Rote LED 3030 - Abmessungen 3,0x3,0x0,55mm - Spannung 2,0-2,6V - Leistung 520mW - Technisches Dokument auf Deutsch

1. Produktübersicht

1.1 Allgemeine Beschreibung

Diese rote LED wird mittels AlGaInP-Technologie auf einem Substrat hergestellt und bietet hohe Effizienz und Helligkeit. Das Gehäuse ist ein EMC-Typ mit Abmessungen von 3,0 mm x 3,0 mm x 0,55 mm, was ein kompaktes Design und gute thermische Eigenschaften ermöglicht. Das Bauteil ist für Automobilanwendungen ausgelegt und erfüllt die AEC-Q102-Zuverlässigkeitsstandards.

1.2 Eigenschaften

• EMC-Gehäuse für robuste Leistung
• Extrem weiter Abstrahlwinkel von 120 Grad
• Geeignet für alle SMT-Bestückungs- und Lötprozesse
• Erhältlich auf Gurt und Rolle für automatisierte Bestückung
• Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe: Level 2
• RoHS-konform
• Qualifiziert nach AEC-Q102 für Automobilqualität

1.3 Anwendungen

Die LED ist für die Automobilbeleuchtung im Innen- und Außenbereich vorgesehen. Beispiele sind Armaturenbrettanzeigen, Kartenleuchten, Bremslichter, Blinker und Umgebungsbeleuchtung.

2. Tiefgehende Interpretation technischer Parameter

2.1 Elektrische und optische Eigenschaften

Bei einem Teststrom von 150 mA und einer Löttemperatur von 25 °C liegt die Durchlassspannung (VF) zwischen 2,0 V und 2,6 V, wobei aufgrund des Binnings kein typischer Wert angegeben wird. Der Sperrstrom (IR) bei 5 V beträgt weniger als 10 µA. Der Lichtstrom (Φ) liegt zwischen 17,7 lm und 24,2 lm. Die dominante Wellenlänge (λD) liegt zwischen 627,5 nm und 635 nm, charakteristisch für rotes Licht. Der Abstrahlwinkel (2θ1/2) beträgt 120 Grad und bietet eine breite Lichtverteilung. Der Wärmewiderstand von der Sperrschicht zur Lötstelle (Rth JS real) beträgt typisch 40 °C/W, maximal 55 °C/W; der elektrische Wärmewiderstand beträgt typisch 23 °C/W, maximal 31 °C/W.

2.2 Absolute maximale Nennwerte

Die absoluten maximalen Nennwerte bei 25 °C Löttemperatur: Verlustleistung (PD) 520 mW, Durchlassstrom (IF) 200 mA, Spitzen-Durchlassstrom (IFP) 350 mA (10% Tastverhältnis, 10 ms Pulsbreite), Sperrspannung (VR) 5 V, ESD (HBM) 2000 V, Betriebstemperaturbereich -40 °C bis +125 °C, Lagertemperatur -40 °C bis +125 °C, Sperrschichttemperatur (TJ) 150 °C. Es ist entscheidend, diese Grenzen niemals zu überschreiten, um Schäden zu vermeiden.

2.3 Thermische Eigenschaften

Der Wärmewiderstand ist ein Schlüsselparameter für die LED-Zuverlässigkeit. Der reale Wärmewiderstand (Rth JS real) berücksichtigt sowohl konduktive als auch konvektive Pfade. Der elektrische Wärmewiderstand (Rth JS el) wird aus elektrischen Messungen abgeleitet. Eine angemessene Wärmeableitung ist erforderlich, um die Sperrschichttemperatur unter dem Maximum zu halten. Die photoelektrische Umwandlungseffizienz bei 25 °C im Pulsbetrieb beträgt 45%.

3. Binning-System

3.1 Durchlassspannungs-Bins

Bei 150 mA wird die Durchlassspannung wie folgt gebinnt: C0: 2,0-2,2 V, D0: 2,2-2,4 V, E0: 2,4-2,6 V.

3.2 Lichtstrom-Bins

Lichtstrom-Bins: JB: 17,7-19,6 lm, KA: 19,6-21,8 lm, KB: 21,8-24,2 lm.

3.3 Dominante Wellenlängen-Bins

Dominante Wellenlängen-Bins: F2: 627,5-630 nm, G1: 630-632,5 nm, G2: 632,5-635 nm.

4. Analyse der Leistungskurven

4.1 Durchlassspannung vs. Durchlassstrom

Die I-V-Kurve zeigt den typischen exponentiellen Verlauf. Bei niedrigem Strom (30 mA) liegt die Spannung bei etwa 1,9 V; bei 200 mA erreicht die Spannung etwa 2,6 V. Diese Kurve ist für das Design von Treiberschaltungen unerlässlich.

4.2 Durchlassstrom vs. relativer Lichtstrom

Der relative Lichtstrom steigt mit dem Durchlassstrom bis etwa 150 mA annähernd linear an und beginnt dann zu sättigen. Bei 200 mA liegt der relative Lichtstrom etwa 80 % höher als bei 100 mA. Dies deutet auf einen Effizienzabfall bei hohen Strömen hin.

4.3 Sperrschichttemperatur vs. relativer Lichtstrom

Mit steigender Sperrschichttemperatur nimmt der relative Lichtstrom ab. Bei 125 °C beträgt der Lichtstrom etwa 60 % des Werts bei 25 °C. Dieser thermische Abfall muss bei der thermischen Auslegung berücksichtigt werden.

4.4 Löttemperatur vs. Durchlassstrom

Diese Kurve zeigt den maximal zulässigen Durchlassstrom in Abhängigkeit von der Löttemperatur. Bei 25 °C beträgt der Strom 200 mA; bei 125 °C muss er auf etwa 50 mA reduziert werden, um eine Überhitzung zu vermeiden.

4.5 Spannungsverschiebung vs. Sperrschichttemperatur

Die Durchlassspannung nimmt mit steigender Temperatur ab, etwa -2 mV/°C. Bei 150 °C sinkt VF um etwa 0,3 V gegenüber 25 °C.

4.6 Abstrahlungsdiagramm

Das Abstrahlungsmuster zeigt eine breite, Lambert-ähnliche Verteilung mit maximaler Intensität bei 0 Grad und halber Intensität bei ±60 Grad, was den Abstrahlwinkel von 120 Grad bestätigt.

4.7 Verschiebung der dominanten Wellenlänge vs. Sperrschichttemperatur

Die dominante Wellenlänge verschiebt sich leicht mit der Temperatur, etwa +0,03 nm/°C, was bei höheren Temperaturen zu einer kleinen Rotverschiebung führt.

4.8 Spektrumsverteilung

Das Spektrum hat seinen Peak bei etwa 630 nm mit einer Halbwertsbreite (FWHM) von etwa 20 nm. Die Emission ist schmal, was zu einer hohen Farbreinheit beiträgt.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das Gehäuseumriss: 3,00 mm x 3,00 mm x 0,55 mm. Toleranzen betragen ±0,2 mm, sofern nicht anders angegeben. Detailzeichnungen zeigen die Draufsicht mit Kathoden- und Anodenmarkierungen, die Seitenansicht mit Höhe und die Untersicht mit Pad-Layout.

5.2 Lötmuster

Empfohlene Lötmusterabmessungen: Pad-Größe 0,65 mm x 1,55 mm, Abstand 2,30 mm, Gesamtmusterbreite 2,40 mm. Die richtige Ausrichtung gewährleistet eine gute Lötverbindungszuverlässigkeit.

5.3 Polarität

Die Polarität ist durch eine Markierung auf dem Gehäuse angegeben. Die Kathode ist normalerweise durch eine Kerbe oder einen Punkt gekennzeichnet. Stellen Sie sicher, dass die Ausrichtung bei der Montage korrekt ist.

5.4 Trägerbandabmessungen

Das Trägerband ist 8,00 mm breit, mit einem Taschenabstand von 4,00 mm. Die Komponenten sind mit der Polarität in einer bestimmten Richtung ausgerichtet. Toleranzen betragen ±0,1 mm.

5.5 Rollenabmessungen

Rolldurchmesser 180 mm, Nabendurchmesser 60 mm, Breite 12 mm. Jede Rolle enthält 4000 Stück.

5.6 Etikettenspezifikation

Das Etikett enthält Teilenummer, Spezifikationsnummer, Chargennummer, Bincode, Lichtstrom, Farbortbin, Durchlassspannung, Wellenlänge, Menge und Datumscode.

5.7 Feuchtigkeitsresistente Verpackung

Die LEDs werden in einem feuchtigkeitsdichten Beutel mit Trockenmittel und einer Feuchtigkeitsindikatorkarte verpackt. Nach dem Öffnen innerhalb von 24 Stunden verwenden oder bei 60 °C für 24 Stunden backen.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 SMT-Reflow-Lötprofil

Das empfohlene bleifreie Reflow-Profil: Aufheizrate max. 3 °C/s, Vorwärmen von 150 °C auf 200 °C für 60–120 Sekunden, Zeit über 217 °C max. 60 Sekunden, Spitzentemperatur 260 °C für max. 10 Sekunden, Abkühlrate max. 6 °C/s. Gesamtzeit von 25 °C bis zur Spitze darf 8 Minuten nicht überschreiten. Nicht mehr als zweimal reflowen, und zwischen den Reflows weniger als 24 Stunden einhalten.

6.2 Reparatur

Eine Reparatur nach dem Löten wird nicht empfohlen. Falls erforderlich, einen Doppelkolbenlötkolben verwenden. Testen Sie, um sicherzustellen, dass die LED-Eigenschaften nicht beeinträchtigt werden.

6.3 Vorsichtsmaßnahmen

• Die Silikonverkapselung ist weich; vermeiden Sie Druck auf die Oberseite während der Handhabung und Bestückung.
• Nicht auf ein verzogenes PCB montieren oder das PCB nach dem Löten biegen.
• Vermeiden Sie mechanische Belastung oder Vibration während des Abkühlens.
• Kühlen Sie das Bauteil nach dem Reflow nicht schnell ab.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Verpackungsmenge

Standardverpackung ist 4000 Stück pro Rolle. Großbestellungen werden in Kartons mit mehreren Rollen verpackt.

7.2 Bestellcode

Die Teilenummer codiert Produktserie, Gehäuse und Bin-Optionen. Kunden können gewünschte Bins für Durchlassspannung, Lichtstrom und Wellenlänge angeben, um die Anwendungsanforderungen zu erfüllen.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungen

Die LED ist ideal für die Innenbeleuchtung von Kraftfahrzeugen wie Deckenleuchten, Leselampen und Umgebungsbeleuchtung sowie für die Außenbeleuchtung wie Rücklichter, Blinker und Bremslichter. Ihr weiter Abstrahlwinkel und die hohe Helligkeit eignen sich auch für Beschilderungen und dekorative Beleuchtung.

8.2 Designüberlegungen

• Thermomanagement: Verwenden Sie ausreichend Kupferfläche im PCB und thermische Durchkontaktierungen, um die Sperrschichttemperatur unter 150 °C zu halten.
• Stromregelung: Verwenden Sie eine Konstantstromquelle mit Vorwiderstand oder einen LED-Treiber-IC, um den maximalen Strom nicht zu überschreiten.
• ESD-Schutz: Implementieren Sie ESD-Schutzvorrichtungen, wenn der Betrieb in Umgebungen mit hoher statischer Entladung erfolgt.
• Materialverträglichkeit: Vermeiden Sie Materialien in der Nähe der LED, die Schwefel (>100 ppm), Brom (>900 ppm), Chlor (>900 ppm) oder Gesamthalogene (>1500 ppm) enthalten, da diese Korrosion oder Verfärbung verursachen können.
• Ausgasung: Verwenden Sie keine Klebstoffe, die flüchtige organische Verbindungen (VOCs) abgeben, die in die Silikonlinse eindringen können.

9. Technischer Vergleich (optional)

Im Vergleich zu standardmäßigen bedrahteten LEDs bietet dieses EMC-Gehäuse eine bessere Wärmeleitfähigkeit, geringere Größe und Kompatibilität mit Reflow-Löten. Der weite Abstrahlwinkel von 120 Grad ist größer als bei vielen Standard-SMD-LEDs (typisch 110 Grad). Die AEC-Q102-Qualifizierung bietet Sicherheit für raue Automobilumgebungen mit extremen Temperaturen und Vibrationen.

10. Häufig gestellte Fragen

1. F: Was ist der maximale Strom für diese LED? A: Der absolute maximale Durchlassstrom beträgt 200 mA DC oder 350 mA gepulst (10% Tastverhältnis, 10 ms).
2. F: Kann sie in Umgebungen mit hohen Temperaturen verwendet werden? A: Der Betriebstemperaturbereich liegt zwischen -40 °C und +125 °C, aber eine Herabsetzung des Stroms bei hohen Temperaturen ist erforderlich (siehe Derating-Kurve).
3. F: Wie sind die Lagerbedingungen? A: Im originalen versiegelten Beutel bei ≤30 °C und ≤75% relativer Luftfeuchtigkeit bis zu 1 Jahr lagern; nach dem Öffnen innerhalb von 24 Stunden verwenden oder bei 60 °C backen.
4. F: Wie oft kann sie reflowgelötet werden? A: Nicht mehr als zweimal, mit einem Abstand von<24 Stunden.
5. F: Ist sie für den Außeneinsatz geeignet? A: Ja, bei entsprechender Verkapselung, aber stellen Sie sicher, dass sie keinen aggressiven Chemikalien oder UV-Strahlung ohne Schutz ausgesetzt ist.

11. Praktische Fälle

In einer Automobil-Bremslichtanwendung kann eine Anordnung von 6-8 LEDs in Reihe über 100 Lumen erzeugen und damit die gesetzlichen Helligkeitsanforderungen erfüllen. Mit geeignetem Thermomanagement behalten die LEDs über die Lebensdauer des Fahrzeugs eine stabile Lichtleistung. Ein weiterer Fall ist die Innenraum-Ambientebeleuchtung, bei der der weite Abstrahlwinkel eine gleichmäßige Ausleuchtung des Fahrgastraums gewährleistet.

12. Prinzipvorstellung

Die AlGaInP-rote LED funktioniert durch Elektron-Loch-Rekombination in der aktiven Schicht des Halbleiters. Das Materialsystem ermöglicht die Abstimmung der Bandlücke, um rotes Licht (ca. 630 nm) zu emittieren. Das EMC-Gehäuse schützt den Chip und bietet eine optische Linse zur Lichtauskopplung. Das Bauteil weist aufgrund der direkten Bandlücke eine hohe Quanteneffizienz auf.

13. Entwicklungstrends

Der Trend in der Automobilbeleuchtung geht zu kleineren, effizienteren und zuverlässigeren LEDs. EMC-Gehäuse werden aufgrund ihrer Robustheit zum Standard. Es gibt auch eine Tendenz zu höherem Lichtstrom pro Chip, um die Anzahl der benötigten LEDs zu reduzieren. Darüber hinaus entstehen integrierte photonische Module und intelligente Beleuchtung mit Kommunikationsfähigkeiten.