LED-Lampe 264-7SURD/S530-A3 Datenblatt - Leuchtendes Rot - 20mA - 125mcd - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die technischen Spezifikationen für eine hochhellige, leuchtend rote LED-Lampe. Das Bauteil gehört zu einer Serie, die für Anwendungen mit hohen Anforderungen an die Lichtleistung entwickelt wurde. Es nutzt AlGaInP-Chip-Technologie, die in rotes diffundierendes Harz eingekapselt ist, was zu einer deutlichen und lebhaften roten Lichtemission führt. Das Produkt wurde mit Zuverlässigkeit und Robustheit als Kernprinzipien entworfen, um eine konsistente Leistung in verschiedenen elektronischen Baugruppen zu gewährleisten.

Die LED entspricht wichtigen Umwelt- und Sicherheitsstandards, einschließlich RoHS, EU REACH und ist halogenfrei (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Sie ist in verschiedenen Abstrahlwinkeln erhältlich und kann auf Tape & Reel für automatisierte Bestückungsprozesse geliefert werden, um den Bedarf der Serienfertigung zu decken.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

2.1 Absolute Maximalwerte

Die absoluten Maximalwerte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Dies sind keine Bedingungen für den Normalbetrieb.

• Dauer-Vorwärtsstrom (IF):25 mA. Dies ist der maximale Gleichstrom, der kontinuierlich an die LED angelegt werden kann, ohne dass eine Degradation droht.
• Spitzen-Vorwärtsstrom (IFP):60 mA. Dieser Wert gilt unter gepulsten Bedingungen mit einem Tastverhältnis von 1/10 bei 1 kHz. Eine Überschreitung im stationären Betrieb führt wahrscheinlich zu einem Ausfall.
• Sperrspannung (VR):5 V. Das Anlegen einer Sperrspannung, die größer als dieser Wert ist, kann den Halbleiterübergang der LED zerstören.
• Verlustleistung (Pd):60 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das Gehäuse abführen kann, berechnet als Vorwärtsspannung (VF) x Vorwärtsstrom (IF).
• Betriebs- & Lagertemperatur:Das Bauteil ist für den Betrieb von -40°C bis +85°C ausgelegt und kann von -40°C bis +100°C gelagert werden.
• Löttemperatur (Tsol):Die Anschlüsse halten während des Lötprozesses 260°C für 5 Sekunden aus.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Diese Parameter werden unter Standardtestbedingungen von Ta=25°C und IF=20mA gemessen und liefern die Basis-Leistungsdaten.

• Lichtstärke (Iv):Der typische Wert beträgt 125 mcd (Millicandela), mit einem Minimum von 63 mcd. Dies quantifiziert die wahrgenommene Helligkeit des roten Lichtausgangs für das menschliche Auge.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):60 Grad (typisch). Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres Spitzenwerts abfällt, und definiert die Strahlausbreitung.
• Spitzenwellenlänge (λp):632 nm (typisch). Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung ihr Maximum erreicht.
• Dominante Wellenlänge (λd):624 nm (typisch). Dies ist die einzelne Wellenlänge, die vom menschlichen Auge wahrgenommen wird und den Farbton (leuchtendes Rot) definiert.
• Vorwärtsspannung (VF):Liegt im Bereich von 1,7V (min) bis 2,4V (max), mit einem typischen Wert von 2,0V bei 20mA. Dies ist der Spannungsabfall über der LED im Betrieb.
• Sperrstrom (IR):Maximal 10 µA bei Anlegen einer 5V-Sperrspannung.

Messunsicherheiten werden angegeben: ±0,1V für VF, ±10% für Iv und ±1,0nm für λd.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt weist auf die Verwendung eines Binning-Systems für Schlüsselparameter hin, wie in der Erklärung des Verpackungsetiketts referenziert. Dieses System gewährleistet Farb- und Helligkeitskonsistenz innerhalb definierter Toleranzen für Produktionschargen.

• CAT (Ränge der Lichtstärke):Bins für die Lichtleistung (Iv).
• HUE (Ränge der dominanten Wellenlänge):Bins für den Farbpunkt (λd), entscheidend für Anwendungen, die eine präzise Farbabstimmung erfordern.
• REF (Ränge der Vorwärtsspannung):Bins für den Vorwärtsspannungsabfall (VF), was für das Treiberdesign und das Strommanagement wichtig sein kann.

Spezifische Bincode-Werte und ihre Bereiche sind in diesem Auszug nicht detailliert, werden jedoch typischerweise in separaten Binning-Dokumenten des Herstellers bereitgestellt.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt enthält mehrere charakteristische Diagramme, die das Verhalten des Bauteils unter verschiedenen Bedingungen veranschaulichen.

4.1 Relative Intensität vs. Wellenlänge

Diese spektrale Verteilungskurve zeigt die Lichtleistung als Funktion der Wellenlänge, zentriert um das 632-nm-Maximum. Die schmale Bandbreite (Δλ typ. 20 nm) bestätigt eine gesättigte rote Farbe.

4.2 Richtcharakteristik

Ein Polardiagramm, das die räumliche Lichtverteilung veranschaulicht und mit dem 60-Grad-Abstrahlwinkel korreliert. Es zeigt, wie die Intensität von der Mittelachse abnimmt.

4.3 Vorwärtsstrom vs. Vorwärtsspannung (I-V-Kennlinie)

Dieses Diagramm zeigt die exponentielle Beziehung zwischen Strom und Spannung, typisch für eine Diode. Die Kurve hilft beim Entwurf der strombegrenzenden Schaltung.

4.4 Relative Intensität vs. Vorwärtsstrom

Zeigt, dass die Lichtleistung mit dem Strom zunimmt, bei höheren Strömen jedoch aufgrund von Effizienzabfall und thermischen Effekten sublinear werden kann.

4.5 Relative Intensität vs. Umgebungstemperatur

Demonstriert den negativen Temperaturkoeffizienten der Lichtleistung. Die Lichtstärke nimmt mit steigender Umgebungstemperatur ab, was für das thermische Management in der Anwendung entscheidend ist.

4.6 Vorwärtsstrom vs. Umgebungstemperatur

Kann Entlastungsrichtlinien veranschaulichen und zeigen, wie der maximal zulässige Vorwärtsstrom bei höheren Umgebungstemperaturen reduziert werden sollte, um innerhalb der Verlustleistungsgrenzen zu bleiben.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungszeichnung

Eine detaillierte mechanische Zeichnung zeigt die physikalischen Abmessungen der LED. Wichtige Hinweise sind: Alle Maße sind in Millimetern, die Flanschhöhe muss kleiner als 1,5 mm sein, und die allgemeine Toleranz beträgt ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben. Die Zeichnung definiert Anschlussabstand, Gehäusegröße und Gesamtform, was für das PCB-Footprint-Design wesentlich ist.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Die Kathode wird typischerweise durch eine flache Seite an der LED-Linse oder einen kürzeren Anschluss identifiziert. Die Datenblattzeichnung sollte dies klar angeben, was für die korrekte Installation zur Vermeidung von Sperrspannung entscheidend ist.

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

Sachgemäße Handhabung ist entscheidend, um die LED-Leistung und Zuverlässigkeit zu erhalten.

6.1 Anschlussverformung

• Biegen Sie die Anschlüsse an einer Stelle mindestens 3 mm von der Epoxidharz-Glühbirnenbasis entfernt.
• Führen Sie die Verformung vor dem Löten durch.
• Vermeiden Sie Belastung des Gehäuses; Belastung kann interne Bondverbindungen beschädigen oder das Epoxidharz brechen.
• Schneiden Sie die Anschlüsse bei Raumtemperatur.
• Stellen Sie sicher, dass die PCB-Löcher perfekt mit den LED-Anschlüssen ausgerichtet sind, um Montagespannung zu vermeiden.

6.2 Lagerung

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

6.3 Löten

Allgemeine Regel:Halten Sie einen Mindestabstand von 3 mm von der Lötstelle zum Epoxidharz-Gehäuse ein.

Handlöten:Lötspitzentemperatur max. 300°C (für einen 30W-Lötkolben), Lötzeit max. 3 Sekunden.

Wellen-/Tauchlöten:Vorwärmtemperatur max. 100°C für max. 60 Sekunden. Lötbad-Temperatur max. 260°C für max. 5 Sekunden.

Profil:Ein empfohlenes Löttemperaturprofil-Diagramm ist enthalten, das Vorwärm-, Halte-, Reflow- und Kühlzonen zeigt, um thermischen Schock zu minimieren.

Kritische Hinweise:

• Vermeiden Sie Belastung der Anschlüsse während der Hochtemperaturphasen.
• Löten Sie (tauchen oder hand) nicht mehr als einmal.
• Schützen Sie die LED vor mechanischem Stoß, bis sie nach dem Löten auf Raumtemperatur abgekühlt ist.
• Vermeiden Sie schnelles Abkühlen von der Spitzentemperatur.
• Verwenden Sie die niedrigste effektive Löttemperatur.

6.4 Reinigung

• Reinigen Sie bei Bedarf nur mit Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für ≤1 Minute.
• Vermeiden Sie Ultraschallreinigung. Wenn unbedingt erforderlich, qualifizieren Sie den Prozess vorab, um sicherzustellen, dass keine Schäden auftreten.

6.5 Wärmemanagement

Eine kurze, aber entscheidende Notiz betont, dass das thermische Management während des Anwendungsdesigns berücksichtigt werden muss. Der Betriebsstrom sollte unter Berücksichtigung der Sperrschichttemperatur eingestellt werden, da übermäßige Hitze die Lichtleistung und Lebensdauer reduziert.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Verpackungsspezifikation

Die LEDs sind in einem antistatischen Beutel verpackt, in einem Innenkarton platziert und dann in einem Außenkarton zum Versandschutz.

Verpackungsmenge:Mindestens 200 bis 1000 Stück pro Beutel. Vier Beutel sind in einem Innenkarton verpackt. Zehn Innenkartons sind in einem Außenkarton verpackt.

7.2 Etikettenerklärung

Das Verpackungsetikett enthält mehrere Codes:

• CPN:Kundeneigene Produktionsnummer
• P/N:Produktionsnummer (z.B. 264-7SURD/S530-A3)
• QTY:Verpackungsmenge
• CAT, HUE, REF:Binning-Codes für Lichtstärke, dominante Wellenlänge bzw. Vorwärtsspannung.
• LOT No:Fertigungslosnummer für die Rückverfolgbarkeit.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Genannte Anwendungen umfassen Fernseher, Monitore, Telefone und Computer. Dies deutet auf die Verwendung als Kontrollleuchten, Hintergrundbeleuchtung für kleine Displays oder Status-LEDs in Unterhaltungselektronik und IT-Geräten hin.

8.2 Designüberlegungen

• Strombegrenzung:Verwenden Sie immer einen Vorwiderstand oder Konstantstromtreiber, um IF auf den gewünschten Wert zu begrenzen (z.B. 20mA für typische Helligkeit), schließen Sie sie niemals direkt an eine Spannungsquelle an.
• Thermisches Design:Stellen Sie sicher, dass die Leiterplatte und die Umgebung eine ausreichende Wärmeableitung ermöglichen, insbesondere bei Betrieb nahe der Maximalwerte oder in geschlossenen Räumen.
• Optisches Design:Der 60-Grad-Abstrahlwinkel eignet sich für weite Betrachtungswinkel. Berücksichtigen Sie Linsen- oder Lichtleiterdesign, wenn Strahlformung erforderlich ist.
• ESD-Schutz:Obwohl nicht hochsensitiv, werden während der Montage standardmäßige ESD-Handhabungsvorkehrungen empfohlen.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Während ein direkter Vergleich mit anderen Artikelnummern in diesem einzelnen Datenblatt nicht bereitgestellt wird, können die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale dieser LED-Serie abgeleitet werden:

• Material:Verwendung von AlGaInP-Halbleitermaterial, das für rote und bernsteinfarbene LEDs im Vergleich zu älteren Technologien hocheffizient ist.
• Helligkeit:Positioniert als eine \"höherhellige\" Serie innerhalb ihrer Kategorie.
• Konformität:Volle Konformität mit modernen Umweltvorschriften (RoHS, REACH, halogenfrei) ist ein bedeutender Vorteil.
• Robustheit:Das Datenblatt betont eine zuverlässige und robuste Konstruktion, was auf gute mechanische und thermische Beständigkeit schließen lässt.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F1: Welchen Widerstandswert sollte ich mit einer 5V-Versorgung verwenden, um 20mA zu erreichen?

A1: Mit dem Ohmschen Gesetz: R = (V_Versorgung - VF) / IF. Mit V_Versorgung=5V, VF(typ)=2,0V, IF=0,02A, R = (5-2)/0,02 = 150 Ω. Verwenden Sie einen Standard-150-Ω-Widerstand. Berechnen Sie immer für den ungünstigsten Fall VF(min), um sicherzustellen, dass der Strom die Grenzwerte nicht überschreitet.

F2: Kann ich diese LED mit einer 3,3V-Versorgung betreiben?

A2: Ja. Mit derselben Berechnung: R = (3,3-2,0)/0,02 = 65 Ω. Ein 68-Ω-Standardwiderstand wäre geeignet. Stellen Sie sicher, dass die Versorgung den erforderlichen Strom liefern kann.

F3: Warum nimmt die Lichtleistung bei hohen Temperaturen ab?

A3: Dies ist eine grundlegende Eigenschaft von Halbleiter-LEDs. Erhöhte Temperatur erhöht die Rate der nichtstrahlenden Rekombination im Chip, reduziert die interne Quanteneffizienz (IQE) und senkt somit die Lichtleistung.

F4: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

A4: Spitzenwellenlänge (λp) ist das physikalische Maximum des emittierten Spektrums. Dominante Wellenlänge (λd) ist die einzelne Wellenlänge von monochromatischem Licht, die der Farbwahrnehmung des LED-Lichts entsprechen würde. Für eine gesättigte Farbe wie dieses Rot sind sie nahe, aber nicht identisch.

11. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf eines Statusanzeigepanels für einen Netzwerkrouter.

Die LED (264-7SURD/S530-A3) wurde für ihre helle rote Ausgabe und Zuverlässigkeit ausgewählt. Vier LEDs werden verwendet, um Netzteil, Internet, Wi-Fi und Ethernet-Aktivität anzuzeigen.

Designschritte:

1. PCB-Layout: Platzieren Sie die LEDs gemäß der mechanischen Zeichnung und stellen Sie einen Abstand von 3 mm von den Lötpads zu jeglicher Linsenaussparung im Panel sicher.

2. Schaltungsdesign: Unter Verwendung einer 3,3V-Systemspannung berechnen Sie den Vorwiderstand: R = (3,3V - 2,0V) / 0,02A = 65Ω. Wählen Sie 68Ω, 1/8W Widerstände. Die Verlustleistung im Widerstand beträgt I^2*R = (0,02^2)*68 = 0,0272W, gut innerhalb der Nennleistung.

3. Thermische Überlegung: Das Panel ist belüftet und die LEDs sind beabstandet. Geschätzte Betriebsumgebung ist 45°C. Unter Bezugnahme auf die Kurve \"Relative Intensität vs. Umgebungstemperatur\" wird die Ausgabe leicht reduziert, aber akzeptabel sein.

4. Bestückung: Befolgen Sie das angegebene Wellenlötprofil. Führen Sie nach der Bestückung eine Sichtprüfung und einen Funktionstest durch.

12. Funktionsprinzip-Einführung

Diese LED arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang. Das aktive Gebiet besteht aus Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid (AlGaInP). Wenn eine Vorwärtsspannung angelegt wird, werden Elektronen aus dem n-dotierten Gebiet und Löcher aus dem p-dotierten Gebiet in das aktive Gebiet injiziert. Wenn diese Ladungsträger rekombinieren, geben sie Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlGaInP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die wiederum die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts definiert – in diesem Fall im roten Spektrum (~624-632 nm). Das rote diffundierende Epoxidharzgehäuse dient zum Schutz des Halbleiterchips, fungiert als Primärlinse zur Formung des Lichtausgangs und streut das Licht, um ein gleichmäßiges Erscheinungsbild zu erzeugen.

13. Entwicklungstrends

Die Entwicklung von Kontroll-LEDs wie dieser folgt mehreren Branchentrends:

• Erhöhte Effizienz:Laufende Verbesserungen in der Materialwissenschaft und epitaktischen Schichtabscheidung zielen darauf ab, mehr Licht (Lumen) pro Einheit elektrischer Eingangsleistung (Watt) zu erzeugen und so den Energieverbrauch zu reduzieren.
• Miniaturisierung:Während Durchsteckgehäuse aufgrund ihrer Robustheit beliebt bleiben, gibt es einen parallelen Trend zu kleineren oberflächenmontierbaren (SMD) Gehäusen für hochdichte PCB-Designs.
• Verbesserte Zuverlässigkeit und Lebensdauer:Verbesserungen bei Verpackungsmaterialien, Die-Attach-Techniken und Leuchtstofftechnologie (für weiße LEDs) treiben die Nennlebensdauern weiter nach oben, selbst bei höheren Betriebstemperaturen.
• Farbkonsistenz und Binning:Engere Binning-Toleranzen für dominante Wellenlänge, Lichtstrom und Vorwärtsspannung werden zum Standard, was eine bessere Farbabstimmung in Multi-LED-Anwendungen ohne manuelle Sortierung ermöglicht.
• Integration:Trends umfassen die Integration von strombegrenzenden Widerständen oder Steuer-ICs innerhalb des LED-Gehäuses, um den Schaltungsentwurf zu vereinfachen.

Diese Trends werden von den Anforderungen der Automobil-, Unterhaltungselektronik- und Allgemeinbeleuchtungsmärkte nach effizienteren, zuverlässigeren und designfreundlicheren Komponenten vorangetrieben.