Rote LED 0402 Spezifikation - 1,0x0,5x0,4mm - Durchlassspannung 1,6-2,4V - Leistung 48mW - Technisches Datenblatt

1. Produktübersicht

1.1 Allgemeine Beschreibung

Diese LED ist eine oberflächenmontierte rote Leuchtdiode, die mit einem roten Chip hergestellt wird. Die Abmessungen des Gehäuses betragen 1,0 mm x 0,5 mm x 0,4 mm, was sie für kompakte Designs geeignet macht. Sie bietet einen breiten Abstrahlwinkel und ist mit standardmäßigen SMT-Bestückungsprozessen kompatibel. Das Bauteil ist für allgemeine Anzeige- und Displayanwendungen konzipiert.

1.2 Merkmale

• Extrem weiter Abstrahlwinkel von 140 Grad.
• Geeignet für alle SMT-Bestückungs- und Lötprozesse.
• Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe: Stufe 3 (gemäß JEDEC).
• RoHS-konform und frei von gefährlichen Stoffen.

1.3 Anwendungen

• Optische Anzeigen in Unterhaltungselektronik.
• Hintergrundbeleuchtung von Schaltern und Symbolen.
• Allgemeine elektronische Beschilderung und Anzeigemodule.

2. Technische Parameter

2.1 Elektrische und optische Eigenschaften (bei Ts=25°C, IF=5mA)

Die folgenden sind die wichtigsten elektrischen und optischen Parameter, gemessen bei einem Vorwärtsstrom von 5 mA und einer Umgebungstemperatur von 25°C:

• Spektrale Halbwertsbreite:15 nm (typisch). Dies gibt die Breite des Emissionsspektrums bei halber maximaler Intensität an.
• Durchlassspannung (VF):In 8 Bereiche von 1,6 V bis 2,4 V eingeteilt, mit Schritten von 0,1 V. Die Bins umfassen A1 (1,6-1,7 V), A2 (1,7-1,8 V), B1 (1,8-1,9 V), B2 (1,9-2,0 V), C1 (2,0-2,1 V), C2 (2,1-2,2 V), D1 (2,2-2,3 V), D2 (2,3-2,4 V).
• Dominante Wellenlänge (λD):Erhältlich in drei Bins: F00 (625–630 nm), G00 (630–635 nm), H00 (635–640 nm).
• Lichtstärke (IV):Sortiert in sechs Bins: A00 (8–12 mcd), B00 (12–18 mcd), C00 (18–28 mcd), D00 (28–43 mcd), E00 (43–65 mcd), F00 (65–100 mcd).
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):140 Grad (typisch), was ein breites Abstrahlmuster ergibt.
• Sperrstrom (IR):Maximal 10 μA bei Sperrspannung VR=5V.
• Wärmewiderstand (RTHJ-S):Maximal 450 °C/W, was den Wärmewiderstand von der Sperrschicht zur Lötstelle angibt.

2.2 Absolute Grenzwerte

Um Schäden zu vermeiden, darf die LED nicht über die folgenden Grenzen hinaus betrieben werden:

• Verlustleistung (Pd): 48 mW.
• Vorwärtsstrom (IF): 20 mA Dauerbetrieb.
• Spitzenvorwärtsstrom (IFP): 60 mA (Pulsbreite 0,1 ms, Tastverhältnis 1/10).
• Elektrostatische Entladung (ESD, HBM): 2000 V.
• Betriebstemperatur (Topr): -40 bis +85 °C.
• Lagertemperatur (Tstg): -40 bis +85 °C.
• Sperrschichttemperatur (Tj): 95 °C.

3. Binning-System

3.1 Spannungs-Binning

Die Durchlassspannung wird durch Binning streng kontrolliert, um eine gleichbleibende Leistung in Serien- und Parallelschaltungen zu gewährleisten. Es gibt acht Spannungsbins von 1,6 V bis 2,4 V, die jeweils ein Fenster von 0,1 V abdecken. Die Bincodes sind A1, A2, B1, B2, C1, C2, D1 und D2.

3.2 Wellenlängen-Binning

Die dominante Wellenlänge wird in drei Gruppen unterteilt, um spezifische Farbanforderungen zu erfüllen: F00 (625–630 nm, tiefrot), G00 (630–635 nm, Standardrot) und H00 (635–640 nm, etwas längeres Rot).

3.3 Lichtstärke-Binning

Die Lichtstärke ist in sechs Bins unterteilt, um Flexibilität bei der Helligkeitsauswahl zu bieten. Die Bins reichen von A00 (niedrigste) bis F00 (höchste), mit Werten von 8 mcd bis 100 mcd.

4. Leistungskurven

4.1 Durchlassspannung vs. Vorwärtsstrom

Die Kurve zeigt eine logarithmische Beziehung: Mit zunehmendem Vorwärtsstrom steigt auch die Durchlassspannung allmählich an. Bei 5 mA liegt die typische Spannung je nach Bin zwischen 1,8 und 2,0 V.

4.2 Vorwärtsstrom vs. Relative Intensität

Die relative Lichtausbeute steigt mit dem Vorwärtsstrom. Die Kurve ist bis zu 20 mA nahezu linear, was auf eine gute Effizienz bei typischen Betriebsströmen hinweist.

4.3 Pin-Temperatur vs. Relative Intensität

Mit steigender Pin-Temperatur nimmt die relative Intensität ab. Bei 85°C kann die Intensität je nach Strom auf etwa 80–90 % des Wertes bei 25°C sinken.

4.4 Pin-Temperatur vs. Vorwärtsstrom

Höhere Temperaturen erfordern eine Herabsetzung des Vorwärtsstroms, um eine Überschreitung der maximalen Sperrschichttemperatur zu vermeiden.

4.5 Vorwärtsstrom vs. Dominante Wellenlänge

Ein steigender Vorwärtsstrom verursacht eine leichte Verschiebung der dominanten Wellenlänge, typischerweise um einige Nanometer in Richtung längerer Wellenlängen.

4.6 Relative Intensität vs. Wellenlänge

Das Emissionsspektrum hat einen Peak bei etwa 625–640 nm mit einer Halbwertsbreite von 15 nm, was eine schmale rote Farbe ergibt.

4.7 Abstrahlcharakteristik

Das Abstrahldiagramm zeigt einen weiten Winkel von 140 Grad, was die LED für die Breitflächenbeleuchtung in Anzeigenanwendungen geeignet macht.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das LED-Gehäuse misst 1,0 mm × 0,5 mm × 0,4 mm (Länge × Breite × Höhe). Die Draufsicht zeigt zwei Elektroden: Anode und Kathode. Die Unterseite zeigt Lötpads unterschiedlicher Größe zur einfachen Identifizierung. Die Polarität ist durch eine Kerbe oder einen Punkt auf der Oberseite gekennzeichnet.

5.2 Polarität und Lötmuster

Das empfohlene Lötmuster besteht aus zwei Pads: eines für die Anode (größer) und eines für die Kathode (kleiner). Die richtige Ausrichtung gewährleistet die korrekte Polarität. Die Layoutabmessungen sind im Datenblatt angegeben: 0,6 mm für jedes Pad mit einem Abstand von 0,5 mm.

5.3 Band- und Spulenabmessungen

Das Trägerband hat eine Breite von 8 mm mit einem Teilungsabstand von 2,00 mm für die Komponententaschen. Der Spulendurchmesser beträgt 178 mm, die Breite 8,0 mm. Jede Spule enthält 4000 Stück.

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

6.1 SMT-Reflow-Löten

Das empfohlene Reflow-Profil umfasst eine Aufheizrate von bis zu 3°C/s, Vorheizen von 150°C auf 200°C für 60–120 Sekunden, gefolgt von einem Anstieg auf eine Spitzentemperatur von 260°C (max.) für eine Dauer von 10 Sekunden. Abkühlen mit einer Rate von bis zu 6°C/s. Die Gesamtzeit von 25°C bis zur Spitze sollte 8 Minuten nicht überschreiten.

6.2 Handlöten

Wenn Handlöten erforderlich ist, verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Temperatur unter 300°C und schließen Sie die Verbindung in weniger als 3 Sekunden ab. Pro LED ist nur ein Handlötvorgang erlaubt.

6.3 Reparatur und Nacharbeit

Eine Reparatur nach dem Löten wird nicht empfohlen. Wenn unvermeidbar, verwenden Sie einen Doppelkopf-Lötkolben und stellen Sie sicher, dass die LED-Eigenschaften nicht beeinträchtigt werden. Vermeiden Sie mechanische Belastung während des Abkühlens.

6.4 Allgemeine Vorsichtsmaßnahmen

Montieren Sie LEDs nicht auf verzogenen PCB-Bereichen. Nach dem Löten weder die Platine verziehen noch Vibrationen anwenden. Schnelles Abkühlen nach dem Reflow ist nicht zulässig.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Trägerband und Spule

Die Standardverpackung ist 4000 Stück pro Spule in 8 mm Trägerband. Das Band hat Vorschublöcher und ein Deckband. Die Spule ist mit Teilenummer, Chargennummer, Bincodes, Menge und Datum beschriftet.

7.2 Feuchtigkeitsbeständige Verpackung

Die LEDs werden in feuchtigkeitsdichten Beuteln mit Trockenmittel versandt, um einen niedrigen Feuchtigkeitsgehalt zu gewährleisten. MSL Level 3 erfordert, dass die Bauteile nach dem Öffnen innerhalb von 168 Stunden verarbeitet werden müssen, wenn sie bei ≤30°C/60%RH gelagert werden. Backen bei 60°C für 24 Stunden ist erforderlich, wenn die Frist überschritten wird.

7.3 Zuverlässigkeitstestübersicht

Das Produkt hat standardmäßige Zuverlässigkeitstests bestanden, darunter Reflow-Löten (260°C, 10 s, 2 Zyklen), Temperaturwechsel (−40°C bis 100°C, 100 Zyklen), Thermoschock (−40°C/100°C, 300 Zyklen), Hochtemperaturlagerung (100°C, 1000 h), Tieftemperaturlagerung (−40°C, 1000 h) und Lebensdauertest (25°C, 5 mA, 1000 h). Ausfallkriterien sind definiert als VF-Verschiebung >10%, IR >2-fache Grenze oder Intensitätsabfall >30%.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

Für Anzeigeanwendungen sollte ein Vorwiderstand in Reihe geschaltet werden. Beispielsweise ist bei 5V Versorgung und 5mA Strom ein Widerstand von etwa 640Ω (bei VF≈1,8V) geeignet. Für höhere Helligkeit bis zu 20 mA mit entsprechendem Wärmemanagement betreiben.

8.2 ESD-Schutz

Die LED hat eine ESD-Festigkeit von 2000V (HBM). Dennoch werden standardmäßige ESD-Vorsichtsmaßnahmen (Erdung, Armbänder, Ionisatoren) während der Handhabung und Bestückung empfohlen.

8.3 Wärmedesign

Obwohl der Wärmewiderstand relativ hoch ist (450°C/W), ist die Verlustleistung gering, sodass die Wärme beherrschbar ist. Stellen Sie einen guten Lötkontakt sicher und vermeiden Sie die Platzierung der LED in der Nähe von leistungsstarken Wärmequellen.

9. Technischer Vergleich

9.1 Vergleich mit Standard-0402-roten LEDs

Diese LED bietet einen breiteren Abstrahlwinkel (140°) im Vergleich zu typischen 120°-Bauteilen. Die engen Binning-Optionen ermöglichen eine bessere Farb- und Helligkeitskonsistenz. Die ESD-Bewertung von 2 kV ist höher als bei vielen Standard-LEDs (typischerweise 1 kV). Der Wärmewiderstand ist mit ähnlichen Gehäusen vergleichbar.

10. Häufige Fragen

10.1 Welcher Vorwärtsstrom wird empfohlen?

Der typische Teststrom beträgt 5 mA, aber die LED kann kontinuierlich mit bis zu 20 mA betrieben werden. Für Impulse bis zu 60 mA bei 10% Tastverhältnis.

10.2 Wie sollte ich die LEDs nach dem Öffnen des Beutels lagern?

Lagern bei ≤30°C und ≤60% RH. Innerhalb von 168 Stunden verarbeiten. Falls nicht verwendet, vor Gebrauch 24 Stunden bei 60°C backen.

10.3 Kann ich diese LEDs im Außenbereich einsetzen?

Der Betriebstemperaturbereich beträgt -40 bis +85°C, was sie für viele Außenanwendungen geeignet macht, wenn sie vor Feuchtigkeit und mechanischer Belastung geschützt werden.

11. Praktische Anwendungsbeispiele

11.1 Statusanzeige an einer Smartphone-Hülle

Eine 0402 rote LED wird verwendet, um den Ladezustand anzuzeigen. Mit 5 mA Ansteuerung bietet sie ausreichende Sichtbarkeit. Der weite Abstrahlwinkel stellt sicher, dass die Anzeige aus verschiedenen Winkeln sichtbar ist.

11.2 Hinterleuchteter Drucktaster in einer Fahrzeugkonsole

Mehrere 0402 LEDs werden hinter einem Symbol platziert, um eine gleichmäßige rote Hintergrundbeleuchtung zu erzeugen. Die kompakte Größe ermöglicht eine dichte Packung.

12. Funktionsprinzip

12.1 Arbeitsprinzip der roten LED

Die LED basiert auf einem Halbleiterübergang aus einem rot emittierenden Material (typischerweise AlGaInP oder GaAsP). Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher in der aktiven Zone und emittieren Photonen mit einer Energie, die dem roten Wellenlängenbereich (625–640 nm) entspricht. Die Intensität ist proportional zum Strom. Der Chip ist in einem transparenten Epoxid- oder Silikon-Gehäuse eingekapselt, das das Licht nach außen lenkt.

13. Entwicklungstrends

13.1 Miniaturisierung und höhere Effizienz

Der Trend bei LED-Gehäusen geht zu kleineren Footprints wie 0402 und sogar 0201, ohne Einbußen bei Helligkeit oder Zuverlässigkeit. Fortschritte im Chipdesign und der Phosphortechnologie (bei weißen LEDs) steigern weiterhin die Effizienz. Bei roten LEDs haben verbesserte AlGaInP-Strukturen zu einer höheren Lichtausbeute und besserer Temperaturstabilität geführt. Zukünftige Entwicklungen könnten integrierten ESD-Schutz und höhere Leistungsfähigkeit in kleinen Gehäusen umfassen.