LED-Lampe 313-2UYD/S530-A3 Datenblatt - Brillantes Gelb - 20mA - 2,0V - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die technischen Spezifikationen für eine hochhellige, brillant gelbe LED-Lampe. Das Bauteil basiert auf AlGaInP-Chip-Technologie und ist in gelbem, diffundierendem Kunstharz eingekapselt, was es für Anwendungen geeignet macht, die eine hohe Sichtbarkeit und zuverlässige Leistung erfordern. Die Serie bietet eine Auswahl verschiedener Abstrahlwinkel und ist in Tape-and-Reel-Verpackung für automatisierte Bestückungsprozesse erhältlich.

Das Produkt ist robust und zuverlässig konstruiert und entspricht wichtigen Umwelt- und Sicherheitsstandards, einschließlich RoHS, EU REACH und halogenfreien Anforderungen (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Das primäre Entwicklungsziel ist die Bereitstellung höherer Helligkeitswerte für eine Reihe von Konsumgüter- und Industrieanwendungen.

2. Tiefgehende Interpretation der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Die Betriebsgrenzen des Bauteils sind unter den Bedingungen von Ta=25°C definiert. Das Überschreiten dieser Werte kann zu dauerhaften Schäden führen.

• Dauer-Durchlassstrom (IF):25 mA. Dies ist der maximale Gleichstrom, der kontinuierlich angelegt werden darf.
• Spitzen-Durchlassstrom (IFP):60 mA. Dieser Wert gilt unter gepulsten Bedingungen mit einem Tastverhältnis von 1/10 bei 1 kHz.
• Sperrspannung (VR):5 V. Das Anlegen einer Sperrspannung über diesem Grenzwert kann den LED-Übergang beschädigen.
• Verlustleistung (Pd):60 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das Gehäuse abführen kann.
• Betriebstemperatur (Topr):-40 bis +85 °C. Der Umgebungstemperaturbereich für einen zuverlässigen Betrieb.
• Lagertemperatur (Tstg):-40 bis +100 °C. Der sichere Temperaturbereich für die Lagerung des Bauteils im nicht betriebenen Zustand.
• Löttemperatur (Tsol):260 °C für 5 Sekunden. Die maximale Temperatur- und Zeit-Toleranz für Lötprozesse.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Die wichtigsten Leistungsparameter werden bei Ta=25°C und einem Durchlassstrom (IF) von 20 mA gemessen, was dem typischen Arbeitspunkt entspricht.

• Lichtstärke (Iv):Der typische Wert beträgt 200 mcd, mit einem Minimum von 100 mcd. Dieser Parameter gibt die wahrgenommene Helligkeit des gelben Lichts an. Die Messunsicherheit beträgt ±10%.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):Der typische Wert beträgt 50 Grad. Dies definiert den Winkelbereich, in dem die Lichtstärke mindestens die Hälfte ihres Spitzenwertes beträgt.
• Spitzenwellenlänge (λp):Der typische Wert beträgt 591 nm. Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Emission am stärksten ist.
• Dominante Wellenlänge (λd):Der typische Wert beträgt 589 nm. Dies ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge, die die Farbe der LED repräsentiert. Die Messunsicherheit beträgt ±1,0 nm.
• Spektrale Strahlungsbandbreite (Δλ):Der typische Wert beträgt 15 nm. Dies gibt die spektrale Breite des emittierten Lichts an.
• Durchlassspannung (VF):Der typische Wert beträgt 2,0 V, mit einem Minimum von 1,7 V und einem Maximum von 2,4 V bei 20 mA. Die Messunsicherheit beträgt ±0,1 V.
• Sperrstrom (IR):Der Maximalwert beträgt 10 μA bei einer angelegten Sperrspannung (VR) von 5 V.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Produkt verwendet ein Binning-System, um Bauteile basierend auf wichtigen optischen und elektrischen Parametern zu kategorisieren und so Konsistenz im Anwendungsdesign sicherzustellen. Die Etiketten auf der Verpackung geben diese Bins an.

• CAT (Kategorien der Lichtstärke):Dieser Code kategorisiert die LED basierend auf ihrer gemessenen Lichtstärke.
• HUE (Kategorien der dominanten Wellenlänge):Dieser Code kategorisiert die LED basierend auf ihrer dominanten Wellenlänge, die mit dem präzisen Gelbton korreliert.
• REF (Kategorien der Durchlassspannung):Dieser Code kategorisiert die LED basierend auf ihrem Durchlassspannungsabfall beim Teststrom.

Dieses Binning ermöglicht es Entwicklern, LEDs mit eng kontrollierten Eigenschaften für Anwendungen auszuwählen, bei denen Farb- oder Helligkeitsgleichmäßigkeit entscheidend ist.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt enthält mehrere Kennlinien, die das Verhalten des Bauteils unter verschiedenen Bedingungen veranschaulichen.

4.1 Relative Intensität vs. Wellenlänge

Diese Kurve zeigt die spektrale Leistungsverteilung des emittierten Lichts, zentriert um die Spitzenwellenlänge von 591 nm mit einer typischen Bandbreite von 15 nm, was die brillant gelbe Farbe bestätigt.

4.2 Richtcharakteristik

Diese Darstellung visualisiert die räumliche Lichtverteilung, entsprechend dem typischen Abstrahlwinkel von 50 Grad, und zeigt, wie die Intensität von der Mittelachse abnimmt.

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

Dieses Diagramm zeigt die exponentielle Beziehung zwischen Durchlassspannung und Strom. Die typische VF von 2,0V bei 20mA ist ein zentraler Punkt auf dieser Kurve. Dies ist für die Auslegung der strombegrenzenden Schaltung wesentlich.

4.4 Relative Intensität vs. Durchlassstrom

Diese Kurve zeigt, wie die Lichtleistung mit dem Durchlassstrom zunimmt. Sie ist im Betriebsbereich im Allgemeinen linear, sättigt jedoch bei höheren Strömen. Der Betrieb bei den empfohlenen 20mA gewährleistet optimale Effizienz und Lebensdauer.

4.5 Relative Intensität vs. Umgebungstemperatur

Diese Kurve zeigt den negativen Temperaturkoeffizienten der Lichtleistung. Mit steigender Umgebungstemperatur (Ta) nimmt die relative Lichtleistung ab. Dies ist für das thermische Management in der Anwendung entscheidend.

4.6 Durchlassstrom vs. Umgebungstemperatur

Dieses Diagramm zeigt wahrscheinlich die Beziehung zwischen Durchlassstrom und Temperatur unter konstanter Spannungs- oder Leistungsbedingung und informiert über Derating-Praktiken.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungszeichnung

Das Datenblatt enthält eine detaillierte mechanische Zeichnung des LED-Gehäuses. Wichtige Abmessungen sind die Gesamtkörpergröße, der Anschlussabstand und die Form der Epoxidlinse. Alle Abmessungen sind in Millimetern (mm) angegeben.

Kritische Hinweise:

• Die Höhe des Flansches muss kleiner als 1,5 mm (0,059\") sein.
• Sofern nicht anders angegeben, beträgt die allgemeine Toleranz für Abmessungen ±0,25 mm.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Die Kathode (Minus-Anschluss) ist in der Abmessungszeichnung typischerweise gekennzeichnet, oft durch eine Abflachung an der Linse, eine Kerbe im Gehäuse oder einen kürzeren Anschluss. Die korrekte Polarität muss beim Bestücken der Leiterplatte beachtet werden.

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

Eine ordnungsgemäße Handhabung ist entscheidend für die Zuverlässigkeit und Leistung des Bauteils.

6.1 Anschlussbiegen

• Biegen Sie die Anschlüsse an einer Stelle, die mindestens 3 mm von der Basis der Epoxidkugel entfernt ist.
• Führen Sie das Biegen der Anschlüssevor soldering.
• der Bestückung durch. Vermeiden Sie während des Biegens mechanische Belastung des LED-Gehäuses, um interne Schäden oder Brüche zu verhindern.
• Schneiden Sie die Anschlussrahmen bei Raumtemperatur.
• Stellen Sie sicher, dass die Leiterplattenlöcher perfekt mit den LED-Anschlüssen ausgerichtet sind, um Montagespannungen zu vermeiden.

6.2 Lagerung

• Lagern Sie die Bauteile nach Erhalt bei ≤30°C und ≤70% relativer Luftfeuchtigkeit (RH). Die Haltbarkeit unter diesen Bedingungen beträgt 3 Monate.
• Für eine Lagerung über 3 Monate hinaus verwenden Sie einen versiegelten Behälter mit Stickstoffatmosphäre und Trockenmittel für bis zu einem Jahr.
• Vermeiden Sie schnelle Temperaturwechsel bei hoher Luftfeuchtigkeit, um Kondensation zu verhindern.

6.3 Lötprozess

Allgemeine Regel:Halten Sie einen Mindestabstand von 3 mm von der Lötstelle zur Epoxidkugel ein.

Handlöten:

• Lötspitzentemperatur: Max. 300°C (für ein max. 30W-Lötkolben).
• Lötzeit pro Anschluss: Max. 3 Sekunden.

Wellenlöten (DIP):

• Vorwärmtemperatur: Max. 100°C (für max. 60 Sekunden).
• Lötbad-Temperatur & -Zeit: Max. 260°C für 5 Sekunden.

Kritische Löthinweise:

• Vermeiden Sie mechanische Belastung der Anschlüsse bei hohen Temperaturen.
• Löten Sie (Wellen- oder Handlöten) nicht mehr als einmal.
• Schützen Sie die Epoxidkugel vor Stößen/Vibrationen, bis die LED auf Raumtemperatur abgekühlt ist.
• Vermeiden Sie eine schnelle Abkühlung von der Spitzentemperatur.
• Verwenden Sie die niedrigstmögliche Temperatur, die eine zuverlässige Lötstelle gewährleistet.
• Befolgen Sie das empfohlene Lötprofil für das Wellenlöten.

6.4 Reinigung

• Reinigen Sie bei Bedarf nur mit Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für ≤1 Minute.
• Trocknen Sie die Bauteile vor der Verwendung bei Raumtemperatur.
• Vermeiden Sie Ultraschallreinigung. Falls unbedingt erforderlich, qualifizieren Sie den Prozess vorab, um sicherzustellen, dass keine Schäden auftreten.

7. Thermomanagement

Eine effektive Wärmeableitung ist für die LED-Leistung und Lebensdauer wesentlich.

• Berücksichtigen Sie das thermische Management bereits in der frühen Anwendungsentwurfsphase.
• Reduzieren Sie den Betriebsstrom entsprechend der Umgebungstemperatur der Anwendung angemessen, unter Bezugnahme auf Derating-Kurven (in den Kennliniendiagrammen impliziert).
• Kontrollieren Sie die Temperatur in der Umgebung der LED in der finalen Anwendung. Eine übermäßige Sperrschichttemperatur verringert die Lichtleistung und kann den Alterungsprozess beschleunigen.

8. Vorsichtsmaßnahmen gegen elektrostatische Entladung (ESD)

Dieses LED-Produkt ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD) und Überspannungen, die den Halbleiterchip beschädigen und die Zuverlässigkeit beeinträchtigen können.

• Handhaben Sie die Bauteile stets in einer ESD-geschützten Umgebung (unter Verwendung geerdeter Handgelenkbänder, leitfähiger Matten usw.).
• Verwenden Sie während des Transports und der Lagerung geeignete ESD-sichere Verpackungen und Behälter.

9. Verpackungs- und Bestellinformationen

9.1 Verpackungsspezifikation

Das Bauteil ist verpackt, um es vor Feuchtigkeit und elektrostatischer Entladung zu schützen.

• Primärverpackung:Antistatische Beutel.
• Sekundärverpackung:Innenkarton.
• Tertiärverpackung:Außenkarton.

Verpackungsmenge:

1. Mindestens 200 bis 500 Stück pro antistatischem Beutel.
2. 6 Beutel werden in 1 Innenkarton verpackt.
3. 10 Innenkartons werden in 1 Außenkarton verpackt.

9.2 Etikettenerklärung

Das Verpackungsetikett enthält die folgenden Codes für Rückverfolgbarkeit und Spezifikation:

• CPN:Kunden-Produktionsnummer.
• P/N:Produktionsnummer (Hersteller-Teilenummer).
• QTY:Verpackungsmenge.
• CAT:Kategorien der Lichtstärke (Binning).
• HUE:Kategorien der dominanten Wellenlänge (Binning).
• REF:Kategorien der Durchlassspannung (Binning).
• LOT No:Herstellungslosnummer für die Rückverfolgbarkeit.

10. Anwendungsvorschläge

10.1 Typische Anwendungsszenarien

Wie im Datenblatt angegeben, ist diese LED geeignet für Hintergrundbeleuchtung und Statusanzeigen in verschiedenen elektronischen Geräten, einschließlich:

• Fernsehgeräte (TV)
• Computermonitore
• Telefone
• Allgemeine Computer-Peripheriegeräte und -Ausrüstung

Die hohe Helligkeit und die zuverlässige gelbe Farbe machen sie ideal für Netzteil-Anzeigen, Warnleuchten und dekorative Hintergrundbeleuchtung, wo eine klare Sichtbarkeit erforderlich ist.

10.2 Design-Überlegungen

• Strombegrenzung:Verwenden Sie stets einen Reihen-Strombegrenzungswiderstand oder eine Konstantstromquelle. Berechnen Sie den Widerstandswert basierend auf der Versorgungsspannung (Vs), der typischen Durchlassspannung (Vf ≈ 2,0V) und dem gewünschten Betriebsstrom (z.B. 20mA): R = (Vs - Vf) / I_F.
• Leiterplatten-Layout:Sorgen Sie für ausreichende Kupferfläche oder Wärmeleitungen um die LED-Pads herum, um die Wärmeableitung zu unterstützen, insbesondere bei Betrieb nahe der Maximalwerte.
• Optisches Design:Der 50-Grad-Abstrahlwinkel bietet ein breites Abstrahlmuster. Berücksichtigen Sie Linsen- oder Diffusoranforderungen, wenn ein spezifisches Strahlprofil benötigt wird.
• ESD-Schutz:In Anwendungen, die anfällig für ESD-Ereignisse sind, sollten Sie die Hinzufügung von Überspannungs-Schutzdioden (TVS) oder anderen Schutzschaltungen auf den LED-Leitungen in Betracht ziehen.

11. Technischer Vergleich und Differenzierung

Während ein direkter Vergleich mit anderen Produkten in diesem eigenständigen Datenblatt nicht bereitgestellt wird, können die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale dieser LED abgeleitet werden:

• Materialtechnologie:Die Verwendung von AlGaInP-Halbleitermaterial ist typisch für hocheffiziente gelbe und bernsteinfarbene LEDs und bietet gute Helligkeit.
• Konformität:Die gleichzeitige Einhaltung von RoHS-, REACH- und halogenfreien Standards ist ein bedeutender Vorteil für Produkte, die auf globale Märkte mit strengen Umweltvorschriften abzielen.
• Verpackung:Die Verfügbarkeit auf Tape-and-Reel erleichtert die schnelle, automatisierte Pick-and-Place-Bestückung und senkt die Herstellungskosten für die Serienproduktion.
• Binning:Das explizite Binning-System (CAT, HUE, REF) ermöglicht eine engere Farb- und Helligkeitsabstimmung in Anwendungen mit mehreren LEDs, ein entscheidender Faktor bei Display-Hintergrundbeleuchtung.

12. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

12.1 Was ist der empfohlene Betriebsstrom?

Die elektro-optischen Eigenschaften sind bei IF=20mA spezifiziert, was die Standard-Testbedingung und der empfohlene typische Arbeitspunkt für das Erreichen der spezifizierten Helligkeit und Lebensdauer ist.

12.2 Kann ich diese LED kontinuierlich mit 25mA betreiben?

Obwohl 25mA der absolute Maximalwert für den Dauerstrom ist, wird dies für den Normalbetrieb nicht empfohlen. Der Betrieb am Maximalwert verringert die Sicherheitsmarge, erhöht die Sperrschichttemperatur und kann die Lebensdauer verkürzen. Entwerfen Sie für 20mA oder weniger für optimale Zuverlässigkeit.

12.3 Wie interpretiere ich den Lichtstärkewert?

Die typische Lichtstärke beträgt 200 Millicandela (mcd) bei 20mA. Dies ist ein Maß für die wahrgenommene Helligkeit in Richtung der maximalen Emission. Der minimal garantierte Wert ist 100 mcd. Der tatsächliche Wert für eine spezifische Einheit liegt innerhalb des durch den "CAT"-Code angegebenen Binning-Bereichs.

12.4 Was bedeutet der Abstrahlwinkel?

Ein 50-Grad-Abstrahlwinkel (volle Breite bei halbem Maximum) bedeutet, dass die Lichtintensität innerhalb eines 50-Grad-Kegels, der auf der LED-Achse zentriert ist, mindestens die Hälfte ihres Spitzenwertes beträgt. Licht ist außerhalb dieses Winkels sichtbar, jedoch mit geringerer Intensität.

12.5 Ist ein Kühlkörper erforderlich?

Für den Betrieb bei 20mA in moderaten Umgebungstemperaturen ist für eine einzelne LED normalerweise kein separater Kühlkörper erforderlich. Allerdings ist ein angemessenes thermisches Management auf der Leiterplatte (ausreichende Kupferpads) notwendig. Wenn mehrere LEDs gruppiert sind oder die Umgebungstemperatur hoch ist (>~60°C), werden eine thermische Analyse und mögliche Kühlkörper empfohlen.

13. Praktische Anwendungsfallstudie

Szenario: Statusanzeige an einem Netzwerkrouter

Ein Entwickler benötigt eine helle, zuverlässige gelbe LED, um "Internetverbindung aktiv" an einem Consumer-Router anzuzeigen. Die LED wird direkt von einem 3,3V-Mikrocontroller-GPIO-Pin angesteuert.

1. Bauteilauswahl:Diese LED wird aufgrund ihrer hohen Helligkeit (typ. 200 mcd), die die Sichtbarkeit in einem gut beleuchteten Raum gewährleistet, und ihrer Konformität mit den für Unterhaltungselektronik erforderlichen Umweltstandards ausgewählt.
2. Schaltungsentwurf:Ein Strombegrenzungswiderstand wird berechnet. Mit V_versorgung= 3,3V, V_f= 2,0V und I_f= 20mA: R = (3,3V - 2,0V) / 0,020A = 65 Ohm. Der nächstgelegene Standardwert (68 Ohm) wird gewählt, was zu einem etwas geringeren Strom (~19mA) führt, was akzeptabel ist.
3. Leiterplatten-Layout:Die LED wird auf der Frontplatte platziert. Der PCB-Footprint entspricht den Gehäuseabmessungen. Eine kleine Kupferfläche ist mit den Kathoden- und Anoden-Pads verbunden, um die Wärmeableitung zu unterstützen.
4. Bestückung:Die LEDs werden auf Tape-and-Reel geliefert, kompatibel mit der automatisierten Fertigungslinie des Herstellers. Das Reflow-Lötprofil wird angepasst, um die spezifizierten 260°C Spitze für 5 Sekunden zu erreichen.
5. Ergebnis:Das Endprodukt verfügt über eine klare, gleichmäßige gelbe Anzeigeleuchte, die den Netzwerkstatus zuverlässig anzeigt und alle Helligkeits- und regulatorischen Anforderungen erfüllt.

14. Einführung in das Technologieprinzip

Diese LED basiert auf Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid (AlGaInP) Halbleitertechnologie. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich injiziert. Ihre Rekombination 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 ist die Zusammensetzung so eingestellt, dass Photonen im gelben Bereich des Spektrums (~589-591 nm) erzeugt werden. Das gelbe, diffundierende Kunstharz dient zum Schutz des Halbleiterchips, formt den Lichtausgangsstrahl (trägt zum 50-Grad-Abstrahlwinkel bei) und verbessert die Lichteinkopplung aus dem Chip.

15. Technologieentwicklungstrends

Das Gebiet der LED-Technologie entwickelt sich ständig weiter. Während dieses Datenblatt ein ausgereiftes Produkt darstellt, umfassen allgemeine Trends, die solche Komponenten beeinflussen:

• Erhöhte Effizienz:Laufende Verbesserungen bei Materialien und Strukturen zielen darauf ab, mehr Lumen pro Watt (höhere Effizienz) zu erzeugen und so den Stromverbrauch bei gleicher Lichtleistung zu reduzieren.
• Verbesserte Farbkonstanz:Fortschritte in der epitaktischen Wachstumstechnik und Binning-Prozesse führen zu engeren Wellenlängen- und Intensitätsverteilungen, was eine bessere Farbgleichmäßigkeit in Arrays ermöglicht.
• Erhöhte Zuverlässigkeit und Lebensdauer:Die Forschung konzentriert sich auf Materialien und Gehäuse, die Wärme besser handhaben und Umwelteinflüssen widerstehen, was zu längeren Betriebslebensdauern unter rauen Bedingungen führt.
• Miniaturisierung:Das Streben nach kleineren elektronischen Geräten treibt die Entwicklung von LEDs in immer kleineren Gehäuseabmessungen voran, während die optische Leistung beibehalten oder verbessert wird.
• Intelligente Integration:Ein breiterer Trend beinhaltet die direkte Integration von Steuerschaltungen, Sensoren oder Kommunikationsfähigkeiten in das LED-Gehäuse, hin zu "intelligenten" Beleuchtungslösungen.