Rote SMD-LED 3,2x1,25x1,1mm - Durchlassspannung 2,0V - Strom 30mA - Leistung 72mW - Technisches Datenblatt

1. Produktübersicht

1.1 Allgemeine Beschreibung

Diese rote SMD-LED wird mit einem roten Leuchtdioden-Chip hergestellt und in einem standardmäßigen 3,2mm x 1,25mm x 1,1mm oberflächenmontierbaren Gehäuse verpackt. Das Bauteil ist für allgemeine Anzeige-, Beschriftungs- und Displayanwendungen ausgelegt, die eine hohe Helligkeit und einen großen Abstrahlwinkel erfordern. Dank der kompakten Bauform eignet es sich für automatisierte SMT-Bestückung und Reflow-Lötprozesse.

1.2 Merkmale

• Extrem großer Abstrahlwinkel: 140 Grad (Halbwertswinkel), der klare Sichtbarkeit aus mehreren Richtungen ermöglicht.
• Kompatibel mit allen SMT-Bestückungs- und Lötprozessen, einschließlich bleifreiem Reflow.
• Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL): Stufe 3 gemäß JEDEC-Standard, erfordert ordnungsgemäße Handhabung und Vorbacken vor der Verwendung, wenn das Bauteil Umgebungsbedingungen außerhalb der spezifizierten Grenzen ausgesetzt war.
• RoHS-konform, frei von gefährlichen Substanzen wie Blei, Quecksilber, Cadmium und sechswertigem Chrom.
• Erhältlich in mehreren Helligkeits- und Wellenlängenbins für Designflexibilität.

1.3 Anwendungen

• Optische Anzeigen und Statuslichter in Unterhaltungselektronik, Industrieanlagen und Fahrzeuginnenräumen.
• Hinterleuchtung von Schaltern und Symbolen, z. B. in Tastaturen, Bedienfeldern und Beschilderungen.
• Allgemeinbeleuchtung und dekorative Anwendungen, bei denen kompakte Größe und geringer Stromverbrauch gewünscht sind.

2. Technische Parameter

2.1 Elektrische und optische Eigenschaften (Ta = 25 °C)

Die folgende Tabelle fasst die wichtigsten elektrischen und optischen Parameter zusammen, die bei einem Vorwärtsstrom von 20 mA und einer Umgebungstemperatur von 25 °C gemessen wurden, sofern nicht anders angegeben.

Hinweis: Toleranz der Durchlassspannungsmessung: ±0,1 V. Toleranz der dominanten Wellenlängenmessung: ±2 nm. Toleranz der Lichtstärkemessung: ±10%.

2.2 Absolute Maximalwerte

Überschreitungen der in der folgenden Tabelle aufgeführten Werte können zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen. Hierbei handelt es sich ausschließlich um Grenzwerte; eine Funktion des Bauteils bei diesen oder anderen Bedingungen außerhalb der empfohlenen Betriebsbedingungen wird nicht impliziert.

Der maximal zulässige Vorwärtsstrom muss reduziert werden, wenn der Wärmewiderstand und die Umgebungstemperatur dazu führen, dass die Sperrschichttemperatur 95 °C überschreitet. Unter Hochtemperaturbedingungen ist eine ausreichende Kühlung oder ein reduzierter Treiberstrom erforderlich.

3. Binning-System

Die LED ist in mehreren Bins für Durchlassspannung (VF), dominante Wellenlänge (λD) und Lichtstärke (IV) erhältlich. Dieses Binning ermöglicht es Designern, Bauteile mit engen Parametertoleranzen auszuwählen, um eine konsistente Leistung in einem Beleuchtungssystem zu gewährleisten.

3.1 Durchlassspannungs-Bins

Es sind drei VF-Bins definiert: B0 (1,8–2,0 V), C0 (2,0–2,2 V) und D0 (2,2–2,4 V). Die typische Durchlassspannung bei 20 mA beträgt etwa 2,0 V für das B0-Bin.

3.2 Dominante Wellenlängen-Bins

Es sind drei dominante Wellenlängenbins verfügbar: F00 (625–630 nm, Tiefrot), G00 (630–635 nm, Rot) und H00 (635–640 nm, Orange-Rot). Die typische Spitzenemission liegt bei etwa 630 nm.

3.3 Lichtstärke-Bins

Die Lichtstärke wird in drei Bereiche kategorisiert: 1BS (40–90 mcd), 1DN (90–140 mcd) und 1GK (140–200 mcd). Diese Bins ermöglichen die Abstimmung der Helligkeit in Multi-LED-Anwendungen.

Der Bin-Code wird zusammen mit anderen Kennungen wie Chargennummer und Datumscode auf dem Verpackungsetikett aufgedruckt.

4. Leistungskennlinien

Typische optische und elektrische Eigenschaften sind in den untenstehenden Kennlinien dargestellt. Diese Kurven dienen als Richtlinien für das Design; die tatsächliche Leistung kann je nach Betriebsbedingungen abweichen.

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

Das Diagramm zeigt die für eine Diode typische exponentielle Beziehung. Bei 20 mA beträgt die Durchlassspannung etwa 2,0 V. Die Kurve kann zur Abschätzung des Stroms für eine bestimmte Spannung verwendet werden, jedoch wird immer ein Vorwiderstand empfohlen.

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

Die relative Lichtstärke steigt mit dem Vorwärtsstrom bis zu 30 mA nahezu linear an. Bei höheren Strömen kann aufgrund von Erwärmung eine leichte Sättigung auftreten.

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

Mit steigender Lötstellentemperatur nimmt die relative Lichtleistung ab. Bei 85 °C beträgt die Intensität etwa 90 % des Werts bei 25 °C. Ein effektives Wärmemanagement ist erforderlich, um eine gleichbleibende Lichtausbeute zu gewährleisten.

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

Der maximal zulässige Vorwärtsstrom muss mit steigender Lötstellentemperatur reduziert werden. Bei 85 °C wird der maximale Strom auf etwa 20 mA reduziert, um die Sperrschichttemperatur unter 95 °C zu halten.

4.5 Vorwärtsstrom vs. dominante Wellenlänge (Abb. 1-10)

Die dominante Wellenlänge verschiebt sich mit steigendem Strom leicht, typischerweise um weniger als 2 nm über den Betriebsbereich. Dies ist auf Bandauffüllungseffekte im Halbleiter zurückzuführen.

4.6 Relative Intensität vs. Wellenlänge (Abb. 1-11)

Die spektrale Leistungsverteilung hat ein Maximum bei etwa 630 nm mit einer spektralen Halbwertsbreite von 15 nm (typisch). Dies gewährleistet ein gesättigtes Rot.

4.7 Abstrahlcharakteristik (Abb. 1-12)

Die LED zeigt eine breite lambertsche Abstrahlcharakteristik mit einem Halbwertswinkel von 140°. Dies macht sie ideal für Anwendungen, die eine breite Ausleuchtung oder Weitwinkelanzeige erfordern.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das Gehäuse hat eine Größe von 3,2 mm (Länge) x 1,25 mm (Breite) x 1,1 mm (Höhe). Auf der Unterseite befinden sich zwei Lötpads. Das Anodenpad ist in der Zeichnung mit einem Pluszeichen oder einer Kennzeichnung versehen. Detaillierte mechanische Zeichnungen finden Sie im Datenblatt (Abb. 1-1 bis 1-5).

5.2 Empfohlenes Lötmuster

Die empfohlenen Kupferpad-Abmessungen für das Reflow-Löten sind im Datenblatt angegeben. Eine ausreichende Pad-Größe gewährleistet einen guten thermischen und elektrischen Kontakt. Eine Schablonendicke von 0,12 mm für die Lötpaste wird allgemein empfohlen.

5.3 Polaritätskennzeichnung

Die Kathodenseite ist typischerweise durch eine Kerbe oder eine Abflachung am Gehäuse gekennzeichnet. In der Draufsicht von unten ist Pad 1 die Anode und Pad 2 die Kathode (gemäß Abb. 1-4). Bei der Montage ist die korrekte Polarität zu beachten.

6. SMT-Reflow-Löten

6.1 Reflow-Profil

Das empfohlene Reflow-Lötprofil basiert auf JEDEC-Standards. Die wichtigsten Parameter sind:

• Durchschnittliche Aufheizrate (Tsmax bis TP): maximal 3 °C/s
• Vorheiztemperaturbereich (Tsmin bis Tsmax): 150 °C bis 200 °C
• Vorheizzeit (ts): 60 bis 120 Sekunden
• Zeit über 217 °C (tL): 60 bis 150 Sekunden
• Spitzentemperatur (TP): 260 °C (maximal)
• Zeit innerhalb von 5 °C der Spitzentemperatur (tp): maximal 30 Sekunden
• Zeit bei Spitzentemperatur (>255 °C): maximal 10 Sekunden
• Durchschnittliche Abkühlrate: maximal 6 °C/s
• Zeit von 25 °C bis Spitzentemperatur: maximal 8 Minuten

Reflow-Löten sollte nicht mehr als zweimal durchgeführt werden. Wenn zwischen zwei Lötzyklen mehr als 24 Stunden vergehen, können die LEDs Feuchtigkeit aufnehmen und sollten vor dem zweiten Reflow getrocknet werden.

6.2 Handlöten

Wenn Handlöten erforderlich ist, muss die Spitzentemperatur des Lötkolbens unter 300 °C liegen und die Lötzeit sollte 3 Sekunden nicht überschreiten. Pro LED ist nur ein Handlötvorgang zulässig.

6.3 Nacharbeit und Reparatur

Nacharbeit nach dem Reflow wird nicht empfohlen. Falls unvermeidbar, sollte ein Doppelspitzen-Lötkolben verwendet werden, um die thermische Belastung zu minimieren. Vorab-Qualifikationstests sind erforderlich, um sicherzustellen, dass die LED nicht beschädigt wird.

7. Handhabungshinweise

7.1 Lagerung

Die LEDs werden in Feuchtigkeitsschutzbeuteln (MBB) mit Trockenmittel und Feuchtigkeitsindikatorkarte geliefert. Vor dem Öffnen des Beutels bei ≤30 °C und ≤75 % relativer Luftfeuchtigkeit (rF) lagern. Nach dem Öffnen müssen die LEDs innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) verarbeitet werden, wenn sie bei ≤30 °C und ≤60 % rF gelagert werden. Wenn die Lagerzeit überschritten wird oder die Feuchtigkeitsindikatorkarte rosa anzeigt (Feuchtigkeitsaufnahme), ist ein Backen erforderlich: 60±5 °C für >24 Stunden.

7.2 Schutz vor elektrostatischer Entladung (ESD)

LEDs sind empfindlich gegenüber ESD. Es sind geeignete ESD-Schutzmaßnahmen zu treffen, einschließlich geerdeter Arbeitsplätze, leitfähiger Verpackung und antistatischer Handgelenkbänder. Das Bauteil ist für 2000 V HBM ausgelegt.

7.3 Chemische und umweltbezogene Hinweise

Das LED-Vergussmaterial ist Silikon, das für bestimmte Gase und Chemikalien durchlässig ist. Schwefelverbindungen in der Umgebung oder in angrenzenden Materialien sollten unter 100 ppm gehalten werden. Der Brom- und Chlorgehalt in externen Materialien sollte jeweils unter 900 ppm liegen, die Summe unter 1500 ppm. Flüchtige organische Verbindungen (VOCs) können ausgasen und sich auf der LED ablagern, was zu Verfärbungen und Lichtverlust führt. Klebstoffe, die in der Nähe der LED verwendet werden, dürfen keine organischen Dämpfe abgeben.

7.4 Mechanische Handhabung

Üben Sie keinen direkten Druck auf die Silikonlinse aus. Verwenden Sie eine Pinzette, um das Bauteil an den Seitenflächen zu greifen. Vermeiden Sie das Biegen der Leiterplatte nach dem Löten, da dies zu Rissen im LED-Gehäuse führen kann.

7.5 Reinigung

Isopropylalkohol wird zur Reinigung empfohlen. Andere Lösungsmittel müssen auf Verträglichkeit mit dem Silikon-Vergussmaterial getestet werden. Ultraschallreinigung wird nicht empfohlen, da sie die LED beschädigen kann.

8. Verpackungs- und Bestellinformationen

8.1 Verpackungsspezifikation

Die LEDs werden in Gurt- und Rollenform verpackt: 3000 Stück pro Rolle. Der Trägergurt besteht aus leitfähigem Kunststoff und hat eine Breite von 8 mm mit einem Taschenabstand von 4 mm. Der Rollendurchmesser beträgt 178 mm, der Nabendurchmesser 60 mm und die Gurtbreite 8 mm.

8.2 Etiketteninformationen

Jede Rolle trägt ein Etikett mit folgenden Informationen: Teilenummer, Spezifikationsnummer, Chargennummer, Bin-Code (einschließlich VF-, Wellenlängen- und Intensitäts-Bins), Menge und Datumscode. Der Bin-Code ist entscheidend für eine gleichbleibende Leistung in der Produktion.

8.3 Feuchtigkeitsbeständige Verpackung

Die Rollen werden in einem Feuchtigkeitsschutzbeutel mit Trockenmittel und einer Feuchtigkeitsindikatorkarte versiegelt. Der Beutel wird dann für den Versand in einem Karton verpackt.

9. Zuverlässigkeit und Prüfung

9.1 Zuverlässigkeitsprüfbedingungen

Das Produkt wurde gemäß JEDEC-Standards qualifiziert. Die folgenden Tests wurden mit jeweils 22 Proben durchgeführt, Akzeptanzkriterium: 0 Ausfälle zulässig (Ac=0, Re=1).

9.2 Ausfallkriterien

Die folgenden Kriterien definieren einen Ausfall nach der Zuverlässigkeitsprüfung:

• Durchlassspannung (VF) überschreitet das 1,1-fache der oberen Spezifikationsgrenze (OSG)
• Sperrstrom (IR) überschreitet das 2,0-fache der oberen Spezifikationsgrenze (OSG)
• Lichtstrom (Φ) fällt unter das 0,7-fache der unteren Spezifikationsgrenze (USG)

10. Anwendungshinweise

Beim Entwurf von LED-Schaltungen ist immer ein Vorwiderstand vorzusehen, um einen Überstrom zu vermeiden. Der Widerstandswert kann berechnet werden als R = (V_Versorgung - VF_typ) / IF_gewünscht. Beispiel: Bei 5 V Versorgungsspannung und einem Zielstrom von 20 mA ergibt sich R = (5 - 2,0) / 0,02 = 150 Ω. Verwenden Sie die worst-case VF min/max, um einen sicheren Betrieb unter allen Bedingungen zu gewährleisten.

Bei Serien- oder Parallelschaltungen sind Stromaufteilung und thermische Effekte zu berücksichtigen. LEDs desselben Bins sollten parallel verwendet werden, um Helligkeitsschwankungen zu minimieren. Es sollte eine ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte zur Wärmeableitung vorgesehen werden, insbesondere bei Betrieb mit höheren Strömen oder Umgebungstemperaturen.

Der große Abstrahlwinkel macht diese LED geeignet für Kantenbeleuchtung und Hintergrundbeleuchtungsanwendungen, bei denen eine gleichmäßige Ausleuchtung gewünscht ist.

11. Häufig gestellte Fragen

F: Warum nimmt die LED-Helligkeit mit steigender Temperatur ab?

A: Die interne Quanteneffizienz des Halbleiters nimmt mit der Temperatur ab, was bei gleichem Treiberstrom zu einer geringeren Lichtausbeute führt. Ein effektives Wärmemanagement ist entscheidend.

F: Kann ich die LED direkt von einer Spannungsquelle betreiben?

A: Nein, ein Vorwiderstand oder eine Konstantstromquelle ist zwingend erforderlich, um eine Beschädigung der LED zu vermeiden.

F: Was passiert, wenn eine Sperrspannung angelegt wird?

A: Sperrspannungen über der Durchbruchspannung können Leckströme verursachen und die LED letztendlich zerstören. Die maximale Sperrspannung beträgt 5 V (Prüfbedingung); eine dauerhafte Verpolung sollte vermieden werden.

F: Wie sollte ich unbenutzte LEDs lagern?

A: Im Original-Feuchtigkeitsschutzbeutel bei ≤30 °C und ≤75 % rF lagern. Nach dem Öffnen innerhalb von 168 Stunden verarbeiten oder vor der Verwendung backen.

F: Ist die LED kompatibel mit bleifreiem Löten?

A: Ja, die Spitzentemperatur von 260 °C ist kompatibel mit RoHS-konformen bleifreien Lötprozessen.

12. Funktionsprinzip

Eine LED ist eine Halbleiterdiode, die Licht emittiert, wenn Elektronen im PN-Übergang mit Löchern rekombinieren. Bei dieser roten LED besteht der aktive Bereich typischerweise aus Materialien wie Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid (AlGaInP) oder Gallium-Arsenid-Phosphid (GaAsP). Bei Durchlassspannung rekombinieren Elektronen von der n-Seite und Löcher von der p-Seite im aktiven Bereich, wobei Energie in Form von Photonen freigesetzt wird. Die Wellenlänge des emittierten Lichts entspricht der Bandlückenenergie des Halbleitermaterials – in diesem Fall etwa 1,96 eV für rotes Licht (630 nm). Die LED ist in eine klare oder getönte Silikonlinse eingekapselt, die auch Schutz bietet und die Abstrahlcharakteristik formt.

13. Entwicklungstrends

Rote LEDs entwickeln sich mit höherer Effizienz (höhere lm/W) und besserer thermischer Stabilität weiter. Der Trend geht zu kleineren Gehäusen (z. B. 3,2×1,25 mm ist bereits kompakt) und höheren Helligkeitsbins. Fortschritte in der Chip-Technologie, wie verbesserte Lichtauskopplung und Flip-Chip-Designs, versprechen weitere Leistungssteigerungen. Darüber hinaus wird erwartet, dass die Integration mit intelligenten Treiberschaltungen und IoT-Konnektivität die Anwendungen in intelligenter Beleuchtung und Displays erweitert.