Hochleistungs-Weißlicht-LED 3,0x3,0x0,55 mm - Durchlassspannung 5,8-7,2 V - Leistung 2,16 W - Technisches Datenblatt

1. Produktübersicht

Diese Hochleistungs-Weißlicht-LED wird mit einem blauen Chip in Kombination mit Leuchtstoff hergestellt, um weißes Licht zu erzeugen. Das Bauteil ist in einem EMC (Epoxid-Formmasse)-Gehäuse mit Außenabmessungen von 3,0 mm × 3,0 mm × 0,55 mm untergebracht und bietet eine kompakte und robuste Lösung für anspruchsvolle Beleuchtungsanwendungen. Zu den Hauptmerkmalen gehören ein extrem breiter Abstrahlwinkel von 120°, Eignung für alle SMT-Montage- und Lötprozesse sowie Verfügbarkeit auf Gurt und Rolle für automatisierte Bestückung. Die LED ist RoHS-konform und hat eine Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe von 3. Typische Anwendungen umfassen Hintergrundbeleuchtung für LCD, TV oder Monitor; Schalter- und Symbolbeleuchtung; optische Anzeigen; Innenraumdisplays; Röhrenleuchten und allgemeine Verwendung. Mit einem Durchlassspannungsbereich von 5,8 V bis 7,2 V bei 300 mA und einem Lichtstrom von 140 lm bis 220 lm bietet diese LED hohe Helligkeit bei zuverlässiger Leistung.

2. Tiefgehende Analyse der technischen Parameter

2.1 Elektrische / optische Eigenschaften (bei Ts=25°C)

Die folgende Tabelle fasst die wichtigsten elektrischen und optischen Parameter zusammen, gemessen bei einer Löttemperatur von 25°C und einem Vorwärtsstrom von 300 mA:

• Durchlassspannung (VF):Minimum 5,8 V, Typisch 6,0 V (aus Diagramm), Maximum 7,2 V.
• Sperrstrom (IR):Maximum 10 µA bei VR=10 V.
• Lichtstrom (Φ):Minimum 140 lm, Typisch 180 lm, Maximum 220 lm.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):Typisch 120°.
• Wärmewiderstand (RTHJ-S):Typisch 12 °C/W.

Absolute Höchstwerte: Leistungsaufnahme 2160 mW, Vorwärtsstrom 300 mA, Spitzenvorwärtsstrom 450 mA (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite), Sperrspannung 10 V, ESD (HBM) 2000 V, Betriebstemperatur -40°C bis +85°C, Lagertemperatur -40°C bis +100°C, Sperrschichttemperatur 115°C.

2.2 Bin-Bereiche für Durchlassspannung und Lichtstrom

Bei IF=300 mA wird die Durchlassspannung in Bereiche von 5,8-6,0 V (Bin TB) bis 7,0-7,2 V (Bin TN) eingeteilt. Der Lichtstrom wird von 140-145 lm (Bin T140) bis 240-245 lm (Bin T240) eingeteilt. Der genaue Bin-Code ist eine Kombination aus Spannungs- und Strom-Bins, sodass Kunden Bauteile mit spezifischen Eigenschaften auswählen können. Das C.I.E.-Farbdiagramm bietet mehrere Farb-Bins (D00, D01, ..., H00, H01, ..., K00, K01, ..., T00, T01, ...), um konsistente Weißlicht-Farbkoordinaten zu erreichen. Jeder Bin hat präzise CIE-x- und CIE-y-Eckkoordinaten gemäß Tabelle 1-4, was eine enge Farbkontrolle gewährleistet.

3. Analyse der Leistungskennlinien

3.1 Durchlassspannung vs. Vorwärtsstrom

Die Durchlassspannung steigt mit dem Vorwärtsstrom. Bei 5,5 V ist der Strom nahe Null; bei 7 V erreicht der Strom etwa 300 mA. Dieser Zusammenhang ist typisch für Hochleistungs-LEDs und zeigt die Notwendigkeit einer Stromregelung anstelle einer Spannungsansteuerung.

3.2 Vorwärtsstrom vs. relative Intensität

Die relative Intensität steigt linear mit dem Vorwärtsstrom von 0 auf 300 mA an und erreicht bei 300 mA etwa 100%. Dies deutet auf einen guten Wirkungsgrad und eine vorhersagbare Ausgangsleistung hin.

3.3 Löttemperatur vs. relative Intensität

Wenn die Löttemperatur von 25°C auf 115°C ansteigt, sinkt die relative Intensität leicht auf etwa 85%. Konstrukteure müssen eine thermische Derating berücksichtigen, um die Lichtausbeute aufrechtzuerhalten.

3.4 Löttemperatur vs. Vorwärtsstrom

Der maximal zulässige Vorwärtsstrom nimmt mit steigender Löttemperatur ab, um Überhitzung zu vermeiden. Bei Ts=25°C beträgt der maximale Strom 300 mA; bei 85°C fällt er auf etwa 200 mA. Dieses Derating ist für den zuverlässigen Betrieb entscheidend.

3.5 Durchlassspannung vs. Löttemperatur

Die Durchlassspannung nimmt mit steigender Temperatur leicht ab (ca. -2 mV/°C). Von 20°C auf 120°C sinkt VF von etwa 6,20 V auf 6,02 V.

3.6 Abstrahlcharakteristik

Die LED hat einen breiten Abstrahlwinkel von 120°. Die relative Lichtstärke bleibt von -60° bis +60° über 50% und fällt bei ±90° auf nahezu Null ab. Dadurch eignet sich das Bauteil ideal für Anwendungen, die eine breite Ausleuchtung erfordern.

3.7 Farbkoordinaten vs. Löttemperatur

Die CIE-x- und y-Koordinaten verschieben sich leicht mit der Temperatur. Mit steigender Temperatur von 25°C auf 85°C wandert der Weißpunkt leicht zu höheren x- und y-Werten (wärmere Farbe). Diese Verschiebung sollte bei farbkritischen Konstruktionen berücksichtigt werden.

3.8 Spektrale Verteilung

Die relative Emissionsintensität hat ihre Spitzen bei etwa 450 nm (blau) und 560 nm (gelb-grün vom Leuchtstoff), mit einem breiten Spektrum von 400-700 nm. Das weiße Licht entsteht durch die Kombination von blauer Chipemission und gelbem Leuchtstoff.

4. Mechanische Informationen und Verpackung

4.1 Gehäuseabmessungen

Das Gehäuse misst 3,00 mm × 3,00 mm mit einer Höhe von etwa 0,55 mm. Die Draufsicht zeigt zwei Kontaktpads (Anode und Kathode) mit Abmessungen von jeweils 1,45 mm × 0,46 mm. Die Unterseite zeigt dieselben Pads mit zusätzlichen Markierungen. Die Polarität wird durch eine Kerbe oder Markierung auf dem Gehäuse angezeigt (siehe Abb. 1-4). Die Lötpads werden mit Abmessungen von 2,26 mm × 0,69 mm und einem Abstand von 0,46 mm dazwischen empfohlen, um eine optimale Lötstellenbildung zu erreichen. Alle Maße haben, sofern nicht anders angegeben, Toleranzen von ±0,2 mm.

4.2 Trägerband und Rolle

Die LEDs sind in Trägerbänder mit einem Teilungsabstand P1=4,0 mm und P2=2,0 mm verpackt. Die Bandbreite beträgt 8,0 mm mit Taschen der Größe A0=3,2±0,1 mm, B0=3,3±0,1 mm und K0=1,4±0,1 mm. Die Rolle hat einen Außendurchmesser von 178 mm, einen Innendurchmesser von 59 mm und eine Breite von 16,9 mm. Jede Rolle enthält 5000 Stück.

4.3 Kennzeichnung und Feuchtigkeitsbarriere

Das Etikett enthält Teilenummer, Spezifikationsnummer, Chargennummer, Bin-Codes für Lichtstrom (Ф), Farbort (XY), Durchlassspannung (VF), Wellenlänge (WLD), Menge (QTY) und Datum (DATE). Die Verpackung ist in einem feuchtigkeitsdichten Beutel mit Trockenmittel versiegelt und mit einem ESD-Warnaufkleber versehen.

5. Richtlinien zum Löten und zur Montage

5.1 Reflow-Lötprofil

Ein typisches Reflow-Lötprofil wird empfohlen: Vorheizen von 150°C auf 200°C für 60-120 Sekunden, Aufheizen mit max. 3°C/s auf Spitzentemperatur von 260°C (max. 10 Sekunden über 255°C) und Abkühlen mit max. 6°C/s. Die Gesamtzeit von 25°C bis zur Spitze sollte 8 Minuten nicht überschreiten. Reflow-Löten sollte nicht mehr als zweimal durchgeführt werden.

5.2 Handlöten und Reparatur

Handlöten sollte bei einer Lötkolbentemperatur unter 300°C für weniger als 3 Sekunden und nur einmal durchgeführt werden. Eine Reparatur wird nicht empfohlen; falls unvermeidbar, verwenden Sie einen Doppelspitzen-Lötkolben und überprüfen Sie vorher die Integrität der LED.

5.3 Vorsichtsmaßnahmen

Die Silikon-Vergussmasse ist weich; vermeiden Sie übermäßigen Druck auf die Oberseite. Montieren Sie LEDs nicht auf verzogenen Leiterplattenbereichen. Nach dem Löten darf keine mechanische Belastung oder schnelle Abkühlung erfolgen.

6. Verpackungs- und Bestellinformationen

Standardverpackung: 5000 Stück pro Rolle. Die Kartongrößen und der Verpackungsprozess sind im Produktdatenblatt dargestellt. Das Etikettenformat enthält alle notwendigen Rückverfolgbarkeitscodes. Das Produkt wird in einem feuchtigkeitsresistenten Verpackungsprozess mit versiegeltem Feuchtigkeitsbarrierebeutel und ESD-Schutz versandt.

7. Anwendungsempfehlungen

Typische Anwendungen umfassen LCD-Hintergrundbeleuchtung, Innenraumdisplays, Röhrenleuchten und Allgemeinbeleuchtung. Für optimale Leistung verwenden Sie eine Konstantstromquelle, um den Vorwärtsstrom bei 300 mA zu halten. Berücksichtigen Sie das Thermomanagement, indem Sie die LED auf einer Metallkern-Leiterplatte (MCPCB) mit guter Wärmeableitung montieren. Die Sperrschichttemperatur darf 115°C nicht überschreiten. Schließen Sie in der Schaltungsauslegung Serienwiderstände ein, um den Strom in parallelen Strängen auszugleichen. Setzen Sie die LED keinen Umgebungen mit hohem Schwefelgehalt (>100 ppm) oder halogenierten Verbindungen (>900 ppm je Br und Cl) aus. Verwenden Sie bei Bedarf Isopropylalkohol zur Reinigung; Ultraschallreinigung wird nicht empfohlen.

8. Technischer Vergleich

Im Vergleich zu Standard-2835- oder 3030-Weißlicht-LEDs bietet dieses Bauteil eine höhere Durchlassspannung (5,8-7,2 V gegenüber typischen 3 V), was auf mehrere in Reihe geschaltete Chips hindeutet und eine höhere Leistungsdichte ermöglicht. Der Abstrahlwinkel von 120° ist breiter als bei vielen Hochleistungs-LEDs (oft 110°). Das EMC-Gehäuse bietet eine bessere Feuchtigkeitsbeständigkeit und Hochtemperaturstabilität als herkömmliche PPA-Gehäuse. Die Lichtausbeute von etwa 60-80 lm/W bei 300 mA ist für Hochleistungs-Weißlicht-LEDs wettbewerbsfähig. Die enge Binning-Farbort (mehrere D-, H-, K-, T-Bins) sorgt für Farbkonsistenz über Produktionschargen hinweg.

9. Häufig gestellte Fragen

F: Was ist der empfohlene Vorwärtsstrom? A: Der absolute Höchstwert beträgt 300 mA DC; für beste Effizienz und Lebensdauer betreiben Sie die LED bei 280-300 mA mit geeigneter Wärmeableitung.

F: Kann diese LED mit höherem Strom betrieben werden? A: Spitzenstrom bis zu 450 mA bei 1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite, aber der Durchschnittsstrom darf 300 mA nicht überschreiten.

F: Wie beeinflusst die Temperatur die Farbe? A: Der Farbort verschiebt sich leicht (x,y steigen) mit steigender Temperatur; für farbkritische Anwendungen erwägen Sie aktive Kühlung oder Rückkopplung.

F: Was sind die Lagerbedingungen? A: Vor Öffnen des Feuchtigkeitsbarrierebeutels bei<30°C /<75% relative Luftfeuchtigkeit bis zu 1 Jahr lagern. Nach Öffnung innerhalb von 24 Stunden bei<30°C /<60% relative Luftfeuchtigkeit verwenden. Bei Überschreitung 24 Stunden bei 65±5°C backen.

F: Welche Reinigungsmittel sind sicher? A: Isopropylalkohol wird empfohlen; vermeiden Sie Lösungsmittel, die das Silikon oder das Gehäuse angreifen könnten.

10. Praktische Anwendungsfälle

In einer Hintergrundbeleuchtungseinheit für ein 10-Zoll-LCD-Panel liefern 12 dieser LEDs in Reihe mit einem Konstantstromtreiber bei 300 mA etwa 2000 lm Gesamtlichtstrom, ausreichend für ein helles Display. Der breite Abstrahlwinkel sorgt für eine gleichmäßige Ausleuchtung des Panels. In einer Röhren-Retrofit-Lampe können 24 LEDs auf einer linearen Leiterplatte mit geeignetem Kühlkörper eine 20W-Leuchtstoffröhre ersetzen und über 3500 Lumen bei besserer Energieeffizienz und längerer Lebensdauer liefern. Für Innenbeschilderung erreichen Arrays mit geeignetem Abstand und Linsenoptiken hohe Helligkeit bei minimalen Schatten.

11. Funktionsprinzip

Diese weiße LED verwendet einen blauen InGaN (Indium-Gallium-Nitrid)-Chip mit Emission bei ~450 nm. Der Chip ist mit einer Leuchtstoffschicht (typischerweise YAG:Ce oder ähnlich) bedeckt, die blaues Licht absorbiert und in einem breiten gelb-grünen Spektrum wieder abgibt. Die Kombination aus durchgelassenem blauen Licht und leuchtstoffkonvertiertem gelben Licht erzeugt weißes Licht. Die CIE-Koordinaten können durch Anpassung der Leuchtstoffzusammensetzung und -konzentration eingestellt werden. Die LED ist in Silikon vergossen, um den Chip und den Leuchtstoff zu schützen und eine optische Kopplung zu gewährleisten.

12. Entwicklungstrends

Der Trend bei Hochleistungs-Weißlicht-LEDs geht zu höherer Lichtausbeute (>150 lm/W auf Chipebene), verbesserter Farbwiedergabe (CRI>90) und kleineren Gehäusen für kompakte Bauweisen. EMC-Gehäuse ersetzen PPA aufgrund besserer thermischer Stabilität und Zuverlässigkeit. Neue Leuchtstofftechnologien wie Nitrid- und Fluorid-Leuchtstoffe ermöglichen einen größeren Farbraum und höheren CRI. Die Integration mehrerer Chips in Reihe (wie bei diesem 6V-Bauteil) ermöglicht eine höhere Spannungsansteuerung, um den Strom und die I²R-Verluste zu reduzieren. Zukünftige Entwicklungen umfassen Chip-Scale-Packaging (CSP) und Flip-Chip-Designs für bessere Wärmeableitung und niedrigere Kosten.