Rote LED 3,0x3,0x0,55mm SMD Spezifikation - Durchlassspannung 2,0-2,6V - Lichtstrom 93,2-130lm - Hauptwellenlänge 617,5-625nm - Technisches Datenblatt

1. Produktübersicht

Dieses Dokument bietet die vollständige technische Spezifikation für eine hochhelle rote Oberflächenmontage-LED (SMD). Das Bauteil ist für anspruchsvolle Anwendungen entwickelt, insbesondere im Automobilsektor, wo Zuverlässigkeit, Leistung und Konsistenz von größter Bedeutung sind. Es nutzt einen AlGaInP (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid) Halbleiterchip, der für effiziente und stabile rote Lichtemission bekannt ist. Das Produkt ist in einem kompakten 3,0mm x 3,0mm x 0,55mm EMC (Epoxid-Formmasse)-Gehäuse untergebracht und bietet eine robuste Lösung für automatisierte Bestückungsprozesse.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Der primäre Zielmarkt für diese LED ist die Kfz-Beleuchtung, sowohl für Innen- als auch Außenanwendungen. Ihre Kernvorteile ergeben sich aus ihrem Design und ihrer Materialzusammensetzung. Das EMC-Gehäuse bietet ausgezeichnete thermische Stabilität und Widerstandsfähigkeit gegenüber Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit und Temperaturwechseln, was für Automotive-Elektronik entscheidend ist. Der extrem weite Betrachtungswinkel von 120 Grad gewährleistet eine gleichmäßige Lichtverteilung. Darüber hinaus unterstreicht die Einhaltung der AEC-Q102-Stresstestqualifikationsrichtlinien für automotivtaugliche diskrete Halbleiter ihre Eignung für die anspruchsvollen Betriebsbedingungen in Fahrzeugen.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Ein gründliches Verständnis der elektrischen und optischen Eigenschaften ist für einen korrekten Schaltungsentwurf und die Systemintegration unerlässlich.

2.1 Elektrische und optische Kenngrößen

Die Schlüsselparameter werden bei einer Standard-Sperrschichttemperatur (Ts) von 25°C gemessen. Die Durchlassspannung (VF) liegt bei einem Prüfstrom von 700mA zwischen einem Minimum von 2,0V und einem Maximum von 2,6V, mit einem typischen Wert, den Entwickler für erste Berechnungen nutzen können. Der Lichtstrom (Φ) ist beachtlich und reicht unter denselben 700mA-Betriebsbedingungen von 93,2 Lumen bis 130 Lumen, was auf einen hohen Wirkungsgrad für eine rote LED hinweist. Die Hauptwellenlänge (Wd) spezifiziert die wahrgenommene Farbe und liegt im roten Spektrum zwischen 617,5nm und 625nm. Das Bauteil weist einen sehr geringen Sperrstrom (IR) von weniger als 10µA bei 5V Sperrspannung auf, und einen thermischen Widerstand (RTHJ-S) von Sperrschicht zu Lötstelle von 14°C/W, was für thermische Managementberechnungen entscheidend ist.

2.2 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden auftreten können. Der absolute maximale Durchlassstrom (IF) beträgt 840mA Gleichstrom, wobei ein Spitzendurchlassstrom (IFP) von 1000mA unter gepulsten Bedingungen zulässig ist (1/10 Tastverhältnis, 10ms Pulsbreite). Die maximale Verlustleistung (PD) beträgt 2184mW. Das Bauteil hält eine Sperrspannung (VR) von bis zu 5V stand. Der Betriebs- und Lagertemperaturbereich ist mit -40°C bis +125°C breit, mit einer maximalen Sperrschichttemperatur (TJ) von 150°C. Die elektrostatische Entladungsfestigkeit (ESD) beträgt 2000V (Human Body Model), obwohl dennoch geeignete ESD-Handhabungsvorkehrungen erforderlich sind, da die Ausbeute auf diesem Niveau über 90% liegt.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs anhand von Schlüsselparametern, gemessen bei IF=700mA, in Bins sortiert.

3.1 Binning von Durchlassspannung und Lichtstrom

Die Durchlassspannung wird in drei Codes eingeteilt: C0 (2,0-2,2V), D0 (2,2-2,4V) und E0 (2,4-2,6V). Der Lichtstrom wird in drei Codes eingeteilt: RB (93,2-105 lm), SA (105-117 lm) und SB (117-130 lm). Die Hauptwellenlänge wird in D2 (617,5-620 nm), E1 (620-622,5 nm) und E2 (622,5-625 nm) eingeteilt. Ein vollständiger Produktbestellcode würde jeweils einen Bin aus diesen Kategorien spezifizieren, was Entwicklern ermöglicht, LEDs mit eng abgestimmter Leistung für ihre Anwendung auszuwählen.

4. Analyse der Leistungskurven

Während das PDF auf das Vorhandensein typischer optischer Kennlinien (ab Abb. 1-7) hinweist, sind die spezifischen Graphen für Durchlassspannung vs. Durchlassstrom, Lichtstrom vs. Durchlassstrom und spektrale Verteilung im extrahierten Text nicht enthalten. In einem vollständigen Datenblatt sind diese Kurven kritisch. Sie würden typischerweise zeigen, wie VF mit IF ansteigt, wie die Lichtausbeute mit dem Strom zunimmt, bevor sie bei hohen Strömen/Sperrschichttemperaturen möglicherweise sättigt oder abfällt, und den schmalen spektralen Peak, der für AlGaInP-LEDs charakteristisch ist. Entwickler nutzen diese Kurven, um den Treiberstrom für Effizienz und Ausgangsleistung zu optimieren und Farbverschiebungen mit der Temperatur zu verstehen.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen und Zeichnungen

Die LED hat eine Grundfläche von 3,0mm x 3,0mm bei einer Höhe von 0,55mm. Detaillierte Drauf-, Seiten- und Bodenansichten sind bereitgestellt. Alle Maßtoleranzen betragen ±0,05mm, sofern nicht anders angegeben. Die Bodenansicht zeigt deutlich das Layout der Anoden- und Kathodenanschlussflächen, was für das korrekte PCB-Footprint-Design und die Ausrichtung während der Bestückung wesentlich ist.

5.2 Polaritätskennzeichnung und empfohlenes Lötflächenmuster

Die Polarität ist klar gekennzeichnet. Das empfohlene Lötflächenmuster (Land Pattern) ist angegeben, um zuverlässiges Löten und eine gute thermische Verbindung zur Leiterplatte sicherzustellen. Die Einhaltung dieses Musters hilft, gute Lötfillete zu erzielen und minimiert die Belastung des Bauteils während thermischer Zyklen.

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

6.1 Anweisungen für SMT-Reflow-Löten

Das Produkt ist für alle standardmäßigen SMT-Bestückungs- und Lötprozesse geeignet. Das PDF enthält einen eigenen Abschnitt für Reflow-Lötanleitungen, der typischerweise ein empfohlenes Reflow-Profil mit spezifischen Temperaturzonen (Vorwärmen, Halten, Reflow-Spitze, Abkühlung), maximale Spitzentemperatur und Zeit oberhalb der Liquidustemperatur enthält. Dies stellt sicher, dass das EMC-Gehäuse und die internen Bondverbindungen während der Bestückung nicht durch übermäßige Hitze beschädigt werden.

6.2 Handhabungs- und Lagerungsvorkehrungen

Die LED hat einen Feuchtigkeitsempfindlichkeitsgrad (MSL) von Stufe 2. Das bedeutet, das Gehäuse kann bis zu einem Jahr Fabrikbedingungen (30°C/60% r.F.) ausgesetzt werden, bevor es vor dem Reflow-Löten getrocknet werden muss. Nach dem Öffnen der Verpackung muss es innerhalb von 168 Stunden (1 Woche) unter denselben Bedingungen gelötet werden. Produkte müssen in ihrer original Feuchtigkeitssperrbeutel mit Trockenmittel gelagert werden. Während der Handhabung sollten Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen beachtet werden.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Verpackungsspezifikation

Die LEDs werden auf Gurt und Rolle für automatisierte Bestückungsautomaten geliefert. Spezifikationen für die Trägerbandabmessungen (Taschengröße, Teilung), Rollenabmessungen (Durchmesser, Breite) und das Etikettenformat sind im Dokument angegeben. Diese Informationen sind für die Konfiguration der Fertigungslinienausrüstung notwendig.

7.2 Verpackung und Zuverlässigkeit

Die Verpackung umfasst feuchtigkeitsbeständige Sperrbeutel, Kartons und Etiketten mit Los-Code, Menge und Artikelnummer. Ein umfassender Zuverlässigkeitstestplan auf Basis von AEC-Q102 wird referenziert, einschließlich Tests wie Hochtemperaturlagerung, Temperaturwechsel, Feuchtewärme und Lötbarkeit. Spezifische Testpunkte, Bedingungen und Kriterien für das Beurteilen eines Ausfalls (z.B. zulässige Änderungen der Durchlassspannung oder des Lichtstroms) sind detailliert aufgeführt, um die Langzeitleistung zu gewährleisten.

8. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Die primäre Anwendung ist die Kfz-Beleuchtung. Dies umfasst Außenfunktionen wie Rückleuchten (Schluss-, Bremslichter), dritte Bremsleuchte und Seitenmarkierungsleuchten. Innenanwendungen umfassen Armaturenbrett-Hintergrundbeleuchtung, Schalterbeleuchtung und Ambientebeleuchtung. Ihre hohe Helligkeit und Zuverlässigkeit machen sie auch für andere Verkehrs-, Industrieanzeige- und Beschilderungsanwendungen geeignet.

8.2 Kritische Designüberlegungen

• Thermisches Management:Der maximale Durchlassstrom muss basierend auf der tatsächlichen Betriebssperrschichttemperatur heruntergeregelt werden, die 150°C nicht überschreiten darf. Der thermische Widerstand von 14°C/W bedeutet, dass pro Watt Verlustleistung die Sperrschicht 14°C heißer als die Lötstelle wird. Für Hochstrombetrieb sind ausreichende PCB-Kupferfläche (thermische Fläche) und möglicherweise ein Kühlkörper erforderlich.
• Stromtreibung:LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Eine Konstantstrom-Treiberschaltung wird empfohlen, um eine stabile Lichtausgabe und Farbe unabhängig von Schwankungen der Durchlassspannung aufrechtzuerhalten. Der Treiber sollte so ausgelegt sein, dass er innerhalb der absoluten Maximalwerte bleibt.
• Optisches Design:Der 120-Grad-Betrachtungswinkel ist dem Gehäuse inhärent. Sekundäroptik (Linsen, Reflektoren) kann für bestimmte Anwendungen benötigt werden, um den Lichtstrahl zu kollimieren oder zu formen.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu Standard-Kunststoff-SMD-LEDs bietet dieses EMC-Gehäuse eine überlegene thermische Leistung und Widerstandsfähigkeit gegenüber Hochtemperatur- und Hochfeuchteumgebungen, was ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal für den Automotive-Einsatz ist. Die AEC-Q102-Qualifikation ist ein formaler Beleg für diese Robustheit, die über typische kommerzielle Spezifikationen hinausgeht. Die Kombination aus hohem Lichtstrom (bis zu 130 lm) von einer kleinen 3x3mm Grundfläche bei 700mA ist ebenfalls ein Wettbewerbsvorteil für platzbeschränkte, hochhelle Anwendungen.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

10.1 Was ist der empfohlene Betriebsstrom?

Das Datenblatt spezifiziert die Kenngrößen bei 700mA und den absoluten maximalen Gleichstrom bei 840mA. Der empfohlene Betriebsstrom hängt vom thermischen Design Ihrer Anwendung ab. Für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb ist es ratsam, die LED bei oder unter 700mA zu betreiben, sofern keine außergewöhnliche Kühlung vorgesehen ist, um die Sperrschichttemperatur deutlich unter ihrer maximalen Grenze zu halten.

10.2 Wie wähle ich den richtigen Bin für meine Anwendung?

Für Anwendungen, die Farbkonsistenz erfordern (z.B. eine Multi-LED-Anordnung), spezifizieren Sie einen engen Hauptwellenlängen-Bin (z.B. nur E1). Für Anwendungen, die konstante Helligkeit erfordern, spezifizieren Sie einen engen Lichtstrom-Bin (z.B. nur SB). Für das Netzteil-Design kann die Spezifikation eines Durchlassspannungs-Bins (z.B. D0) helfen, die Treibereffizienz zu optimieren. Oft wird eine Kombination spezifiziert.

10.3 Kann ich diese LED für gepulsten Betrieb verwenden?

Ja, das Datenblatt erlaubt einen Spitzendurchlassstrom (IFP) von 1000mA unter gepulsten Bedingungen (10ms Pulsbreite, 1/10 Tastverhältnis). Dies kann genutzt werden, um eine höhere momentane Helligkeit zu erreichen als mit Gleichstrombetrieb möglich, aber die durchschnittliche Verlustleistung darf dennoch den Maximalwert nicht überschreiten, und die Sperrschichttemperatur muss kontrolliert werden.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Fallbeispiel: Entwurf eines hochhellen Kfz-Bremslichtclusters.Ein Entwickler entwirft eine neue LED-basierte dritte Bremsleuchte. Er benötigt hohe Helligkeit für die Tagessichtbarkeit und muss Automotive-Zuverlässigkeitsstandards erfüllen. Er wählt diese LED in den Bins SB (höchster Lichtstrom) und E1 (spezifischer Rotton). Er entwirft eine Leiterplatte mit einer großen thermischen Kupferfläche, die mit Durchkontaktierungen verbunden ist, um Wärme auf andere Lagen abzuleiten. Ein Konstantstromtreiber wird ausgewählt, um 700mA pro LED bereitzustellen. Das Reflow-Profil wird gemäß den SMT-Anweisungen im Datenblatt eingestellt. Nach der Bestückung durchläuft das Cluster Temperaturwechseltests, um die Robustheit des Designs zu validieren, wobei die inhärente, AEC-Q102-qualifizierte Zuverlässigkeit der LED genutzt wird.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Diese LED arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang. Das aktive Gebiet besteht aus AlGaInP. Wenn eine Durchlassspannung 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) ab. Die spezifische Zusammensetzung der AlGaInP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts definiert, in diesem Fall im roten Bereich von 617-625 nm. Das EMC-Gehäuse verkapselt den Chip, bietet mechanischen Schutz und enthält eine phosphorfreie Linse, um den Lichtaustritt zu formen.

13. Technologietrends und Kontext

Die AlGaInP-Technologie ist ausgereift und für rote, orange und gelbe LEDs hochoptimiert, mit ausgezeichneter Effizienz und Stabilität. Der Trend bei Automotive- und Hochzuverlässigkeits-LEDs geht zu höherer Leistungsdichte und größerer Effizienz (mehr Lumen pro Watt) bei gleichen oder kleineren Gehäusegrößen. Dies treibt Fortschritte im Chipdesign, Gehäusematerialien (wie fortschrittliche EMC oder Keramiksubstrate) und thermischen Managementtechniken voran. Darüber hinaus ist die Integration mit intelligenten Treibern und Sensoren für adaptive Beleuchtungssysteme eine laufende Entwicklung. Dieses Produkt reiht sich in diesen Trend ein und bietet eine robuste, leistungsstarke Lösung für traditionelle Beleuchtungsfunktionen, die mit moderner automatisierter Fertigung und strengen Qualitätsanforderungen kompatibel ist.