ELCH09-NB5060J8K2283910-FDX LED Datenblatt - Gehäuse 5,0x6,0mm - Spannung 2,85-3,95V - Lichtstrom 350lm - Weiß 5000-6000K - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt die Spezifikationen einer leistungsstarken, oberflächenmontierbaren weißen LED-Komponente. Das Bauteil ist darauf ausgelegt, eine hohe Lichtausbeute in einem kompakten Gehäuse zu liefern, was es für platzbeschränkte Anwendungen geeignet macht, die helles, effizientes Licht benötigen. Seine Kernvorteile umfassen eine ausgezeichnete optische Effizienz, einen robusten ESD-Schutz und die Einhaltung wichtiger Umweltvorschriften.

Die primären Zielmärkte für diese LED umfassen Kamerablitze für Mobilgeräte, Aufstecklichter für digitale Videokameras, verschiedene Innen- und Außenbeleuchtungskörper, TFT-Hintergrundbeleuchtungen, dekorative Beleuchtung sowie Innen- und Außenbeleuchtung im Automobilbereich. Das Leistungsprofil der Komponente entspricht Anwendungen, die Zuverlässigkeit, Helligkeit und Farbkonstanz erfordern.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Die Betriebsgrenzen des Bauteils sind definiert, um langfristige Zuverlässigkeit sicherzustellen. Zu den wichtigsten Werten gehören ein DC-Vorwärtsstrom (Dauerbetrieb) von 350 mA und eine Spitzenpulsstromfähigkeit von 1500 mA unter bestimmten Bedingungen (max. 400 ms Dauer, 10 % Tastverhältnis). Die Sperrschichttemperatur darf 150 °C nicht überschreiten, mit einem Betriebsumgebungstemperaturbereich von -40 °C bis +85 °C. Die LED bietet einen robusten ESD-Schutz bis zu 8000 V (HBM, JEDEC 3b). Es ist entscheidend zu beachten, dass es sich hierbei um Belastungsgrenzen handelt; ein Dauerbetrieb bei oder nahe diesen Werten kann die Leistung und Lebensdauer beeinträchtigen. Die Komponente ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Gemessen bei einer Lötpad-Temperatur (Ts) von 25 °C sind die wichtigsten Leistungskennwerte des Bauteils definiert. Der typische Lichtstrom (Iv) beträgt 350 Lumen bei einem Vorwärtsstrom (IF) von 1000 mA, mit einem spezifizierten Mindestwert von 300 lm. Die Flussspannung (VF) bei diesem Strom liegt zwischen einem Minimum von 2,85 V und einem Maximum von 3,95 V. Die korrelierte Farbtemperatur (CCT) für diese weiße LED-Variante liegt zwischen 5000 K und 6000 K, was sie in den Bereich des kaltweißen Lichts einordnet. Alle elektrischen und optischen Daten werden unter einer 50-ms-Pulsbedingung getestet, um Selbsterwärmungseffekte während der Messung zu minimieren.

2.3 Thermische und Zuverlässigkeitsaspekte

Ein ordnungsgemäßes Wärmemanagement ist für die LED-Leistung und -Lebensdauer von entscheidender Bedeutung. Die maximal zulässige Löttemperatur beträgt 260 °C für maximal zwei Reflow-Zyklen. Das Bauteil ist mit der Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL) 1 bewertet, was eine unbegrenzte Lagerdauer bei Bedingungen ≤30 °C/85 % relativer Luftfeuchtigkeit anzeigt. Alle Zuverlässigkeitsspezifikationen, einschließlich der Garantie gegen übermäßigen IV-Abfall, werden unter Bedingungen eines guten Wärmemanagements validiert, insbesondere unter Verwendung einer 1,0 x 1,0 cm² großen Metallkern-Leiterplatte (MCPCB).

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um die Konsistenz in der Serienfertigung sicherzustellen, werden LEDs basierend auf Schlüsselparametern in Bins sortiert.

3.1 Binning der Flussspannung

Die Flussspannung wird in drei Bins kategorisiert: 2832 (2,85 V - 3,25 V), 3235 (3,25 V - 3,55 V) und 3539 (3,55 V - 3,95 V), alle gemessen bei IF=1000 mA.

3.2 Binning des Lichtstroms

Die Lichtstromausgabe wird in vier Kategorien eingeteilt: J8 (300-330 lm), J9 (330-360 lm), K1 (360-390 lm) und K2 (390-420 lm), gemessen bei IF=1000 mA. Die typische Artikelnummer bezieht sich auf das J8-Bin.

3.3 Binning der Farbkoordinaten (Farbe)

Der weiße Farbort ist innerhalb einer spezifischen Region im CIE-1931-Farbdiagramm definiert, was einem korrelierten Farbtemperaturbereich von 5000 K bis 6000 K entspricht. Das als "5060" bezeichnete Bin liefert die Referenzfarbkoordinaten für diesen Bereich. Die zulässige Messtoleranz für Farbkoordinaten beträgt ±0,01.

4. Analyse der Kennlinien

4.1 Spektrale und strahlungstechnische Muster

Die relative spektrale Verteilungskurve zeigt einen Peak im blauen Wellenlängenbereich, typisch für eine phosphorkonvertierte weiße LED, mit einer breiten Phosphoremission im gelben Spektrum. Die kombinierte Ausgabe ergibt weißes Licht. Das typische Strahlungsmuster ist lambertisch, gekennzeichnet durch einen Abstrahlwinkel (2θ1/2) von 120 Grad, bei dem die Intensität die Hälfte des Spitzenwerts beträgt. Dies sorgt für ein breites, gleichmäßiges Beleuchtungsfeld.

4.2 Elektrische und optische Zusammenhänge

Die Flussspannung-gegen-Vorwärtsstrom-Kurve zeigt die charakteristische exponentielle Beziehung der Diode, wobei VF mit dem Strom ansteigt. Die relative Lichtstrom-gegen-Vorwärtsstrom-Kurve zeigt, dass die Lichtausgabe sublinear mit dem Strom zunimmt, ein häufiges Merkmal aufgrund des Effizienzabfalls bei höheren Strömen und Sperrschichttemperaturen. Die korrelierte Farbtemperatur (CCT)-gegen-Vorwärtsstrom-Kurve zeigt, dass sich die CCT mit dem Betriebsstrom leicht verschieben kann, was eine wichtige Überlegung für farbkritische Anwendungen ist. Alle Korrelationsdaten werden unter optimalem Wärmemanagement gemessen.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungszeichnung

Die LED ist in einem oberflächenmontierbaren (SMD) Gehäuse mit den Nennabmessungen 5,0 mm Länge und 6,0 mm Breite untergebracht. Die detaillierte mechanische Zeichnung spezifiziert alle kritischen Abmessungen, einschließlich Pad-Positionen, Gesamthöhe und Toleranzen (typischerweise ±0,05 mm, sofern nicht anders angegeben). Diese Informationen sind für das PCB-Footprint-Design und die Montage unerlässlich.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Die Komponente und ihr Trägerband sind zur Anzeige der Polarität gekennzeichnet. Die korrekte Ausrichtung während der Platzierung ist für den ordnungsgemäßen Schaltungsbetrieb entscheidend. Das Datenblatt enthält eine klare Darstellung, die die Anode- und Kathodenkennzeichnung am Bauteilkörper und innerhalb der Spulenverpackung zeigt.

6. Richtlinien für Lötung und Montage

Die maximale Löttemperatur ist mit 260 °C angegeben. Die Komponente kann maximal zwei Reflow-Zyklen standhalten. Aufgrund ihrer MSL-Stufe 1 ist vor der Verwendung kein spezielles Backen erforderlich, sofern sie unter den spezifizierten Feuchtigkeitsbedingungen gelagert wurde. Dennoch sollten während der Montageprozesse die standardmäßigen IPC/JEDEC-Richtlinien für den Umgang mit feuchtigkeitsempfindlichen Bauteilen befolgt werden, um thermomechanische Belastungen zu vermeiden.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Verpackungsspezifikationen

Die LEDs werden in feuchtigkeitsbeständiger Verpackung geliefert. Sie werden in geprägte Trägerbänder geladen, die dann auf Spulen aufgewickelt werden. Die Standardmenge pro Spule beträgt 2000 Stück, mit einer Mindestbestellmenge von 1000 Stück. Detaillierte Abmessungen für das Trägerband und die Emitterspule werden bereitgestellt, um die Einrichtung von automatischen Bestückungsmaschinen zu erleichtern.

7.2 Produktkennzeichnung

Das Spulenetikett enthält wichtige Informationen für die Rückverfolgbarkeit und korrekte Anwendung: Kundenproduktnummer (CPN), Hersteller-Artikelnummer (P/N), Losnummer, Verpackungsmenge (QTY) und die spezifischen Bincodes für Lichtstrom (CAT), Farbe (HUE) und Flussspannung (REF). Die Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL-X) ist ebenfalls angegeben.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese LED eignet sich gut für:

- Kamerablitz für Mobilgeräte:Ihre hohe Pulsstromfähigkeit und Helligkeit machen sie ideal für Smartphone-Kamerablitze.

- Tragbare Beleuchtung:Aufstecklichter für digitale Videokameras oder Handgeräte.

- Allgemeine Beleuchtung:Innenraumbeleuchtung, Stufenlichter, Notausgangsschilder und andere architektonische Markierungen.

- Hintergrundbeleuchtung:Für kleine bis mittelgroße TFT-LCD-Panels.

- Automobilbeleuchtung:Sowohl Innenraum- (Innenraumleuchten, Leselampen) als auch Außenanwendungen (Zusatzlichter, Signalleuchten), vorbehaltlich spezifischer Automobilqualifikation.

- Dekorative Beleuchtung:Akzentbeleuchtung in Unterhaltungselektronik oder Veranstaltungsorten.

8.2 Designüberlegungen

1. Wärmemanagement:Verwenden Sie ein angemessenes PCB-Wärmedesign (z. B. MCPCB mit ausreichender Kupferfläche oder Wärmedurchgangslöchern), um eine niedrige Sperrschichttemperatur aufrechtzuerhalten. Dies erhält die Lichtausbeute, Farbstabilität und Betriebslebensdauer.

2. Stromversorgung:Implementieren Sie eine Konstantstrom-Treiber-Schaltung, die für den gewünschten Betriebspunkt geeignet ist (z. B. 350 mA für Dauerlicht, bis zu 1 A für hohe Ausgangsleistung). Berücksichtigen Sie eine Entlastung bei hohen Umgebungstemperaturen.

3. Optisches Design:Das 120-Grad-Lambert-Strahlungsmuster eignet sich für die Flächenbeleuchtung. Sekundäroptiken (Linsen, Reflektoren) können für Strahlformung oder Fokussierung erforderlich sein.

4. ESD-Schutz:Obwohl das Bauteil über einen integrierten ESD-Schutz verfügt, wird dennoch empfohlen, während der Montage gute ESD-Handhabungspraktiken einzuhalten.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu Standard-Mid-Power-LEDs bietet dieses Bauteil einen deutlich höheren Lichtstrom (350 lm) bei einem Treiberstrom von 1 A, was zu einer überlegenen Lichtausbeute (typ. 100 lm/W) führt. Die Kombination aus hoher Helligkeit, einem kompakten Footprint von 5,0 x 6,0 mm und einem weiten Abstrahlwinkel von 120 Grad bietet für viele Anwendungen ein günstiges Gleichgewicht. Die Einhaltung der halogenfreien, RoHS- und REACH-Standards stellt sicher, dass es strenge Umweltanforderungen für globale Märkte erfüllt. Die detaillierte Binning-Struktur für Lichtstrom, Spannung und Farbe ermöglicht es Designern, Bauteile mit engen Parametertoleranzen für eine konsistente Systemleistung auszuwählen.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Was ist der Unterschied zwischen DC-Vorwärtsstrom und Spitzenpulsstrom?

A: Der DC-Vorwärtsstrom (350 mA) ist der maximale Dauerstrom, der für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb empfohlen wird (z. B. im Dauerlichtmodus). Der Spitzenpulsstrom (1500 mA) ist ein viel höherer Strom, der für sehr kurze Dauer (≤400 ms) bei einem niedrigen Tastverhältnis (≤10 %) angelegt werden kann, was typisch für Kamerablitzanwendungen ist, um einen sehr hellen, kurzen Lichtblitz zu erzeugen.

F: Wie interpretiere ich den Lichtstrom-Bin-Code (z. B. J8) in der Artikelnummer?

A: Der Bin-Code (J8, K1 usw.) gibt den garantierten minimalen und maximalen Lichtstrombereich für diese spezifische LED an, gemessen bei 1000 mA. Beispielsweise hat eine J8-gebinnete LED einen Lichtstrom zwischen 300 und 330 Lumen. Dies ermöglicht es Designern, den Helligkeitsgrad ihres Endprodukts vorherzusagen und zu steuern.

F: Warum wird das Wärmemanagement so häufig betont?

A: Die LED-Leistung verschlechtert sich mit steigender Sperrschichttemperatur. Übermäßige Wärme reduziert die Lichtausbeute (Lichtstromrückgang), kann zu einer Verschiebung der Farbtemperatur führen und beschleunigt vor allem die chemischen Prozesse, die zu einem permanenten Ausfall führen. Eine effektive Wärmeableitung ist unabdingbar, um die spezifizierte Leistung und Lebensdauer zu erreichen.

11. Praktische Design- und Anwendungsbeispiele

Beispiel 1: Smartphone-Kamerablitzmodul

In diesem Szenario würde die LED von einem speziellen Blitztreiber-IC angesteuert werden. Das Design würde die Spitzenpulsstrombewertung (1500 mA) nutzen, um maximale Helligkeit für ein Foto zu erreichen. Die Leiterplatte benötigt spezielle Wärmepads, die mit internen Masseebenen oder anderen Wärmepfaden verbunden sind, um die Wärme des kurzen, hochleistungsfähigen Pulses abzuführen. Der weite Abstrahlwinkel hilft, eine Szene gleichmäßig auszuleuchten und harte Schatten zu reduzieren.

Beispiel 2: Architektonisches Stufenlicht

Für ein flaches Stufenlicht könnten mehrere LEDs in einer linearen Anordnung angeordnet und mit einem niedrigeren Dauerstrom (z. B. 200-300 mA) betrieben werden, um Energieeffizienz und lange Lebensdauer zu gewährleisten. Der 120-Grad-Strahlwinkel stellt sicher, dass sich das Licht über die Stufenfläche verteilt. Das Design muss potenziell hohe Umgebungstemperaturen berücksichtigen, wenn es im Freien oder in geschlossenen Gehäusen installiert wird.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Dies ist eine phosphorkonvertierte weiße LED. Der Halbleiterchip, bestehend aus Indiumgalliumnitrid (InGaN), emittiert Licht im blauen Wellenlängenbereich, wenn er in Durchlassrichtung betrieben wird. Dieses blaue Licht wird teilweise von einer Phosphorbeschichtung (typischerweise basierend auf Yttrium-Aluminium-Granat oder ähnlichen Materialien) absorbiert, die auf dem Chip aufgebracht ist. Der Phosphor emittiert diese Energie als breites Spektrum von gelbem Licht neu. Die Kombination aus dem verbleibenden, nicht absorbierten blauen Licht und dem emittierten gelben Licht wird vom menschlichen Auge als weißes Licht wahrgenommen. Das genaue Verhältnis von Blau zu Gelb bestimmt die korrelierte Farbtemperatur (CCT), was bei diesem Bauteil zu der kaltweißen Ausgabe von 5000-6000 K führt.

13. Technologietrends und Kontext

Die Entwicklung dieser LED steht im Einklang mit mehreren aktuellen Trends in der Festkörperbeleuchtung:Erhöhte Effizienz:Das Erreichen von 100 lm/W stellt eine kontinuierliche Verbesserung dar, um mehr sichtbares Licht pro elektrischem Watt zu extrahieren und den Energieverbrauch zu reduzieren.Miniaturisierung bei hoher Ausgangsleistung:Die Verpackung eines hohen Lichtstroms in einen relativ kleinen Footprint von 5,0 x 6,0 mm ermöglicht schlankere, kompaktere Endprodukte.Standardisierung und Binning:Detailliertes Multi-Parameter-Binning ermöglicht eine vorhersehbare Leistung in der Serienfertigung, was für Unterhaltungselektronik und Beleuchtungsprodukte entscheidend ist.Umweltkonformität:Die Einhaltung der RoHS-, REACH- und halogenfreien Standards ist inzwischen eine Grundvoraussetzung für elektronische Komponenten in den meisten globalen Märkten und spiegelt den Fokus der Industrie auf nachhaltige Fertigung wider.