Hochleistungs-Blaue LED 3,45x3,45x2,20mm 2,6-3,4V 5,1W 465-475nm – Technisches Datenblatt

1. Produktübersicht

Diese LED-Komponente nutzt InGaN-Technologie auf einem Substrat, um eine hochintensive blaue Lichtquelle zu liefern. Das Bauteil ist in einem robusten Keramikgehäuse mit kompakten Abmessungen von 3,45 mm x 3,45 mm x 2,20 mm untergebracht, was es für platzbeschränkte Beleuchtungsanwendungen geeignet macht. Die LED ist für die Oberflächenmontage (SMT) ausgelegt und mit standardmäßigen Reflow-Lötprozessen kompatibel. Sie ist in Tape-and-Reel-Verpackung für automatisierte Bestückungsmaschinen erhältlich. Das Produkt erfüllt die RoHS-Richtlinie und ist als Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe 1 (MSL-1) eingestuft, was bedeutet, dass vor dem Löten keine besonderen Feuchtigkeitsbehandlungen erforderlich sind.

1.1 Hauptmerkmale

• Keramikgehäuse für hervorragendes Wärmemanagement und Zuverlässigkeit
• Extrem weiter Abstrahlwinkel (typ. 120°) für gleichmäßige Lichtverteilung
• Geeignet für alle SMT-Bestückungs- und Lötprozesse
• Erhältlich in Tape-and-Reel mit 1000 Stück pro Rolle
• Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe 1
• RoHS-konform, frei von gefährlichen Substanzen

1.2 Anwendungen

Die blaue LED kann in einer Vielzahl von Allgemeinbeleuchtungs- und Spezialanwendungen eingesetzt werden. Typische Anwendungsfälle sind Warnleuchten, Downlights, Wall-Wash-Leuchten und Spotlights. Das Bauteil eignet sich auch für dekorative Farbleuchten, LED-Streifen, Pflanzenwachstumsbeleuchtung, Landschaftsbeleuchtung, Bühnen- und Fotobeleuchtung sowie medizinisch-ästhetische Geräte. Darüber hinaus ist es ideal für gewerbliche und private Innenräume wie Hotels, Märkte, Büros und Haushalte. Der weite Betriebstemperaturbereich (-40°C bis +85°C) gewährleistet zuverlässige Leistung unter verschiedenen Bedingungen.

2. Gehäuseabmessungen und mechanische Spezifikationen

Das LED-Gehäuse hat eine Länge von 3,45 mm, eine Breite von 3,45 mm und eine Höhe von 2,20 mm. Die Untersicht zeigt eine klare Anoden- und Kathodenpad-Anordnung zur einfachen Polaritätserkennung. Das Anodenpad misst ca. 1,30 mm x 0,85 mm, während das Kathodenpad mit 1,30 mm x 0,65 mm etwas größer ist. Optimierte Lötmuster werden für zuverlässigen thermischen und elektrischen Kontakt empfohlen. Die Footprint-Abmessungen für das PCB-Design sind im Datenblatt angegeben: ein rechteckiges Anodenpad von 3,25 mm x 0,50 mm und ein Kathodenpad von 3,25 mm x 0,45 mm mit einem Abstand von 0,30 mm zwischen den beiden Pads. Alle Abmessungen sind in Millimetern mit einer Toleranz von ±0,2 mm, sofern nicht anders angegeben.

3. Elektrische und optische Eigenschaften

Alle elektrischen und optischen Parameter werden bei einer Testbedingung von IF = 350 mA und einer Lötpunkttemperatur von Ts = 25°C gemessen, sofern nicht anders angegeben. Die Durchlassspannung liegt zwischen 2,6 V und 3,4 V, mit einem typischen Wert von etwa 3,0 V. Das Bauteil liefert einen Lichtstrom zwischen 30 Lumen und 50 Lumen und einen gesamten Strahlungsfluss von 400 mW bis 800 mW. Die dominante Wellenlänge liegt im blauen Spektrum zwischen 465 nm und 475 nm. Der Sperrstrom ist auf maximal 10 µA bei einer Sperrspannung von 5 V begrenzt. Der Abstrahlwinkel beträgt typisch 120° (bei halber Intensität), was eine breite Abstrahlung ermöglicht.

3.1 Absolute maximale Nennwerte

Die absoluten maximalen Nennwerte dürfen nicht überschritten werden, um eine Beschädigung des Bauteils zu vermeiden. Die Verlustleistung ist mit 5100 mW (5,1 W) angegeben. Der Durchlassstrom kann kontinuierlich bis zu 1500 mA (1,5 A) und unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite) bis zu 1600 mA (1,6 A) betragen. Die Sperrspannung sollte 5 V nicht überschreiten. Das Bauteil ist für eine elektrostatische Entladung (HBM) von 2000 V ausgelegt. Der Betriebstemperaturbereich liegt zwischen -40°C und +85°C, der Lagertemperaturbereich ist identisch. Die Sperrschichttemperatur darf 150°C nicht überschreiten.

3.2 Binning-Informationen

Um Konsistenz zu gewährleisten, werden die LEDs nach Durchlassspannung, Lichtstrom und dominanter Wellenlänge beim Teststrom von 350 mA aussortiert (gebint). Die Durchlassspannungs-Bins sind: F0 (2,6-2,8 V), G0 (2,8-3,0 V), H0 (3,0-3,2 V) und I0 (3,2-3,4 V). Die Lichtstrom-Bins sind: FA3 (30-35 lm), FA4 (35-40 lm), FA5 (40-45 lm) und FA6 (45-50 lm). Wellenlängen-Bins sind: D00 (465-470 nm) und E00 (470-475 nm). Kunden sollten beim Bestellen die gewünschten Bin-Codes angeben, um die Anwendungsanforderungen zu erfüllen.

4. Typische Leistungskurven

Die folgenden Leistungsmerkmale sind typische Werte und dienen nur als Designhilfe; sie sind keine garantierten Spezifikationen.

4.1 Durchlassspannung vs. Durchlassstrom

Die Durchlassspannung steigt mit dem Durchlassstrom. Bei Raumtemperatur beträgt die Spannung etwa 2,6 V bei 100 mA, 3,0 V bei 350 mA, 3,2 V bei 700 mA und 3,4 V bei 1300 mA. Die Beziehung ist im Betriebsbereich nahezu linear.

4.2 Relative Intensität vs. Durchlassstrom

Die relative Lichtintensität steigt mit dem Strom, zeigt jedoch bei hohen Strömen eine leichte Sättigung. Bei 350 mA ist die relative Intensität auf 1,0 normiert; bei 700 mA steigt sie auf etwa 1,6; bei 1050 mA auf 2,2; und bei 1400 mA auf 2,8.

4.3 Temperaturabhängigkeit

Wenn die Lötpunkttemperatur von 25°C auf 115°C steigt, nimmt die relative Lichtintensität linear um etwa 40% ab. Ein gutes Wärmemanagement ist entscheidend, um die Lichtausbeute zu erhalten. Bei hohen Umgebungstemperaturen ist eine Reduzierung des Durchlassstroms erforderlich: Bei Ts=50°C beträgt der maximale Durchlassstrom etwa 1400 mA, während er bei Ts=85°C auf etwa 800 mA reduziert wird, um eine Überschreitung der Sperrschichttemperatur von 150°C zu vermeiden.

4.4 Spektrale Verteilung

Das Emissionsspektrum hat eine Spitzenwellenlänge um 465-475 nm mit einer Halbwertsbreite (FWHM) von etwa 25-30 nm. Das Spektrum ist sauber, ohne signifikante Nebenpeaks im sichtbaren Bereich.

4.5 Abstrahlcharakteristik

Die Winkelabstrahlcharakteristik ist nahezu lambertsch mit einem Halbwertswinkel von ±60°. Die relative Intensität bei ±75° fällt auf etwa 0,2 des Maximums ab.

5. Verpackungs- und Versandinformationen

Die LEDs werden in Mengen von 1000 Stück pro Rolle auf einem Trägerband verpackt. Das Trägerband hat einen Abstand von 4,0 mm und eine Breite von 12,0 mm. Die Rollenabmessungen sind: Außendurchmesser 178 mm ±1 mm, Innendurchmesser 59 mm und Breite 14,0 mm ±0,5 mm. Jede Rolle wird in einem feuchtigkeitsdichten Beutel mit Trockenmittel und einer Feuchtigkeitsindikatorkarte versiegelt, um die MSL-1-Bedingungen aufrechtzuerhalten. Das Etikett auf dem Beutel enthält Teilenummer, Spezifikationsnummer, Chargennummer, Bin-Code (für Lichtstrom, Wellenlänge und Spannung), Menge und Datumscode. Die verpackten Rollen werden dann in Kartons für den Versand gelegt.

6. Richtlinien für SMT-Reflow-Löten

Das Reflow-Löten sollte dem im Datenblatt angegebenen Temperaturprofil folgen. Die Vorwärmzone sollte mit einer maximalen Rate von 3°C/s von 150°C auf 200°C ansteigen, mit einer Haltezeit von 60-120 Sekunden. Die kritische Zone über 217°C sollte 60 Sekunden dauern, mit einer Spitzentemperatur von 260°C für 10 Sekunden (maximal). Die Abkühlrate sollte 6°C/s nicht überschreiten. Es sind nur zwei Reflow-Durchgänge erlaubt. Wenn die Zeit zwischen zwei Lötvorgängen 24 Stunden überschreitet, können die LEDs beschädigt werden. Handlöten sollte mit einem Lötkolben bei 300°C für weniger als 3 Sekunden durchgeführt werden, und zwar nur einmal. Reparaturen sollten vermieden werden; falls erforderlich, verwenden Sie einen Doppelspitzen-Lötkolben und überprüfen Sie die LED-Funktionalität nach der Reparatur. Die Oberseite der LED besteht aus weichem Silikon, daher müssen Bestückungsdüsen angemessenen Druck ausüben, um eine Beschädigung des Vergusses zu vermeiden. Montieren Sie LEDs nicht auf verzogenen PCB-Bereichen und vermeiden Sie Verzug nach dem Löten. Schnelles Abkühlen nach dem Löten wird nicht empfohlen.

7. Handhabungs- und Lagerungshinweise

Die Betriebsumgebung und die verwendeten Materialien dürfen keine Schwefelverbindungen mit mehr als 100 ppm enthalten. Der Brom- und Chlorgehalt in externen Materialien sollte jeweils unter 900 ppm liegen, mit einem Gesamtbrom- und -chlorgehalt unter 1500 ppm. Flüchtige organische Verbindungen (VOCs) aus Leuchtenmaterialien können in die Silikonvergussmasse eindringen und unter Hitze und Licht zu Verfärbungen führen, was zu erheblichem Lichtverlust führt. Testen Sie Materialien vor der Verwendung immer auf Verträglichkeit. Vermeiden Sie Klebstoffe, die organische Dämpfe abgeben. Die Silikonlinsenoberfläche ist weich; handhaben Sie das Bauteil immer mit Pinzetten oder geeigneten Werkzeugen an den Seitenflächen. Berühren Sie die Silikonlinse nicht direkt. Stellen Sie beim Schaltungsdesign sicher, dass der Strom durch jede LED die absoluten maximalen Nennwerte nicht überschreitet. Fügen Sie strombegrenzende Widerstände hinzu, um ein thermisches Durchgehen durch kleine Spannungsänderungen zu verhindern. Legen Sie niemals eine Sperrspannung (über 5 V) an die LED an; dies kann zu Migration und dauerhaften Schäden führen. Das thermische Design ist entscheidend: Eine ausreichende Wärmeableitung ist erforderlich, um die Sperrschichttemperatur unter 150°C zu halten. Die Silikonoberfläche zieht Staub an; falls eine Reinigung erforderlich ist, verwenden Sie Isopropylalkohol. Ultraschallreinigung wird nicht empfohlen, da sie die LED beschädigen kann. Lagerbedingungen: Vor dem Öffnen des Aluminiumbeutels bei ≤30°C und ≤75% relativer Luftfeuchtigkeit bis zu einem Jahr ab Versiegelungsdatum lagern. Nach dem Öffnen bei ≤30°C und ≤60% relativer Luftfeuchtigkeit für nicht mehr als 168 Stunden lagern. Wenn die Lagerzeit überschritten wird, backen Sie die LEDs bei 60±5°C und<5% relativer Luftfeuchtigkeit für mindestens 24 Stunden. Wenn der Beutel durchstochen oder beschädigt ist, kontaktieren Sie Ihren Lieferanten.

8. Zuverlässigkeitstests und Qualitätssicherung

Die LEDs wurden einer Reihe von Zuverlässigkeitstests unterzogen, um eine robuste Leistung zu gewährleisten. Die Tests umfassen: Reflow-Löten (260°C, 2 Mal), Temperaturschock (-40°C bis 100°C, 500 Zyklen, 15 min Haltezeit), Hochtemperaturlagerung (100°C, 1000 Stunden), Tieftemperaturlagerung (-40°C, 1000 Stunden), Lebensdauertest (25°C, IF=350 mA, 1000 Stunden) und Hochtemperatur-/Hochfeuchtigkeits-Lebensdauertest (60°C/90% relative Luftfeuchtigkeit, IF=350 mA, 1000 Stunden). Akzeptanzkriterien: 0 Ausfälle bei 10 Proben pro Test (ein AQL von 0/1). Nach dem Test muss die Durchlassspannungsverschiebung innerhalb der Spezifikation liegen, die Lichtstromerhaltung mindestens 80% des Anfangswerts betragen und es darf kein Kurzschluss, Unterbrechung oder Flackern auftreten. Beachten Sie, dass diese Tests unter guten Wärmeableitungsbedingungen durchgeführt werden; die tatsächliche Zuverlässigkeit in der Anwendung hängt vom thermischen Design des Systems ab.

9. Überlegungen zum Anwendungsdesign

Für eine optimale Leistung werden die folgenden Richtlinien empfohlen: Sorgen Sie für eine ausreichende Wärmeableitung durch thermische Durchkontaktierungen oder Metallkern-Leiterplatten. Halten Sie die Sperrschichttemperatur der LED unter allen Betriebsbedingungen unter 150°C. Verwenden Sie eine Konstantstromquelle anstelle einer Spannungsquelle, um Überstrom zu vermeiden. Berücksichtigen Sie bei der Reihenschaltung mehrerer LEDs die Unterschiede in den Durchlassspannungs-Bins. Verwenden Sie bei parallelen Strängen separate Ballastwiderstände pro Strang. Halten Sie sich bei gepulstem Betrieb an die Spitzenstromgrenzen und Tastverhältnisbeschränkungen. Der weite Abstrahlwinkel von 120° ist vorteilhaft für Flutlicht, kann jedoch für schmale Strahlanwendungen eine Sekundäroptik erfordern. Der blaue Wellenlängenbereich (465-475 nm) eignet sich in Kombination mit roten LEDs für Pflanzenwachstumsbeleuchtung oder für Bühnenbeleuchtung und Dekorationseffekte. Das Keramikgehäuse bietet eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit, aber die externen Lötpads müssen vollständig benetzt sein, um Wärme effizient zu übertragen. Vermeiden Sie mechanische Belastung der LED nach dem Löten.

10. Vergleich mit alternativen Produkten

Im Vergleich zu kleineren Gehäusegrößen (z. B. 2835 oder 3030) ermöglicht die Grundfläche von 3,45x3,45 mm dieser LED eine höhere Strombelastbarkeit aufgrund eines größeren thermischen Pfads. Das Keramiksubstrat bietet eine bessere Wärmeleitfähigkeit als herkömmliche Kunststoffgehäuse und ermöglicht den Betrieb bei einem Durchlassstrom von 1,5 A. Die breite Wellenlängenabdeckung (465-475 nm) bietet Flexibilität, um spezifische Farbanforderungen zu erfüllen. Die höhere Wärmeabgabe erfordert jedoch eine umfangreichere Kühlung als bei leistungsschwächeren Bauteilen. Im Vergleich zu ähnlichen 3535 blauen LEDs von Mitbewerbern bietet dieses Bauteil eine vergleichbare Lichtausbeute (ca. 85-100 lm/W bei 350 mA) und eine stabile Wellenlänge über der Temperatur. Die MSL-1-Einstufung vereinfacht die Logistik der Lagerung und Handhabung.

11. Häufig gestellte Fragen

F: Wie hoch ist die typische Lichtausbeute?
A: Bei 350 mA liegt die Lichtausbeute je nach Lichtstrom-Bin zwischen etwa 85 und 143 lm/W. Bei höheren Strömen sinkt die Lichtausbeute aufgrund des Effizienzabfalls.

F: Kann ich diese LED dauerhaft mit 1 A betreiben?
A: Ja, bei ausreichendem Wärmemanagement. Der absolute maximale Dauerstrom beträgt 1,5 A, aber stellen Sie sicher, dass die Sperrschichttemperatur 150°C nicht überschreitet.

F: Benötige ich ESD-Schutz bei der Handhabung?
A: Ja, obwohl die LED 2000 V HBM aushält, werden ESD-Vorsichtsmaßnahmen wie geerdete Arbeitsplätze und antistatische Armbänder empfohlen.

F: Wie lange ist die Lagerfähigkeit nach dem Öffnen des Feuchtigkeitsschutzbeutels?
A: 168 Stunden (7 Tage) bei ≤30°C und ≤60% relativer Luftfeuchtigkeit. Danach ist Backen erforderlich.

F: Ist die Silikonlinse mit gängigen optischen Klebstoffen kompatibel?
A: Einige Klebstoffe können VOCs abgeben, die das Silikon angreifen. Es ist wichtig, Klebstoffe in der vorgesehenen Anwendungsumgebung zu testen.

12. Technische Prinzipien

Die blaue LED verwendet eine aktive Schicht aus Indium-Gallium-Nitrid (InGaN), die auf einem Saphir- oder Siliziumkarbidsubstrat aufgewachsen ist. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher im Quantentopfbereich und emittieren Photonen mit einer Energie, die der Bandlücke von InGaN entspricht. Durch Anpassen des Indiumgehalts im Quantentopf kann die Emissionswellenlänge abgestimmt werden; bei diesem Produkt ist die Zusammensetzung so eingestellt, dass sie blaues Licht im Bereich von 465-475 nm erzeugt. Das Keramikgehäuse verbessert die Lichtauskopplung und bietet einen robusten thermischen Pfad zu den Lötpads. Der Abstrahlwinkel wird durch die Geometrie des Reflektorbechers und die Form der Vergussmasse bestimmt.

13. Entwicklungstrends

Die LED-Industrie strebt weiterhin nach höherer Effizienz und niedrigeren Kosten. InGaN-blaue LEDs haben im Labor >200 lm/W erreicht, und kommerzielle Produkte verbessern sich stetig. Der Trend zu kleineren Gehäusen mit höherer Strombelastbarkeit (z. B. CSP-Chips) stellt Keramikgehäuse bei einigen Anwendungen in Frage. Das 3535-Keramikgehäuse bleibt jedoch für Hochleistungsanwendungen beliebt, die eine robuste thermische Leistung und Zuverlässigkeit erfordern. Die Integration mit intelligenten Lichtsteuerungen und Vollspektrum-Leuchtstoffen (zur Erzeugung von weißem Licht) sind laufende Entwicklungen. Für reine Blaulichtanwendungen werden von den Gartenbau- und Medizinmärkten zunehmend präzises Binning und stabile Wellenlänge über der Temperatur gefordert.