LED-Lampe 513SURD/S530-A3 Datenblatt - Hyper Rot - 180° Abstrahlwinkel - 2,0V typ. Durchlassspannung - 20mcd typ. Lichtstärke - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 513SURD/S530-A3 ist eine oberflächenmontierbare LED-Lampe, die für Anwendungen entwickelt wurde, die hohe Helligkeit und zuverlässige Leistung erfordern. Sie nutzt einen AlGaInP-Chip, um eine Hyper-Rot-Farbe mit einer typischen dominanten Wellenlänge von 624nm zu erzeugen. Dieses Bauteil zeichnet sich durch seinen breiten 180-Grad-Abstrahlwinkel aus, was es für Hintergrundbeleuchtungen und Anzeigeanwendungen geeignet macht, bei denen eine breite Sichtbarkeit wesentlich ist.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die primären Vorteile dieser LED umfassen ihre robuste Bauweise, die Einhaltung von Umweltvorschriften wie RoHS, REACH und halogenfreien Standards sowie die Verfügbarkeit auf Band und Rolle für die automatisierte Montage. Sie ist speziell auf den Markt für Unterhaltungselektronik ausgerichtet, einschließlich Anwendungen in Fernsehgeräten, Computermonitoren, Telefonen und allgemeiner Computerausrüstung, bei denen eine konsistente und helle rote Anzeige oder Hintergrundbeleuchtung erforderlich ist.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der im Datenblatt spezifizierten Schlüsselparameter.

2.1 Absolute Maximalwerte

Das Bauteil ist für einen Dauer-Durchlassstrom (IF) von 25 mA ausgelegt. Das Überschreiten dieses Wertes kann dauerhafte Schäden verursachen. Die maximale Sperrspannung (VR) beträgt 5V. Das Bauteil hält einer elektrostatischen Entladung (ESD) von 2000V (Human Body Model) stand, was ein Standardniveau für die grundlegende Bauteilhandhabung ist. Die Verlustleistung (Pd) ist auf 60 mW begrenzt. Der Betriebstemperaturbereich (Topr) reicht von -40°C bis +85°C, und die Lagertemperatur (Tstg) erstreckt sich auf +100°C. Die Löttemperaturbewertung beträgt 260°C für 5 Sekunden, was mit Standard-Blei-freien Reflow-Prozessen kompatibel ist.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Alle Messungen sind bei einer Sperrschichttemperatur (Tj) von 25°C und einem Durchlassstrom von 20 mA spezifiziert. Die typische Lichtstärke (Iv) beträgt 20 Millicandela (mcd). Der Abstrahlwinkel (2θ1/2), definiert als der Winkel, bei dem die Intensität auf die Hälfte ihres Spitzenwertes abfällt, beträgt volle 180 Grad. Die Spitzenwellenlänge (λp) beträgt typischerweise 632 nm, während die dominante Wellenlänge (λd) typischerweise 624 nm beträgt. Die spektrale Strahlungsbandbreite (Δλ) beträgt 20 nm. Die Durchlassspannung (VF) hat einen typischen Wert von 2,0V und ein Maximum von 2,4V bei 20mA. Der Sperrstrom (IR) ist mit einem Maximum von 10 µA bei einer Sperrspannung von 5V spezifiziert.

2.3 Messtoleranzen

Das Datenblatt vermerkt wichtige Messunsicherheiten: ±0,1V für die Durchlassspannung, ±10% für die Lichtstärke und ±1,0nm für die dominante Wellenlänge. Diese Toleranzen müssen während der Schaltungsauslegung und der Binning-Auswahl berücksichtigt werden, um sicherzustellen, dass die Systemleistung den Spezifikationen entspricht.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Produkt verwendet ein Binning-System, um Bauteile basierend auf wichtigen optischen und elektrischen Parametern zu kategorisieren. Dies gewährleistet Konsistenz innerhalb einer Produktionscharge und ermöglicht es Entwicklern, LEDs auszuwählen, die spezifische Anwendungsanforderungen erfüllen.

3.1 Binning von Wellenlänge und Lichtstärke

LEDs werden in Ränge für die dominante Wellenlänge (HUE) und die Lichtstärke (CAT) sortiert. Die typische dominante Wellenlänge beträgt 624nm, aber tatsächliche Bauteile fallen in einen spezifizierten Binning-Bereich um diesen Wert. Ebenso werden die Bauteile, während die typische Lichtstärke 20mcd beträgt, basierend auf dem gemessenen Ausgang in Kategorien (CAT) eingeteilt. Entwickler müssen die spezifische Binning-Code-Dokumentation des Herstellers konsultieren, um die geeigneten HUE- und CAT-Codes für die Farb- und Helligkeitskonsistenz ihrer Anwendung auszuwählen.

3.2 Binning der Durchlassspannung

Bauteile werden auch nach der Durchlassspannung (REF) eingeteilt. Die typische VF beträgt 2,0V mit einem Maximum von 2,4V. Das Binning nach Spannung hilft bei der Auslegung effizienter Treiberschaltungen und gewährleistet eine gleichmäßige Stromverteilung, wenn mehrere LEDs parallel geschaltet sind.

4. Analyse der Kennlinien

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

4.1 Spektrale Verteilung und Richtcharakteristik

DieRelative Intensität vs. Wellenlänge-Kurve zeigt das Emissionsspektrum, zentriert um 632nm (Spitze) mit einer Bandbreite von etwa 20nm. DieRichtcharakteristik-Kurve bestätigt visuell den sehr breiten 180-Grad-Abstrahlwinkel und zeigt ein nahezu lambertisches Abstrahlmuster, bei dem die Intensität vom Zentrum aus allmählich abnimmt.

4.2 Elektrische und thermische Eigenschaften

DieDurchlassstrom vs. Durchlassspannung (IV-Kurve)zeigt die exponentielle Beziehung der Diode. DieRelative Intensität vs. Durchlassstrom-Kurve zeigt, dass die Lichtleistung mit dem Strom zunimmt, bei höheren Strömen jedoch aufgrund von Erwärmungseffekten sublinear werden kann. DieRelative Intensität vs. Umgebungstemperatur- undDurchlassstrom vs. Umgebungstemperatur-Kurven sind entscheidend für das Wärmemanagement. Sie zeigen, dass die Lichtleistung mit steigender Umgebungstemperatur abnimmt und die Durchlassspannung einen negativen Temperaturkoeffizienten hat (nimmt mit steigender Temperatur ab).

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen und Zeichnung

Die LED ist in einem oberflächenmontierbaren Gehäuse untergebracht. Die Maßzeichnung spezifiziert Länge, Breite und Höhe des Bauteils sowie Anschlussabstand und -größe. Wichtige Hinweise sind: Alle Maße sind in Millimetern, die Flanschhöhe muss kleiner als 1,5mm sein, und die allgemeine Toleranz beträgt ±0,25mm, sofern nicht anders angegeben. Die genaue Einhaltung dieser Abmessungen ist entscheidend für das PCB-Footprint-Design und die automatisierte Pick-and-Place-Montage.

5.2 Polaritätskennzeichnung und Lötflächen-Design

Die Kathode wird typischerweise durch eine visuelle Markierung auf dem Gehäuse identifiziert, wie z.B. eine Kerbe, einen Punkt oder einen verkürzten Anschluss. Das PCB-Landmuster (Footprint) muss gemäß dem empfohlenen Lötflächenlayout in der Maßzeichnung gestaltet werden, um ein korrektes Löten und mechanische Stabilität zu gewährleisten. Ein ausreichender Abstand zwischen der Lötstelle und der Epoxidlinse (mindestens 3mm) ist zwingend erforderlich, um thermische Schäden während des Lötens zu verhindern.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Eine ordnungsgemäße Handhabung und Montage ist für die Zuverlässigkeit von entscheidender Bedeutung.

6.1 Anschlussformen und Lagerung

Wenn Anschlüsse geformt werden müssen, muss dies vor dem Löten erfolgen. Die Biegung sollte mindestens 3mm von der Epoxidkugel entfernt sein, um Belastungen der Dichtung zu vermeiden. Das Schneiden sollte bei Raumtemperatur erfolgen. LEDs sollten bei ≤30°C und ≤70% relativer Luftfeuchtigkeit gelagert werden. Für eine Langzeitlagerung über 3 Monate wird eine Stickstoffatmosphäre mit Trockenmittel empfohlen. Vermeiden Sie schnelle Temperaturwechsel in feuchten Umgebungen, um Kondensation zu verhindern.

6.2 Lötparameter und -profil

Empfohlene Lötbedingungen werden sowohl für Hand- als auch für Wellen-/Tauchlöten bereitgestellt. Für Handlöten: Lötspitzentemperatur ≤300°C (max. 30W), Zeit ≤3 Sekunden, mit einem Mindestabstand von 3mm von der Lötstelle zur Kugel. Für Wellenlöten: Vorwärmen ≤100°C für ≤60 Sekunden, Lötbad bei ≤260°C für ≤5 Sekunden, mit derselben 3-mm-Abstandsregel. Ein Lötprofil-Diagramm wird empfohlen, das einen allmählichen Temperaturanstieg, einen Peak von 260°C und ein kontrolliertes Abkühlen zeigt. Vermeiden Sie schnelles Abkühlen. Das Löten (Tauch- oder Handlöten) sollte nicht mehr als einmal durchgeführt werden.

6.3 Reinigung und Wärmemanagement

Die Reinigung sollte, falls erforderlich, mit Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für ≤1 Minute erfolgen. Ultraschallreinigung wird nicht empfohlen, es sei denn, sie wurde vorqualifiziert, da sie Schäden verursachen kann. Eine effektive Wärmeableitung ist entscheidend. Der Betriebsstrom sollte basierend auf der Umgebungstemperatur unter Bezugnahme auf die Derating-Kurve reduziert werden. Die Kontrolle der Temperatur um die LED in der endgültigen Anwendung ist wesentlich, um die Lichtleistung und die langfristige Zuverlässigkeit aufrechtzuerhalten.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Verpackungsspezifikation

Die LEDs sind zum Schutz vor ESD in antistatischen Beuteln verpackt. Die Verpackungshierarchie ist: 200-500 Stück pro Beutel, 5 Beutel pro Innenkarton und 10 Innenkartons pro Masterkarton. Die Verpackungsmaterialien sind feuchtigkeitsbeständig.

7.2 Etikettenerklärung und Modellnummer

Die Verpackungsetiketten enthalten mehrere Codes: CPN (Kunden-Teilenummer), P/N (Hersteller-Teilenummer: 513SURD/S530-A3), QTY (Menge), CAT (Lichtstärke-Rang), HUE (Dominante-Wellenlänge-Rang), REF (Durchlassspannungs-Rang) und LOT No. (Rückverfolgbarkeits-Chargennummer).

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese LED ist ideal für Statusanzeigen, Hintergrundbeleuchtung für Tasten oder Panels und allgemeine Beleuchtung in der Unterhaltungselektronik. Ihr breiter Abstrahlwinkel macht sie besonders geeignet für Anwendungen, bei denen die LED aus verschiedenen Blickwinkeln betrachtet werden kann, wie z.B. auf der Frontplatine eines Monitors oder Fernsehers.

8.2 Designüberlegungen

Bei der Auslegung der Treiberschaltung sollte eine Konstantstromquelle oder ein strombegrenzender Widerstand in Reihe mit der LED verwendet werden, um eine stabile Helligkeit zu gewährleisten und thermisches Durchgehen zu verhindern. Berücksichtigen Sie das Binning der Durchlassspannung und den Temperaturkoeffizienten. Stellen Sie sicher, dass das PCB-Layout eine ausreichende Wärmeableitung bietet, insbesondere wenn in der Nähe der Maximalwerte gearbeitet wird. Halten Sie stets den Mindestabstand (3mm) zwischen der Lötfläche und der Epoxidlinse im PCB-Footprint-Design ein.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu Standard-Rot-LEDs bietet dieses Hyper-Rot-AlGaInP-Bauteil eine höhere Lichtausbeute, was bei gleichem Treiberstrom zu größerer Helligkeit führt. Der 180-Grad-Abstrahlwinkel ist deutlich breiter als bei vielen SMD-LEDs, die oft Abstrahlwinkel von 120-140 Grad aufweisen. Dies macht es zu einer überlegenen Wahl für Anwendungen, die allseitige Sichtbarkeit erfordern. Seine Konformität mit modernen Umweltstandards (RoHS, halogenfrei) ist ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal in regulierten Märkten.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

10.1 Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

Die Spitzenwellenlänge (λp=632nm) ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung maximal ist. Die dominante Wellenlänge (λd=624nm) ist die einzelne Wellenlänge von monochromatischem Licht, die der wahrgenommenen Farbe der LED entspricht. Entwickler, die sich mit der Farbwahrnehmung befassen, sollten sich auf die dominante Wellenlänge konzentrieren.

10.2 Kann ich diese LED dauerhaft mit 25mA betreiben?

Obwohl 25mA der absolute Maximalwert ist, sind die elektro-optischen Eigenschaften bei 20mA spezifiziert. Für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb und zur Berücksichtigung des Temperaturanstiegs ist es ratsam, die LED bei oder unter 20mA zu betreiben und eine angemessene Reduzierung anzuwenden, wenn die Umgebungstemperatur hoch ist.

10.3 Wie kritisch ist die 3-mm-Mindestabstandsregel beim Löten?

Sie ist sehr kritisch. Ein Löten näher als 3mm an der Epoxidkugel kann übermäßige Wärme auf den internen Chip und die Bonddrähte übertragen, was möglicherweise zu sofortigem Ausfall oder langfristiger Degradation der Epoxidabdichtung führt, was die Zuverlässigkeit verringert und zu vorzeitigem Ausfall führt.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Fallbeispiel: Entwurf einer Statusanzeigetafel für einen Netzwerkrouter

Ein Entwickler benötigt mehrere helle rote Status-LEDs, die von allen Seiten des Routers aus sichtbar sind. Die 513SURD/S530-A3 wird aufgrund ihres 180°-Abstrahlwinkels und der Hyper-Rot-Farbe ausgewählt. Eine Konstantstrom-Treiberschaltung wird entworfen, um jedem LED 18mA zuzuführen (von 20mA für Spielraum reduziert). Das PCB-Footprint wird genau gemäß der Maßzeichnung erstellt, wobei ein Abstand von 3,5mm zwischen der Lötflächenkante und der LED-Positionierung sichergestellt wird. LEDs aus demselben HUE- und CAT-Bin werden bestellt, um eine einheitliche Farbe und Helligkeit über die gesamte Tafel zu gewährleisten. Nach der Montage unter Verwendung des empfohlenen Reflow-Profils bieten die Anzeigen eine konsistente, breitwinklige Sichtbarkeit.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Diese LED basiert auf einem AlGaInP (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid)-Halbleiterchip. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich des Halbleiters injiziert. Sie rekombinieren und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlGaInP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die wiederum die Wellenlänge des emittierten Lichts definiert, in diesem Fall im Hyper-Rot-Spektrum (~624nm). Die Epoxidlinse verkapselt den Chip, bietet mechanischen Schutz und formt die Lichtausgabe, um den gewünschten 180-Grad-Abstrahlwinkel zu erreichen.

13. Technologietrends und Kontext

Die AlGaInP-Technologie ist ausgereift und hocheffizient für die Herstellung von roten, orangen und gelben LEDs. Der Trend bei Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungs-LEDs geht hin zu höherer Effizienz (mehr Lichtleistung pro Watt), kleineren Gehäusen und breiteren Abstrahlwinkeln. Dieses Bauteil entspricht dem Trend zu breiten Abstrahlwinkeln. Darüber hinaus spiegelt sich der branchenweite Vorstoß zur Umweltkonformität in seinen RoHS-, REACH- und halogenfreien Qualifikationen wider. Zukünftige Entwicklungen könnten sich auf noch höhere Effizienz und Integration mit intelligenten Treibern konzentrieren, aber für Standard-Anzeigeanwendungen bleiben zuverlässige Komponenten wie diese grundlegend.