LED-Lampe 583SYGD/S530-E2 Datenblatt - Brillantes Gelbgrün - 20mA - 5mcd - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 583SYGD/S530-E2 ist eine hochhelle LED-Lampe, die für Anwendungen entwickelt wurde, die zuverlässige und robuste Beleuchtung erfordern. Sie emittiert ein brillantes gelbgrünes Licht, das durch einen AlGaInP-Chip erzeugt wird, der in einem grünen, diffundierenden Harz eingekapselt ist. Diese Serie bietet eine Auswahl verschiedener Betrachtungswinkel und ist in Tape-and-Reel-Verpackung für automatisierte Bestückungsprozesse erhältlich.

Das Produkt entspricht den wichtigsten Umwelt- und Sicherheitsvorschriften, einschließlich der EU-RoHS-Richtlinie, EU-REACH und halogenfreien Anforderungen (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm), was seine Eignung für die moderne Elektronikfertigung sicherstellt.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die Hauptvorteile dieser LED sind ihre hohe Lichtstärke für ihre Klasse, ein sehr weiter Betrachtungswinkel von 170° für eine breite Ausleuchtung und eine konstante Leistung. Ihr Design priorisiert Zuverlässigkeit unter Standardbetriebsbedingungen. Die Zielanwendungen liegen hauptsächlich in der Hintergrundbeleuchtung von Unterhaltungselektronik, einschließlich Fernsehern, Computermonitoren, Telefonen und allgemeiner Computerausrüstung, wo eine gleichmäßige farbige Anzeige- oder Hintergrundbeleuchtung erforderlich ist.

2. Analyse der technischen Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Interpretation der wichtigsten elektrischen, optischen und thermischen Parameter, die im Datenblatt angegeben sind. Das Verständnis dieser Werte ist entscheidend für einen korrekten Schaltungsentwurf und die Gewährleistung langfristiger Zuverlässigkeit.

2.1 Absolute Maximalwerte

Die absoluten Maximalwerte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer ein dauerhafter Schaden am Bauteil auftreten kann. Dies sind keine Bedingungen für den Normalbetrieb.

• Dauer-Durchlassstrom (IF):25 mA. Eine kontinuierliche Überschreitung dieses Stroms erzeugt übermäßige Wärme, was die interne Struktur der LED und die Lichtausbeute verschlechtert.
• Spitzen-Durchlassstrom (IFP):60 mA (bei 1/10 Tastverhältnis, 1 kHz). Diese Spezifikation erlaubt kurze Stromimpulse, was für Multiplexing- oder PWM-Dimmverfahren nützlich ist, aber der mittlere Strom muss innerhalb des Dauerstromwerts bleiben.
• Sperrspannung (VR):5 V. Das Anlegen einer höheren Sperrspannung kann einen sofortigen Sperrschichtdurchbruch verursachen. Ein Schaltungsschutz (z.B. eine Seriendiode) wird empfohlen, wenn eine Sperrvorspannung möglich ist.
• Verlustleistung (Pd):60 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das Gehäuse bei 25°C Umgebungstemperatur als Wärme abführen kann. Die tatsächlich nutzbare Verlustleistung nimmt mit steigender Umgebungstemperatur ab.
• Betriebs- & Lagertemperatur:-40°C bis +85°C (Betrieb), -40°C bis +100°C (Lagerung). Diese definieren die Umgebungsgrenzen für Funktionalität und Lagerung ohne Betrieb.
• Löttemperatur (Tsol):260°C für 5 Sekunden. Dies ist kritisch für die Leiterplattenbestückung und definiert das maximale Temperaturprofil, das die LED während des Reflow- oder Handlötens aushalten kann.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Diese Eigenschaften werden bei Ta=25°C und IF=20mA gemessen, sofern nicht anders angegeben. Sie repräsentieren die typische Leistung, die vom Bauteil erwartet wird.

• Lichtstärke (Iv):2,5 mcd (Min), 5 mcd (Typ). Dies ist das Maß für die wahrgenommene Lichtleistung in Richtung der maximalen Intensität. Der Mindestwert ist garantiert, während der typische Wert dem Produktionsdurchschnitt entspricht.
• Betrachtungswinkel (2θ1/2):170° (Typ). Dieser außergewöhnlich weite Winkel zeigt, dass die LED Licht über fast eine volle Hemisphäre abgibt, was sie für Anwendungen geeignet macht, die eine großflächige, diffuse Beleuchtung anstelle eines fokussierten Strahls erfordern.
• Spitzenwellenlänge (λp):575 nm (Typ). Die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung maximal ist. Für diese gelbgrüne LED liegt sie im Bereich von 575nm.
• Dominante Wellenlänge (λd):573 nm (Typ). Dies ist die einzelne Wellenlänge, die vom menschlichen Auge wahrgenommen wird und sich leicht von der Spitzenwellenlänge unterscheiden kann. Das Datenblatt gibt eine Messunsicherheit von ±1,0nm an.
• Spektrale Strahlungsbandbreite (Δλ):20 nm (Typ). Dies definiert die spektrale Breite (Halbwertsbreite) des emittierten Lichts und gibt Aufschluss über die Farbreinheit.
• Durchlassspannung (VF):1,7V (Min), 2,0V (Typ), 2,4V (Max) bei 20mA. Dies ist der Spannungsabfall über der LED im Betrieb. Schaltungsentwürfe müssen die maximale VF berücksichtigen, um eine ausreichende Treiberspannung sicherzustellen. Ein strombegrenzender Widerstand oder eine Konstantstromquelle ist unerlässlich.
• Sperrstrom (IR):10 μA (Max) bei VR=5V. Dies ist der Leckstrom, wenn das Bauteil mit seiner maximalen Sperrspannung betrieben wird.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt verweist auf ein Kennzeichnungssystem, das Klassen für wichtige Parameter enthält, was darauf hinweist, dass das Produkt nach der Fertigung sortiert (gebinned) wird.

• CAT:Klassen der Lichtstärke. LEDs werden basierend auf der gemessenen Lichtleistung gruppiert.
• HUE:Klassen der dominanten Wellenlänge. LEDs werden basierend auf ihrem genauen Farbort (z.B. 573nm ± wenige nm) sortiert.
• REF:Klassen der Durchlassspannung. LEDs werden entsprechend ihrer Vf gebinnt, um ein konsistentes Verhalten in Parallelschaltungen oder zur Spannungsanpassung zu gewährleisten.

Für eine präzise Farb- und Helligkeitsabstimmung in einer Anwendung ist die Spezifikation oder das Verständnis der Bin-Codes notwendig.

4. Analyse der Leistungskurven

Die bereitgestellten Diagramme bieten einen tieferen Einblick in das Verhalten der LED unter verschiedenen Bedingungen.

4.1 Relative Intensität vs. Wellenlänge

Diese spektrale Verteilungskurve zeigt die Lichtleistung als Funktion der Wellenlänge, zentriert um 575nm mit einer typischen Bandbreite von 20nm. Sie bestätigt die monochromatische Natur der Lichtausgabe.

4.2 Richtcharakteristik

Das Strahlungsdiagramm veranschaulicht den 170° Betrachtungswinkel und zeigt, wie die Intensität vom Zentrum (0 Grad) abnimmt. Das Muster ist typisch für eine Lampen-LED mit diffundierender Linse und bietet eine sehr breite, gleichmäßige Ausleuchtung.

4.3 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve)

Diese Kurve zeigt den exponentiellen Zusammenhang zwischen Strom und Spannung. Die Kniespannung liegt bei etwa 1,7V-2,0V. Bei Betrieb oberhalb dieses Knies steigt die Vf nur geringfügig mit großen Stromanstiegen, was verdeutlicht, warum LEDs am besten von einer Stromquelle und nicht von einer Spannungsquelle angesteuert werden sollten.

4.4 Relative Intensität vs. Durchlassstrom

Dieses Diagramm zeigt, dass die Lichtleistung (relative Intensität) der LED mit dem Durchlassstrom zunimmt. Sie ist jedoch nicht perfekt linear, und der Wirkungsgrad kann bei sehr hohen Strömen aufgrund erhöhter Wärmeentwicklung sinken. Der Betrieb bei oder unterhalb der empfohlenen 20mA gewährleistet optimale Leistung und Langlebigkeit.

4.5 Thermische Leistungskurven

Relative Intensität vs. Umgebungstemperatur:Zeigt, dass die Lichtleistung mit steigender Umgebungstemperatur abnimmt. Dies ist eine Schlüsseleigenschaft von LEDs; Wärmemanagement ist entscheidend, um die Helligkeit aufrechtzuerhalten.
Durchlassstrom vs. Umgebungstemperatur:Veranschaulicht wahrscheinlich die Notwendigkeit einer Stromreduzierung bei hohen Temperaturen, um ein Überschreiten der maximalen Sperrschichttemperatur zu verhindern und die Zuverlässigkeit zu erhalten. Das Datenblatt betont, dass Wärmemanagement bereits in der Entwurfsphase berücksichtigt werden muss.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Das Gehäuse hat das Standardformat einer runden 5mm LED-Lampe. Wichtige Maßangaben umfassen:
- Alle Maße sind in Millimetern.
- Die Höhe des Flansches muss kleiner als 1,5mm sein.
- Die allgemeine Toleranz beträgt ±0,25mm, sofern nicht anders angegeben.
Die Maßzeichnung liefert kritische Maße für das Leiterplattenlayout, einschließlich Anschlussabstand (typ. 2,54mm), Linsendurchmesser und Gesamthöhe. Eine korrekte Lochausrichtung wird betont, um Montagespannungen zu vermeiden.

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

Detaillierte Verfahren werden bereitgestellt, um sicherzustellen, dass die Bestückung die LED nicht beschädigt.

6.1 Anschlussformen

• Biegen Sie die Anschlüsse an einer Stelle, die mindestens 3mm von der Epoxidharz-Kugelbasis entfernt ist.
• Führen Sie das Formen vor dem Löten durch.
• Vermeiden Sie Spannungen am Gehäuse; falsch ausgerichtete Leiterplattenlöcher können Spannungen und Harzrisse verursachen.
• Schneiden Sie die Anschlüsse bei Raumtemperatur.

6.2 Lagerung

• Lagern Sie nach Erhalt bei ≤30°C und ≤70% relativer Luftfeuchtigkeit. Die Haltbarkeit unter diesen Bedingungen beträgt 3 Monate.
• Für längere Lagerung (bis zu 1 Jahr) verwenden Sie einen versiegelten Behälter mit Stickstoff und Trockenmittel.
• Vermeiden Sie schnelle Temperaturwechsel in feuchter Umgebung, um Kondensation zu verhindern.

6.3 Lötprozess

Kritische Regel:Halten Sie einen Mindestabstand von 3mm von der Lötstelle zur Epoxidharz-Kugel ein.

Handlöten:Lötspitzentemperatur max. 300°C (für ein max. 30W Lötkolben), Lötzeit max. 3 Sekunden.

Wellen-/Tauchlöten:Vorwärmen max. 100°C für max. 60 Sek. Lötbad-Temperatur max. 260°C für max. 5 Sekunden.

Ein empfohlenes Lötprofil-Diagramm wird bereitgestellt, das eine kontrollierte Aufheizphase, Haltezeit bei Spitzentemperatur und kontrolliertes Abkühlen betont. Ein schneller Abkühlprozess wird nicht empfohlen. Das Löten (Tauch- oder Handlöten) sollte nicht mehr als einmal durchgeführt werden. Vermeiden Sie mechanische Stöße, während die LED heiß ist.

6.4 Reinigung

Reinigen Sie bei Bedarf nur mit Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für ≤1 Minute. Verwenden Sie keine Ultraschallreinigung, es sei denn, sie wurde vorab qualifiziert, da sie die interne Struktur beschädigen kann.

6.5 Wärmemanagement

Das Datenblatt stellt ausdrücklich klar, dass Wärmemanagement während des Entwurfs berücksichtigt werden muss. Der Betriebsstrom sollte basierend auf der Umgebungstemperatur unter Bezugnahme auf die Derating-Kurve reduziert werden. Die Kontrolle der Temperatur um die LED herum ist entscheidend für die Aufrechterhaltung der Lichtleistung und der Bauteillebensdauer.

6.6 ESD-Vorsichtsmaßnahmen (Elektrostatische Entladung)

Die LED ist empfindlich gegenüber ESD und Überspannung, die den Chip beschädigen können. Richtige ESD-Handhabungsverfahren (geerdete Arbeitsplätze, Handgelenksbänder) müssen während der Bestückung und Handhabung verwendet werden.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die LEDs sind verpackt, um sie vor elektrostatischer Entladung und Feuchtigkeit zu schützen.

• Verpackungsmaterialien:Antistatische Beutel, platziert in einem Innenkarton, der dann in einen Außenkarton verpackt wird.
• Verpackungsmenge:Mindestens 200 bis 500 Stück pro Beutel. 5 Beutel pro Innenkarton. 10 Innenkartons pro Außenkarton (gesamt: 10.000 bis 25.000 Stück pro Masterkarton, abhängig von der Beutelanzahl).
• Etikettenerklärung:Etiketten enthalten CPN (Kunden-Teilenummer), P/N (Hersteller-Teilenummer), Menge, CAT (Lichtstärke-Bin), HUE (Wellenlängen-Bin), REF (Spannungs-Bin) und Chargennummer.

8. Anwendungsvorschläge und Entwurfsüberlegungen

Typische Anwendungen:Hintergrundbeleuchtung für Fernseher, Monitore, Telefone und Computer, wo eine gelbgrüne Anzeige oder dekorative Beleuchtung benötigt wird. Der weite Betrachtungswinkel macht sie geeignet für Panel-Beleuchtung, wo eine gleichmäßige Ausleuchtung gewünscht ist.

Entwurfsüberlegungen:
1. Ansteuerschaltung:Verwenden Sie immer einen seriellen strombegrenzenden Widerstand oder einen Konstantstromtreiber. Berechnen Sie den Widerstandswert basierend auf der Versorgungsspannung (Vs), der maximalen Durchlassspannung (Vf_max) und dem gewünschten Strom (I_f, z.B. 20mA): R = (Vs - Vf_max) / I_f.
2. Thermisches Design:Stellen Sie sicher, dass die Leiterplatte und der umgebende Bereich Wärmeableitung ermöglichen, insbesondere wenn mehrere LEDs verwendet werden oder die Umgebungstemperatur hoch ist. Erwägen Sie bei Bedarf die Verwendung eines Kühlkörpers oder wärmeleitender Materialien.
3. Optisches Design:Die diffundierende Linse bietet breites, weiches Licht. Für stärker fokussiertes Licht wäre eine externe Sekundäroptik erforderlich.
4. Zuverlässigkeit:Halten Sie sich strikt an die absoluten Maximalwerte und Lötrichtlinien. Der Betrieb unterhalb der empfohlenen 20mA kann die Betriebslebensdauer erheblich verlängern.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Während ein direkter Wettbewerbsvergleich nicht im Datenblatt enthalten ist, können die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale dieses Bauteils abgeleitet werden:
- Sehr weiter Betrachtungswinkel (170°):Breiter als viele Standard-5mm-LEDs, bietet diffuseres Licht.
- Umweltkonformität:Vollständige RoHS-, REACH- und halogenfreie Konformität wird ausdrücklich angegeben, was für moderne Elektronik kritisch ist.
- Detaillierte Anwendungshinweise:Das Datenblatt bietet umfangreiche Anleitungen zu Löten, Lagerung und Handhabung, was die Fertigungs- und Zuverlässigkeitsplanung unterstützt.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Kann ich diese LED mit 30mA für mehr Helligkeit betreiben?
A: Nein. Der absolute Maximalwert für den Dauer-Durchlassstrom beträgt 25mA. Eine Überschreitung riskiert dauerhafte Schäden und eine reduzierte Lebensdauer. Betreiben Sie sie bei oder unterhalb der Testbedingung von 20mA für zuverlässige Leistung.

F: Welchen Widerstand benötige ich für eine 5V-Versorgung?
A: Unter Verwendung der maximalen Vf von 2,4V und einem Zielstrom von 20mA: R = (5V - 2,4V) / 0,02A = 130 Ohm. Verwenden Sie den nächsthöheren Standardwert (z.B. 150 Ohm) für einen etwas sichereren Strom. Überprüfen Sie immer den tatsächlichen Strom in der Schaltung.

F: Kann ich diese für Außenanwendungen verwenden?
A: Der Betriebstemperaturbereich von -40°C bis +85°C deckt viele Außenbedingungen ab. Das Gehäuse ist jedoch nicht speziell für Wasserdichtheit oder UV-Beständigkeit ausgelegt. Für den Außeneinsatz wäre ein zusätzlicher Umweltschutz (Konformitätsbeschichtung, geschlossenes Gehäuse) erforderlich.

F: Warum sind die Lagerbedingungen so spezifisch (3 Monate)?
A: LED-Gehäuse können Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen. Während des Hochtemperaturlötens kann diese eingeschlossene Feuchtigkeit schnell verdampfen und interne Delamination oder Risse verursachen (\"Popcorning\"). Die 3-monatige Haltbarkeit basiert auf typischen Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufen (MSL). Für längere Lagerung wird die Trockenbeutelmethode vorgeschrieben.

11. Praktischer Entwurf und Anwendungsfall

Fall: Entwurf eines Statusanzeigepanels:Ein Designer benötigt mehrere einheitliche gelbgrüne Anzeigen auf einem Bedienpanel. Er wählt die 583SYGD/S530-E2 aufgrund ihrer Farbe und des weiten Betrachtungswinkels. Um Konsistenz zu gewährleisten, arbeitet er mit dem Lieferanten zusammen, um LEDs aus derselben Fertigungscharge und spezifischen HUE- und CAT-Bins zu beschaffen. Auf der Leiterplatte platziert er die LEDs mit dem empfohlenen Footprint und stellt sicher, dass die Löcher ausgerichtet sind, um Anschlussbelastung zu vermeiden. Er verwendet einen Konstantstromtreiber-IC, der auf 18mA eingestellt ist (leicht unterhalb der 20mA-Spezifikation), um die Langlebigkeit zu maximieren und thermische Belastung zu minimieren. Während der Bestückung befolgt er die Handlötrichtlinien und verwendet einen temperaturgeregelten Lötkolben. Das Ergebnis ist ein Panel mit hellen, einheitlichen und zuverlässigen Anzeigen.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiterbauelemente, die Licht emittieren, wenn ein elektrischer Strom durch sie fließt. Dieses Phänomen wird Elektrolumineszenz genannt. In der 583SYGD/S530-E2 besteht die aktive Zone aus einer Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid (AlGaInP) Verbindungshalbleiter. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, werden Elektronen und Löcher von gegenüberliegenden Seiten des p-n-Übergangs in die aktive Zone injiziert. Wenn diese Ladungsträger rekombinieren, setzen sie Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlGaInP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die wiederum die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts bestimmt – in diesem Fall gelbgrün (~573-575nm). Das grüne, diffundierende Epoxidharzgehäuse dient sowohl als Schutzgehäuse als auch als Linse und formt die Lichtausgabe in das charakteristische breite Strahlprofil.

13. Technologietrends und Kontext

Das 5mm LED-Lampenformat, wie die 583SYGD/S530-E2, repräsentiert eine ausgereifte und weit verbreitete Durchstecktechnologie. Aktuelle Trends in der LED-Industrie konzentrieren sich stark auf oberflächenmontierbare (SMD) Gehäuse (z.B. 2835, 3535, 5050) aufgrund ihrer kleineren Größe, besseren thermischen Leistung über Leiterplattenpads und Eignung für Hochgeschwindigkeitsautomatenbestückung. Durchsteck-LEDs bleiben jedoch relevant für Anwendungen, die eine höhere individuelle Bauteilrobustheit, einfachere manuelle Prototypenerstellung, Reparatur oder Situationen erfordern, in denen die größere Linsengröße optisch vorteilhaft ist. Die Betonung halogenfreier Materialien und umfassender Umweltkonformität in Datenblättern wie diesem spiegelt den breiteren Industrietrend hin zu grünerer Elektronik und strengeren Lieferkettenvorschriften wider. Darüber hinaus zeigt die detaillierte thermische und Zuverlässigkeitsanleitung einen branchenweiten Fokus auf die Maximierung der LED-Lebensdauer und -Leistung durch korrekten Anwendungsentwurf, was entscheidend ist, da LEDs in anspruchsvollere Anwendungen jenseits einfacher Anzeigen vordringen.