Technisches Datenblatt SMD LED 93-22SURSYGC/S530-A3/TR8 - 3,2x2,8x1,9mm - Spannung 2,0-2,4V - Brillantes Rot/Gelbgrün - Deutsch

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt die Spezifikationen einer hochwertigen, oberflächenmontierbaren LED-Komponente mit integriertem Reflektor. Das Bauteil ist für Zuverlässigkeit und einfache Bestückung in automatisierten Fertigungsumgebungen ausgelegt.

1.1 Kernvorteile

• Auf 12-mm-Band für 7-Zoll-Rollen verpackt, kompatibel mit Standard-Pick-and-Place-Automaten.
• Ausgelegt für Kompatibilität mit Infrarot- (IR) und Dampfphasen-Reflow-Lötverfahren.
• Entspricht der EIA-Standardverpackung.
• IC-kompatibler Eingang.
• Bleifreie Bauweise und RoHS-konform.
• Integrierter Reflektor für verbesserte Lichtlenkung und -intensität.

1.2 Zielanwendungen

Diese LED eignet sich für eine Vielzahl von Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsfunktionen, darunter:

• Telekommunikationsgeräte (Telefone, Faxgeräte).
• Audio- und Videogeräte.
• Batteriebetriebene Geräte.
• Indikatoren für Außenanwendungen.
• Bürogeräte.
• Flache Hintergrundbeleuchtung für Schalter, Symbole und andere LEDs.
• Allgemeine Anzeigezwecke.

2. Bauteilauswahl und technische Parameter

2.1 Bauteilauswahlhilfe

Das Produkt wird in zwei Hauptfarbvarianten basierend auf dem Chipmaterial angeboten:

• SUR: Verwendet einen AlGaInP-Chip zur Emission einer brillanten roten Farbe. Das Vergussharz ist wasserklar.
• SYG: Verwendet einen AlGaInP-Chip zur Emission einer brillanten gelbgrünen Farbe. Das Vergussharz ist wasserklar.

2.2 Absolute Maximalwerte

Belastungen über diesen Grenzwerten hinaus können dauerhafte Schäden verursachen. Alle Werte gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C.

2.3 Elektro-optische Kenngrößen

Typische Leistungsparameter gemessen bei Ta=25°C und I_F=20mA, sofern nicht anders angegeben.

3. Kennlinienanalyse

3.1 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (IV-Kennlinie)

Die bereitgestellten Kennlinien für die SUR- (Rot) und SYG-Varianten (Gelbgrün) zeigen eine typische Diodencharakteristik. Die Durchlassspannung (V_F) weist einen positiven Temperaturkoeffizienten auf, d.h. sie nimmt leicht ab, wenn die Umgebungstemperatur steigt. Beim typischen Betriebsstrom von 20mA beträgt V_Fetwa 2,0V, mit einem spezifizierten Maximalwert von 2,4V. Diese relativ niedrige Durchlassspannung ist vorteilhaft für batteriebetriebene Anwendungen.

3.2 Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Die Lichtausbeute (Lichtstärke) steigt mit dem Durchlassstrom. Die Kurven sind im normalen Betriebsbereich im Allgemeinen linear, sättigen jedoch bei höheren Strömen. Ein Betrieb über dem absoluten Maximalwert von 25mA Dauerstrom wird nicht empfohlen, da dies zu beschleunigtem Degradationsverhalten und reduzierter Lebensdauer führen kann. Der Impulsstrom-Grenzwert (60mA bei 1/10 Tastverhältnis) ermöglicht kurze Phasen höherer Helligkeit.

3.3 Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur

Wie bei den meisten LEDs ist die Lichtausbeute dieses Bauteils temperaturabhängig. Die Intensität nimmt mit steigender Umgebungstemperatur ab. Die Entlastungskurve ist für das Design entscheidend, insbesondere bei Anwendungen mit hohen Umgebungstemperaturen oder schlechtem Wärmemanagement. Die Kurve zeigt, dass der zulässige Durchlassstrom mit steigender Temperatur reduziert werden muss, um innerhalb der Verlustleistungsgrenzen zu bleiben und die Zuverlässigkeit zu gewährleisten.

3.4 Spektralverteilung

Die Spektraldiagramme bestätigen die monochromatische Natur der AlGaInP-Chips. Die SUR-Variante hat eine dominante Wellenlänge um 624nm (rot), während die SYG-Variante um 573nm (gelbgrün) zentriert ist. Die spektrale Bandbreite (FWHM) beträgt für beide etwa 20nm, was auf eine gute Farbreinheit hindeutet.

3.5 Abstrahlcharakteristik

Das Polardiagramm zeigt ein breites, lambertstrahlerähnliches Abstrahlmuster mit einem typischen Halbwertswinkel (2θ_1/2) von 130°. Der integrierte Reflektor hilft, diesen Strahl zu formen und bietet einen konsistenten Blickwinkel, der für Anzeigeanwendungen geeignet ist, bei denen die Sichtbarkeit aus einem weiten Bereich wichtig ist.

4. Mechanische und Verpackungsinformationen

4.1 Gehäuseabmessungen

Das SMD-Gehäuse hat einen kompakten Bauraum. Wichtige Abmessungen sind eine Baugröße von etwa 3,2mm x 2,8mm bei einer Höhe von etwa 1,9mm. Die Kathode ist typischerweise durch eine visuelle Markierung wie eine Kerbe oder einen grünen Farbton auf dem Gehäuse gekennzeichnet. Detaillierte Maßzeichnungen mit Toleranzen (üblicherweise ±0,1mm) sind im Datenblatt für das PCB-Land-Pattern-Design enthalten.

4.2 Rolle und Bandverpackung

Die Bauteile werden in einer geprägten Trägerbandbreite von 12mm geliefert, die auf 7-Zoll (178mm) große Rollen aufgewickelt ist. Jede Rolle enthält 1000 Stück. Die Abmessungen des Trägerbands (Taschengröße, Teilung usw.) sind standardisiert, um die Kompatibilität mit automatischen Bestückungsgeräten zu gewährleisten. Die Verpackung umfasst feuchtigkeitsresistente Maßnahmen wie ein Trockenmittel und eine Aluminium-Feuchtigkeitsschutztüte, um die Bauteile während der Lagerung und des Transports zu schützen, was besonders für nicht-hermetische SMD-Gehäuse wichtig ist.

4.3 Erläuterung des Etiketts und Binning-Systems

Das Etikett auf der Rolle liefert kritische Bestell- und Rückverfolgbarkeitsinformationen. Noch wichtiger ist, dass es die Leistungs-Binning-Klassifizierung des Bauteils angibt:

• CAT (Lichtstärke-Klasse): Dieser Code spezifiziert die Mindest-Lichtstärke-Klasse für die LEDs auf der Rolle und gewährleistet so Helligkeitskonsistenz innerhalb einer Produktionscharge.
• HUE (Dominante Wellenlänge-Klasse): Dieser Code spezifiziert die Wellenlängen-Klasse und gewährleistet Farbkonsistenz. Dies ist besonders wichtig für Anwendungen, bei denen mehrere LEDs nebeneinander verwendet werden.
• REF (Durchlassspannung-Klasse): Dieser Code spezifiziert die Durchlassspannung-Klasse, was für Designs nützlich sein kann, die eine enge Stromanpassung in parallelen Strängen oder spezifische Treiberspannungsanforderungen erfordern.

5. Löt- und Bestückungsrichtlinien

5.1 Reflow-Lötprofil

Das Bauteil ist für bleifreie Reflow-Lötverfahren ausgelegt. Die maximal empfohlene Löttemperatur beträgt 260°C an den Gehäusekontakten, wobei die Gesamtzeit über 217°C 60 Sekunden nicht überschreiten sollte. Ein typisches Reflow-Profil mit Aufheiz-, Halte-, Reflow- und Abkühlphasen sollte eingehalten werden. Die Verwendung von Infrarot- oder Dampfphasen-Reflow wird als kompatibel angegeben.

5.2 Handlötung

Falls Handlötung erforderlich ist, muss äußerste Vorsicht walten. Die Lötspitzentemperatur sollte 350°C nicht überschreiten, und die Kontaktzeit mit einem Anschluss sollte auf 3 Sekunden oder weniger begrenzt sein. Zwischen Lötstelle und Gehäusekörper kann eine Wärmesenke am Anschluss verwendet werden.

5.3 Lagerung und Handhabung

Bauteile sollten in ihrer originalen, ungeöffneten Feuchtigkeitssperrbeutel innerhalb des spezifizierten Lagertemperaturbereichs (-40°C bis +100°C) gelagert werden. Sobald der Beutel geöffnet ist, sollten die Bauteile innerhalb eines bestimmten Zeitrahmens (typischerweise 168 Stunden unter Werksbedingungen) verwendet oder gemäß den Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufen (MSL)-Anweisungen des Herstellers zurückgetrocknet werden, um ein "Popcorning" während des Reflow-Lötens zu verhindern.

6. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

6.1 Strombegrenzung

Eine LED ist ein stromgesteuertes Bauteil. Ein serieller strombegrenzender Widerstand ist zwingend erforderlich, wenn sie von einer Spannungsquelle gespeist wird. Der Widerstandswert kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (V_Quelle- V_F) / I_F. Verwenden Sie für ein robustes Design stets den maximalen V_F-Wert aus dem Datenblatt (2,4V), um sicherzustellen, dass der Strom auch bei Bauteiltoleranzen die Grenzwerte nicht überschreitet.

6.2 Thermomanagement

Obwohl die Verlustleistung gering ist (max. 60mW), verbessert ein effektives Wärmemanagement auf der Leiterplatte die Lebensdauer und erhält die Helligkeit. Stellen Sie sicher, dass das PCB-Land-Pattern eine ausreichende Wärmeentlastung aufweist und, falls möglich, den thermischen Anschluss (falls vorhanden) mit einer Massefläche zur Wärmeableitung verbinden. Vermeiden Sie den gleichzeitigen Betrieb bei maximalem Strom und maximaler Temperatur.

6.3 ESD-Vorsichtsmaßnahmen

Obwohl das Bauteil eine ESD-Festigkeit von 2000V HBM aufweist, sollten während der Bestückung und Handhabung Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen beachtet werden, um latente Schäden zu verhindern.

6.4 Optisches Design

Der breite 130°-Blickwinkel macht diese LED für viele Anzeigeanwendungen ohne Sekundäroptik für die direkte Betrachtung geeignet. Für Hintergrundbeleuchtung können Lichtleiter oder Diffusoren verwendet werden, um eine gleichmäßige Ausleuchtung zu erreichen. Der Reflektortopf hilft, seitliche Emissionen zu minimieren und das Licht nach vorne zu lenken.

7. Technischer Vergleich und Differenzierung

Diese LED-Familie unterscheidet sich durch mehrere Schlüsselmerkmale:

• Chip-Technologie: Die Verwendung von AlGaInP-Halbleitermaterial bietet im Vergleich zu älteren Technologien wie GaAsP eine hohe Effizienz und hervorragende Farbsättigung für rote und gelbgrüne Emissionen.
• Integrierter Reflektor: Der eingebaute Reflektortopf erhöht die Vorwärts-Lichtausbeute und bietet ein klar definiertes Strahlprofil ohne externe Komponente, was Platz und Kosten spart.
• Robustes Gehäuse: Das Gehäuse ist für hochzuverlässige Lötverfahren (bleifreier Reflow) ausgelegt und umfasst Feuchtigkeitsschutz, was es für die moderne Elektronikfertigung geeignet macht.
• Umfassendes Binning: Das Drei-Parameter-Binning (Intensität, Wellenlänge, Spannung) ermöglicht es Designern, Bauteile mit engen Leistungstoleranzen für Anwendungen auszuwählen, die Konsistenz erfordern.

8. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

8.1 Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

Die Spitzenwellenlänge (λ_p) ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung maximal ist. Die dominante Wellenlänge (λ_d) ist die einzelne Wellenlänge von monochromatischem Licht, die der wahrgenommenen Farbe der LED entspricht. Bei LEDs mit symmetrischem Spektrum liegen sie nahe beieinander. Für Designer ist die dominante Wellenlänge für das Farbabgleich relevanter.

8.2 Kann ich diese LED mit 30mA für höhere Helligkeit betreiben?

Nein. Der absolute Maximalwert für den kontinuierlichen Durchlassstrom (I_F) beträgt 25mA. Ein Betrieb mit 30mA überschreitet diesen Grenzwert, was irreversible Schäden verursachen, die Betriebslebensdauer erheblich reduzieren und die Zuverlässigkeitsgarantien aufheben kann. Für höhere Helligkeit wählen Sie eine LED mit höherem Nennstrom oder verwenden Sie den Impulsbetrieb (max. 60mA bei 1/10 Tastverhältnis), falls die Anwendung dies zulässt.

8.3 Warum wird die Lichtstärke als Mindest-/typischer Wert angegeben und nicht als strenger Bereich?

Aufgrund von Schwankungen im Halbleiterfertigungsprozess wird die LED-Leistung gebinnt. Das Datenblatt gibt einen "typischen" Wert als allgemeine Referenz an. Der tatsächlich garantierte Mindestwert für eine bestimmte Bestellung wird durch denCAT(Intensitäts-Klasse)-Code auf dem Rollenetikett definiert. Ingenieure sollten ihr Design auf der Grundlage der Mindestintensität der von ihnen spezifizierten Klasse auslegen.

8.4 Wie kritisch ist das HUE-Binning für meine Anwendung?

Das hängt von der Anwendung ab. Für eine einzelne Indikator-LED ist das HUE-Binning möglicherweise nicht kritisch. Wenn jedoch mehrere LEDs nebeneinander in einem Panel, einer Anordnung oder einer Hintergrundbeleuchtung verwendet werden, können merkliche Farbunterschiede ("Farb-Binning") auftreten, wenn Bauteile aus verschiedenen HUE-Klassen gemischt werden. Für solche Anwendungen ist die Spezifikation einer engen HUE-Klasse oder die Bestellung einer vollen Rolle aus derselben Charge unerlässlich.

9. Praktische Design- und Anwendungsbeispiele

9.1 Beispiel 1: Statusanzeige für ein Konsumgerät

Szenario: Eine Netzschalter-Anzeige für einen kabellosen Lautsprecher.
Design: Verwenden Sie die SYG-Variante (Gelbgrün) für eine neutrale "Eingeschaltet"-Anzeige. Betreiben Sie sie mit 15mA (unterhalb der typischen 20mA) über eine 3,3V-Versorgung und einen Serienwiderstand: R = (3,3V - 2,0V) / 0,015A ≈ 87Ω (verwenden Sie 82Ω oder 100Ω als Standardwert). Dies bietet ausreichende Helligkeit bei gleichzeitiger Maximierung der Batterielebensdauer und Gerätehaltbarkeit. Der breite Blickwinkel gewährleistet die Sichtbarkeit aus verschiedenen Winkeln.

9.2 Beispiel 2: Hintergrundbeleuchtung für Membranschalter-Beschriftungen

Szenario: Beleuchtung von Symbolen auf einem Bedienfeld.
Design: Verwenden Sie mehrere SUR-LEDs (Rot), die um den Rand des Panels herum platziert und nach innen auf eine Lichtleiterschicht gerichtet sind. Der breite Blickwinkel hilft, das Licht in den Leiter einzukoppeln. Aufgrund möglicher Temperaturanstiege im Gehäuse sollte die Entlastungskurve für den Durchlassstrom konsultiert werden. Es kann ratsam sein, die LEDs mit 18-20mA statt mit vollen 25mA zu betreiben, um einen zuverlässigen Betrieb über die Lebensdauer des Produkts zu gewährleisten. Die Gleichmäßigkeit kann durch die Auswahl von LEDs aus derselben CAT- und HUE-Klasse verbessert werden.

10. Technische Prinzipien und Trends

10.1 Funktionsprinzip

Diese LED basiert auf einem Halbleiter-p-n-Übergang aus Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid (AlGaInP). Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich injiziert, wo sie rekombinieren. Die bei dieser Rekombination freigesetzte Energie wird als Photonen (Licht) emittiert. Die spezifische Zusammensetzung der AlGaInP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts definiert – in diesem Fall rot und gelbgrün. Das Epoxidharz-Vergussmaterial schützt den Chip, wirkt als Linse zur Formung der Lichtausgabe und enthält bei Bedarf Leuchtstoffe (nicht für diese monochromatischen Typen). Der Reflektortopf, typischerweise aus hochreflektierendem Kunststoff oder beschichtetem Material, umgibt den Chip, um seitlich emittiertes Licht nach vorne umzulenken und so die nutzbare Lichtstärke in der beabsichtigten Blickrichtung zu erhöhen.

10.2 Branchentrends

Die Entwicklung von SMD-LEDs wie dieser folgt mehreren wichtigen Branchentrends:

• Miniaturisierung & Integration: Kontinuierliche Verkleinerung der Gehäusegröße bei gleichzeitiger Beibehaltung oder Verbesserung der Lichtausbeute. Die Integration von Funktionen wie Reflektoren und elektrostatischem Schutz im Gehäuse ist Standard.
• Höhere Effizienz: Laufende Verbesserungen der internen Quanteneffizienz (IQE) und der Lichteinkopplungseffizienz führen zu einer höheren Lichtausbeute (mehr Licht pro elektrischem Watt), was den Stromverbrauch und die thermische Belastung reduziert.
• Verbesserte Zuverlässigkeit: Verbesserungen bei Gehäusematerialien (Epoxidharz, Silikon) und Die-Attach-Technologien erhöhen die Widerstandsfähigkeit gegen thermische Zyklen, Feuchtigkeit und andere Umwelteinflüsse, was zu längeren Betriebslebensdauern führt (oft mit L70/B50 für 50.000 Stunden oder mehr spezifiziert).
• Standardisierung und Automatisierung: Verpackung (wie das 12-mm-Band auf 7"-Rollen) und Bauraum sind hochgradig standardisiert, um die automatisierte Bestückung zu optimieren und die Fertigungskosten zu senken.
• Fokus auf Farbkonsistenz: Engere Binning-Toleranzen für Wellenlänge (HUE) und Intensität (CAT) werden zunehmend für Anwendungen in der Unterhaltungselektronik und bei Displays gefordert, bei denen visuelle Gleichmäßigkeit entscheidend ist.

Diese Komponente stellt eine ausgereifte, zuverlässige und kostengünstige Lösung in dieser sich entwickelnden Landschaft dar und eignet sich für eine Vielzahl von Mainstream-Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsanwendungen.