LED Blau 3.00x3.00x2.10mm 3,3V 1,65W EMC-Gehäuse Datenblatt - 460nm - 500mA - 20lm

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält eine umfassende technische Spezifikation für eine leistungsstarke blaue Leuchtdiode (LED) in einem EMC-Gehäuse (Epoxid-Vergussmasse). Das Bauteil ist für anspruchsvolle Anwendungen ausgelegt, die eine hohe Zuverlässigkeit erfordern, darunter Sicherheitsüberwachung, Sensorbeleuchtung, Landschaftsbeleuchtung und Allgemeinbeleuchtung. Mit einer kompakten Grundfläche von 3,00mm x 3,00mm x 2,10mm ermöglicht es eine dichte PCB-Bestückung und liefert einen typischen Lichtstrom von 20 Lumen bei 500mA Betriebsstrom. Das EMC-Gehäuse bietet im Vergleich zu herkömmlichen Leadframe-Gehäusen eine überlegene thermische Leistung und Robustheit, was es für den Langzeitbetrieb in rauen Umgebungen geeignet macht.

1.1 Hauptmerkmale

• Bleifreies Reflow-Löten kompatibel (RoHS-konform)
• Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe: MSL Level 3 (gemäß JEDEC)
• Dominante Wellenlänge: 460nm (typisch) – blaue Farbe
• Durchlassspannung: 3,0V – 3,3V (typisch 3,3V bei 500mA)
• Abstrahlwinkel: 100 Grad (Halbwertsbreite)
• Wärmewiderstand: 14°C/W (Sperrschicht-Lötstelle)
• ESD-Schutz: 2kV (HBM) mit >90% Ausbeute

1.2 Anwendungsbereiche

• Optische Anzeigen und Signalleuchten
• Landschafts- und Architekturbeleuchtung
• Allgemeinbeleuchtung und dekorative Beleuchtung
• Beleuchtung für Sicherheits- und Überwachungskameras
• Sensor- und Maschinenvisionssysteme

2. Analyse technischer Parameter

Die folgenden Abschnitte bieten eine detaillierte Interpretation der elektrischen, optischen und thermischen Parameter, die im Produktdatenblatt angegeben sind.

2.1 Optische Eigenschaften

Bei 25°C und einem Vorwärtsstrom von 500mA zeigt die LED eine dominante Wellenlänge von 460nm mit einer spektralen Bandbreite von 30nm. Der Lichtstrom beträgt typisch 20 Lumen mit einer Messtoleranz von ±10%. Der Abstrahlwinkel (Halbwertswinkel 2θ1/2) beträgt 100 Grad und bietet eine breite Abstrahlung, die sich für Allgemeinbeleuchtung und Anzeigeanwendungen eignet. Die Abstrahlcharakteristik ist hochsymmetrisch, wie im Polardiagramm dargestellt (siehe Abb. 1-10 im Originaldatenblatt).

2.2 Elektrische Parameter

Die Durchlassspannung bei 500mA liegt zwischen mindestens 3,0V und typisch 3,3V. Die Messtoleranz beträgt ±0,1V. Der Sperrstrom wird mit maximal 10µA bei einer Sperrspannung von 5V angegeben. Die Verlustleistung ist auf absolut maximal 1,65W begrenzt, was dem Betrieb mit 500mA entspricht. Es ist wichtig, die absoluten Maximalwerte niemals zu überschreiten, um dauerhafte Schäden zu vermeiden.

2.3 Thermische Eigenschaften

Der Wärmewiderstand von der Sperrschicht zur Lötstelle beträgt 14°C/W. Dieser niedrige Wärmewiderstand, ermöglicht durch das EMC-Gehäusedesign, sorgt für eine effiziente Wärmeübertragung von der LED-Sperrschicht zur Leiterplatte. Ein angemessenes Wärmemanagement ist unerlässlich; die Sperrschichttemperatur sollte den Maximalwert von 115°C nicht überschreiten. Derating-Kurven zeigen, dass der Vorwärtsstrom mit steigender Umgebungstemperatur reduziert werden muss, um die Sperrschichttemperatur innerhalb der Grenzen zu halten.

3. Binning und Sortierung

Obwohl das Datenblatt keine detaillierten Binning-Tabellen enthält, wird das Produkt mit Bincodes für Lichtstrom (Φ), dominante Wellenlänge (WLD) und Durchlassspannung (VF) geliefert, die auf dem Rollenlabel angegeben sind. Dadurch können Kunden bestimmte Leistungsklassen für ihre Anwendungen auswählen. Typisches Binning kann Lichtstrombins in Abstufungen und Wellenlängenbins um 460nm umfassen. Kontaktieren Sie den Lieferanten für detaillierte Binning-Möglichkeiten.

4. Analyse der Leistungskurven

4.1 Durchlassspannung vs. Vorwärtsstrom

Die I-V-Kennlinie (Abb. 1-6 im Datenblatt) zeigt eine typische Durchlassspannung von etwa 3,3V bei 500mA. Mit steigendem Strom von 100mA auf 600mA steigt die Spannung von etwa 3,0V auf 3,4V. Diese nahezu lineare Beziehung ist typisch für blaue LEDs.

4.2 Relative Intensität vs. Strom

Die relative Lichtintensität steigt mit dem Vorwärtsstrom, zeigt aber bei höheren Strömen eine gewisse Sättigung (Abb. 1-7). Bei 500mA beträgt die relative Intensität etwa 100%, während sie bei 100mA auf etwa 20% fällt. Diese Kurve hilft Entwicklern, die Lichtausbeute bei niedrigeren Betriebsströmen abzuschätzen.

4.3 Temperaturabhängigkeit

Abb. 1-8 zeigt, dass die relative Intensität mit steigender Umgebungstemperatur abnimmt. Bei 85°C sinkt die Intensität auf etwa 85% des Wertes bei 25°C. Diese Temperaturempfindlichkeit muss bei Leuchtenkonstruktionen, die in erhöhten Temperaturen betrieben werden, berücksichtigt werden.

4.4 Spektrale Verteilung

Das Spektrum (Abb. 1-9) hat seinen Peak bei etwa 460nm mit einer Halbwertsbreite von 30nm. Das Spektrum ist auf den blauen Bereich beschränkt, mit vernachlässigbarer Emission außerhalb des Bereichs von 400-700nm.

4.5 Abstrahldiagramm

Das polare Abstrahlmuster (Abb. 1-10) zeigt eine lambertähnliche Verteilung mit einem Halbwertswinkel von ±50 Grad. Diese breite Verteilung eignet sich für Flutlicht und Allgemeinbeleuchtung.

4.6 Strom vs. Pin-Temperatur-Derating

Abb. 1-11 zeigt die Derating-Kurve: Bei einer Pin-Temperatur von 60°C beträgt der maximale Vorwärtsstrom etwa 400mA, bei 100°C sinkt er auf etwa 100mA. Diese Kurve ist für das thermische Design unerlässlich.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das LED-Gehäuse misst 3,00mm x 3,00mm x 2,10mm (Länge x Breite x Höhe) mit Toleranzen von ±0,2mm, sofern nicht anders angegeben. Die Draufsicht zeigt ein quadratisches Gehäuse mit zwei Pads: Kathode und Anode sind in Abb. 1-2 gekennzeichnet. Die Seitenansicht zeigt eine Höhe von 2,10mm mit einem Linsenvorsprung von 0,70mm. Die Bodenansicht zeigt die Pad-Abmessungen: Kathodenpad 1,45mm x 0,69mm, Anodenpad 1,45mm x 0,69mm, mit einem Abstand von 1,45mm zwischen den Pads. Lötmuster (Abb. 1-5) empfehlen Lötpads von 3,00 x 2,26mm für eine ordnungsgemäße Montage.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Die Kathode ist durch eine kleine Kerbe oder einen Punkt auf dem Gehäuse gekennzeichnet (siehe Abb. 1-2). Die Anode befindet sich auf der gegenüberliegenden Seite. Bei der Montage muss die korrekte Polarität beachtet werden.

5.3 Lötmuster

Das empfohlene Lötmuster (Abb. 1-5) ist 3,00mm x 2,26mm mit einem Abstand von 0,46mm zum Rand. Das thermische Pad hilft bei der Wärmeableitung. Verwenden Sie eine geeignete Schablonenkonstruktion, um eine ausreichende Lotbedeckung zu gewährleisten.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Das empfohlene Reflow-Profil (Abb. 3-1) gibt vor: Vorheizen von 150°C auf 200°C für 60-120 Sekunden; Zeit über 217°C (TL) sollte 60-150 Sekunden betragen; Spitzentemperatur (TP) 260°C mit einer maximalen Haltezeit (tP) von 10 Sekunden innerhalb von 5°C der Spitze. Die Abkühlrate sollte 6°C/Sekunde nicht überschreiten. Es sind nur zwei Reflow-Durchläufe erlaubt. Wenn zwischen erstem und zweitem Reflow mehr als 24 Stunden vergehen, können die LEDs beschädigt werden.

6.2 Manuelles Löten

Beim manuellen Löten verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Temperatur unter 300°C für weniger als 3 Sekunden pro Pad. Nur ein manueller Lötvorgang ist erlaubt.

6.3 Nacharbeit und Reparatur

Eine Reparatur nach dem Löten wird nicht empfohlen. Falls unvermeidbar, verwenden Sie einen Doppelkopf-Lötkolben und überprüfen Sie vorher die Eigenschaften. Stellen Sie sicher, dass während des Erhitzens keine mechanische Belastung ausgeübt wird.

6.4 Handhabungshinweise

• Üben Sie keinen Druck auf die Silikonlinsenoberfläche aus; handhaben Sie die LED nur an den Seiten.
• Vermeiden Sie die Montage auf verzogenen Leiterplatten; biegen Sie die Platine nach dem Löten nicht.
• Kühlen Sie nach dem Löten nicht schnell ab; lassen Sie die Bauteile natürlich auf Raumtemperatur abkühlen.
• Wenden Sie während des Abkühlens keine mechanischen Vibrationen an.

6.5 Lagerbedingungen

Ungeöffnete Feuchtigkeitsschutzbeutel: Lagern Sie diese bei<30°C und<75% relative Luftfeuchtigkeit für bis zu einem Jahr ab Verpackungsdatum. Nach Öffnung: 168 Stunden bei<30°C und<60% relativer Luftfeuchtigkeit. Bei Überschreitung vor der Verwendung 24 Stunden bei 60±5°C backen.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Verpackungsspezifikationen

Die LED wird in Gurt- und Rollenverpackung mit 3000 Stück pro Rolle geliefert. Die Abmessungen des Gurtbandes sind in Abb. 2-1 mit einer Polaritätsmarkierung dargestellt. Rollenabmessungen: A=12,7±0,3mm, B=330,2±2mm, C=79,5±1mm, D=14,3±0,2mm. Zum Schutz vor Feuchtigkeit wird ein Feuchtigkeitsschutzbeutel mit Trockenmittel und Feuchtigkeitsanzeigekarte verwendet.

7.2 Etiketteninformationen

Das Rollenetikett enthält: Teilenummer (PART NO.), Spezifikationsnummer (SPEC NO.), Chargennummer (LOT NO.), Bincode (BIN CODE), Lichtstrom (Φ), dominante Wellenlänge (WLD), Durchlassspannung (VF), Menge (QTY) und Datum (DATE). Diese Informationen dienen der Rückverfolgbarkeit und Auswahl von Bins.

7.3 Karton

Die Rollen werden für den Versand in Kartons verpackt. Der Karton ist mit Produkt- und Mengeninformationen gekennzeichnet.

8. Zuverlässigkeit und Qualifikation

8.1 Zuverlässigkeitstests

Das Produkt hat die folgenden Zuverlässigkeitstests gemäß JEDEC-Standards bestanden: Reflow-Löten (260°C, 3 Mal), Temperaturwechsel (-40°C bis 100°C, 100 Zyklen), Thermoschock (-40°C bis 115°C, 300 Zyklen), Hochtemperaturlagerung (100°C, 1000h), Tieftemperaturlagerung (-40°C, 1000h) und Lebensdauertest (25°C, 500mA, 1000h). Akzeptanzkriterien: 0 Ausfälle bei 10 Proben (0/1) für jeden Test.

8.2 Ausfallkriterien

Grenzwerte nach Belastung: Durchlassspannungsänderung ≤ 1,1x obere Spezifikationsgrenze; Sperrstrom ≤ 2,0x obere Spezifikationsgrenze; Lichtstromabfall ≥ 0,7x untere Spezifikationsgrenze.

9. Empfehlungen für das Anwendungsdesign

9.1 Thermische Auslegung

Angesichts des Wärmewiderstands von 14°C/W und der maximalen Verlustleistung von 1,65W ist eine ausreichende Kühlung entscheidend. Verwenden Sie eine angemessene PCB-Kupferfläche und thermische Vias, um die Sperrschichttemperatur unter 115°C zu halten. Reduzieren Sie den Strom basierend auf der Umgebungstemperatur unter Verwendung der bereitgestellten Derating-Kurve.

9.2 Elektrische Auslegung

Jede LED muss mit Strombegrenzungswiderständen oder Konstantstromquellen betrieben werden, um ein thermisches Durchgehen zu verhindern. Sperrspannung sollte vermieden werden; verwenden Sie bei Bedarf Schutzdioden. ESD-Schutz wird bei Handhabung und Betrieb empfohlen.

9.3 Umweltaspekte

Vermeiden Sie die Einwirkung von Schwefelverbindungen (>100ppm), Halogenen (Brom und Chlor einzeln<900ppm, insgesamt<1500ppm) sowie flüchtigen organischen Verbindungen, die ausgasen und die Silikonlinse beschädigen können. Verwenden Sie bei Bedarf Isopropylalkohol zur Reinigung.

10. Funktionsprinzip

Diese LED ist ein Halbleiterbauelement, das Licht mittels Elektrolumineszenz emittiert. Die aktive Region besteht aus einer InGaN-Quantentopfstruktur (Indium-Gallium-Nitrid), die blaues Licht emittiert, wenn Elektronen und Löcher unter Vorwärtsspannung rekombinieren. Die Emissionswellenlänge wird durch die Bandlücke des Quantentopfmaterials bestimmt. Das EMC-Gehäuse verwendet Epoxid-Vergussmasse als Verkapselung, die mechanischen Schutz und optische Kopplung bietet. Die Silikonlinse vergrößert den Abstrahlwinkel und verbessert die Lichtauskopplung.

11. Technologietrends

Der Trend bei Hochleistungs-LEDs geht weiterhin zu höherer Effizienz, kleineren Gehäusen und verbessertem Wärmemanagement. EMC-Gehäuse wie dieses bieten ein ausgewogenes Verhältnis von Kosten und Leistung für Allgemeinbeleuchtung und industrielle Anwendungen. Der blaue 460nm-Chip wird auch als Phosphor-Pumpquelle für weiße LEDs verwendet, obwohl dieses Bauteil für die direkte blaue Emission vorgesehen ist. Zukünftige Entwicklungen könnten höhere Lichtstromdichten und verbesserte Zuverlässigkeit mit niedrigerem Wärmewiderstand umfassen.

12. Häufige Fragen und Anwendungsbeispiele

12.1 FAQ

F: Kann ich diese LED mit 700mA betreiben?A: Nein, der absolute Maximalstrom beträgt 500mA (mit ausreichender Kühlung). Eine Überschreitung kann das Bauteil beschädigen.

F: Wie hoch ist die typische Lebensdauer?A: Das Datenblatt gibt keine L70-Lebensdauer an, aber basierend auf ähnlichen EMC-LEDs kann diese unter Nennbedingungen 50.000 Stunden überschreiten.

F: Ist die LED für den Pulsbetrieb geeignet?A: Ja, Pulsbetrieb mit niedrigem Tastverhältnis kann höhere Spitzenströme ermöglichen, aber stellen Sie sicher, dass die Durchschnittsleistung 1,65W nicht überschreitet.

12.2 Anwendungsbeispiel

In einer Landschaftsbeleuchtung mit 12 LEDs, die jeweils mit 350mA betrieben werden, um insgesamt 240 Lumen zu erreichen, mit geeigneter Kühlung mittels einer Aluminium-Leiterplatte. Die Durchlassspannung bei 350mA beträgt etwa 3,2V, sodass die Gesamtleistung pro LED 1,12W beträgt. Das thermische Design stellt sicher, dass die Sperrschichttemperatur bei einer Umgebungstemperatur von 40°C unter 85°C bleibt. Aus Sicherheitsgründen wird ein Konstantstromtreiber mit thermischer Rückführung empfohlen.