Inhaltsverzeichnis
- 1. Beschreibung und Hauptmerkmale
- 1.1 Allgemeine Beschreibung
- 1.2 Merkmale
- 1.3 Anwendungen
- 2. Gehäuseabmessungen und Lötmuster
- 2.1 Mechanische Abmessungen
- 3. Elektrische und optische Eigenschaften
- 3.1 Parameterdefinitionen
- 3.2 Absolute Maximalbewertungen
- 4. Typische optische Kennlinien
- 4.1 Vorwärtsspannung in Abhängigkeit vom Vorwärtsstrom
- 4.2 Vorwärtsstrom in Abhängigkeit von der relativen Intensität
- 4.3 Pin-Temperatur in Abhängigkeit von der relativen Intensität
- 4.4 Pin-Temperatur in Abhängigkeit vom Vorwärtsstrom
- 4.5 Vorwärtsstrom in Abhängigkeit von der dominanten Wellenlänge
- 4.6 Relative Intensität in Abhängigkeit von der Wellenlänge
- 4.7 Abstrahlcharakteristik
- 5. Verpackungsinformationen
- 5.1 Verpackungsspezifikation
- 5.2 Abmessungen des Trägergurts und der Rolle
- 5.3 Etiketteninformationen
- 5.4 Feuchtigkeitsbeständige Verpackung
- 5.5 Zuverlässigkeitsprüfungen und Bedingungen
- 5.6 Ausfallkriterien
- 6. SMT-Reflow-Lötanleitung
- 6.1 Reflow-Profilparameter
- 6.2 Handlöten und Reparatur
- 7. Handhabungs- und Lagerungshinweise
- 7.1 Umweltaspekte
- 7.2 Mechanische Handhabung
- 7.3 Lagerbedingungen
- 7.4 ESD und Schaltungsdesign
- 7.5 Reinigung
- LED-Spezifikations-Terminologie
- Photoelektrische Leistung
- Elektrische Parameter
- Wärmemanagement & Zuverlässigkeit
- Verpackung & Materialien
- Qualitätskontrolle & Binning
- Prüfung & Zertifizierung
1. Beschreibung und Hauptmerkmale
1.1 Allgemeine Beschreibung
Dieses LED-Produkt ist eine grün-gelbe SMD-LED, die mit einem grün-gelben Chip hergestellt wird. Die Gehäuseabmessungen betragen 3,2 mm x 1,6 mm x 0,7 mm. Es ist für die Oberflächenmontage ausgelegt und mit standardmäßigen SMT-Prozessen kompatibel.
1.2 Merkmale
- Extrem weiter Abstrahlwinkel von 140 Grad.
- Geeignet für alle SMT-Montage- und Lötprozesse.
- Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe: Stufe 3 (MSL 3).
- RoHS-konform.
1.3 Anwendungen
- Optische Anzeigen.
- Schalter, Symbole und Displays.
- Allgemeine Beleuchtung und Beschilderung.
2. Gehäuseabmessungen und Lötmuster
2.1 Mechanische Abmessungen
Das LED-Gehäuse misst 3,20 mm x 1,60 mm x 0,70 mm (Länge x Breite x Höhe). Die Draufsicht zeigt einen rechteckigen Umriss. Die Unterseite zeigt eine große Anodenfläche (Pad 2) und eine kleinere Kathodenfläche (Pad 1). Die Seitenansicht zeigt die Gesamthöhe. Die Polarität ist auf der Oberseite markiert. Das empfohlene Lötpad-Layout wird mit spezifischen Abmessungen angegeben: ein mittleres Pad von 1,50 mm x 1,60 mm für das große Pad und zwei Seitenpads von 0,30 mm x 1,60 mm für die anderen Anschlüsse. Alle Maße sind in Millimetern mit Toleranzen von ±0,2 mm angegeben, sofern nicht anders vermerkt.
Abb. 1-1 bis 1-5 zeigen die Draufsicht, Unterseite, Seitenansicht, Polaritätsmarkierung und das empfohlene Lötmuster.
3. Elektrische und optische Eigenschaften
3.1 Parameterdefinitionen
Unter Testbedingungen IF=20 mA und Ts=25°C zeigt die LED folgende Eigenschaften:
- Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Typisch 15 nm.
- Vorwärtsspannung (VF):Eingeteilt in drei Gruppen: B0 (1,8-2,0 V), C0 (2,0-2,2 V), D0 (2,2-2,4 V). Typische Werte variieren innerhalb dieser Bereiche.
- Dominante Wellenlänge (λD):Eingeteilt in fünf Gruppen von 562,5 nm bis 575 nm: A20 (562,5-565 nm), B10 (565-567,5 nm), B20 (567,5-570 nm), C10 (570-572,5 nm), C20 (572,5-575 nm).
- Lichtstärke (IV):Eingeteilt in sechs Gruppen von 12 mcd bis 100 mcd: B00 (12-18 mcd), C00 (18-28 mcd), D00 (28-43 mcd), E00 (43-65 mcd), F10 (65-80 mcd), F20 (80-100 mcd).
- Abstrahlwinkel (2θ1/2):140 Grad typisch.
- Sperrstrom (IR):Maximal 10 μA bei VR=5 V.
- Wärmewiderstand (RTHJ-S):Maximal 450 °C/W.
3.2 Absolute Maximalbewertungen
| Parameter | Symbol | Bewertung | Einheit |
|---|---|---|---|
| Verlustleistung | Pd | 72 | mW |
| Vorwärtsstrom | IF | 30 | mA |
| Spitzenvorwärtsstrom (Impuls) | IFP | 60 | mA |
| ESD (HBM) | ESD | 2000 | V |
| Betriebstemperatur | Topr | -40 bis +85 | °C |
| Lagertemperatur | Tstg | -40 bis +85 | °C |
| Sperrschichttemperatur | Tj | 95 | °C |
Messtoleranz: VF ±0,1 V, λD ±2 nm, IV ±10%.
4. Typische optische Kennlinien
Das Datenblatt enthält mehrere charakteristische Kurven, gemessen bei Ta=25°C, sofern nicht anders angegeben:
4.1 Vorwärtsspannung in Abhängigkeit vom Vorwärtsstrom
Abbildung 1-6 zeigt die Vorwärtsspannung als Funktion des Vorwärtsstroms. Bei 20 mA liegt die Vorwärtsspannung je nach Bin zwischen ca. 1,8 und 2,4 V. Die Kurve zeigt eine typische exponentielle Diodenform.
4.2 Vorwärtsstrom in Abhängigkeit von der relativen Intensität
Abbildung 1-7 zeigt, dass die relative Intensität mit dem Vorwärtsstrom zunimmt. Bei 20 mA beträgt die relative Intensität etwa 1,0 (normiert). Bei 30 mA (maximal) ist die Intensität höher, aber aufgrund thermischer Grenzen ist Vorsicht geboten.
4.3 Pin-Temperatur in Abhängigkeit von der relativen Intensität
Abbildung 1-8 zeigt, dass die relative Intensität mit steigender Umgebungstemperatur abnimmt. Bei 100°C sinkt die Intensität auf etwa 0,8 des Werts bei 25°C.
4.4 Pin-Temperatur in Abhängigkeit vom Vorwärtsstrom
Abbildung 1-9 zeigt die Derating-Kurve: Der maximal zulässige Vorwärtsstrom nimmt mit steigender Pin-Temperatur ab. Bei 100°C beträgt der maximale Strom etwa 10 mA.
4.5 Vorwärtsstrom in Abhängigkeit von der dominanten Wellenlänge
Abbildung 1-10 zeigt eine leichte Blauverschiebung mit zunehmendem Strom: Bei 20 mA liegt die Wellenlänge bei etwa 570 nm und sinkt bei 30 mA auf etwa 568 nm.
4.6 Relative Intensität in Abhängigkeit von der Wellenlänge
Abbildung 1-11 zeigt die spektrale Verteilung. Die Spitzenemission liegt bei etwa 570 nm mit einer Halbwertsbreite von 15 nm. Das Spektrum ist schmal und typisch für grün-gelbe LEDs.
4.7 Abstrahlcharakteristik
Abbildung 1-12 zeigt die Abstrahleigenschaften. Die LED hat einen weiten Abstrahlwinkel von 140°, was für Anzeigeanwendungen mit großer Abdeckung von Vorteil ist.
5. Verpackungsinformationen
5.1 Verpackungsspezifikation
Die LEDs werden in Gurt- und Rollenformat mit 4000 Stück pro Rolle verpackt. Der Trägergurt hat eine Breite von 8 mm und einen Teilungsabstand von 4 mm. Die Polaritätsausrichtung ist auf dem Gurt deutlich markiert.
5.2 Abmessungen des Trägergurts und der Rolle
Die Taschenabmessungen des Trägergurts sind so ausgelegt, dass das 3,2x1,6x0,7 mm Gehäuse sicher gehalten wird. Die Rolle hat einen Außendurchmesser von 178±1 mm, einen Nabendurchmesser von 60±1 mm und eine Gurtbreite von 8,0±0,1 mm.
5.3 Etiketteninformationen
Jede Rolle ist mit Teilenummer, Spezifikationsnummer, Chargennummer, Bincode (einschließlich Flussmittel, Farbort, Vorwärtsspannung, Wellenlängencode), Menge und Datumscode gekennzeichnet.
5.4 Feuchtigkeitsbeständige Verpackung
Die Rollen werden zusammen mit einem Trockenmittel und einer Feuchtigkeitsanzeigekarte in einem feuchtigkeitsdichten Beutel versiegelt. Der Beutel ist mit einem ESD-Warnhinweis und einem Hinweis zur Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe gekennzeichnet.
5.5 Zuverlässigkeitsprüfungen und Bedingungen
Die LEDs wurden gemäß JEDEC-Standards Zuverlässigkeitstests unterzogen:
- Reflow-Löten (260°C max, 10 s, 2 Zyklen)
- Temperaturwechsel (-40°C bis 100°C, 100 Zyklen)
- Thermoschock (-40°C bis 100°C, 300 Zyklen)
- Hochtemperaturlagerung (100°C, 1000 h)
- Niedertemperaturlagerung (-40°C, 1000 h)
- Lebensdauertest (25°C, IF=20 mA, 1000 h)
Akzeptanzkriterien: 0 Ausfälle von 22 Stück pro Test zulässig.
5.6 Ausfallkriterien
Nach Zuverlässigkeitstests gelten folgende Änderungen als Ausfälle:
- VF steigt über das 1,1-fache der oberen Spezifikationsgrenze.
- IR steigt über das 2-fache der oberen Spezifikationsgrenze.
- Lichtstrom fällt unter das 0,7-fache der unteren Spezifikationsgrenze.
6. SMT-Reflow-Lötanleitung
6.1 Reflow-Profilparameter
Das empfohlene Reflow-Lötprofil wird bereitgestellt, um eine ordnungsgemäße Lötung ohne Beschädigung der LED zu gewährleisten. Wichtige Parameter:
- Durchschnittliche Aufheizrate (Tsmax bis Tp): max 3°C/s
- Vorheizen: 150°C bis 200°C für 60-120 s
- Zeit über 217°C: 60-150 s
- Spitzentemperatur: 260°C, max 10 s
- Abkühlrate: max 6°C/s
- Gesamtzeit von 25°C bis Spitze: max 8 Minuten
Reflow sollte nicht mehr als zweimal durchgeführt werden. Wenn zwischen zwei Lötvorgängen mehr als 24 Stunden liegen, können die LEDs Feuchtigkeit aufnehmen und beschädigt werden.
6.2 Handlöten und Reparatur
Manuelles Löten: Lötkolbentemperatur unter 300°C, Zeit unter 3 Sekunden, nur einmal. Reparatur sollte vermieden werden; falls erforderlich, einen Doppellötkolben verwenden.
7. Handhabungs- und Lagerungshinweise
7.1 Umweltaspekte
Die Betriebsumgebung sollte eine Schwefelverbindungskonzentration unter 100 ppm aufweisen. Halogengehalt: Br<900 ppm, Cl<900 ppm, Gesamt Br+Cl<1500 ppm. Flüchtige organische Verbindungen (VOCs) können in die Silikonvergussmasse eindringen und Verfärbungen verursachen; vermeiden Sie Klebstoffe, die organische Dämpfe abgeben.
7.2 Mechanische Handhabung
Verwenden Sie eine Pinzette an den Seitenflächen; berühren oder drücken Sie nicht direkt auf die Silikonlinse. Vermeiden Sie mechanische Belastung nach dem Löten. Verbiegen Sie die Leiterplatte nicht.
7.3 Lagerbedingungen
| Bedingung | Temperatur | Feuchtigkeit | Zeit |
|---|---|---|---|
| Vor dem Öffnen des Beutels | ≤30°C | ≤75% | Innerhalb 1 Jahr ab Datum |
| Nach dem Öffnen des Beutels | ≤30°C | ≤60% | 168 Stunden (7 Tage) |
| Backen | 60±5°C | - | ≥24 Stunden |
Wenn die Feuchtigkeitsanzeigekarte übermäßige Feuchtigkeit anzeigt oder die Lagerzeit überschritten wurde, ist Backen erforderlich.
7.4 ESD und Schaltungsdesign
LEDs sind empfindlich gegenüber elektrostatischen Entladungen (ESD) und elektrischer Überlast (EOS). Es sollten geeignete ESD-Schutzmaßnahmen implementiert werden. Im Schaltungsdesign sollte immer ein Strombegrenzungswiderstand eingebaut werden, um zu verhindern, dass der Strom die absolute maximale Nennleistung überschreitet. Sperrspannung muss vermieden werden, da sie Migration und Schäden verursachen kann.
7.5 Reinigung
Wenn eine Reinigung erforderlich ist, verwenden Sie Isopropylalkohol. Verwenden Sie keine Lösungsmittel, die das Vergussharz angreifen könnten. Ultraschallreinigung wird nicht empfohlen, da sie die LED beschädigen kann.
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. |