Technisches Datenblatt für LED-Bauteil - Abmessungen 2,8x3,5x1,2mm - Spannung 3,2V - Leistung 0,2W - Weiß - Deutsche Technische Dokumentation

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen und Anwendungsrichtlinien für ein leistungsstarkes, oberflächenmontierbares LED-Bauteil (Licht emittierende Diode). Das Bauteil ist für allgemeine Beleuchtungs- und Anzeigeanwendungen in verschiedenen elektronischen Geräten und Systemen konzipiert. Seine Hauptfunktion ist die hocheffiziente und zuverlässige Umwandlung elektrischer Energie in sichtbares Licht.

Die zentralen Vorteile dieser LED sind ihr kompaktes Bauformat, das hochdichte Leiterplattenlayouts ermöglicht, ihre exzellente Lichtausbeute für Energieeinsparungen und ihre robuste Bauweise, die sich für automatisierte Bestückungsprozesse eignet. Der Zielmarkt umfasst Unterhaltungselektronik, Kfz-Innenraumbeleuchtung, Industrie-Bedienfelder und Smart-Home-Geräte, in denen zuverlässige, langlebige und effiziente Lichtquellen benötigt werden.

Die im bereitgestellten Inhalt angegebene Lebenszyklusphase ist "Revision 2", was bedeutet, dass es sich um die zweite offizielle Überarbeitung der technischen Produktdokumentation handelt. Das Veröffentlichungsdatum ist der 5. Dezember 2014. Die "Ablaufzeit" ist als "Für immer" angegeben, was typischerweise bedeutet, dass diese Revision des Dokuments kein geplantes Verfallsdatum hat und gültig bleibt, bis sie durch eine neuere Revision ersetzt wird. Dies ist bei grundlegenden Bauteil-Datenblättern üblich.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Eine detaillierte, objektive Interpretation der wichtigsten technischen Parameter ist für eine korrekte Designintegration unerlässlich. Obwohl spezifische Zahlenwerte aus dem ursprünglichen PDF begrenzt sind, skizzieren die folgenden Abschnitte die kritischen Parameterkategorien und ihre Bedeutung.

2.1 Lichttechnische und Farbkennwerte

Die lichttechnischen Eigenschaften definieren die Lichtausgabe und -qualität. Zu den Schlüsselparametern gehören:

• Lichtstrom:Gemessen in Lumen (lm), gibt dieser die gesamte wahrgenommene Lichtleistung an. Das Bauteil verfügt wahrscheinlich über eine Standard- oder Hochhelligkeits-Binning-Klassifizierung, um eine konsistente Lichtausgabe über alle Produktionschargen hinweg sicherzustellen.
• Dominante Wellenlänge / Farbtemperatur (CCT):Bei farbigen LEDs gibt die dominante Wellenlänge (in Nanometern) die Farbe an. Bei weißen LEDs definiert die Farbtemperatur CCT (in Kelvin, z.B. 3000K, 4000K, 6500K), ob das Licht warm-, neutral- oder kaltweiß erscheint. Das Dokument würde das Standardangebot und verfügbare Bins spezifizieren.
• Farbwiedergabeindex (CRI):Bei weißen LEDs gibt der Farbwiedergabeindex CRI (Ra) an, wie genau die Lichtquelle die wahren Farben von Objekten im Vergleich zu einer natürlichen Referenz wiedergibt. Ein höherer CRI (nahe 100) ist für Anwendungen, die eine genaue Farbwahrnehmung erfordern, vorzuziehen.

2.2 Elektrische Parameter

Elektrische Parameter sind entscheidend für Schaltungsdesign und Stromversorgungsauswahl.

• Flussspannung (Vf):Der Spannungsabfall über der LED bei Betrieb mit ihrem spezifizierten Strom. Dieser Wert, typischerweise etwa 3,2V für gängige weiße LEDs, variiert leicht mit Strom und Temperatur. Das Datenblatt gibt einen typischen Wert und eine maximale Grenze an.
• Flussstrom (If):Der empfohlene Dauerbetriebsstrom, oft 20mA, 60mA oder 150mA, abhängig von der Leistungsklasse. Das Überschreiten des absoluten Maximalwerts kann dauerhafte Schäden verursachen.
• Sperrspannung (Vr):Die maximale Spannung, die die LED in Sperrrichtung ohne Durchbruch aushalten kann, üblicherweise etwa 5V. In Wechselstrom- oder gemultiplexten Schaltungen ist oft ein Schutz erforderlich.
• Verlustleistung:Berechnet als Vf * If, bestimmt diese die thermische Belastung. Der Beispieltitel deutet auf eine Leistungsklasse von 0,2W hin.

2.3 Thermische Kenngrößen

Die LED-Leistung und Lebensdauer werden stark von der Temperatur beeinflusst.

• Sperrschichttemperatur (Tj):Die Temperatur am Halbleiterchip selbst. Die absolute maximale Tj (z.B. 125°C) darf nicht überschritten werden, um die Zuverlässigkeit zu gewährleisten.
• Thermischer Widerstand (Rth_j-a):Ausgedrückt in °C/W, misst dieser, wie effektiv Wärme vom LED-Chip in die Umgebungsluft abgeführt wird. Ein niedrigerer Wert zeigt eine bessere Wärmeableitung an, was für die Aufrechterhaltung der Lichtausgabe und Langlebigkeit entscheidend ist.
• Betriebstemperaturbereich:Der Umgebungstemperaturbereich (z.B. -40°C bis +85°C), innerhalb dessen der Betrieb der LED innerhalb der Spezifikation garantiert ist.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Aufgrund von Fertigungstoleranzen werden LEDs in Leistungsklassen (Bins) sortiert, um Konsistenz für den Endanwender sicherzustellen.

• Wellenlängen-/Farbtemperatur-Binning:LEDs werden basierend auf ihrer präzisen dominanten Wellenlänge oder CCT gruppiert. Dies gewährleistet ein einheitliches Farbbild, wenn mehrere LEDs in einer Anordnung verwendet werden.
• Lichtstrom-Binning:LEDs werden gemäß ihrer gemessenen Lichtausgabe sortiert. Dies ermöglicht es Designern, Bins auszuwählen, die spezifische Helligkeitsanforderungen erfüllen.
• Flussspannungs-Binning:Die Sortierung nach Vf hilft beim Entwurf effizienter Treiberschaltungen, insbesondere für in Reihe geschaltete Strings, um eine gleichmäßige Stromverteilung sicherzustellen.

Die spezifischen Bin-Codes und ihre entsprechenden Wertebereiche würden in einer vollständigen Datenblatttabelle detailliert.

4. Analyse der Leistungskurven

Grafische Daten geben tiefere Einblicke in die Leistung unter variierenden Bedingungen.

• I-V-Kennlinie (Strom-Spannungs-Kurve):Diese Grafik zeigt die Beziehung zwischen Flussspannung und Strom. Sie ist nichtlinear und weist eine Einschaltspannungsschwelle auf. Die Kurve verschiebt sich mit der Temperatur.
• Temperaturkennlinien:Grafiken zeigen typischerweise, wie sich Lichtstrom und Flussspannung in Abhängigkeit von der Sperrschichttemperatur ändern. Der Lichtstrom nimmt im Allgemeinen mit steigender Temperatur ab.
• Spektrale Leistungsverteilung (SPD):Eine Darstellung der relativen Lichtintensität gegenüber der Wellenlänge. Bei weißen LEDs zeigt dies den Peak der blauen Pump-LED und das breitere, durch Phosphor konvertierte Spektrum.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Die mechanische Zeichnung ist entscheidend für das Leiterplatten-Layout. Der Titel deutet auf eine 2835-Gehäusegröße (2,8mm x 3,5mm) hin.

• Abmessungen:Eine detaillierte Zeichnung, die Länge, Breite, Höhe (wahrscheinlich 1,2mm) und Toleranzen zeigt.
• Pad-Layout (Footprint):Das empfohlene Kupferpad-Muster auf der Leiterplatte, einschließlich Pad-Größe, -Form und -Abstand (Pitch). Dies gewährleistet eine korrekte Lötung und thermische Verbindung.
• Polaritätskennzeichnung:Klare Markierung am Bauteilgehäuse (z.B. eine Kerbe, ein Punkt oder eine abgeschrägte Ecke) und entsprechende Markierung auf dem Footprint, um die Anode (+) und Kathode (-) anzuzeigen. Falsche Polarität verhindert, dass die LED leuchtet.

6. Richtlinien für Lötung und Bestückung

Sachgemäße Handhabung gewährleistet Zuverlässigkeit und verhindert Schäden.

• Reflow-Lötprofil:Ein Zeit-Temperatur-Diagramm, das die Vorwärm-, Halte-, Reflow- und Abkühlphasen spezifiziert. Schlüsselparameter sind Spitzentemperatur (typischerweise max. 260°C für wenige Sekunden) und Zeit oberhalb der Liquidustemperatur. Dieses Profil ist mit Standard bleifreien (SnAgCu) Lotpasten kompatibel.
• Vorsichtsmaßnahmen:Vermeiden Sie mechanische Belastung der Linse. Beachten Sie ESD-Schutzmaßnahmen (Elektrostatische Entladung) während der Handhabung. Stellen Sie bei notwendiger Handlötung sicher, dass die Lötspitzentemperatur kontrolliert wird.
• Lagerbedingungen:LEDs sollten in einer trockenen, dunklen Umgebung bei empfohlenen Temperatur- und Feuchtigkeitswerten (z.B. <40°C, <60% r.F.) gelagert werden, um Feuchtigkeitsaufnahme und Materialverschlechterung zu verhindern.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

• Verpackungsspezifikation:Die Bauteile werden typischerweise auf gerillten Bandrollen geliefert, die mit automatischen Bestückungsmaschinen kompatibel sind. Die Rollengröße, Bandbreite, Taschenabstand und Menge pro Rolle sind spezifiziert.
• Kennzeichnungsinformationen:Das Rollenetikett enthält die Artikelnummer, Menge, Losnummer, Datumscode und Binning-Informationen.
• Modellnummernregel:Die vollständige Artikelnummer kodiert Schlüsselattribute wie Größe, Farbe, Lichtstrom-Bin, Spannungs-Bin und Verpackungstyp. Beispielsweise könnte ein Code wie folgt strukturiert sein: [Serie][Größe][Farbe][Lichtstrom-Bin][Spannungs-Bin][Verpackung].

8. Anwendungsempfehlungen

Typische Anwendungsszenarien:Diese LED eignet sich für LCD-Hintergrundbeleuchtung, Statusanzeigen, dekorative Beleuchtung, Panelausleuchtung und allgemeine Arbeitsbeleuchtung in kompakten Geräten.

Designüberlegungen:

1. Strombegrenzung:Verwenden Sie stets einen Vorwiderstand oder einen Konstantstromtreiber, um den Flussstrom zu steuern. Nicht direkt an eine Spannungsquelle anschließen.
2. Thermisches Management:Entwerfen Sie die Leiterplatte mit ausreichender Wärmeableitung. Verwenden Sie Wärmeleitungen unter dem Thermischen Pad (falls vorhanden), um Wärme zu inneren oder unteren Kupferschichten zu leiten. Für Hochleistungs- oder Hochdichte-Arrays sollten zusätzliche Kühlkörper in Betracht gezogen werden.
3. Optisches Design:Berücksichtigen Sie den Abstrahlwinkel (typischerweise 120-140 Grad). Sekundäroptiken wie Linsen oder Diffusoren können zur Lichtformung erforderlich sein.
4. ESD-Schutz:Integrieren Sie ESD-Schutzdioden auf empfindlichen Leitungen, wenn die LED an einer exponierten Stelle positioniert ist.

9. Technischer Vergleich

Im Vergleich zu traditionellen bedrahteten LEDs bietet dieses oberflächenmontierbare Bauteil erhebliche Vorteile:

• Größe und Dichte:Ermöglicht viel kleinere und dünnere Endprodukte.
• Bestückungskosten:Kompatibel mit vollautomatischer Leiterplattenbestückung, reduziert Arbeitskosten.
• Leistung:Bietet oft höhere Lichtausbeute und einen besseren Wärmeleitweg zur Leiterplatte.
• Zuverlässigkeit:Lötstellen sind im Allgemeinen robuster gegen Vibrationen und mechanische Stöße.

Im Vergleich zu anderen SMD-LED-Gehäusen (z.B. 3528, 5050) bietet das 2835-Gehäuse für allgemeine Anwendungen oft eine bessere Balance aus Größe, Lichtausgabe und thermischer Leistung.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F1: Was ist der Unterschied zwischen Lichtstrom und Lichtstärke?

A: Lichtstrom (Lumen) misst die gesamte wahrgenommene Lichtausgabe in alle Richtungen. Lichtstärke (Candela) misst die Lichtleistung pro Raumwinkel in eine bestimmte Richtung. Für eine weitwinklige LED ist der Lichtstrom die relevantere Metrik für das Gesamtlicht.

F2: Kann ich diese LED mit einer Spannung höher als ihre Flussspannung betreiben?

A: Nein. Eine LED muss mit einem geregelten Strom betrieben werden. Das Anlegen einer Spannungsquelle höher als Vf ohne Strombegrenzung führt zu übermäßigem Stromfluss, Überhitzung und sofortigem Ausfall.

F3: Warum nimmt die Helligkeit der LED mit der Zeit ab?

A: Alle LEDs unterliegen einer Lichtstromdegradation. Die Rate wird hauptsächlich durch die Betriebssperrschichttemperatur bestimmt. Der Betrieb der LED deutlich unterhalb ihrer maximalen Tj- und Stromwerte verlängert ihre Nutzlebensdauer erheblich.

F4: Wie interpretiere ich die "Revision 2" und die "Für immer" Ablaufzeit?

A: "Revision 2" bedeutet, dass dies die zweite offizielle Version dieses Dokuments ist. "Für immer" für die Ablaufzeit zeigt an, dass diese Revision kein festgesetztes Verfallsdatum hat und gültig ist, bis der Hersteller eine neue, ersetzende Revision herausgibt. Überprüfen Sie stets die neueste Revision vor dem Finalisieren eines Designs.

11. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf eines Statusanzeigepanels

Ein Ingenieur entwirft ein Bedienfeld, das mehrere farbige Statusanzeigen (rot, grün, blau, weiß) benötigt. Die Verwendung dieser LED-Serie gewährleistet mechanische Konsistenz (gleicher Footprint für alle Farben) und vereinfachte Bestückung. Durch Auswahl der entsprechenden Lichtstrom-Bins für jede Farbe kann die visuelle Helligkeit trotz der unterschiedlichen Empfindlichkeit des Auges für Wellenlängen ausgeglichen werden. Die kompakte 2835-Größe ermöglicht es, die Anzeigen eng beieinander zu platzieren. Ein einfaches Design würde einen Mikrocontroller-GPIO-Pin verwenden, der in Reihe mit einem strombegrenzenden Widerstand zu jeder LED geschaltet ist, um eine unabhängige Ein-/Ausschaltsteuerung zu bieten.

12. Funktionsprinzip

Eine LED ist eine Halbleiterdiode. Wenn eine Flussspannung angelegt wird, rekombinieren Elektronen aus dem n-dotierten Halbleiter mit Löchern aus dem p-dotierten Halbleiter im aktiven Bereich. Diese Rekombination setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des Lichts wird durch die Bandlücke der verwendeten Halbleitermaterialien bestimmt (z.B. InGaN für blau/grün, AlInGaP für rot/bernstein). Weiße LEDs werden typischerweise durch Beschichtung eines blauen LED-Chips mit einem gelben Phosphor erzeugt; ein Teil des blauen Lichts wird in gelbes Licht umgewandelt, und die Mischung aus blauem und gelbem Licht wird als weiß wahrgenommen. Unterschiedliche Phosphormischungen erzeugen unterschiedliche weiße Farbtemperaturen.

13. Technologietrends

Die LED-Industrie entwickelt sich weiterhin mit mehreren klaren Trends:

1. Erhöhte Effizienz:Fortlaufende Verbesserungen der internen Quanteneffizienz und Lichtextraktionstechniken führen zu höheren Lumen pro Watt (lm/W) und reduzieren den Energieverbrauch.
2. Verbesserte Farbqualität:Die Entwicklung neuer Phosphore und Mehrfarben-Chip-Designs (z.B. RGB, Violett+Phosphor) ermöglicht höhere CRI-Werte und eine konsistentere Farbwiedergabe.
3. Miniaturisierung:Gehäuse werden weiter verkleinert (z.B. Mikro-LEDs), während die Lichtausgabe beibehalten oder erhöht wird, was neue Anwendungen in ultrakompakten Geräten und hochauflösenden Displays ermöglicht.
4. Intelligente Integration:LEDs werden zunehmend mit Treibern, Sensoren und Kommunikationsschnittstellen (IoT-fähige LEDs) für intelligente Beleuchtungssysteme kombiniert.
5. Zuverlässigkeit und Lebensdauer:Fortschritte in Materialien und Gehäusetechnik treiben die spezifizierten Lebensdauern über 50.000 Stunden, bei gleichzeitig höherem Lichtstromerhalt (L70, L90).

Diese Trends werden durch die Nachfrage nach Energieeinsparungen, neuen Formfaktoren in der Elektronik und die Ausweitung der Beleuchtung auf intelligente und menschenzentrierte Anwendungen vorangetrieben.