A203B/SUR/S530-A3 LED-Lampenarray Datenblatt - Abmessungen 5,0x2,0x4,0mm - Spannung 2,0V - Leistung 60mW - Leuchtendes Rot - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Das A203B/SUR/S530-A3 ist ein LED-Lampenarray mit geringer Leistungsaufnahme und hoher Effizienz, das hauptsächlich als Anzeigeelement in elektronischen Geräten konzipiert ist. Das Produkt besteht aus einem Kunststoffträger mit einzelnen LED-Lampen und bildet ein vielseitiges Array, das einfach auf Leiterplatten oder Frontplatten montiert werden kann. Seine Kernvorteile umfassen minimalen Stromverbrauch, Kosteneffizienz und ausgezeichnete Gestaltungsfreiheit für Farbkombinationen. Der Zielmarkt umfasst Hersteller von Unterhaltungselektronik, Industrie-Bedienfeldern, Messgeräten und alle Anwendungen, die eine klare, zuverlässige Status- oder Funktionsanzeige erfordern.

1.1 Kernmerkmale und Vorteile

• Geringer Stromverbrauch:Für energieeffizienten Betrieb optimiert, daher geeignet für batteriebetriebene oder leistungsempfindliche Geräte.
• Hohe Effizienz und niedrige Kosten:Bietet eine hohe Lichtausbeute im Verhältnis zur aufgenommenen Leistung und ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis.
• Designflexibilität:Ermöglicht eine gute Steuerung und freie Kombination von LED-Farben innerhalb des Arrays für maßgeschneiderte Anzeigelösungen.
• Mechanisches Design:Verfügt über einen sicheren Verriegelungsmechanismus und ist für einfache Montage ausgelegt. Das Array ist sowohl vertikal als auch horizontal stapelbar, was platzsparende und modulare Designs erleichtert.
• Vielseitige Montage:Kann problemlos auf Leiterplatten oder Frontplatten montiert werden.
• Umweltkonformität:Das Produkt ist bleifrei (Pb-frei), entspricht der RoHS-Richtlinie, erfüllt die EU REACH-Anforderungen und ist halogenfrei (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

2. Analyse der technischen Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Interpretation der im Datenblatt spezifizierten elektrischen, optischen und thermischen Kenngrößen.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, bei deren Überschreitung dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb an oder über diesen Grenzwerten wird nicht garantiert.

• Dauer-Durchlassstrom (I_F):25 mA. Dies ist der maximale Gleichstrom, der kontinuierlich an die LED angelegt werden darf.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP):60 mA (Tastverhältnis 1/10 @ 1kHz). Kurze Pulse mit höherem Strom sind unter spezifischen Pulsbedingungen zulässig.
• Sperrspannung (V_R):5 V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann zum Durchbruch des pn-Übergangs führen.
• Verlustleistung (P_d):60 mW. Die maximale Leistung, die das Gehäuse bei Ta=25°C abführen kann.
• Betriebstemperatur (T_opr):-40 bis +85 °C. Der Umgebungstemperaturbereich für zuverlässigen Betrieb.
• Lagertemperatur (T_stg):-40 bis +100 °C.
• Löttemperatur (T_sol):260 °C für 5 Sekunden. Definiert die Toleranz des Reflow-Lötprofils.

2.2 Elektro-optische Kenngrößen

Dies sind typische Leistungsparameter, gemessen bei Ta=25°C und I_F=20mA, sofern nicht anders angegeben.

• Durchlassspannung (V_F):2,0V (typ.), mit einem Bereich von 1,7V bis 2,4V. Dies ist der Spannungsabfall über der LED im Betrieb. Entwickler müssen sicherstellen, dass die Treiberschaltung diese Spannung bereitstellen kann.
• Lichtstärke (I_V):200 mcd (typ.), mindestens 100 mcd. Dies quantifiziert die wahrgenommene Helligkeit des roten Lichts.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):30 Grad (typ.). Definiert den Winkelbereich, in dem die Lichtstärke mindestens die Hälfte der Spitzenlichtstärke beträgt. Ein Winkel von 30 Grad zeigt einen relativ fokussierten Strahl, geeignet für gerichtete Anzeigen.
• Spitzenwellenlänge (λ_p):632 nm (typ.). Die Wellenlänge, bei der die optische Ausgangsleistung am größten ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):624 nm (typ.). Die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge, die die Farbe als \"Leuchtendes Rot\" definiert.
• Spektrale Strahlungsbandbreite (Δλ):20 nm (typ.). Die spektrale Breite des emittierten Lichts, ein Indikator für die Farbreinheit.
• Chip-Material:AlGaInP (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid). Dieses Halbleitermaterial ist für hohe Effizienz im roten bis bernsteinfarbenen Bereich bekannt.
• Gehäusefarbe:Rot diffundiert. Die Linse ist rot eingefärbt und diffundierend, um das Licht weicher zu machen und die Gleichmäßigkeit des Abstrahlwinkels zu verbessern.

3. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt enthält mehrere charakteristische Kurven, die entscheidend für das Verständnis des Bauteilverhaltens unter verschiedenen Bedingungen sind.

3.1 Relative Intensität vs. Wellenlänge

Diese Kurve zeigt die spektrale Leistungsverteilung mit einem Maximum bei etwa 632 nm (typ.) und einer Bandbreite von ca. 20 nm. Sie bestätigt, dass die emittierte Farbe im roten Spektrum liegt.

3.2 Richtcharakteristik

Veranschaulicht die räumliche Verteilung der Lichtstärke, korrespondierend mit dem 30-Grad-Abstrahlwinkel. Das Muster zeigt eine Lambert'sche oder nahezu Lambert'sche Verteilung, wie sie für diffundierte LEDs typisch ist.

3.3 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kennlinie)

Diese nichtlineare Kurve ist für das Treiberdesign essenziell. Sie zeigt, dass V_Fmit I_Fansteigt. Für einen stabilen Betrieb ist ein strombegrenzender Widerstand oder eine Konstantstromquelle zwingend erforderlich, da LEDs stromgesteuerte Bauteile sind.

3.4 Relative Intensität vs. Durchlassstrom

Zeigt, dass die Lichtausbeute (Intensität) innerhalb des Betriebsbereichs annähernd proportional zum Durchlassstrom ist. Die Effizienz kann jedoch bei sehr hohen Strömen aufgrund erhöhter Wärmeentwicklung abnehmen.

3.5 Relative Intensität vs. Umgebungstemperatur

Zeigt die negative Temperaturabhängigkeit der Lichtausbeute. Mit steigender Umgebungstemperatur (T_a) nimmt die Lichtstärke typischerweise ab. Diese thermische Entlastung muss in Hochtemperaturanwendungen berücksichtigt werden.

3.6 Durchlassstrom vs. Umgebungstemperatur

Zeigt, wie sich die Durchlassstromkennlinie mit der Temperatur verschieben kann. Sie unterstreicht die Bedeutung eines guten Wärmemanagements für eine konstante Leistung.

4. Mechanische und Gehäuseinformationen

4.1 Gehäuseabmessungen

Die mechanische Zeichnung spezifiziert die physikalischen Abmessungen des LED-Lampenarrays. Wichtige Maße sind Gesamtlänge, -breite und -höhe, Anschlussabstand und Position des Epoxid-Linsenkörpers. Alle Maße sind in Millimetern mit einer Standardtoleranz von ±0,25mm, sofern nicht anders angegeben. Der Anschlussabstand wird an der Stelle gemessen, an der die Anschlüsse aus dem Gehäuse austreten, was für das Leiterplatten-Layout entscheidend ist.

4.2 Polaritätskennzeichnung

Obwohl im bereitgestellten Text nicht explizit detailliert, haben typische LED-Arrays Markierungen (wie eine abgeflachte Kante, eine Kerbe oder einen längeren Anschluss), um die Kathode anzuzeigen. Das Leiterplatten-Layout muss dieser Polarität entsprechen, um die korrekte Ausrichtung während der Montage sicherzustellen.

5. Löt- und Montagerichtlinien

Sachgemäße Handhabung ist entscheidend, um Schäden zu vermeiden und langfristige Zuverlässigkeit zu gewährleisten.

5.1 Anschlussformung

• Das Biegen muss mindestens 3mm von der Basis des Epoxid-Linsenkörpers entfernt erfolgen, um mechanische Spannung am Gehäuse zu vermeiden.
• Anschlüsse vor dem Löten formen.
• Während des Formens keine Spannung auf das Gehäuse ausüben.
• Anschlüsse bei Raumtemperatur schneiden.
• Sicherstellen, dass die Leiterplattenlöcher perfekt mit den LED-Anschlüssen ausgerichtet sind, um Montagespannung zu vermeiden.

5.2 Lagerbedingungen

• Empfohlene Lagerung: ≤ 30°C und ≤ 70% relative Luftfeuchtigkeit.
• Die Haltbarkeit nach dem Versand beträgt unter diesen Bedingungen 3 Monate.
• Für längere Lagerung (bis zu 1 Jahr) einen versiegelten Behälter mit Stickstoffatmosphäre und Trockenmittel verwenden.
• Schnelle Temperaturwechsel in feuchter Umgebung vermeiden, um Kondensation zu verhindern.

5.3 Lötprozess

Allgemeine Regel:Mindestabstand von 3mm zwischen Lötstelle und Epoxid-Linsenkörper einhalten.

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

Wellen-/Tauchlöten:Vorwärmen ≤ 100°C (für ≤ 60 Sek.), Lötbad-Temperatur ≤ 260°C für ≤ 5 Sekunden.

Kritische Hinweise:

• Spannung auf die Anschlüsse während der Hochtemperaturphasen vermeiden.
• Nicht mehr als einmal löten (tauchen oder von Hand).
• Die LED vor mechanischen Stößen schützen, bis sie nach dem Löten auf Raumtemperatur abgekühlt ist.
• Schnelles Abkühlen von der Spitzentemperatur vermeiden.
• Immer die niedrigste effektive Löttemperatur verwenden.

5.4 Reinigung

• Falls notwendig, nur mit Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für ≤ 1 Minute reinigen.
• Bei Raumtemperatur trocknen lassen.
• Ultraschallreinigung vermeiden. Falls unvermeidbar, den Prozess vorab qualifizieren, um Schäden auszuschließen.

5.5 Wärmemanagement

Eine ordnungsgemäße thermische Auslegung ist essenziell. Der Betriebsstrom sollte basierend auf der Umgebungstemperatur der Anwendung und dem Wärmeleitweg unter Bezugnahme auf die Entlastungskurven (im Datenblatt impliziert) entsprechend reduziert werden. Unzureichende Wärmeableitung kann zu reduzierter Lichtausbeute, beschleunigter Alterung und vorzeitigem Ausfall führen.

6. Verpackungs- und Bestellinformationen

6.1 Verpackungsspezifikation

Die Bauteile sind verpackt, um elektrostatische Entladung (ESD) und Feuchtigkeitsschäden zu verhindern. Das Verpackungssystem umfasst:

• Antistatische Platten oder Trays.
• Innere Kartons.
• Außenkartons (Master).

6.2 Packmenge

• 200 Stück pro Beutel.
• 4 Beutel pro Innenkarton (insgesamt 800 Stück pro Innenkarton).
• 10 Innenkartons pro Außenkarton (insgesamt 8000 Stück pro Masterkarton).

6.3 Etikettenerklärung

Etiketten enthalten wichtige Informationen für Rückverfolgbarkeit und Identifikation:

• CPN: Kundenspezifische Artikelnummer.
• P/N: Hersteller-Artikelnummer (z.B. A203B/SUR/S530-A3).
• QTY: Menge in der Verpackung.
• CAT: Leistungsklasse oder Bin.
• HUE: Dominante Wellenlänge.
• REF: Referenzcode.
• LOT No: Fertigungslosnummer für die Rückverfolgbarkeit.

7. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

7.1 Typische Anwendungsszenarien

Hauptsächlich als Anzeigen zur Darstellung von Status, Grad, Funktion oder Position in einer Vielzahl elektronischer Geräte verwendet. Beispiele sind:

• Ein-/Ausschaltanzeigen bei Haushaltsgeräten.
• Modus- oder Statusanzeigen auf Industrie-Bedienfeldern.
• Pegelanzeigen bei Audio-Geräten oder Messinstrumenten.
• Positionsmarkierungen bei Geräten mit mehreren Einstellungen.

7.2 Schaltungsdesign-Überlegungen

• Strombegrenzung:Immer einen Vorwiderstand oder Konstantstromtreiber verwenden, um den Durchlassstrom (I_F) einzustellen. Der Widerstandswert kann mit R = (V_versorgung- V_F) / I_F.
• Spannungsreserve:Die Variation von V_F(1,7V bis 2,4V) beim Entwurf der Treiberschaltung berücksichtigen, um eine gleichmäßige Helligkeit über alle Einheiten sicherzustellen.
• Sperrspannungsschutz:Obwohl die LED 5V in Sperrrichtung aushält, ist es gute Praxis, Sperrspannungsbedingungen in der Schaltung zu vermeiden. Bei AC- oder bipolaren Signal-Anwendungen kann eine parallel geschaltete (in Sperrrichtung betriebene) Schutzdiode notwendig sein.
• Leiterplatten-Layout:Das Footprint-Layout gemäß den Gehäuseabmessungen und dem Anschlussabstand entwerfen. Ausreichenden Abstand um den Epoxid-Linsenkörper gemäß den Lötrichtlinien sicherstellen.

7.3 Stapeln und Montage

Das stapelbare Design (vertikal und horizontal) ermöglicht die Erstellung dichter Arrays oder benutzerdefinierter Anzeigeformen. Beim Stapeln müssen mechanische Freiräume sichergestellt und mögliche thermische Kopplung zwischen benachbarten Einheiten berücksichtigt werden.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Während ein direkter Vergleich spezifische Wettbewerbsdaten erfordert, bietet das A203B/SUR/S530-A3 mehrere Unterscheidungsmerkmale:

• Array-Format:Der integrierte Kunststoffträger mit kombinierbaren Lampen vereinfacht Montage und Ausrichtung im Vergleich zur Montage mehrerer einzelner LEDs.
• Stapelbarkeit:Dieses modulare Merkmal ist nicht bei allen Anzeige-LEDs üblich und bietet einzigartige Designflexibilität für vertikale oder horizontale Anordnungen.
• Umfassende Konformität:Gleichzeitige Einhaltung von RoHS, REACH und strengen halogenfreien Standards macht es für die anspruchsvollsten globalen Märkte und umweltbewusste Designs geeignet.
• Ausgewogene Leistung:Bietet eine gute Kombination aus Helligkeit (200 mcd typ.), Abstrahlwinkel (30°) und niedriger Durchlassspannung (2,0V typ.) für eine rote AlGaInP-LED.

9. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F1: Was ist der empfohlene Betriebsstrom für diese LED?
A1: Das Datenblatt spezifiziert die Kenngrößen bei I_F=20mA, was ein üblicher Betriebspunkt ist. Der maximale Dauerstrom beträgt 25 mA. Für optimale Lebensdauer und Effizienz wird ein Betrieb bei oder unter 20mA empfohlen.

F2: Kann ich diese LED direkt von einer 5V- oder 3,3V-Logikversorgung ansteuern?
A2: Ja, aber Sie müssen einen strombegrenzenden Widerstand verwenden. Für eine 5V-Versorgung und einen Zielstrom I_Fvon 20mA, mit einer typischen V_Fvon 2,0V, wäre der Widerstandswert (5V - 2,0V) / 0,02A = 150 Ohm. Für 3,3V eine ähnliche Berechnung durchführen.

F3: Wie identifiziere ich Anode und Kathode?
A3: Auf der Gehäusezeichnung nach Polaritätsmarkierungen suchen. Typischerweise ist der längere Anschluss die Anode (Plus), oder das Gehäuse hat eine abgeflachte Seite oder eine Kerbe nahe der Kathode.

F4: Ist diese LED für Außenanwendungen geeignet?
A4: Der Betriebstemperaturbereich von -40 bis +85°C deckt viele Außenbedingungen ab. Das Gehäuse ist jedoch nicht speziell für Wasserdichtheit oder UV-Beständigkeit ausgelegt. Für den Außeneinsatz wären zusätzliche Umweltschutzmaßnahmen (Konformlack, geschlossenes Gehäuse) erforderlich.

F5: Warum sind die Lagerbedingungen wichtig?
A5: LEDs sind empfindlich gegenüber Feuchtigkeitsaufnahme. Unsachgemäße Lagerung kann während des Hochtemperatur-Lötprozesses zu \"Popcorning\" oder internen Schäden durch schnelle Dampfausdehnung führen.

10. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf einer mehrstufigen Batterieladeanzeige für ein tragbares Gerät.
Umsetzung:Mehrere A203B/SUR/S530-A3 Lampenarrays verwenden, die jeweils einen Ladezustand repräsentieren (z.B. 25%, 50%, 75%, 100%). Sie können vertikal gestapelt werden, um ein Balkendiagramm zu bilden. Ein einfacher Mikrocontroller oder eine spezielle Batteriemanagement-IC überwacht die Batteriespannung. Bei verschiedenen Spannungsschwellen schaltet er über Transistorschalter die entsprechende Anzahl von LED-Arrays ein. Der 30-Grad-Abstrahlwinkel stellt sicher, dass die Anzeige von vorne klar sichtbar ist, während die niedrige V_Fund der geringe Strombedarf die Belastung der überwachten Batterie minimieren. Das stapelbare Design vereinfacht das physikalische Layout auf der Leiterplatte.

11. Funktionsprinzip

Das A203B/SUR/S530-A3 ist eine Festkörperlichtquelle basierend auf einem Halbleiter-pn-Übergang. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Diffusionsspannung des Übergangs übersteigt, rekombinieren Elektronen aus dem n-dotierten AlGaInP-Halbleiter mit Löchern aus dem p-dotierten Material im aktiven Bereich. Dieser Rekombinationsprozess setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlGaInP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt der Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts entspricht, in diesem Fall leuchtendes Rot bei etwa 624-632 nm. Die diffundierte rote Epoxidharzlinse dient dazu, das Licht aus dem Halbleiter auszukoppeln, den Strahl zu formen (30° Abstrahlwinkel) und den Chip mechanisch und umwelttechnisch zu schützen.

12. Technologietrends

Anzeige-LEDs wie das A203B/SUR/S530-A3 entwickeln sich im Rahmen breiterer LED-Technologietrends weiter. Es gibt einen ständigen Drang zu höherer Lichtausbeute (mehr Licht pro Watt elektrischer Eingangsleistung), was bei farbigen LEDs oft die Optimierung der epitaktischen Struktur und von Phosphorsystemen beinhaltet (weniger relevant für direkte AlGaInP-Farben). Miniaturisierung bleibt ein Schlüsseltrend, der kleinere Anzeigen in kompakten Geräten ermöglicht. Integration ist eine weitere Richtung, mit komplexerer Treiberschaltung oder mehreren Farben (RGB) in einem einzigen Gehäuse. Darüber hinaus treibt die Nachfrage nach noch strengerer Umweltkonformität und Nachhaltigkeit die Entwicklung neuer, umweltfreundlicherer Materialien für Gehäuse und Substrate voran. Das in diesem Produkt sichtbare stapelbare und modulare Konzept entspricht dem Trend zu Designflexibilität und einfacher Montage in der modernen Elektronikfertigung.