SMD-LED 3,2x1,0x1,48mm Orange Grün Blau Spezifikation - Vorwärtsspannung 1,8-3,5V - Verlustleistung 48-70mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

1.1 Allgemeine Beschreibung

Dieses Produkt ist eine oberflächenmontierbare Leuchtdiode (SMD-LED), die mit Halbleiterchips zur Emission von orange-, grün- und blauem Licht hergestellt wird. Das Gehäuse ist in einer kompakten Bauform mit den Abmessungen 3,2 mm Länge, 1,0 mm Breite und 1,48 mm Höhe gestaltet. Diese SMD-Leuchtdiode ist für automatisierte Bestückungsprozesse konzipiert und bietet eine zuverlässige Performance in verschiedenen elektronischen Anwendungen.

1.2 Merkmale

• Extrem großer Betrachtungswinkel, typisch 140 Grad, gewährleistet Sichtbarkeit aus mehreren Richtungen.
• Vollständige Kompatibilität mit allen Standard-SMT-Montage- und Reflow-Lötprozessen, erleichtert die Serienfertigung.
• Feuchtigkeitsempfindlichkeit auf Stufe 3 (MSL 3), was spezifische Handhabungs- und Lagerungsanforderungen zur Vermeidung von Feuchtigkeitsschäden angibt.
• Konform mit der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe), stellt sicher, dass das Produkt frei von gesundheitsgefährdenden Materialien wie Blei, Quecksilber und Cadmium ist.
• Entworfen mit einem flachen Gehäuse, macht es geeignet für platzbeschränkte Anwendungen.

1.3 Anwendung

Die LED ist vielseitig einsetzbar und kann in zahlreichen elektronischen Systemen verwendet werden. Hauptanwendungen umfassen:

• Optische Anzeigen:Für Statusanzeigen bei Unterhaltungselektronik, Industrieausrüstung und Armaturenbrettern in Kraftfahrzeugen.
• Schalter- und Symbolbeleuchtung:Beleuchtung für Tasten, Tastaturen und grafische Symbole in Benutzeroberflächen.
• Allgemeine Beleuchtung:Niedrigenergie-Beleuchtungslösungen für dekorative Zwecke, Hintergrundbeleuchtung in kleinen Displays oder Akzentbeleuchtung.
• Unterhaltungselektronik:Integration in Geräte wie Smartphones, Tablets, Fernbedienungen und Wearables für Benachrichtigungsleuchten.
• Automobil-Innenraumbeleuchtung:Für Innenraum-Ambiente-Beleuchtung oder Anzeigeleuchten, gegeben des Betriebstemperaturbereichs.

2. Technische Parameter - Tiefenanalyse

2.1 Elektrische und optische Eigenschaften bei 25°C

Die folgenden Parameter werden unter Standardtestbedingungen bei einer Umgebungstemperatur von 25°C gemessen. Diese Werte sind kritisch für den Schaltungsentwurf und die Leistungsprognose.

• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Dieser Parameter gibt den Wellenlängenbereich an, über den die LED Licht emittiert. Für die orange LED beträgt er typisch 15 nm, während er für grüne und blaue LEDs 30 nm beträgt. Eine schmalere Bandbreite korreliert oft mit gesättigteren Farben.
• Vorwärtsspannung (VF):Der Spannungsabfall über der LED bei einem Vorwärtsstrom von 20 mA. Für die orange LED liegt VF zwischen 1,8 V und 2,4 V. Für grüne und blaue LEDs liegt VF zwischen 2,8 V und 3,5 V. Diese Werte sind wesentlich für die Auswahl geeigneter Vorwiderstände in Reihe mit der LED.
• Dominante Wellenlänge (λd):Die Spitzenwellenlänge der Lichtemission, die die wahrgenommene Farbe bestimmt. Für orange LEDs liegt sie zwischen 620,0 nm und 630,0 nm. Für grüne LEDs erstreckt sie sich von 515,0 nm bis 525,0 nm. Für blaue LEDs reicht sie von 465,0 nm bis 475,0 nm. Verschiedene Bins (Codes wie D10, E20) repräsentieren spezifische Wellenlängenbereiche innerhalb dieser Intervalle.
• Lichtstärke (IV):Ein Maß für die Helligkeit der LED in Millicandela (mcd). Für orange LEDs variiert sie je nach Bin-Code von 70 mcd bis 900 mcd. Für grüne und blaue LEDs definieren ähnliche Bins Intensitätsbereiche von 90 mcd bis 900 mcd. Höhere Intensitäts-Bins sind für Anwendungen geeignet, die hellere Beleuchtung erfordern.
• Betrachtungswinkel (2θ1/2):Definiert als der Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres Maximalwerts abfällt. Diese LED hat einen großen Betrachtungswinkel von 140 Grad, was ideal für Anwendungen ist, bei denen die Sichtbarkeit von schrägen Positionen aus wichtig ist.
• Sperrstrom (IR):Der Leckstrom bei einer Sperrspannung von 5 V. Er ist mit maximal 10 µA spezifiziert, was auf gute Sperrspannungseigenschaften zum Schutz vor versehentlicher Verpolung hindeutet.
• Thermischer Widerstand (RTHJ-S):Der Widerstand gegen den Wärmefluss vom LED-Chip (Junction) zum Lötpunkt. Er ist mit 450°C/W spezifiziert. Ein niedrigerer thermischer Widerstand ist für eine bessere Wärmeableitung wünschenswert, aber dieser Wert sollte im Wärmemanagement-Design berücksichtigt werden, um Überhitzung zu vermeiden.

2.2 Absolute Maximalwerte bei 25°C

Diese Werte definieren die Grenzen, jenseits derer die LED dauerhaften Schaden erleiden kann. Entwickler müssen sicherstellen, dass die Betriebsbedingungen innerhalb dieser Grenzen bleiben.

• Verlustleistung (Pd):Die maximale Leistung, die die LED als Wärme abführen kann. Für orange LEDs beträgt sie 48 mW, für grüne und blaue LEDs 70 mW. Eine Überschreitung kann zu thermischem Durchgehen und Ausfall führen.
• Vorwärtsstrom (IF):Der maximale kontinuierliche Vorwärtsstrom beträgt 20 mA. Dies ist der Standardtreiberstrom für Tests und Normalbetrieb.
• Spitzen-Vorwärtsstrom (IFP):Unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite) kann die LED bis zu 60 mA verkraften. Dies ist nützlich für Anwendungen, die kurze Hochintensitätsblitze erfordern.
• Elektrostatische Entladung (ESD):Die LED kann ESD bis zu 1000 V nach dem Human-Body-Modell (HBM) standhalten. Dennoch sind geeignete ESD-Vorsichtsmaßnahmen während der Handhabung zu empfehlen.
• Betriebstemperatur (Topr):Der Umgebungstemperaturbereich für einen zuverlässigen Betrieb reicht von -40°C bis +85°C, was sie für raue Umgebungen geeignet macht.
• Lagertemperatur (Tstg):Der Temperaturbereich für die Lagerung im Nichtbetrieb liegt ebenfalls bei -40°C bis +85°C.
• Chip-Temperatur (Tj):Die maximal zulässige Temperatur am Halbleiterübergang beträgt 95°C. Dies ist ein kritischer Parameter für das thermische Design, um eine lange Lebensdauer sicherzustellen.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Produkt verwendet ein Binning-System, um LEDs basierend auf wichtigen optischen und elektrischen Parametern zu kategorisieren. Dies gewährleistet Konsistenz in der Performance für die Serienfertigung.

• Vorwärtsspannungs-Binning:Für orange LEDs repräsentiert der Code "1L" einen VF-Bereich von 1,8 V bis 2,4 V. Für grüne und blaue LEDs zeigt der Code "1N" einen VF-Bereich von 2,8 V bis 3,5 V an. Diese Bins helfen dabei, LEDs für eine gleichmäßige Helligkeit in Arrays abzugleichen.
• Dominantes-Wellenlängen-Binning:Codes wie "E00", "F00" für Orange; "D10", "E20" für Grün und Blau definieren spezifische Wellenlängenbereiche in 5-nm-Schritten. Zum Beispiel entspricht "D10" für Grün 515,0–517,5 nm, während "E20" für Blau 472,5–475,0 nm entspricht. Dies ermöglicht die Auswahl präziser Farbpunkte.
• Lichtstärke-Binning:Es existieren mehrere Bins, wie z. B. "1DW" (70–90 mcd) bis "1CM" (700–900 mcd) für Orange und ähnliche Bereiche für Grün und Blau. Höhere Bin-Codes zeigen eine höhere Helligkeit an, was es Entwicklern ermöglicht, basierend auf den Anforderungen der Anwendung zu wählen.

4. Analyse der Kennlinien

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

Die Kennlinie zeigt einen nichtlinearen Zusammenhang, bei dem die Vorwärtsspannung mit dem Vorwärtsstrom ansteigt. Für typische Ströme bis zu 30 mA bleibt die Spannung innerhalb der spezifizierten Bereiche. Diese Kurve ist wesentlich für den Entwurf von Treiberschaltungen, um eine ordnungsgemäße Stromregelung sicherzustellen.

4.2 Vorwärtsstrom vs. relative Intensität (Abb. 1-7)

Diese Kennlinie zeigt, dass der relative Lichtausstoß mit dem Vorwärtsstrom zunimmt, jedoch nicht linear. Über einen bestimmten Punkt hinaus kann der Wirkungsgrad sinken. Bei dieser LED steigt die Intensität bis 20 mA stetig an, was der empfohlene Arbeitspunkt ist.

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

Wenn die Anschlusstemperatur von 0°C auf 100°C ansteigt, nimmt die relative Intensität ab. Dieser thermische Löschungseffekt ist bei LEDs üblich; bei höheren Temperaturen kann die Lichtausbeute um bis zu 20–30 % sinken. Entwickler müssen dies bei Anwendungen mit erhöhten Umgebungstemperaturen berücksichtigen.

4.4 Anschlusstemperatur vs. Vorwärtsstrom (Abb. 1-9)

Diese Kurve zeigt, dass für einen gegebenen Vorwärtsstrom die Anschlusstemperatur mit der Umgebungstemperatur ansteigt. Sie unterstreicht die Bedeutung des Wärmemanagements, insbesondere beim Betrieb mit hohen Strömen oder in warmen Umgebungen.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das LED-Gehäuse hat eine rechteckige Form, wobei die detaillierten Abmessungen in Zeichnungen angegeben sind. Wichtige Maße umfassen:

• Gesamtgröße: 3,20 mm (Länge) × 1,00 mm (Breite) × 1,48 mm (Höhe). Toleranzen betragen typisch ±0,2 mm, sofern nicht anders angegeben.
• Anschlusskonfiguration: Das Bauteil hat vier Pads (Pins) auf der Unterseite zum Löten. Pin 1 ist für die Polungserkennung markiert.
• Polaritätsmarkierung: Ein kleiner Punkt oder eine Kerbe auf der Oberseite oder Unterseite kennzeichnet die Kathodenseite (Minus). Die korrekte Ausrichtung ist für den ordnungsgemäßen Betrieb entscheidend.

5.2 Lötpastenauftragsmuster

Das empfohlene Lötpad-Layout (Abb. 1-5) umfasst Pad-Dimensionen von 2,00 mm × 1,30 mm mit einem Abstand von 0,30 mm zwischen den Pads. Dieses Design gewährleistet zuverlässige Lötstellen während der Reflow-Prozesse und unterstützt die Wärmeableitung.

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

6.1 SMT-Reflow-Löthinweise

Die LED ist für die Oberflächenmontage mittels Reflow-Löten konzipiert. Wichtige Richtlinien umfassen:

• Verwenden Sie ein Standard-Relflow-Profil mit Spitzentemperaturen von maximal 260°C, um Schäden am Kunststoffgehäuse zu verhindern.
• Langsames Vorwärmen, um thermischen Schock zu vermeiden, typischerweise mit einer Steigerung von 1–3°C pro Sekunde.
• Stellen Sie sicher, dass die Lötpaste ordnungsgemäß auf die Pads aufgetragen wird, und vermeiden Sie übermäßige Pastenmengen, die zu Kurzschlüssen (Bridging) führen könnten.
• Nach dem Löten sollte die Platine natürlich abkühlen; Zwangskühlung kann Spannungen induzieren.

6.2 Handhabungshinweise

• LEDs mit ESD-sicherer Ausrüstung handhaben, um Schäden durch elektrostatische Entladung zu verhindern.
• Bis zur Verwendung in feuchtigkeitsbeständiger Verpackung lagern und bei Überschreitung der Freigabedauer nach Luftfeuchteexposition backen.
• Vermeiden Sie mechanische Belastung der Linse oder der Anschlüsse während der Platzierung und Handhabung.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Verpackungsspezifikation

Die LEDs werden in Gurt- und Wickelbahnen (Tape & Reel) für die automatisierte Aufnahme und Platzierung geliefert.

• Trägerbanddimension:Die Bandbreite, die Taschengröße und die Teilung sind so gestaltet, dass die LED sicher gehalten wird. Typische Abmessungen umfassen eine Taschendimension, die dem Footprint von 3,2 mm × 1,0 mm entspricht.
• Wickeldimension:Die Wickel sind Standardgrößen (z. B. 7-Zoll oder 13-Zoll Durchmesser) und passen auf die meisten SMT-Anlagen. Die Wickelkapazität hängt von der Bandlänge ab.
• Etikettierungsform:Die Etiketten auf der Wickel umfassen Artikelnummer, Menge, Datumscode und Bin-Informationen für die Rückverfolgbarkeit.

7.2 Feuchtigkeitsbeständige Verpackung

Die Verpackung enthält Trockenmittel und Feuchteindikatorkarten, um die Feuchtigkeitsempfindlichkeit Stufe 3 aufrechtzuerhalten. Nach dem Öffnen sollten die LEDs innerhalb einer bestimmten Zeit verwendet oder gemäß den Richtlinien zurückgebacken werden.

7.3 Zuverlässigkeitstestpunkte

Standard-Zuverlässigkeitstests können Temperaturwechsel, Feuchtigkeitstests, Lötbarkeit und mechanische Schockprüfungen umfassen. Diese Tests stellen sicher, dass die LED Industriestandards für Dauerhaftigkeit erfüllt.

8. Anwendungsempfehlungen

Basierend auf den Parametern ist diese LED geeignet für:

• Niedrigenergie-Anzeigen:In batteriebetriebenen Geräten aufgrund ihrer moderaten Vorwärtsspannung und Verlustleistung.
• Weitwinkel-Anzeigen:Für Beschilderung oder Panels, bei denen Sichtbarkeit aus verschiedenen Winkeln benötigt wird, dank des 140-Grad-Betrachtungswinkels.
• Farbkodierte Systeme:Verwendung mehrerer Farben (Orange, Grün, Blau) für Statusanzeigen in Benutzeroberflächen.
• Industriesteuerungen:Wo ein Betriebstemperaturbereich von -40°C bis +85°C erforderlich ist.

9. Technischer Vergleich

Im Vergleich zu ähnlichen SMD-LEDs auf dem Markt bietet dieses Produkt:

• Größenvorteil:Der Footprint von 3,2 mm × 1,0 mm ist kleiner als bei vielen Standard-3,5-mm- oder 5-mm-LEDs, spart Platz auf der Leiterplatte.
• Helligkeitsoptionen:Mit Lichtstärke-Bins bis zu 900 mcd bietet es Flexibilität sowohl für Anwendungen mit geringer als auch mit hoher Helligkeit.
• Thermisches Verhalten:Der thermische Widerstand von 450°C/W ist typisch für diese Gehäusegröße; Entwickler sollten jedoch für Hochstromanwendungen mit Alternativen vergleichen.
• Farbkonsistenz:Das Binning-System für Wellenlänge und Intensität gewährleistet eine bessere Farbabstimmung in Produktionschargen im Vergleich zu nicht gebinnten LEDs.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

10.1 Was ist der typische Vorwärtsstrom für diese LED?

Der empfohlene kontinuierliche Vorwärtsstrom beträgt 20 mA, gemäß den elektrischen Eigenschaften. Der Betrieb bei diesem Strom gewährleistet optimale Helligkeit und Langlebigkeit.

10.2 Wie erkenne ich die Polarität der LED?

Die Polarität ist auf dem Gehäuse mit einem kleinen Punkt oder einer Kerbe in der Nähe von Pin 1 gekennzeichnet. Die Kathode ist typischerweise mit Pin 1 verbunden, die Anode mit den anderen Pins. Konsultieren Sie die Maßzeichnungen für genaue Markierungsdetails.

10.3 Kann ich diese LED mit einem höheren Strom für mehr Helligkeit betreiben?

Während der Spitzen-Vorwärtsstrom unter gepulsten Bedingungen 60 mA beträgt, kann das Überschreiten des Dauerstroms von 20 mA die Lebensdauer verringern und Überhitzung verursachen. Halten Sie sich stets innerhalb der absoluten Maximalwerte.

10.4 Was bedeutet die Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe und warum ist sie wichtig?

Die Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe ist 3, was bedeutet, dass die LED bis zu 168 Stunden vor dem Löten Umgebungsbedingungen ausgesetzt sein kann. Danach ist ein Backen erforderlich, um ein "Popcorning" (Aufplatzen) während des Reflows zu verhindern.

11. Praktische Anwendungsbeispiele

• Fallstudie 1: Anzeige in Unterhaltungselektronik:In einer Smartwatch wird diese LED als Benachrichtigungslicht verwendet. Die kleine Größe passt zum kompakten Design, und der große Betrachtungswinkel gewährleistet Sichtbarkeit beim Tragen.
• Fallstudie 2: Industriepanel-Anzeige:Mehrere LEDs sind in einem Array angeordnet, um Symbole auf einem Bedienpult hinterleuchten. Das konsistente Binning stellt eine gleichmäßige Farbe und Helligkeit über die gesamte Anzeige sicher.
• Fallstudie 3: Automobil-Innenraumbeleuchtung:Integriert in Türgriffe oder Getränkehalter für Ambiente-Beleuchtung. Der Betriebstemperaturbereich ermöglicht eine zuverlässige Performance in Fahrzeugumgebungen.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

LEDs funktionieren nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz. Wenn eine Vorwärtsspannung über den Halbleiterübergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die Lichtfarbe wird durch die Bandlückenenergie des Halbleitermaterials bestimmt. Bei dieser LED werden verschiedene Chipmaterialien (z. B. Galliumarsenidphosphid für Orange, Galliumnitrid für Grün und Blau) verwendet, um bestimmte Wellenlängen zu emittieren. Das Gehäuse enthält eine Linse, um das Licht zu lenken und den Betrachtungswinkel zu verbessern.

13. Entwicklungstrends

In der LED-Industrie sind aktuelle Trends:

• Erhöhter Wirkungsgrad:Entwicklung von Materialien und Strukturen, um eine höhere Lichtausbeute (mehr Lichtleistung pro Watt) zu erreichen und den Stromverbrauch zu senken.
• Miniaturisierung:Gehäuse werden kleiner, wie 2,0 mm × 1,0 mm oder sogar chipskalige Packages, was dichtere Leiterplattenlayouts ermöglicht.
• Verbesserte Farbwiedergabe:Fortschritte in der Leuchtstofftechnologie für weiße LEDs und präzise Farbsteuerung für RGB-Anwendungen.
• Verbesserte Zuverlässigkeit:Besseres Wärmemanagement und Verpackungsmaterialien, um Lebensdauer und Performance unter extremen Bedingungen zu erhöhen.
• Intelligente Integration:Integration von Treibern oder Sensoren in LED-Gehäuse für IoT- und Smart-Lighting-Systeme.

Diese LED folgt diesen Trends, indem sie einen kompakten Formfaktor, mehrere Farboptionen und zuverlässige Performance für moderne elektronische Designs bietet.