ELXI-NB5060J6J8293910-F3H LED Datenblatt - 5,0x6,0mm Gehäuse - 3,3V Durchlassspannung - 260lm Lichtstrom - 5500K Weiß - Technische Dokumentation

1. Produktübersicht

Die ELXI-NB5060J6J8293910-F3H ist eine leistungsstarke, oberflächenmontierbare weiße LED, die für Anwendungen konzipiert ist, die hohe Lichtleistung und Zuverlässigkeit in kompakter Bauform erfordern. Diese Bauteil nutzt InGaN-Chip-Technologie und bietet exzellente Effizienz sowie konstante Farbperformance. Die primären Einsatzgebiete sind Blitzlichter für Mobilgerätekameras, tragbare Beleuchtung sowie verschiedene Innenraum- und dekorative Beleuchtungsanwendungen, bei denen Platz- und Energieeffizienz entscheidend sind.

1.1 Kernvorteile

Das Bauteil bietet mehrere entscheidende Vorteile, die es für anspruchsvolle Anwendungen geeignet machen. Es zeichnet sich durch einen sehr kompakten Bauraum aus, was für platzbeschränkte Designs wie Mobiltelefone essenziell ist. Mit einem typischen Lichtstrom von 260 Lumen bei einem Betriebsstrom von 1000mA liefert es eine hohe Helligkeit. Die LED verfügt über einen robusten ESD-Schutz bis zu 8KV (HBM), was ihre Zuverlässigkeit bei Handhabung und Montage erhöht. Sie ist vollständig konform mit RoHS, REACH und halogenfreien Vorschriften und somit für globale Märkte mit strengen Umweltstandards geeignet. Das Produkt wird zudem nach Schlüsselparametern wie Gesamtlichtstrom und Farbkoordinaten sortiert (gebinnt), was eine konsistente Chargenproduktion für Anwendungen mit gleichmäßiger Lichtabgabe gewährleistet.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der im Datenblatt spezifizierten Schlüsselparameter und erläutert deren Bedeutung für Entwicklungsingenieure.

2.1 Absolute Maximalwerte

Die Absoluten Maximalwerte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Dies sind keine empfohlenen Betriebsbedingungen.

• DC-Durchlassstrom (I_F): 350 mA. Dies ist der maximale kontinuierliche Gleichstrom, der an die LED angelegt werden darf. Das Überschreiten dieses Werts birgt die Gefahr von Überhitzung und katastrophalem Ausfall.
• Pulsstrom (I_Puls): 1000 mA für 400ms EIN, 3600ms AUS (10% Tastverhältnis). Diese Spezifikation ist entscheidend für Blitzanwendungen und zeigt, dass die LED kurze, hochstromstarke Pulse, wie sie für Kamerablitze typisch sind, verkraften kann.
• Sperrschichttemperatur (T_J): 115°C. Die maximal zulässige Temperatur der Halbleitersperrschicht selbst. Längerer Betrieb an oder nahe dieser Grenze beschleunigt den Lichtstromrückgang und verringert die Lebensdauer.
• Betriebs- & Lagertemperatur: -40°C bis +85°C. Dieser weite Bereich gewährleistet zuverlässige Leistung unter verschiedenen Umgebungsbedingungen, von Kühllagerung bis zu heißen Betriebsumgebungen.
• Verlustleistung (Pulsbetrieb): 3,95 W. Dies ist die maximale Leistung, die das Gehäuse im Pulsbetrieb abführen kann – ein kritischer Faktor für das thermische Management in Blitzanwendungen.
• Löttemperatur: 245°C. Dies spezifiziert die Spitzentemperaturtoleranz während Reflow-Lötprozessen.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2): 120 Grad (±5°). Dies deutet auf ein breites, lambertstrahlendes Abstrahlverhalten hin, das für Allgemeinbeleuchtung und Blitzanwendungen geeignet ist, die eine breite Abdeckung erfordern.

Kritischer Entwicklungshinweis:Das Datenblatt warnt ausdrücklich davor, die LED über längere Zeit (mehr als 1 Stunde) an den Maximalwerten zu betreiben, da dies dauerhafte Schäden und Zuverlässigkeitsprobleme verursacht. Die gleichzeitige Anwendung mehrerer Maximalwerte sollte vermieden werden.

2.2 Elektro-optische Kenngrößen

Diese Parameter werden unter typischen Bedingungen (T_Lötpad= 25°C) gemessen und stellen die zu erwartende Leistung dar.

• Lichtstrom (Φ_v): 240 lm (Min), 260 lm (Typ) bei I_F=1000mA. Dies ist die gesamte sichtbare Lichtabgabe. Die Messung hat eine Toleranz von ±10%. Der 'Typische' Wert von 260lm ist die zu erwartende Durchschnittsleistung.
• Durchlassspannung (V_F): 2,95V (Min), 3,3V (Typ), 3,95V (Max) bei I_F=1000mA. Dies ist der Spannungsabfall über der LED bei dem spezifizierten Strom. Eine niedrigere V_Fzeigt im Allgemeinen eine höhere elektrische Effizienz an. Die Messungstoleranz von ±0,1V ist für das präzise Design des Treibers wichtig.
• Farbtemperatur (CCT): 5000K (Min), 5500K (Typ), 6000K (Max). Dies definiert den Weißpunkt des Lichts. 5500K ist ein kaltweißes Licht, ähnlich dem Mittagssonnenlicht. Der Bereich zeigt die natürliche Schwankung im Fertigungsprozess.

Alle elektro-optischen Daten werden mit einem 50ms-Puls getestet, um Selbsterwärmungseffekte zu minimieren und eine stabile Messbasis zu schaffen.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Die LED wird nach der Produktion sortiert (gebinnt), um elektrische und optische Konsistenz zu gewährleisten. Dies ermöglicht es Entwicklern, Bauteile auszuwählen, die spezifischen Anwendungsanforderungen entsprechen.

3.1 Binning der Durchlassspannung

LEDs werden basierend auf ihrer Durchlassspannung bei 1000mA gruppiert.

- Bin-Code 2935: V_Fzwischen 2,95V und 3,55V.

- Bin-Code 3539: V_Fzwischen 3,55V und 3,95V.

Die Auswahl eines engeren V_F-Bins kann zu einheitlicherer Helligkeit und thermischem Verhalten führen, wenn mehrere LEDs parallel geschaltet oder von einer Konstantspannungsquelle betrieben werden.

3.2 Binning des Lichtstroms

LEDs werden basierend auf ihrer Lichtleistung bei 1000mA gruppiert.

- Bin-Code J6: Lichtstrom zwischen 240 lm und 250 lm.

- Bin-Code J7: Lichtstrom zwischen 250 lm und 300 lm.

- Bin-Code J8: Lichtstrom zwischen 300 lm und 330 lm.

Die spezifische Artikelnummer (ELXI-NB5060J6J8293910-F3H) zeigt an, dass sie zum J6-Helligkeitsbin (240-250lm) gehört. Dies ermöglicht vorhersehbare und konsistente Helligkeitsstufen in der Produktion.

3.3 Farb-Binning (Weiß)

Die Farbe ist innerhalb einer spezifischen Region im CIE-1931-Farbdiagramm definiert. Der Bin-Code '5060' entspricht einem Weiß-Farbtemperaturbereich von etwa 5000K bis 6000K, zentriert um den typischen 5500K-Punkt. Das Datenblatt liefert Referenz-CIE-(x,y)-Koordinaten, die die Eckpunkte dieser akzeptablen Farbregion definieren. Die Messabweichung für Farbkoordinaten beträgt ±0,01, was eine Standardtoleranz zur Sicherstellung visueller Konsistenz ist.

4. Analyse der Leistungskurven

Die bereitgestellten Diagramme geben Einblick in das Verhalten der LED unter verschiedenen Betriebsbedingungen.

4.1 Relative spektrale Verteilung

Das Spektraldiagramm zeigt einen Peak im blauen Wellenlängenbereich (ca. 450-460nm) vom InGaN-Chip, kombiniert mit einer breiten Emission des gelben Leuchtstoffs. Die kombinierte Ausgabe erzeugt weißes Licht. Die spezifische Form und die Peaks bestimmen den Farbwiedergabeindex (CRI), der in diesem Datenblatt jedoch nicht explizit angegeben ist.

4.2 Abstrahlcharakteristik

Die polare Abstrahlcharakteristik bestätigt die Lambert'sche Verteilung mit einem Abstrahlwinkel von 120 Grad. Die relative Intensität ist über die X- und Y-Achsen nahezu gleichmäßig, was auf eine symmetrische Lichtabgabe aus dem Gehäuse hindeutet – ideal für gleichmäßige Ausleuchtung.

4.3 Durchlassspannung vs. Strom (I-V-Kurve)

Die Kurve zeigt die nichtlineare Beziehung zwischen Durchlassspannung (V_F) und Durchlassstrom (I_F). V_Fsteigt mit dem Strom an. Für stabilen Betrieb sollten LEDs mit einer Konstantstromquelle und nicht mit einer Konstantspannungsquelle betrieben werden, um thermisches Durchgehen zu verhindern. Das Diagramm ermöglicht es Entwicklern, die Verlustleistung (V_F* I_F) bei verschiedenen Betriebsströmen abzuschätzen.

4.4 Relativer Lichtstrom vs. Strom

Dieses Diagramm zeigt, dass die Lichtleistung sublinear mit dem Strom ansteigt. Während der Betrieb mit höheren Strömen mehr Licht liefert, erzeugt er auch mehr Wärme und reduziert die Effizienz (Lumen pro Watt). Der Betriebspunkt (z.B. 1000mA) stellt einen Kompromiss zwischen Ausgangsleistung und Effizienz/thermischer Belastung dar.

4.5 Farbtemperatur (CCT) vs. Strom

Die Farbtemperatur zeigt eine leichte Verschiebung mit dem Betriebsstrom, typischerweise steigt sie bei höheren Strömen an (wird kälter/bläulicher). Dies ist eine wichtige Überlegung für Anwendungen, bei denen eine konsistente Farbe über verschiedene Helligkeitseinstellungen hinweg kritisch ist.

5. Mechanische & Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED verfügt über ein kompaktes Oberflächenmontagegehäuse mit einer Länge von ca. 5,0mm und einer Breite von 6,0mm (wie in der Artikelnummer NB5060angegeben). Detaillierte Maßzeichnungen mit Toleranzen von ±0,1mm sind für das Leiterplatten-Layout-Design verfügbar. Das Gehäuse beinhaltet ein thermisches Pad, das elektrisch mit der Anode verbunden ist. Dieses Pad ist entscheidend für eine effektive Wärmeableitung, da es einen Pfad mit niedrigem thermischen Widerstand von der LED-Sperrschicht zur Leiterplatte (PCB) bietet.

Kritischer Handhabungshinweis:Das Datenblatt warnt ausdrücklich davor, das Bauteil an der Linse zu handhaben, da falsche Krafteinwirkung zu mechanischem Versagen führen kann. Während der Montage sollten geeignete Vakuum-Aufnahmewerkzeuge verwendet werden.

6. Löt- & Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Löten

Das Bauteil ist für eine maximale Löttemperatur von 245°C ausgelegt und kann maximal 2 Reflow-Zyklen verkraften. Dies ist typisch für viele SMD-LEDs. Entwickler müssen sicherstellen, dass ihr Reflow-Profil diese Temperatur nicht überschreitet, um Schäden an internen Materialien, Leuchtstoff oder Linse zu vermeiden.

6.2 Überstromschutz

Eine kritische Entwicklungsregel im Datenblatt lautet:"Der Kunde muss Schutz widerstände einsetzen; andernfalls führt eine leichte Spannungsverschiebung zu einem großen Strom..."Dies unterstreicht die essentielle Notwendigkeit einer strombegrenzenden Schaltung (z.B. ein Konstantstromtreiber oder ein Vorwiderstand bei Verwendung einer Spannungsquelle), um zu verhindern, dass die LED übermäßigen Strom zieht, was zu sofortigem Ausfall führen würde.

6.3 Thermomanagement

Alle Zuverlässigkeitstests und typischen Leistungskurven basieren auf dem Betrieb der LED mit gutem Thermomanagement, speziell montiert auf einer 1,0cm x 1,0cm Metallkern-Leiterplatte (MCPCB). Für optimale Leistung und Langlebigkeit, insbesondere bei hohen Betriebsströmen wie 1000mA, ist eine effektive Wärmeableitung unabdingbar. Das thermische Pad muss ordnungsgemäß auf ein PCB-Pad mit ausreichenden Wärmeleitdurchkontaktierungen gelötet oder mit einem Kühlkörper verbunden werden.

7. Verpackungs- & Bestellinformationen

7.1 Feuchtigkeitsempfindlichkeit & Verpackung

Die LEDs sind in feuchtigkeitsbeständigen Materialien verpackt. Das Etikett auf der Verpackung enthält wichtige Informationen: Kundenteilenummer (CPN), Herstellertypnummer (P/N), Losnummer, Menge (QTY) und die spezifischen Binning-Codes für Lichtstrom (CAT), Farbe (HUE) und Durchlassspannung (REF). Die Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL-X) ist ebenfalls angegeben, welche die Lager- und Handhabungsanforderungen vor dem Löten definiert, um "Popcorning"-Schäden während des Reflow zu verhindern.

7.2 Gurt- und Spulenspezifikationen

Das Bauteil wird auf Trägerband und Rolle für die automatisierte Montage geliefert. Die Abmessungen des Trägerbands sind angegeben. Jede Rolle enthält 2000 Stück, die Mindestbestellmenge beträgt 1000 Stück. Auch die Spulenabmessungen sind spezifiziert, um die Kompatibilität mit Standard-Bestückungsautomaten sicherzustellen.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• Mobiltelefon-Kamerablitz/Stroboskop: Die hohe Pulsstrombelastbarkeit (1000mA), die kompakte Größe und die hohe Lichtleistung machen diese LED ideal für diese Anwendung. Das Design muss sich auf das Thermomanagement während der Blitzserien und die Treiberschaltung für präzise Strompulse konzentrieren.
• Taschenlampe für Digital Video (DV) & Allgemeine Taschenlampen: Bietet helles, kaltweißes Licht. Ein Konstantstromtreiber mit mehreren Helligkeitseinstellungen wird empfohlen.
• Innenraumbeleuchtung & dekorative Beleuchtung: Geeignet für Akzentbeleuchtung, Stufenlichter, Notausgangsschilder und andere Leuchten, bei denen eine kompakte, helle Lichtquelle benötigt wird.
• TFT-Hintergrundbeleuchtung: Kann in Arrays zur Hintergrundbeleuchtung kleiner bis mittlerer Displays verwendet werden, wobei für gleichmäßige Ausleuchtung eine Diffusorfolie erforderlich ist.
• Automobil-Innen-/Außenbeleuchtung: Kann für bestimmte nicht-kritische Automobilbeleuchtungsanwendungen geeignet sein, jedoch müssen Entwickler die Einhaltung spezifischer Automobilstandards (z.B. AEC-Q102) überprüfen, die in diesem Datenblatt nicht explizit beansprucht werden.

8.2 Entwicklungsüberlegungen

• Treiberauswahl: Immer einen Konstantstromtreiber verwenden. Für batteriebetriebene Anwendungen sollte ein Treiber mit hoher Effizienz in Betracht gezogen werden, um die Batterielebensdauer zu maximieren.
• PCB-Layout: Entwerfen Sie ein PCB-Pad, das exakt den Abmessungen des thermischen Pads entspricht. Verwenden Sie mehrere Wärmeleitdurchkontaktierungen unter dem Pad, um Wärme auf andere PCB-Lagen oder einen Kühlkörper zu übertragen. Sorgen Sie für ausreichende Leiterbahnbreite für den Betriebsstrom (350mA kontinuierlich, 1000mA Puls).
• Optisches Design: Der breite 120-Grad-Strahl erfordert möglicherweise Sekundäroptik (Reflektoren, Linsen), um gewünschte Strahlprofile für Taschenlampen oder Scheinwerfer zu erreichen.
• ESD-VorsichtsmaßnahmenObwohl die LED über einen 8KV-ESD-Schutz verfügt, sollten während der Montage dennoch Standard-ESD-Handhabungsverfahren eingehalten werden.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich diese LED kontinuierlich mit 1000mA betreiben?

A: Nein. Der Absolute Maximalwert für den DC-Durchlassstrom beträgt 350mA. Die 1000mA-Spezifikation gilt speziell für den Pulsbetrieb (400ms EIN, 10% Tastverhältnis). Kontinuierlicher Betrieb mit 1000mA würde die Verlustleistungs- und Sperrschichttemperaturgrenzen überschreiten und zu schnellem Ausfall führen.

F: Was ist der Unterschied zwischen den "Typischen" und "Bin-Code"-Werten für den Lichtstrom?

A: Der "Typische" Wert (260lm) ist ein statistischer Durchschnitt aus der Produktion. Der "Bin-Code" (J6: 240-250lm) spezifiziert den garantierten Minimal- und Maximalbereich für die spezifischen LEDs, die Sie kaufen. Die Bauteile im J6-Bin haben Lichtstromwerte innerhalb des Bereichs von 240-250lm.

F: Das thermische Pad ist mit der Anode verbunden. Beeinflusst dies das PCB-Design?

A: Ja, erheblich. Es bedeutet, dass das thermische Pad auf Ihrer Leiterplatte auf Anodenspannung liegt. Sie müssen sicherstellen, dass dieses Pad keinen Kurzschluss mit einem anderen Netz (wie Masse oder Kathode) verursacht. Sie müssen auch Ihre Wärmeableitungsstrategie entsprechend gestalten, da der Kühlkörper elektrisch spannungsführend sein wird.

F: Wie interpretiere ich das Farb-Binning-Diagramm?

A: Das Diagramm definiert eine viereckige Region im CIE-Farbraum. LEDs werden getestet, und ihre gemessenen (x,y)-Farbkoordinaten müssen innerhalb dieser Region liegen, um in das "5060"-Bin aufgenommen zu werden. Dies stellt sicher, dass alle LEDs ein ähnliches weißes Farbbild zwischen 5000K und 6000K aufweisen.

10. Technologieeinführung & Trends

10.1 Funktionsprinzip

Dies ist eine Leuchtstoff-konvertierte weiße LED. Der Kern ist ein Halbleiterchip aus Indiumgalliumnitrid (InGaN), der bei elektrischer Vorspannung blaues Licht emittiert. Dieses blaue Licht trifft auf eine Schicht aus gelbem (oder gelbem und rotem) Leuchtstoffmaterial, das auf oder nahe dem Chip aufgebracht ist. Der Leuchtstoff absorbiert einen Teil des blauen Lichts und emittiert es als ein breiteres Spektrum längerer Wellenlängen (gelb, rot) wieder. Die Mischung aus dem verbleibenden blauen Licht und dem leuchtstoffkonvertierten Licht wird vom menschlichen Auge als weiß wahrgenommen. Das Verhältnis von blauem zu leuchtstoffkonvertiertem Licht bestimmt die Farbtemperatur (CCT).

10.2 Branchentrends

Die Entwicklung von LEDs wie dieser folgt mehreren wichtigen Branchentrends:Erhöhte Effizienz (lm/W): Fortlaufende Verbesserungen im Chipdesign und der Leuchtstofftechnologie erzielen mehr Lichtleistung bei gleichem elektrischem Input.Höhere Leistungsdichte: Mehr Licht in kleinere Gehäuse packen, wie bei diesem 5,0x6,0mm-Bauteil mit 260lm. Dies erhöht den Fokus auf das Thermomanagement.Verbesserte Farbkonsistenz & -qualität: Engeres Binning und fortschrittliche Leuchtstoffsysteme führen zu besserer Farbgleichmäßigkeit und höheren Farbwiedergabeindex (CRI)-Werten, obwohl CRI hier nicht spezifiziert ist.Integration & Smart Features: Während dies ein diskretes Bauteil ist, sieht der breitere Markt ein Wachstum bei LEDs mit integrierten Treibern, Controllern und Sensoren.Zuverlässigkeit & Robustheit: Verbesserte Gehäusematerialien und -strukturen sowie höhere ESD-Schutzraten (hier 8KV) erhöhen die Lebensdauer und Eignung für raue Umgebungen.