3,3 V.

Jede Spule ist mit der Teile-Nummer, der Chargen-Nummer, dem BIN-Code, der Menge und dem Datumscode gekennzeichnet. Es wird empfohlen, für kritische Farbabgleichanwendungen LEDs aus demselben Bin zu verwenden.

4. Analyse der Leistungskurven

4.1 Durchlassspannung vs. Durchlassstrom

Die Kennlinie (Abb. 1-6) zeigt, dass die Durchlassspannung für alle drei Farben monoton mit dem Durchlassstrom ansteigt. Bei typischen Betriebsströmen (R:10mA, G:10mA, B:5mA) liegen die Spannungen innerhalb der angegebenen Bereiche. Diese Information ist entscheidend für die Auslegung von Strombegrenzungswiderständen oder Konstantstromtreibern.

4.2 Durchlassstrom vs. relative Intensität

Wie in Abb. 1-7 dargestellt, steigt die relative Lichtstärke mit dem Durchlassstrom an und zeigt bei niedrigen Strömen einen nahezu linearen Zusammenhang, sättigt jedoch bei höheren Strömen. Der rote Kanal weist das höchste relative Intensitätswachstum auf, während Grün und Blau etwas niedriger liegen. Ein Betrieb bei höheren Strömen verbessert die Helligkeit, muss jedoch gegen das thermische Management abgewogen werden.

4.3 Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur

Abb. 1-8 zeigt, dass die relative Intensität mit steigender Umgebungstemperatur abnimmt. Bei 85°C sinkt die Intensität auf etwa 50-60% des Wertes bei 25°C. Diese Temperaturabhängigkeit muss bei Außenanwendungen, bei denen hohe Umgebungstemperaturen üblich sind, berücksichtigt werden.

4.4 Löttemperatur vs. Durchlassstrom (Derating-Kurve)

Abb. 1-9 zeigt den maximal zulässigen Durchlassstrom in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur. Bei erhöhten Temperaturen (>70°C) muss der Strom reduziert werden, um thermisches Durchgehen und Schäden zu vermeiden. Bei 85°C beträgt der empfohlene Durchlassstrom etwa 10mA für Rot und 8mA für Grün/Blau.

4.5 Spektrale Verteilung

Die spektralen Kurven (Abb. 1-10) zeigen schmale Peaks für Rot (zentriert ~625nm), Grün (~525nm) und Blau (~465nm) mit einer Halbwertsbreite (FWHM) von 24nm, 38nm bzw. 30nm. Die schmale Bandbreite gewährleistet eine gute Farbreinheit für Display-Anwendungen.

4.6 Abstrahlcharakteristik (Richtwirkung)

Die Winkelverteilungskurven (Abb. 1-11 und 1-12) zeigen, dass die Lichtintensität sowohl in X-X- als auch in Y-Y-Richtung symmetrisch ist, mit einem Halbwertsintensitätswinkel von etwa 55° ab der Achse, was einem Betrachtungswinkel von 110° entspricht. Dieser breite Strahl macht die LED für großflächige Beleuchtung und Displays geeignet.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen und Polarität

Das LED-Gehäuse misst 1,6mm × 1,7mm × 1,6mm (Länge × Breite × Höhe). Die Draufsicht zeigt eine Kathodenmarkierung (PIN-MARK), die Pin 1 (gemeinsame Anode) kennzeichnet. Die Untersicht (Abb. 1-4) zeigt die Pad-Zuordnung: 1+ (gemeinsame Anode), 2R- (rote Kathode), 3G- (grüne Kathode), 4B- (blaue Kathode). Die Lötmuster (Abb. 1-5) geben empfohlene Pad-Abmessungen an: 0,7mm × 0,5mm für jedes Lötpad mit einem Abstand von 0,4mm. Alle Abmessungen haben eine Toleranz von ±0,1mm, sofern nicht anders angegeben.

5.2 Abmessungen von Trägerband und Spule

Die LEDs sind gemäß Standard EIA-481 in Trägerband verpackt. Die Bandabmessungen umfassen Teilung und Kavitätsgröße zur Aufnahme des 1,6×1,7mm großen Gehäuses. Die Spule hat einen Außendurchmesser von 320,2mm (±2mm), einen Nabendurchmesser von 79,5mm (±0,2mm) und eine Breite von 14,3mm (±0,2mm). Jede Spule enthält 10.500 Stück.

5.3 Feuchtigkeitsresistente Verpackung

Das Produkt wird in einem versiegelten, antistatischen und feuchtigkeitsdichten Aluminiumfolienbeutel mit einem Trockenmittel und einer Feuchtigkeitsanzeigekarte (CF-HIC) geliefert. Der Beutel schützt vor Feuchtigkeitsaufnahme während Lagerung und Transport. Nach dem Öffnen sollte die Feuchtigkeitskarte überprüft werden; bei einer Luftfeuchtigkeit ≥30% ist vor dem Löten ein Backen erforderlich.

5.4 Karton und Etikett

Die Spulen werden zum mechanischen Schutz in robusten Kartons verpackt. Jeder Karton ist mit der Teile-Nummer, der Chargen-Nummer, dem BIN-Code, der Menge und dem Datumscode gekennzeichnet. Das Etikett enthält auch das RoHS-Konformitätszeichen.

6. Richtlinien zum Löten und zur Montage

6.1 Reflow-Lötprofil

Das empfohlene Reflow-Profil folgt dem bleifreien Standard mit einer Spitzentemperatur von 245°C (maximal 10 Sekunden über 217°C). Die Vorwärmzone liegt zwischen 150°C und 200°C für 60-120 Sekunden. Die Abkühlrate sollte 6°C/s nicht überschreiten. Es ist nur ein Reflow-Zyklus zulässig. Es wird empfohlen, ein mitteltemperaturfähiges Lotpaste zu verwenden, um die thermische Belastung der LED zu minimieren.

6.2 Handlöten und Reparatur

Wenn Handlöten erforderlich ist, verwenden Sie eine Lötkolbentemperatur unter 300°C für weniger als 3 Sekunden pro Pad. Handlöten sollte nur einmal durchgeführt werden. Eine Reparatur wird nicht empfohlen, aber falls unvermeidbar, sollte ein doppelköpfiger Lötkolben verwendet werden, um beide Pads gleichzeitig zu erhitzen und das Bauteil zu entfernen. Es ist wichtig zu überprüfen, dass die LED-Eigenschaften nach der Reparatur nicht beeinträchtigt sind.

6.3 Reinigung

Es wird bevorzugt, eine „No-Clean“-Lotpaste zu verwenden, um eine Reinigung nach dem Löten zu vermeiden. Falls eine Reinigung erforderlich ist, verwenden Sie Isopropylalkohol (IPA). Verwenden Sie keine Ultraschallreinigung oder Lösungsmittel, die das LED-Gehäuse beschädigen könnten.

7. Handhabungs- und Lagerungsvorsichtsmaßnahmen

7.1 Lagerbedingungen

Ungeöffnete Verpackungen sollten bei ≤30°C und ≤60% relativer Luftfeuchtigkeit gelagert werden. Die Haltbarkeit beträgt ein Jahr ab Verpackungsdatum. Nach dem Öffnen müssen die LEDs innerhalb von 24 Stunden verlötet werden. Bei Nichtgebrauch sollten sie bei ≤30°C und ≤10% relativer Luftfeuchtigkeit gelagert werden. Wenn die Feuchtigkeitsanzeigekarte >30% relative Luftfeuchtigkeit anzeigt oder die Lagerzeit abgelaufen ist, backen Sie die LEDs bei 65±5°C für 24 Stunden vor dem Gebrauch.<10% relativer Luftfeuchtigkeit. Wenn die Feuchtigkeitsanzeigekarte >30% relative Luftfeuchtigkeit anzeigt oder die Lagerzeit abgelaufen ist, backen Sie die LEDs bei 65±5°C für 24 Stunden vor dem Gebrauch.

7.2 Schutz vor elektrostatischer Entladung

Die LED ist ein ESD-empfindliches Bauteil (HBM 1000V). Um ESD-Schäden zu vermeiden, müssen alle Produktionsmaschinen und Testgeräte ordnungsgemäß geerdet sein. Bediener müssen in Arbeitsbereichen antistatische Armbänder und antistatische Kleidung tragen. Arbeitsplätze, die mit ESD-empfindlichen Bauteilen umgehen, sollten ein elektrostatisches Potenzial von 150V oder weniger aufweisen.

7.3 Schutz vor Rückspannung

Obwohl der Rückstrom sehr gering ist (≤6 µA), kann das Anlegen einer Rückspannung, die den absoluten Maximalwert (5V) überschreitet, die LED beschädigen. Im Schaltungsentwurf wird empfohlen, die Rückspannung unter 10V zu halten (vorgeschlagen), indem Seriendioden oder ein geeigneter Polaritätsschutz verwendet werden.

7.4 Sichere Betriebstemperatur

Hohe Temperaturen reduzieren die Lichtstärke erheblich und können die Lebensdauer der LED verkürzen. In dichten Arrays oder geschlossenen Leuchten ist sicherzustellen, dass die Oberflächentemperatur der LED unter 55°C und die Lötfußtemperatur unter 75°C bleibt. Für ausreichende Wärmeableitung und Luftströmung ist zu sorgen.

8. Empfehlungen für das Anwendungsdesign

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

Bei Außen-Videowänden in Vollfarbe wird jedes LED-Pixel von einem Konstantstromtreiber-IC (z.B. 16-Kanal-LED-Treiber) mit separater PWM-Steuerung für R, G und B angesteuert. Die gemeinsame Anode ist mit der Stromversorgung verbunden (typischerweise 2,5-5V für Rot, 3,3-5V für Grün/Blau). Serienwiderstände werden häufig verwendet, um den Strom zu begrenzen und die Helligkeit auszugleichen.

8.2 Designüberlegungen

• Stromderating:Verwenden Sie Derating-Kurven für hohe Umgebungstemperaturen, um Überhitzung zu vermeiden.
• Farbmischung:Aufgrund unterschiedlicher Durchlassspannungen kann jeder Farbkanal separate Spannungsregler oder einen Aufwärtswandler erfordern, um eine gleichmäßige Helligkeit zu erreichen.
• Wasserschutz:Bei Außeneinsatz sollte das gesamte Modul vergossen oder abgedichtet werden, um die IPX6-Klassifizierung beizubehalten.
• Layout:Befolgen Sie die empfohlenen Lötmuster, um eine ordnungsgemäße Lötstellenbildung zu gewährleisten und Brückenbildung zu vermeiden.

9. Vergleichsvorteile gegenüber ähnlichen Produkten

Im Vergleich zu Standard-RGB-LEDs ohne IPX6-Klassifizierung bietet dieses Bauteil eine verbesserte Haltbarkeit in feuchten Umgebungen. Die mattschwarze Oberfläche reduziert Reflexionen und verbessert den Kontrast um bis zu 30% im Vergleich zu glänzenden Gehäusen. Der große Betrachtungswinkel (110°) ist breiter als bei vielen kompakten RGB-LEDs (typischerweise 90-100°). Darüber hinaus erfordert die MSL-5a-Klassifizierung eine sorgfältige Handhabung, gewährleistet jedoch eine geringere Feuchtigkeitsaufnahme während der Lagerung. Das Produkt unterstützt auch das Hochtemperatur-Reflow-Löten (245°C), ohne die Zuverlässigkeit zu beeinträchtigen.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F1: Was ist der maximale Strom für den Dauerbetrieb der grünen und blauen Kanäle?

A: Der absolute maximale Dauer-Durchlassstrom beträgt 15mA für Grün und Blau und 20mA für Rot. Für eine lange Lebensdauer und thermische Stabilität wird jedoch empfohlen, bei 10mA (Rot) und 5mA (Grün/Blau) gemäß den Testbedingungen zu betreiben.

F2: Kann ich diese LED in einem 5V-System ohne Strombegrenzung verwenden?

A: Nein. Die Durchlassspannung für Grün/Blau beträgt bis zu 3,3V; ein Vorwiderstand oder ein Konstantstromtreiber ist erforderlich, um den Strom auf das gewünschte Niveau zu begrenzen.

F3: Wie sollte ich geöffnete Spulen lagern?

A: Legen Sie unbenutzte LEDs in einen Trockenschrank bei ≤10% relativer Luftfeuchtigkeit und verwenden Sie sie innerhalb von 24 Stunden. Ist dies nicht möglich, backen Sie sie vor dem Löten.<10% relativer Luftfeuchtigkeit und verwenden Sie sie innerhalb von 24 Stunden. Ist dies nicht möglich, backen Sie sie vor dem Löten.

F4: Ist die LED für die Außenbeleuchtung von Kraftfahrzeugen geeignet?

A: Der Betriebstemperaturbereich (-30 bis +85°C) und die IPX6-Klassifizierung machen sie für einige Automobilanwendungen geeignet, jedoch ist sie nicht AEC-Q qualifiziert. Fragen Sie den Hersteller nach spezifischen Anforderungen.

11. Praktische Anwendungsbeispiele

• Außen-LED-Videowand:Die Verwendung eines Arrays dieser RGB-LEDs mit einem Pitch von 2-4mm, angesteuert von einem Mikrocontroller und Schieberegistern, erzeugt ein hochauflösendes Farbdisplay. Die IPX6-Klassifizierung gewährleistet den Betrieb bei Regen und Schnee.
• Architektonische Fassadenbeleuchtung:Entlang von Gebäudekanten oder Fensterrahmen installiert, sorgt der große Betrachtungswinkel für eine gleichmäßige Beleuchtung. Die matte Oberfläche verhindert Blendung und verbessert das Erscheinungsbild des Gebäudes.
• Vergnügungspark-Fahrgeschäftsbeleuchtung:Das robuste Gehäuse hält Vibrationen und gelegentlichem Wasserspritzer stand und ist daher ideal für rotierende oder bewegliche Attraktionen.

12. Erklärung des Funktionsprinzips

Dieses Bauteil ist eine Verbindungshalbleiter-Leuchtdiode, die InGaN- (für Blau und Grün) und AlInGaP-Technologie (für Rot) verwendet. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher und geben Energie in Form von Photonen ab. Die Wellenlänge (Farbe) wird durch die Bandlückenenergie des Halbleitermaterials bestimmt. Die Konfiguration mit gemeinsamer Anode bedeutet, dass alle drei Kathoden unabhängig angesteuert werden, während die Anode gemeinsam genutzt wird, was die Treiberschaltung vereinfacht, da die Anzahl der Verbindungen zur Stromversorgung reduziert wird.

13. Branchentrends und Zukunftsausblick

Die Nachfrage nach miniaturisierten, hochhellen RGB-LEDs wächst weiterhin in den Bereichen Beschilderung und Unterhaltung. Zu den Trends gehören kleinere Gehäuse (bis zu 1,0×1,0mm) mit höheren Pixeldichten, verbessertes thermisches Management durch fortschrittliche Substratmaterialien und verbesserter Umweltschutz (IP67/IP68). Dieses Bauteil stellt eine Balance zwischen Größe, Leistung und Robustheit dar und positioniert sich gut für mittlere bis gehobene Anwendungen. Zukünftige Entwicklungen könnten eine höhere Effizienz (Lumen pro Watt) und ein engeres Binning für eine noch bessere Farbkonsistenz umfassen.