LED Rot 3,45x3,45x2,20mm - Vorwärtsspannung 2,0V - Leistung 0,7W - Dominante Wellenlänge 620-630nm - Deutsche Technische Spezifikation

1. Produktübersicht

Die RF-AL-C3535L2K1RE-03 ist eine leistungsstarke rote LED, die für anspruchsvolle Beleuchtungsanwendungen entwickelt wurde. Sie nutzt eine fortschrittliche Keramiksubstrat-Technologie (Chip on Substrate), die eine hervorragende Wärmeableitung und mechanische Zuverlässigkeit bietet. Die Gehäuseabmessungen betragen 3,45 mm × 3,45 mm × 2,20 mm, was sie für kompakte Beleuchtungsmodule geeignet macht. Diese LED bietet einen typischen Lichtstrom von 60-90 lm bei 350 mA mit einer dominanten Wellenlänge zwischen 620-630 nm (Tiefrot). Der weite Abstrahlwinkel von 120° sorgt für eine gleichmäßige Lichtverteilung. Das Produkt ist RoHS-konform und für die Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe 1 (MSL 1) eingestuft, was eine unbegrenzte Lagerzeit vor dem Löten ermöglicht.

2. Detaillierte technische Parameteranalyse

2.1 Elektrische und optische Eigenschaften (bei Ts=25°C, IF=350mA)

• Vorwärtsspannung (VF):1,8 V min, 2,0 V typ, 2,4 V max. Diese niedrige Vorwärtsspannung ermöglicht einen effizienten Betrieb mit Niederspannungsquellen. Die enge Binning-Einteilung (0,2 V Schritte) sorgt für gleichbleibende Helligkeit in Arrays mit mehreren LEDs.
• Lichtstrom (Φv):60 lm min, 75 lm typ, 90 lm max. Die hohe Lichtausbeute (≈215 lm/W bei 350 mA) wird durch optimiertes Chip-Design und Keramikgehäuse erreicht.
• Gesamtstrahlungsfluss (Φe):200 mW min, 350 mW typ, 500 mW max. Nützlich für Anwendungen, die eine hohe optische Leistung erfordern, wie z. B. Signalisierung.
• Dominante Wellenlänge (λD):620 nm min, 625 nm typ, 630 nm max. Dieses tiefe Rot passt gut zu phosphorkonvertierten weißen LEDs für Pflanzenbeleuchtung oder zu Verkehrssignalstandards.
• Sperrstrom (IR):maximal 10 µA bei VR=5V, was eine vernachlässigbare Leckage in Sperrrichtung gewährleistet.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):120° typ, bietet einen breiten Strahl für Flutlichtanwendungen.

2.2 Absolute Grenzwerte

• Verlustleistung (PD):1920 mW.
• Vorwärtsstrom (IF):800 mA Dauerstrom, 900 mA Spitzenstrom (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Puls).
• Sperrspannung (VR): 5V.
• ESD-Festigkeit (HBM):>2000 V (typische Ausbeute >80 %).
• Betriebstemperatur:-40 °C bis +85 °C.
• Sperrschichttemperatur (TJ):maximal 125 °C.

Thermische Designhinweise:Das Keramikgehäuse bietet eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit. Um die Sperrschichttemperatur unter 125 °C zu halten, ist jedoch bei Betrieb nahe dem maximalen Strom eine ausreichende Kühlung erforderlich. Für den Dauerbetrieb mit 350 mA wird eine Kupferfläche von mindestens 50 mm² auf einer Standard-FR4-Platine empfohlen.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um eine gleichmäßige Farb- und Helligkeitsabstimmung zu ermöglichen, werden die LEDs nach Vorwärtsspannung, Lichtstrom und Wellenlänge in Bins sortiert. Die Bin-Codes sind auf dem Rollenetikett gemäß Tabelle 1-3 des Datenblatts aufgedruckt.

Geben Sie bei der Bestellung oder beim Design den gewünschten Bin-Code an oder akzeptieren Sie gemischte Bins je nach Anwendungstoleranz.

4. Interpretation der Leistungskurven

4.1 Vorwärtsspannung vs. Vorwärtsstrom (Abb. 1-6)

Die Kurve zeigt eine typische Vorwärtsspannung von etwa 2,0 V bei 350 mA, die bei 800 mA auf etwa 2,4 V ansteigt. Die Steigung deutet auf einen Serienwiderstand von etwa 0,8 Ω hin. Bei Anwendungen mit hohem Strom ist eine Spannungskompensation im Treiber erforderlich.

4.2 Relative Lichtintensität vs. Vorwärtsstrom (Abb. 1-7)

Die relative Intensität steigt mit dem Strom nahezu linear an bis 700 mA, danach beginnt eine leichte Sättigung. Bei 350 mA beträgt die relative Intensität 1,0 (Referenz). Bei 700 mA liegt sie bei etwa 1,9, was bedeutet, dass eine Verdopplung des Stroms aufgrund des Wirkungsgradabfalls etwa 1,9-fache Lichtausbeute ergibt. Ein Betrieb über 500 mA ist weniger effizient.<2x Lichtausbeute aufgrund des Wirkungsgradabfalls. Ein Betrieb über 500 mA ist weniger effizient.

4.3 Temperatur vs. relative Intensität (Abb. 1-8)

Bei Ts=25 °C beträgt die relative Intensität 1,0. Steigt die Temperatur auf 85 °C, fällt die Intensität auf etwa 0,85 ab. Diese Abnahme von 15 % ist typisch für rote AlInGaP-LEDs. Ein effektives Wärmemanagement ist entscheidend, um die Leistung bei hohen Umgebungstemperaturen zu erhalten.

4.4 Maximaler Vorwärtsstrom vs. Ts-Temperatur (Abb. 1-9)

Bei Ts=25 °C beträgt der maximale Vorwärtsstrom 800 mA. Bei Ts=75 °C reduziert er sich auf etwa 400 mA. Die Kurve stellt sicher, dass die Sperrschichttemperatur unter 125 °C bleibt. Für einen zuverlässigen Betrieb die Derating-Kurve nicht überschreiten.

4.5 Spektrale Verteilung (Abb. 1-10)

Das Emissionsspektrum ist auf 625 nm zentriert mit einer Halbwertsbreite von etwa 20 nm. Es sind keine Nebenpeaks vorhanden, was eine reine rote Farbe gewährleistet.

4.6 Abstrahlcharakteristik (Abb. 1-11)

Das Abstrahldiagramm zeigt eine nahezu lambertsche Verteilung mit einem Abstrahlwinkel von 120°. Die relative Intensität fällt bei ±60° Abweichung von der Achse auf 50 % ab. Diese breite Abstrahlung ist ideal für Flächenbeleuchtung und Downlights.

5. Mechanische Abmessungen und Verpackung

5.1 Gehäuseumriss

• Draufsicht: Quadratisches Gehäuse 3,45 mm × 3,45 mm.
• Seitenansicht: Höhe 2,20 mm, mit einer Linsenerhebung von 0,85 mm (Gesamthöhe ab Basis).
• Unterseite: Zwei Anodenpads (groß) und zwei Kathodenpads (klein). Pad-Abmessungen: 1,30 mm × 0,65 mm (Anode), 1,30 mm × 0,48 mm (Kathode).
• Polarität: Die Kathodenseite ist durch eine dreieckige Markierung oder eine abgeschrägte Ecke gekennzeichnet (gemäß Abb. 1-4).

5.2 Empfohlenes Lötpad-Muster

Die empfohlenen PCB-Landpads sind etwas größer als die Komponentenpads: 3,40 mm × 1,30 mm für die Anode mit 0,50 mm Rastermaß. Stellen Sie sicher, dass die Lötstoppmaske die Pads definiert, um Kurzschlüsse zu vermeiden.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Das empfohlene bleifreie Reflow-Profil entspricht JESD22-B106. Schlüsselparameter:

• Vorwärmen: 150 °C – 200 °C für 60-120 Sekunden.
• Spitzentemperatur: max. 260 °C, Zeit über 217 °C: max. 60 Sekunden.
• Abkühlrate: max. 6 °C/s.
• Anzahl der Reflow-Zyklen: maximal 2. Bei mehr als 24 Stunden zwischen den Zyklen ist ein Backen erforderlich.

6.2 Handlöten

Falls manuelles Löten notwendig ist, verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Temperatur unter 300 °C und führen Sie den Vorgang innerhalb von 3 Sekunden durch. Nur ein manueller Lötvorgang ist erlaubt.

6.3 Reparatur

Vermeiden Sie Reparaturen nach dem Löten. Falls unvermeidbar, verwenden Sie einen Doppelspitzen-Lötkolben, um beide Pads gleichzeitig zu erhitzen und die LED zu entfernen. Stellen Sie sicher, dass benachbarte Komponenten nicht beschädigt werden.

6.4 Lagerung und Backen

Vor dem Öffnen des Aluminiumbeutels: Lagern bei<30 °C und<75 % relativer Luftfeuchtigkeit für bis zu 1 Jahr. Nach dem Öffnen: Verwendung innerhalb von 168 Stunden bei<30 °C,<60 % relativer Luftfeuchtigkeit. Bei Überschreitung der Zeit: Backen bei 60 °C,<5 % relativer Luftfeuchtigkeit für 24 Stunden.

7. Verpackung und Bestellinformationen

• Standardmengen pro Verpackungseinheit:1000 Stück pro Rolle.
• Gurtband:8 mm Breite, 4 mm Teilung, mit 5,5 mm Transportlöchern. Kavitätengröße 3,9×3,9 mm.
• Rollenabmessungen:178 mm Außendurchmesser, 14 mm Nabenbreite.
• Etikett:Enthält Teile-Nr., Spezifikations-Nr., Chargen-Nr., Bin-Code (Φ, WD, VF), Menge und Datum.
• Feuchtigkeitssperrbeutel:Enthält Rolle und Trockenmittel, mit ESD-Warnhinweis.
• Karton:Standard-Versandkarton mit Produktetiketten.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungen

• Warnleuchten, Downlights, Wandfluter, Spotlights.
• Verkehrssignale und Signalleuchten.
• Landschaftsbeleuchtung, Bühnenfotografie-Beleuchtung, medizinisch-ästhetische Geräte.
• Hotel-, Markt-, Büro- und Haushaltsinnenbeleuchtung.
• Effektfarbenlampen und Streifenlichter.

8.2 Designhinweise

• Wärmemanagement:Verwenden Sie ausreichende Kühlkörper. Ein thermisches Pad auf der Leiterplatte mit thermischen Durchkontaktierungen wird empfohlen.
• ESD-Schutz:Obwohl die LED eine ESD-Festigkeit von >2000 V (HBM) aufweist, sollten Sie stets ESD-sichere Handhabung praktizieren und in Umgebungen mit hoher ESD-Belastung eine Zenerdiode parallel zur LED in Betracht ziehen.
• Stromregelung:Betreiben Sie die LED stets mit einer Konstantstromquelle. Kleine Spannungsschwankungen verursachen große Stromänderungen (z.B. eine Verschiebung von 0,1 V kann den Strom aufgrund des niedrigen dynamischen Widerstands um etwa 125 mA ändern).
• Schwefel-/Chlorbeständigkeit:Stellen Sie sicher, dass die umgebenden Materialien weniger als 100 ppm Schwefel sowie Brom und Chlor jeweils<900 ppm (insgesamt<1500 ppm) enthalten, um Korrosion der versilberten Kontakte zu vermeiden.
• Linsenreinigung:Falls erforderlich, verwenden Sie Isopropylalkohol. Keine Ultraschallreinigung durchführen.

9. Technischer Vergleich und Vorteile

Im Vergleich zu Standard-PPA (Polyphthalamid)-Gehäuse-LEDs bietet das Keramikgehäuse:

• Bessere Wärmeleitfähigkeit:Keramiksubstrate haben eine Wärmeleitfähigkeit >10 W/mK gegenüber
• Höhere Zuverlässigkeit bei hohen Temperaturen:Keramik hält einer Sperrschichttemperatur von 125 °C stand, ohne zu degradieren, während Kunststoff verfärben oder delaminieren kann.
• Geringere Feuchtigkeitsaufnahme:MSL-1-Einstufung (unbegrenzte Lagerzeit) im Vergleich zu typischen MSL 3 bei Kunststoffgehäusen.
• Größerer Abstrahlwinkel:120° gegenüber typischen 110° bei vergleichbaren Kunststoff-LEDs.

Allerdings sind Keramikgehäuse in der Regel teurer. Für kosten sensitive Anwendungen mit geringerer Leistung können Kunststoffalternativen in Betracht gezogen werden.

10. Häufig gestellte Fragen

F: Kann ich diese LED dauerhaft mit 800 mA betreiben?
A: Ja, aber nur wenn die Sperrschichttemperatur unter 125 °C gehalten wird. Eine ausreichende Kühlung ist zwingend erforderlich. Bei 800 mA beträgt die Vorwärtsspannung etwa 2,4 V, die Leistung ~1,92 W. Ein Kühlkörper mit einem thermischen Widerstand von<30 K/W wird für eine Umgebungstemperatur von 85 °C empfohlen.

F: Warum ist der Lichtstrom-Bin-Bereich relativ breit (60-90 lm)?
A: Die Standardproduktion ergibt eine Verteilung. Durch das Binning können engere Bereiche ausgewählt werden. Bei Einzel-LED-Anwendungen funktioniert jeder Bin. Bei Arrays verwenden Sie denselben Bin-Code für gleichmäßige Helligkeit.

F: Was bedeutet der Bin-Code „FB9"?
A: Er kennzeichnet einen Lichtstrom zwischen 60 und 65 Lumen. Siehe Tabelle 1-3 für alle Codes.

F: Ist diese LED für den Außeneinsatz geeignet?
A: Ja, mit entsprechender Verkapselung in einer Leuchte, die IP-Schutz bietet. Die LED selbst ist nicht wasserdicht.

F: Kann ich in meiner Schaltung eine Sperrspannung anlegen?
A: Die maximale Sperrspannung beträgt 5 V. Wenn eine Sperrspannung möglich ist (z.B. beim Einschalten oder bei AC-Ansteuerung), fügen Sie eine Sperrdiode in Reihe hinzu.

11. Praktische Designstudie

Fallstudie: Rotes Downlight-Modul (10 W Äquivalent, 5 LEDs)
Auslegungsziel: 300 Lumen Ausgangsleistung bei 350 mA pro LED. Fünf LEDs in Reihe: Gesamtvorwärtsspannung ~10 V (je 2,0 V). Treiber: Konstantstrom 350 mA, Spannungsbereich 12 V. Thermisch: 5 LEDs verbrauchen insgesamt ~3,5 W. Montage auf einer Aluminium-Leiterplatte mit einem 50 mm × 50 mm Kühlkörper. Der Abstrahlwinkel von 120° ermöglicht die Verwendung eines Diffusors ohne dunkle Stellen. Die Verwendung des gleichen Bins (z.B. FBC für Lichtstrom, C0 für Spannung) sorgt für gleichmäßige Helligkeit und keine Hotspots. Ergebnis: tiefrote Akzentbeleuchtung mit hervorragender Farbkonsistenz.

12. Funktionsprinzip

Diese rote LED basiert auf einem AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid)-Halbleitermaterial, das auf einem GaAs-Substrat aufgewachsen ist. In Durchlassrichtung rekombinieren Elektronen aus der n-Schicht mit Löchern in der p-Schicht und emittieren Photonen mit einer Energie, die der Bandlücke von etwa 1,98 eV entspricht, wodurch rotes Licht mit 625 nm erzeugt wird. Das Keramiksubstrat bietet elektrische Isolierung und einen direkten Wärmepfad vom Chip zu den Lötpads. Die Silikonlinse verkapselt den Chip und formt die Lichtabgabe in eine lambertsche Verteilung.

13. Technologietrends

Die Branche bewegt sich in Richtung höherer Effizienz und kleinerer Gehäusegrößen. Zukünftige Entwicklungen für rote LEDs umfassen:

• Höhere Lichtstromdichte:Verbesserte Chip-Designs (Multi-Junction, Flip-Chip) könnten den Lichtstrom pro Gehäuse verdoppeln.
• Engere Wellenlängen-Bins:Zukünftige Standards könnten eine Toleranz von ±2 nm für hochwertige Displays erfordern.
• Integration mit intelligenter Steuerung:LEDs mit integrierten Farbsensoren zur Selbstkalibrierung.
• Kostenreduzierung bei Keramikgehäusen:Mit zunehmender Fertigungsskala werden Keramik-LEDs im mittleren Leistungsbereich konkurrenzfähig zu Kunststoff.

Dieses Produkt stellt eine ausgewogene Lösung zwischen Leistung und Zuverlässigkeit für die heutige Festkörperbeleuchtung dar.

14. Zuverlässigkeit und Qualitätssicherung

Das Produkt hat die folgenden Zuverlässigkeitstests bestanden (Stichprobengröße 10 Stück, 0 Ausfälle erlaubt):

• Reflow-Löten (260 °C, 2x)
• Temperaturschock (-40 °C bis 100 °C, 500 Zyklen)
• Hochtemperaturlagerung (100 °C, 1000 h)
• Niedrigtemperaturlagerung (-40 °C, 1000 h)
• Lebensdauertest (TA=25 °C, 350 mA, 1000 h)
• HHHT (60 °C/90 % rel. Luftfeuchte, 350 mA, 1000 h)

Kriterien: Vorwärtsspannungsänderung<10 %, Lichtstromerhalt >80 %, kein Kurzschluss/Unterbrechung. Dies gewährleistet die Produktzuverlässigkeit im Feldeinsatz.