Technisches Datenblatt für ovale grüne LED 5484BN - Abmessungen 5,0mm - Spannung 2,8-3,6V - Leistung 100mW

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt detailliert die Spezifikationen einer ovalen LED mit präziser optischer Leistung. Das Bauteil wurde speziell für Anwendungen entwickelt, die hohe Sichtbarkeit und konsistente Farbmischung erfordern, wie beispielsweise in Fahrgastinformationssystemen und Großflächenanzeigen.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die primären Vorteile dieser LED sind ihre hohe Lichtstärke und ihre einzigartige ovale Form, die ein klar definiertes räumliches Abstrahlverhalten erzeugt. Dieses Verhalten ist durch einen breiten, asymmetrischen Betrachtungswinkel von 110 Grad auf einer Achse und 40 Grad auf der senkrechten Achse gekennzeichnet. Diese Eigenschaft ist entscheidend für die Lesbarkeit aus verschiedenen Blickwinkeln in Schildanwendungen. Das Bauteil ist aus UV-beständigem Epoxidharz gefertigt, was seine Haltbarkeit für den langfristigen Außeneinsatz erhöht. Es ist für den kommerziellen Markt der Außenwerbung und Verkehrsleitsysteme konzipiert, einschließlich farbiger Grafikanzeigen, Nachrichtentafeln und variabler Anzeigen (VMS).

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Die folgenden Abschnitte bieten eine detaillierte Aufschlüsselung der elektrischen, optischen und thermischen Eigenschaften des Bauteils.

2.1 Absolute Maximalwerte (Grenzwerte)

Diese Werte definieren die Grenzen, bei deren Überschreitung dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter diesen Bedingungen ist nicht garantiert.

• Flussstrom (I_F): 30 mA (DC)
• Puls-Flussstrom (I_FP): 100 mA (Tastverhältnis 1/10 @ 1 kHz)
• Sperrspannung (V_R): 5 V
• Verlustleistung (P_d): 100 mW
• Betriebstemperatur (T_opr): -40°C bis +85°C
• Lagertemperatur (T_stg): -40°C bis +100°C
• Löttemperatur (T_sol): 260°C für maximal 5 Sekunden
• Elektrostatische Entladung (ESD): Hält 1000V stand (Human Body Model)

2.2 Elektro-optische Kenngrößen

Diese Parameter werden bei einer Sperrschichttemperatur (T_a) von 25°C und einem Standard-Prüfstrom von 20 mA gemessen, sofern nicht anders angegeben.

• Lichtstärke (I_V): Liegt im Bereich von 2880 mcd bis 4970 mcd, kategorisiert in spezifische Bins (M1, M2, N1).
• Betrachtungswinkel (2θ_1/2): 110° (X-Achse) / 40° (Y-Achse). Dieses ovale Abstrahlmuster ist ideal für horizontale Beschilderung.
• Spitzenwellenlänge (λ_p): Typisch 522 nm.
• Dominante Wellenlänge (λ_d): Liegt im Bereich von 525 nm bis 535 nm, unterteilt in feine Bins (1a, 1b, 2a, 2b) für präzise Farbabstimmung.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ): Typisch 35 nm.
• Flussspannung (V_F): Liegt im Bereich von 2,8 V bis 3,6 V bei 20 mA, kategorisiert in Bins (0, 1, 2, 3).
• Sperrstrom (I_R): Maximal 50 μA bei einer Sperrspannung von 5V.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um Konsistenz in der Serienfertigung zu gewährleisten, werden LEDs basierend auf Schlüsselparametern in Bins sortiert. Dies ermöglicht es Designern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Anwendungsanforderungen an Helligkeit und Farbe erfüllen.

3.1 Binning der Lichtstärke

Die Intensität ist in drei Hauptklassen kategorisiert:

• M1: 2880 ~ 3450 mcd
• M2: 3450 ~ 4140 mcd
• N1: 4140 ~ 4970 mcd

Die Messunsicherheit beträgt ±10%.

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge

Die Farbe (Wellenlänge) ist fein in vier Kategorien unterteilt, um eine präzise Farbmischung zu ermöglichen, insbesondere mit anderen farbigen LEDs:

• 1a: 525,0 ~ 527,5 nm
• 1b: 527,5 ~ 530,0 nm
• 2a: 530,0 ~ 532,5 nm
• 2b: 532,5 ~ 535,0 nm

Die Messunsicherheit beträgt ±1,0 nm.

3.3 Binning der Flussspannung

Die Flussspannung wird gebinnt, um die Schaltungsauslegung für die Stromregelung zu unterstützen:

• 0: 2,8 ~ 3,0 V
• 1: 3,0 ~ 3,2 V
• 2: 3,2 ~ 3,4 V
• 3: 3,4 ~ 3,6 V

Die Messunsicherheit beträgt ±0,1 V.

4. Analyse der Kennlinien

Obwohl im Auszug keine spezifischen grafischen Daten bereitgestellt werden, würden typische Kennlinien für ein solches Bauteil Folgendes umfassen:

• Relative Lichtstärke vs. Flussstrom (I_V-I_F): Zeigt, wie die Lichtausbeute mit dem Strom bis zum maximalen Grenzwert ansteigt.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur: Veranschaulicht die Abnahme der Lichtausbeute bei steigender Temperatur, was für das Wärmemanagement in geschlossenen Schildern entscheidend ist.
• Flussspannung vs. Flussstrom (V_F-I_F): Wichtig für den Entwurf der Treiberschaltung.
• Spektrale Verteilung: Ein Diagramm, das die Intensität des emittierten Lichts über verschiedene Wellenlängen zeigt, zentriert um die dominante Wellenlänge.

Designer sollten für diese Diagramme das vollständige Datenblatt konsultieren, um Leistung und Zuverlässigkeit zu optimieren.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Die LED verfügt über ein Durchsteckmontagegehäuse mit ovaler Linse. Wichtige dimensionale Hinweise sind:

• Alle Abmessungen sind in Millimetern mit einer Standardtoleranz von ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben.
• Der maximale Harzüberstand unter dem Flansch beträgt 1,5 mm.
• Die Geometrie des Leadframe-Bechers ist definiert, um eine ordnungsgemäße Lichtauskopplung und mechanische Stabilität zu gewährleisten.

Präzise mechanische Zeichnungen sind für das PCB-Footprint-Design und die Sicherstellung eines korrekten Sitzes in der Endmontage unerlässlich.

6. Richtlinien für Lötung und Montage

Ein sachgemäßer Umgang ist entscheidend, um Schäden an der LED zu vermeiden.

6.1 Anschlussbeinformung

• Das Biegen muss mindestens 3 mm von der Basis der Epoxidharzkugel entfernt erfolgen.
• Biegen Sie die Anschlüsse vor dem Löten.
• Vermeiden Sie während des Biegens oder beim Einführen in PCB-Löcher mechanische Belastung des Gehäuses.
• Schneiden Sie die Anschlüsse bei Raumtemperatur.

6.2 Lötprozess

Halten Sie einen Mindestabstand von 3 mm zwischen der Lötstelle und der Epoxidharzkugel ein.

• Handlötung: Lötspitzentemperatur max. 300°C (max. 30W), Lötzeit max. 3 Sekunden.
• Wellen-/Tauchlötung: Vorwärmen max. 100°C für max. 60 Sek.; Lötbad max. 260°C für max. 5 Sek.

Vermeiden Sie mehrere Lötzyklen und mechanische Stöße, während die LED heiß ist. Lassen Sie sie langsam auf Raumtemperatur abkühlen.

6.3 Lagerbedingungen

• Lagern Sie nach Erhalt bei ≤30°C und ≤70% relativer Luftfeuchtigkeit.
• Die Haltbarkeit unter diesen Bedingungen beträgt 3 Monate.
• Für längere Lagerung (bis zu 1 Jahr) verwenden Sie einen versiegelten Behälter mit Stickstoffatmosphäre und Trockenmittel.
• Vermeiden Sie schnelle Temperaturwechsel in feuchter Umgebung, um Kondensation zu verhindern.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Das Bauteil ist verpackt, um elektrostatische Entladung (ESD) und physische Beschädigung während des Transports zu verhindern.

7.1 Verpackungsspezifikation

• LEDs werden in antistatischen Beuteln verpackt.
• Packmenge: 500 Stück pro Beutel. 5 Beutel (2500 Stk.) pro Innenkarton. 10 Innenkartons (25.000 Stk.) pro Master-(Außen-)Karton.

7.2 Etiketteninformationen

Etiketten auf der Verpackung enthalten kritische Informationen für Rückverfolgbarkeit und korrekte Anwendung:

• CPN (Kunden-Teilenummer)
• P/N (Hersteller-Teilenummer)
• QTY (Menge)
• CAT (Binning-Code für Lichtstärke und Flussspannung, z.B. M2-2)
• HUE (Binning-Code für dominante Wellenlänge, z.B. 1a)
• REF (Referenzcode)
• LOT No. (Produktionslosnummer)

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• Fahrgastinformationsschilder: In Bussen, Zügen und Flughäfen, wo das ovale Strahlprofil eine breite horizontale Sichtbarkeit bietet.
• Variable Anzeigen (VMS)undNachrichtentafeln: Für Verkehrsmanagement und Außenwerbung.
• Farbige Grafikanzeigen: Bei denen diese grüne LED mit roten und blauen LEDs gemischt wird, um Vollfarbbilder oder spezifische Farbtöne zu erzeugen.

8.2 Designüberlegungen

• Stromtreibung: Verwenden Sie stets einen Konstantstromtreiber oder einen strombegrenzenden Widerstand. Überschreiten Sie nicht den absoluten maximalen Flussstrom von 30 mA DC.
• Wärmemanagement: Obwohl die Verlustleistung gering ist, sorgen Sie in geschlossenen Schildern für ausreichende Belüftung, insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen, um Lichtausbeute und Lebensdauer zu erhalten.
• Optisches Design: Der asymmetrische Betrachtungswinkel sollte mit der beabsichtigten Betrachtungsrichtung des Schildes ausgerichtet sein (typischerweise mit der 110°-Achse horizontal).
• ESD-SchutzImplementieren Sie während der Montage Standard-ESD-Handhabungsverfahren.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Diese LED unterscheidet sich durch ihre Kombination von Merkmalen:

• Ovale Abstrahlcharakteristik: Im Gegensatz zu Standard-Rund-LEDs ist diese Form speziell für Beschilderung konstruiert und macht sekundäre Optik zur horizontalen Lichtstreuung überflüssig.
• Hohe Intensität im Durchsteckmontagegehäuse: Bietet eine einfache, robuste Montagelösung im Vergleich zu einigen Oberflächenmontage-Alternativen und liefert dennoch eine für tagslichtlesbare Schilder geeignete hohe Helligkeit.
• Feines Farb- und Intensitäts-Binning: Ermöglicht eine überlegene Farbkonsistenz über eine große Anzeige hinweg, was für die Grafikqualität entscheidend ist.
• UV-beständiges Gehäuse: Speziell für langfristige Zuverlässigkeit in outdoor, sonnenexponierten Umgebungen ausgelegt.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Was ist der Zweck des ovalen Strahlprofils?

A: Der 110°/40° Betrachtungswinkel bietet eine sehr breite horizontale Abdeckung und eine schmalere vertikale Abdeckung. Dies ist ideal für Schilder, die von Personen gelesen werden sollen, die über einen großen Bereich stehen oder sitzen, und konzentriert das Licht dort, wo sich Betrachter wahrscheinlich befinden.

F: Wie wähle ich den richtigen Bin für meine Anwendung?

A: Für einfarbige Schilder wählen Sie einen Lichtstärke-Bin (M1, M2, N1) basierend auf der erforderlichen Helligkeit. Für Farbmisch-Anwendungen müssen Sie auch den dominanten Wellenlängen-Bin (1a, 1b, etc.) spezifizieren, um sicherzustellen, dass die Grünfarbtöne zwischen verschiedenen LEDs und Produktionschargen perfekt übereinstimmen.

F: Kann ich diese LED mit mehr als 20 mA für mehr Helligkeit betreiben?

A: Sie können sie bis zum absoluten Maximalwert von 30 mA DC betreiben. Dies erhöht jedoch Flussspannung, Verlustleistung und Sperrschichttemperatur, was die Lebensdauer und Lichtausbeute verringern kann. Konsultieren Sie stets die Derating-Kurven (falls verfügbar) und sorgen Sie für ein angemessenes Wärmemanagement.

F: Warum sind die Lagerbedingungen und die Haltbarkeit wichtig?

A: Das Epoxidmaterial und interne Komponenten können Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen. Wenn ein "feuchtes" Bauteil der Hochtemperaturlötung ausgesetzt wird, kann die schnelle Verdampfung dieser Feuchtigkeit zu innerer Delamination oder Rissbildung ("Popcorning") führen, was zu einem Ausfall führt.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf einer Vollfarben-Außenanzeige für eine Bushaltestelle

Ein Designer erstellt eine LED-Matrixanzeige für Echtzeit-Businformationen. Die Anzeige muss bei direktem Sonnenlicht lesbar sein und eine konsistente Weißabgleich haben.

• LED-Auswahl: Diese ovale grüne LED wird zusammen mit äquivalenten roten und blauen LEDs ausgewählt. Das ovale Strahlprofil gewährleistet eine gute horizontale Sicht für wartende Fahrgäste auf einem Bahnsteig.
• Binning-Strategie: Um einen konsistenten Weißpunkt zu erreichen, bestellt der Designer alle grünen LEDs aus einem einzigen, engen dominanten Wellenlängen-Bin (z.B. 1b) und einem spezifischen Intensitäts-Bin (z.B. M2). Die roten und blauen LEDs werden mit entsprechenden, auf das Grün abgestimmten Intensitäts-Bins bezogen, um die gewünschte Weißpunkt-Formel beizubehalten.
• Schaltungsentwurf: Für jeden Farbkanal wird ein Konstantstromtreiber entworfen. Die Flussspannungs-Bin-Information (z.B. Bin 1 für 3,0-3,2V) wird verwendet, um die minimal erforderliche Treiberspannung zu berechnen und sicherzustellen, dass sie den ungünstigsten Fall (höchste V_F) LED in der Charge handhaben kann.
• Montage: Während der PCB-Montage wird das Wellenlötprofil streng auf die empfohlenen 260°C für 5 Sekunden kontrolliert, um thermische Schäden zu vermeiden. Die 3mm-Biege-Regel für die Anschlüsse wird eingehalten, um Belastung des Epoxidharzes zu vermeiden.

12. Einführung in das technische Prinzip

Diese LED basiert auf einem Indium-Gallium-Nitrid (InGaN)-Halbleiterchip. Wenn eine Flussspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die spezifische Zusammensetzung der InGaN-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die wiederum die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts definiert – in diesem Fall grün (~530 nm). Die ovale Epoxidharzlinse ist eine Primäroptik, die das rohe Licht vom Chip in das gewünschte asymmetrische Abstrahlmuster formt und so die optische Effizienz für die Zielanwendung erhöht.

13. Technologietrends

Die Entwicklung von LEDs für Beschilderung folgt mehreren Schlüsseltrends:

• Erhöhte Effizienz und Lichtstärke: Fortlaufende Verbesserungen in der epitaktischen Wachstumstechnik und Chipdesign ergeben mehr Lichtausbeute pro elektrischer Eingangsleistung, was hellere Displays oder geringeren Stromverbrauch ermöglicht.
• Erweiterter Farbraum und bessere Konsistenz: Fortschritte in der Phosphortechnologie (für weiße LEDs) und der epitaktischen Präzision (für farbige LEDs wie diese) ermöglichen Displays mit satteren, genaueren und konsistenteren Farben.
• Verbesserte Zuverlässigkeit und Lebensdauer: Bessere Verpackungsmaterialien, wie hochleistungsfähige, UV-stabile Epoxide oder Silikone, sowie robuste Die-Attach-Methoden verlängern die Betriebslebensdauer, was besonders für 24/7-Außeninstallationen entscheidend ist.
• Integration mit intelligenten Treibern: LEDs werden zunehmend mit intelligenten Treiber-ICs gepaart, die individuell die Helligkeit anpassen und Diagnosen durchführen können, was dynamischere und zuverlässigere Anzeigesysteme ermöglicht.

Während Oberflächenmontage-Bauteile (SMD) für hochauflösende Displays vorherrschend sind, bleiben Durchsteckmontage-Bauteile wie dieses für Anwendungen relevant, die mechanische Robustheit, einfachere Wärmepfade zu einer metallkernbasierten Leiterplatte oder einfacheren Feldersatz erfordern.