ELAT07-NB2025J5J7293910-F3Y LED Datenblatt - Warmweiß - 200lm @ 1A - 2,95-3,95V - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument erläutert die Spezifikationen einer hochleistungsfähigen, warmweißen Leuchtdiode (LED). Das Bauteil zeichnet sich durch sein kompaktes Gehäusedesign und seine hohe Lichtausbeute aus, was es für anspruchsvolle Beleuchtungsanwendungen mit begrenztem Bauraum geeignet macht.

Der Kernvorteil dieser LED liegt in der Kombination aus kleinem Bauraum und hoher optischer Leistung. Sie liefert einen typischen Lichtstrom von 200 Lumen bei einem Durchlassstrom von 1 Ampere, mit einem optischen Wirkungsgrad von 54,47 Lumen pro Watt. Diese Ausgewogenheit macht sie zu einer effizienten Wahl für verschiedene Beleuchtungslösungen.

Die Zielmärkte für dieses Bauteil sind vielfältig und konzentrieren sich hauptsächlich auf Anwendungen, die eine kompakte, helle und warmweiße Lichtquelle erfordern. Seine Designparameter richten sich sowohl an die Unterhaltungselektronik als auch an spezialisierte Leuchten.

2. Vertiefung der technischen Parameter

2.1 Elektrooptische Eigenschaften

Die primären elektrooptischen Parameter werden bei einer Lötpunkt-Temperatur (Ts) von 25°C gemessen. Der wichtigste Leistungsparameter ist der Lichtstrom (Iv) mit einem Mindestwert von 180 lm und einem typischen Wert von 200 lm bei einem Durchlassstrom (IF) von 1000mA. Die Durchlassspannung (VF) liegt unter dieser Bedingung zwischen einem Minimum von 2,95V und einem Maximum von 3,95V, wobei der typische Wert von der spezifischen Spannungsgruppe abhängt. Die korrelierte Farbtemperatur (CCT) für diese warmweiße LED liegt im Bereich von 2000K bis 2500K.

Es ist wichtig, die Messtoleranzen zu beachten: Lichtstrom- und Beleuchtungsstärkemessungen haben eine Toleranz von ±10 %, während die Durchlassspannungsmessung eine Toleranz von ±0,1V aufweist. Alle elektrischen und optischen Daten werden unter einer 50-ms-Pulsbedingung getestet, um Selbsterwärmungseffekte während der Messung zu minimieren.

2.2 Absolute Maximalwerte

Um einen zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten, darf das Bauteil nicht über seine absoluten Maximalwerte hinaus betrieben werden. Der DC-Durchlassstrom für Dauerbetrieb (Dauerlichtmodus) ist mit 350 mA spezifiziert. Für Pulsbetrieb ist ein Spitzenpulsstrom von 1000 mA unter einem spezifischen Zyklus erlaubt: 400 ms ein und 3600 ms aus, für bis zu 30.000 Zyklen.

Das Bauteil verfügt über ESD-Schutz, getestet nach JEDEC-3b-Standard (Human Body Model), und hält bis zu 8000V stand. Die maximal zulässige Sperrschichttemperatur (TJ) beträgt 145°C, der Betriebstemperaturbereich liegt zwischen -40°C und +85°C. Der Lagertemperaturbereich ist etwas weiter, von -40°C bis +100°C. Für die Montage ist die Löttemperatur mit 260°C angegeben, und das Bauteil hält maximal 2 Reflow-Zyklen stand.

Der thermische Widerstand von der Sperrschicht zum Lötpunkt (Rth) wird mit 8,5 °C/W angegeben. Der Abstrahlwinkel (2θ1/2), definiert als der Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte des Spitzenwerts abfällt, beträgt 120 Grad mit einer Toleranz von ±5°.

2.3 Thermische Hinweise und Zuverlässigkeit

Kritische Zuverlässigkeitshinweise werden bereitgestellt. Die LED ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt. Der Betrieb bei der maximalen Sperrschichttemperatur sollte nicht länger als eine Stunde ununterbrochen erfolgen. Alle Spezifikationen werden durch Zuverlässigkeitstests über 1000 Stunden abgesichert, wobei das Kriterium eine Degradation der IV-Kennlinie (Strom-Spannung) von weniger als 30 % ist. Diese Zuverlässigkeitstests werden unter gutem Wärmemanagement auf einer 1,0 x 1,0 cm² großen Metallkern-Leiterplatte (MCPCB) durchgeführt.

Das Bauteil ist gemäß JEDEC-Standards als Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL) 1 klassifiziert. Das bedeutet, es hat eine unbegrenzte Lagerfähigkeit bei Bedingungen ≤30°C und 85 % relativer Luftfeuchtigkeit und erfordert ein 168-stündiges Trocknen bei 85°C/85 % rF, wenn die Schutzverpackung geöffnet wurde.

3. Erklärung des Binning-Systems

Die LED wird anhand von drei Schlüsselparametern in Gruppen (Bins) sortiert: Durchlassspannung (VF), Lichtstrom (Iv) und Farbort (Farbkoordinaten). Dieses Binning gewährleistet eine konsistente elektrische und optische Leistung für Produktionschargen.

3.1 Durchlassspannungs-Binning

Die Durchlassspannung wird in drei Gruppen kategorisiert, identifiziert durch einen vierstelligen Code, der den Spannungsbereich in Millivolt darstellt (z. B. steht 2932 für 2,95V bis 3,25V). Die Gruppen sind: 2932 (2,95V - 3,25V), 3235 (3,25V - 3,55V) und 3539 (3,55V - 3,95V). Alle Messungen erfolgen bei IF=1000mA.

3.2 Lichtstrom-Binning

Der Lichtstrom wird mithilfe alphanumerischer Codes (J5, J6, J7) gruppiert. Die für diese spezifische Artikelnummer relevante Gruppe ist J5, die einen Lichtstrombereich von 180 lm bis 200 lm bei IF=1000mA abdeckt. Andere verfügbare Gruppen sind J6 (200-250 lm) und J7 (250-300 lm).

3.3 Farbort-Binning (Farbe)

Die Farbortgruppe für diese warmweiße LED ist innerhalb des CIE-1931-Farbraums definiert. Der Gruppen-Code 2025 entspricht spezifischen Farbkoordinatenbereichen, die eine korrelierte Farbtemperatur zwischen 2000K und 2500K ergeben. Die Referenzfarbkoordinaten für diese Gruppe werden angegeben, mit einer Messabweichung von ±0,01. Farbgruppen werden bei einem Betriebsstrom von IF=1000mA definiert.

4. Analyse der Leistungskurven

4.1 Spektrale Verteilung und Abstrahlcharakteristik

Die typische relative spektrale Verteilungskurve zeigt die Lichtleistung über die Wellenlängen bei einem Betrieb mit 1000mA. Die Spitzenwellenlänge (λp) ist charakteristisch für die warmweiße, phosphorkonvertierte LED. Die typische Abstrahlcharakteristik ist lambertisch, was bedeutet, dass die Lichtstärke proportional zum Kosinus des Betrachtungswinkels ist, was zu einer breiten, gleichmäßigen Lichtverteilung mit dem spezifizierten 120-Grad-Abstrahlwinkel führt.

4.2 Durchlasskennlinien

Die Durchlassspannung-gegen-Durchlassstrom-Kurve veranschaulicht die für Halbleiterdioden typische nichtlineare Beziehung. Mit steigendem Strom nimmt die Durchlassspannung zu. Die relative Lichtstrom-gegen-Durchlassstrom-Kurve zeigt, wie die Lichtleistung mit dem Strom zunimmt, obwohl der Wirkungsgrad bei höheren Strömen aufgrund erhöhter Wärmeentwicklung sinken kann. Die korrelierte Farbtemperatur (CCT)-gegen-Durchlassstrom-Kurve zeigt, wie sich die Farbtemperatur des emittierten Lichts bei verschiedenen Treiberströmen leicht verschieben kann. Alle Korrelationsdaten für diese Kurven werden unter hervorragendem Wärmemanagement mithilfe einer 1x1 cm² großen MCPCB getestet.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Das Bauteil wird in einem Oberflächenmontagegehäuse geliefert. Die Gehäuseabmessungen sind in einer technischen Zeichnung detailliert. Kritische Abmessungen sind die Gesamtlänge, -breite und -höhe sowie die Anschlussflächenanordnung und -abstände. Die Toleranzen für Abmessungen betragen in der Regel ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben. Die Zeichnung enthält Polarisationskennzeichnungen, um die korrekte Ausrichtung während der Montage sicherzustellen.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Ein Reflow-Lötcharakteristikprofil wird bereitgestellt, das die empfohlenen Temperaturrampen, die Spitzentemperatur und die Zeit oberhalb der Liquidustemperatur des Lots detailliert beschreibt. Die Einhaltung dieses Profils ist entscheidend, um thermische Schäden am LED-Gehäuse und am internen Chip zu verhindern.

6.2 Handhabungs- und Lagerhinweise

Wichtige Handhabungshinweise werden hervorgehoben. Obwohl das Bauteil über ESD-Schutz verfügt, ist es nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt. Externe strombegrenzende Widerstände sollten in der Schaltung verwendet werden, um Überstromzustände zu verhindern, da bereits eine geringe Spannungsverschiebung zu einer großen Stromverschiebung führen kann, die einen Ausfall verursacht.

Für die Lagerung bedeutet die MSL-1-Klassifizierung, dass die Bauteile in ihrer original feuchtigkeitsbeständigen Verpackung unter kontrollierten Bedingungen unbegrenzt gelagert werden können. Sobald die Verpackung geöffnet ist, sollten bei nicht sofortiger Verwendung die branchenüblichen Verfahren für feuchtigkeitsempfindliche Bauteile befolgt werden.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Das Produkt wird in feuchtigkeitsbeständiger Verpackung geliefert. Die Mindestpackungsmenge beträgt 1000 Stück. Für größere Mengen ist es auf Spulen mit einer Standardbeladung von 2000 Stück pro Spule erhältlich. Die Produktkennzeichnung auf der Spule enthält wichtige Informationen: Kundenproduktnummer (CPN), interne Artikelnummer (P/N), Losnummer, Packungsmenge (QTY) und die Gruppen-Codes für Lichtstrom (CAT), Farbe (HUE) und Durchlassspannung (REF). Die Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL-X) ist ebenfalls angegeben.

Die Abmessungen der Trägerbahn und der Emitterspule werden in Millimetern angegeben, um automatisierte Pick-and-Place-Montageprozesse zu erleichtern.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Basierend auf ihren Spezifikationen eignet sich diese LED gut für mehrere Anwendungen: Blitzlicht für Mobiltelefonkameras, wo hohe Helligkeit in kleinem Gehäuse entscheidend ist; Taschenlampenlicht für Digital-Video-Anwendungen; Allgemeine Innenraumbeleuchtung; Signal- und Orientierungsbeleuchtung (z. B. Notausgangsschilder, Stufenlichter); Hintergrundbeleuchtung für Displays; Dekorative und Unterhaltungsbeleuchtung; sowie sowohl externe als auch interne Kfz-Beleuchtung (vorbehaltlich spezifischer Automobilqualifikationen).

8.2 Designüberlegungen

Entwickler müssen aufgrund des thermischen Widerstands des Bauteils von 8,5 °C/W das Wärmemanagement berücksichtigen. Eine ausreichende Wärmeableitung, typischerweise über die Lötflächen und Leiterbahnen der Leiterplatte, die mit einer Wärmeebene verbunden sind, ist notwendig, um die Sperrschichttemperatur innerhalb der Grenzen zu halten, insbesondere beim Betrieb bei oder nahe dem Maximalstrom. Die Durchlassspannungsgruppe sollte für das Treiberdesign berücksichtigt werden, um eine stabile Stromregelung zu gewährleisten. Der breite Abstrahlwinkel macht sie für Anwendungen geeignet, die eine breite Ausleuchtung anstelle eines fokussierten Lichtpunkts erfordern.

9. Konformität und Umweltinformationen

Das Bauteil entspricht mehreren Umweltvorschriften. Es ist RoHS-konform und bleifrei. Das Produkt selbst bleibt in RoHS-konformen Versionen verfügbar. Es entspricht auch der EU-REACH-Verordnung. Darüber hinaus ist es halogenfrei, mit festgelegten Grenzwerten für: Brom (Br)<900 ppm, Chlor (Cl)<900 ppm und die Summe aus Brom und Chlor<1500 ppm.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Mit welchem maximalen Dauerstrom kann ich diese LED betreiben?

A: Der absolute Maximalwert für den DC-Durchlassstrom im Dauerlichtmodus beträgt 350 mA. Für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb ist es ratsam, sie mit dieser oder einer niedrigeren Stromstärke und mit angemessener Wärmeableitung zu betreiben.

F: Kann ich diese LED mit einem gepulsten Strom höher als 350mA verwenden?

A: Ja, für Pulsbetrieb ist ein Spitzenstrom von 1000 mA unter einem spezifischen Tastverhältnis erlaubt: 400 ms ein / 3600 ms aus, für maximal 30.000 Zyklen. Dies ist typisch für Kamerablitzanwendungen.

F: Wie interpretiere ich die Gruppen-Codes in der Artikelnummer (z. B. J5, 2932, 2025)?

A: Die Artikelnummer enthält wichtige Gruppeninformationen. \"J5\" bezieht sich auf die Lichtstromgruppe (180-200 lm). \"2932\" bezieht sich auf die Durchlassspannungsgruppe (2,95-3,25V). \"2025\" bezieht sich auf die Farbortgruppe für Warmweiß (2000-2500K CCT).

F: Ist ein Kühlkörper erforderlich?

A: Angesichts des thermischen Widerstands von 8,5°C/W ist ein effektives Wärmemanagement entscheidend, insbesondere bei höheren Strömen. Dies beinhaltet typischerweise das Design der Leiterplatte mit ausreichenden Wärmedurchkontaktierungen und Kupferflächen, die mit den Lötflächen der LED verbunden sind. Für Hochleistungs- oder Dauerbetrieb kann ein externer Kühlkörper erforderlich sein.

11. Design- und Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwicklung einer kompakten tragbaren Arbeitsleuchte.

Ein Entwickler benötigt eine helle, warmweiße Lichtquelle für eine batteriebetriebene, handgehaltene Arbeitsleuchte. Die Hauptanforderungen sind hohe Leuchtkraft, gute Effizienz zur Verlängerung der Batterielaufzeit und ein breiter Lichtkegel. Diese LED ist eine starke Kandidatin. Der Entwickler wählt einen Treiberstrom von 700mA, um Helligkeit und Effizienz auszugleichen, was laut den Leistungskurven einen hohen relativen Lichtstrom bei gleichzeitiger Wärmeregulierung liefern würde. Eine Konstantstrom-Treiberschaltung wird entworfen, wobei die Durchlassspannungsgruppe (z. B. 3,1V typisch für Gruppe 2932) berücksichtigt wird. Die Leiterplatte wird mit großen thermischen Lötflächen entworfen, die über mehrere Durchkontaktierungen mit einer Kupferebene auf der Unterseite verbunden sind, um als Kühlkörper zu dienen und die Sperrschichttemperatur während des Dauerbetriebs deutlich unter dem Maximum von 145°C zu halten. Der 120-Grad-Abstrahlwinkel bietet eine breite, nutzbare Ausleuchtung des Arbeitsbereichs ohne sekundäre Optik.

12. Einführung in das technische Prinzip

Diese LED basiert auf Halbleitertechnologie. Der Kern ist ein Chip aus Indiumgalliumnitrid (InGaN)-Materialien. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher innerhalb der Halbleiterstruktur und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die primäre Emission des InGaN-Chips liegt im blauen Spektrum. Um warmweißes Licht zu erzeugen, wird eine Phosphorschicht auf den Chip aufgebracht. Dieser Phosphor absorbiert einen Teil des blauen Lichts und emittiert es bei längeren Wellenlängen (gelb, rot) wieder. Die Mischung aus dem verbleibenden blauen Licht und dem phosphorkonvertierten Licht ergibt die wahrgenommene warmweiße Farbe mit einer korrelierten Farbtemperatur zwischen 2000K und 2500K. Der Wirkungsgrad (lm/W) ist ein Maß dafür, wie effektiv elektrische Leistung in für das menschliche Auge sichtbares Licht umgewandelt wird.

13. Branchentrends und Kontext

Die Entwicklung von LEDs wie dieser ist Teil eines breiteren Trends in der Festkörperbeleuchtung hin zu höherer Effizienz, größerer Zuverlässigkeit und kleineren Bauformen. Das Streben nach höheren Lumen pro Watt (Lichtausbeute) bleibt ein primärer Treiber, der Energieeinsparungen und neue Anwendungsmöglichkeiten ermöglicht. Der warmweiße Farbtemperaturbereich (2000-2500K) wird zunehmend beliebter, um eine komfortable, einladende Umgebungsbeleuchtung zu schaffen, die traditionelle Glüh- oder Halogenlampen nachahmt. Darüber hinaus ist die Integration von Funktionen wie robustem ESD-Schutz und die Einhaltung von Umweltvorschriften (RoHS, REACH, halogenfrei) zum Standard geworden, was den Branchenfokus auf Zuverlässigkeit und Nachhaltigkeit widerspiegelt. Die Kombination aus hoher Lichtstromdichte in einem kleinen Gehäuse, wie bei diesem Bauteil, ermöglicht die Miniaturisierung von Beleuchtungsprodukten und die Integration in immer kleinere elektronische Geräte.