Blaue LED 3535 - 3,45x3,45x2,20mm - Spannung 2,6-3,4V - Leistung 5,1W - Dominante Wellenlänge 465-475nm - Technisches Datenblatt

1. Produktübersicht

Die RF-AL-C3535L2K1RB-05 ist eine leistungsstarke blaue Leuchtdiode (LED) auf Basis fortschrittlicher InGaN-on-Substrat-Technologie. Konzipiert für anspruchsvolle Allgemeinbeleuchtung und Spezialanwendungen, liefert dieses 3535-Gehäuse (3,45mm x 3,45mm x 2,20mm) einen dominanten Wellenlängenbereich von 465-475nm und erzeugt tiefblaues Licht. Mit einer typischen Durchlassspannung von 2,6-3,4V bei 350mA und einem maximalen Durchlassstrom von 1500mA bietet es einen hervorragenden Lichtstrom (30-50 Lumen) und einen gesamten Strahlungsfluss (400-800mW). Das Keramikgehäuse gewährleistet überlegene Wärmemanagement und Zuverlässigkeit, wodurch es sowohl für die Standard-SMT-Bestückung als auch für Hochleistungsbeleuchtungsdesigns geeignet ist.

1.1 Kernvorteile

• Keramiksubstrat für geringen Wärmewiderstand und verbesserte Wärmeableitung
• Extrem weiter Abstrahlwinkel (120 Grad) für gleichmäßige Lichtverteilung
• Kompatibel mit allen SMT-Bestückungsprozessen und Lötprofilen
• Erhältlich in Tape-and-Reel-Verpackung (1000 Stück/Rolle) für effiziente Fertigung
• Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe 1 (MSL1) – kein Vorbacken erforderlich
• RoHS-konform – frei von gefährlichen Stoffen

1.2 Zielanwendungen

Diese blaue LED eignet sich ideal für eine Vielzahl von Anwendungen, darunter Farbakzentbeleuchtung, flexible LED-Streifen, Pflanzenwachstumsbeleuchtung (blaues Spektrum für Photosynthese), Landschaftsbeleuchtung, Bühnenfotografiebeleuchtung, Hotels, Einzelhandelsflächen, Büros und allgemeine Innenbeleuchtung. Ihr hoher Strahlungsfluss macht sie auch für UV-Härtung und industrielle Spezialbeleuchtung geeignet, bei der blaue Wellenlängen benötigt werden.

2. Technische Parameteranalyse

2.1 Elektro-optische Eigenschaften (bei 25°C, IF=350mA)

Die Durchlassspannung (VF) der LED liegt zwischen 2,6V und 3,4V mit einem typischen Wert von ~3,0V. Der Lichtstrom (IV) beträgt 30 bis 50 Lumen, während der gesamte Strahlungsfluss (Φe) zwischen 400mW und 800mW liegt. Die dominante Wellenlänge (λD) wird mit 465-475nm angegeben, mit einer engen Toleranz von ±1nm bei der Messung. Der Sperrstrom (IR) bei VR=5V beträgt weniger als 10µA, was minimale Leckage gewährleistet. Der Abstrahlwinkel (2θ1/2) beträgt 120 Grad, was eine breite Abdeckung bietet.

2.2 Absolute Maximalwerte

• Leistungsaufnahme (PD): 5100 mW
• Durchlassstrom (IF): 1500 mA
• Spitzen-Durchlassstrom (IFP): 1650 mA (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Puls)
• Sperrspannung (VR): 5 V
• ESD (HBM): 2000 V
• Betriebstemperatur (TOPR): -40°C bis +85°C
• Lagertemperatur (TSTG): -40°C bis +85°C
• Sperrschichttemperatur (TJ): 125°C

Es ist darauf zu achten, dass die Leistungsaufnahme den absoluten Maximalwert nicht überschreitet. Die Sperrschichttemperatur sollte unter 125°C gehalten werden, um die Zuverlässigkeit zu gewährleisten.

3. Binning-System

3.1 Durchlassspannungs-Bins (IF=350mA)

Die Durchlassspannung wird in vier Bins unterteilt:

• F0: 2,6 – 2,8 V
• G0: 2,8 – 3,0 V
• H0: 3,0 – 3,2 V
• I0: 3,2 – 3,4 V

3.2 Lichtstrom-Bins (IF=350mA)

• FA3: 30 – 35 lm
• FA4: 35 – 40 lm
• FA5: 40 – 45 lm
• FA6: 45 – 50 lm

3.3 Bins für dominante Wellenlänge

• D00: 465 – 470 nm
• E00: 470 – 475 nm

Messtoleranzen: VF ±0,1V, λD ±1nm, Lichtstärke ±10%. Das Binning ermöglicht es Kunden, präzise Farb- und Lichtstromkombinationen für ihre Anwendung auszuwählen.

4. Leistungskurven

4.1 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung

Der Durchlassstrom steigt nach der Einschaltschwelle (~2,6V) schnell mit der Spannung an. Bei 3,0V beträgt der Strom ~350mA; bei 3,4V nähert sich der Strom 1500mA. Diese steile IV-Kennlinie erfordert eine sorgfältige Stromregelung, um Übersteuerung zu vermeiden.

4.2 Relative Intensität vs. Durchlassstrom

Die relative Lichtausbeute steigt nahezu linear mit dem Strom bis etwa 1000mA an und beginnt dann zu sättigen. Bei 1500mA beträgt die relative Intensität etwa das 3,0-fache des Wertes bei 350mA. Thermische Effekte bei hohem Strom können jedoch die Effizienz verringern.

4.3 Temperatur vs. Relative Intensität

Wenn die Lötstellentemperatur (Ts) von 25°C auf 105°C steigt, nimmt die relative Intensität um etwa 20-30% ab. Eine ausreichende Kühlung ist unerlässlich, um die Lichtausbeute bei Hochleistungsbetrieb aufrechtzuerhalten.

4.4 Ts-Temperatur vs. Durchlassstrom (Leistungsminderung)

Der maximal zulässige Durchlassstrom muss mit steigender Temperatur reduziert werden: Bei 85°C Ts wird der maximale Strom auf etwa 800mA reduziert (von 1500mA bei 25°C). Diese Derating-Kurve stellt sicher, dass die Sperrschichttemperatur 125°C nicht überschreitet.

4.5 Spektrumsverteilung

Die spektrale Ausgangsleistung hat ein Maximum bei ~465-475nm mit einer Halbwertsbreite (FWHM) von etwa 25-30nm. Das Spektrum ist typisch für InGaN-blaue LEDs, ohne signifikante Nebenemission.

4.6 Abstrahlungsdiagramm

Das Abstrahlungsmuster ist lambertsch mit einem Halbwinkel von 60 Grad (120° Vollwinkel). Die relative Lichtstärke fällt bei ±60° von der optischen Achse auf 50% ab.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das LED-Gehäuse misst 3,45mm x 3,45mm x 2,20mm (Länge x Breite x Höhe). Die Draufsicht zeigt eine quadratische Lichtemissionsfläche; die Seitenansicht zeigt eine Dicke von 2,20mm inklusive Keramikbasis und Silikonlinse. Die Untersicht zeigt zwei elektrische Pads (Anode und Kathode) mit Abmessungen von 1,30mm x 0,65mm bzw. 0,50mm x 0,65mm. Eine Polaritätsmarkierung ist vorhanden.

5.2 Empfohlenes Lötmuster

Das empfohlene PCB-Landmuster umfasst zwei rechteckige Pads: 1,30mm x 0,85mm für die Anode und 1,30mm x 0,50mm für die Kathode, mit einem Abstand von 0,45mm dazwischen. Ein zusätzliches Wärme-Pad (3,50mm x 3,40mm) wird zur Wärmeableitung empfohlen. Alle Maße haben eine Toleranz von ±0,2mm.

5.3 Polaritätskennzeichnung

Die Kathode ist mit einer kleinen Kerbe an der Gehäusekante markiert. In der Untersicht ist das größere Pad typischerweise die Anode (Pluspol). Eine falsche Polarität kann die LED dauerhaft beschädigen.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Das empfohlene SMT-Reflow-Profil folgt J-STD-020. Wichtige Parameter:

• Aufheizrate: max. 3°C/s
• Vorwärmen: 150°C bis 200°C für 60-120 Sekunden
• Zeit über 217°C (TL): max. 60 Sekunden
• Spitzentemperatur (TP): 260°C, max. 10 Sekunden
• Zeit innerhalb von 5°C der Spitze: max. 30 Sekunden
• Abkühlrate: max. 6°C/s
• Gesamtzeit von 25°C bis Spitze: max. 8 Minuten

Der Reflow sollte nicht mehr als zwei Zyklen überschreiten. Wenn das Intervall zwischen den Reflows 24 Stunden überschreitet, wird ein Backen empfohlen, um die von der Silikonlinse absorbierte Feuchtigkeit zu entfernen.

6.2 Manuelles Löten

Beim Handlöten sollte die Lötkolbentemperatur unter 300°C und die Kontaktzeit unter 3 Sekunden gehalten werden. Es ist nur ein manueller Lötvorgang erlaubt. Vermeiden Sie Druck auf die Silikonlinse im heißen Zustand.

6.3 Handhabung und Lagerung

Lagern Sie die LEDs im original versiegelten Beutel bei<30°C und<75% relativer Luftfeuchtigkeit. Nach dem Öffnen sollte das Gerät innerhalb von 168 Stunden (30°C/60% rF) verwendet werden. Wenn die Lagerung 6 Monate überschreitet oder der Feuchtigkeitsindikator die Farbe ändert, backen Sie die LEDs bei 60±5°C,<5% rF für mindestens 24 Stunden vor der Verwendung.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Verpackungsformat

Standardverpackung: 1000 Stück pro Rolle. Trägerbandabmessungen: 12mm Breite, 8mm Teilung, mit 50 leeren Taschen am Anfang und Ende. Rollendurchmesser: 178mm ±1mm, Nabendurchmesser 59mm. Das Etikett enthält die Teilenummer, Spezifikationsnummer, Chargencode, Bincode (Lichtstrom, Wellenlänge, Spannung), Menge und Datumscode. Es wird ein feuchtigkeitsdichter Beutel mit Trockenmittel und ESD-Warnetikett verwendet.

7.2 Karton

Die Rollen werden in Kartons verpackt, um einen mechanischen Schutz während des Transports zu gewährleisten. Der Kunde kann Kennzeichnungsanforderungen angeben.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Wärmedesign

Aufgrund der hohen Leistungsdichte (bis zu 5,1W) ist ein effizientes Wärmemanagement entscheidend. Verwenden Sie ein Wärme-Pad auf der Leiterplatte, das mit einer großen Kupferfläche oder einem Kühlkörper verbunden ist. Die Sperrschichttemperatur muss unter 125°C gehalten werden. Bei 350mA sollte der Wärmewiderstand von der Sperrschicht zur Lötstelle etwa 10-15°C/W (typisch) betragen. Eine Stromreduzierung bei hohen Umgebungstemperaturen ist erforderlich.

8.2 Schaltungsdesign

Verwenden Sie immer Strombegrenzungswiderstände oder Konstantstromtreiber, um Überstrom durch kleine Spannungsänderungen zu vermeiden. Fügen Sie einen Sperrspannungsschutz (z.B. eine Schottky-Diode) hinzu, falls die Schaltung eine Sperrvorspannung anlegen könnte. Bei parallelen Strängen sorgen Sie mit einzelnen Widerständen für eine gleichmäßige Stromaufteilung.

8.3 Materialverträglichkeit

Vermeiden Sie die Exposition der LED in Umgebungen mit hohem Schwefelgehalt (>100ppm), da Schwefel die Silberpads korrodieren kann. Der Brom- und Chlorgehalt in umgebenden Materialien sollte jeweils unter 900ppm liegen, der Gesamthalogengehalt unter 1500ppm. Wählen Sie Klebstoffe und Vergussmassen, die keine flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) ausgasen, die die Silikonlinse beschlagen könnten.

9. Technischer Vergleich mit konkurrierenden Lösungen

Im Vergleich zu Standard-Kunststoffgehäuse-3535-LEDs (z.B. PLCC) bietet das Keramikgehäuse dieser LED einen geringeren Wärmewiderstand (typisch 5-10°C/W gegenüber 15-20°C/W), was höhere Treiberströme und eine bessere Lumenstabilität ermöglicht. Die Silikonlinse bietet eine höhere optische Effizienz und einen größeren Abstrahlwinkel als Epoxidharzlinsen. Darüber hinaus entfällt durch die MSL-1-Einstufung das lästige Vorbacken vor der Montage, was Ausfallzeiten reduziert. Keramikgehäuse sind jedoch etwas teurer, was durch die überlegene Zuverlässigkeit bei Hochleistungsanwendungen ausgeglichen wird.

10. Häufig gestellte Fragen

10.1 Kann ich diese LED kontinuierlich mit 1A betreiben?

Ja, aber nur, wenn das Wärmedesign die Sperrschichttemperatur unter 125°C hält. Bei 1A (1000mA) liegt die Durchlassspannung bei etwa 3,2-3,4V, was zu einer Verlustleistung von etwa 3,2-3,4W führt. Eine gute Kühlung ist zwingend erforderlich. Beachten Sie die Derating-Kurve: Bei 85°C Umgebungstemperatur beträgt der maximale Strom ~800mA.

10.2 Was ist die typische Lebensdauer dieser LED?

Unter Nennbedingungen (350mA, Tj<105°C) wird eine Lumenstabilität von >70% nach 50.000 Stunden erwartet. Höhere Ströme oder Temperaturen verkürzen die Lebensdauer. Für detaillierte Prognosen konsultieren Sie die Zuverlässigkeitstestdaten (Lebensdauertest: 1000h bei 350mA/25°C ohne Ausfälle).

10.3 Wie gehe ich mit der ESD-Empfindlichkeit um?

Die LED hat eine ESD-Festigkeit von 2000V HBM. Verwenden Sie geerdete Arbeitsplätze, ableitfähige Armbänder und leitfähige Verpackungen. Vermeiden Sie während der manuellen Handhabung das Berühren der elektrischen Kontakte.

11. Praktische Design-Fallstudie

Betrachten Sie einen blauen LED-Streifen für eine Pflanzenwachstumsleuchte. Bei Verwendung von 24 LEDs pro Meter, jede mit 350mA betrieben (insgesamt ~0,84A pro Meter), beträgt die Gesamtleistung pro Meter etwa 24 * 3,0V * 0,35A = 25,2W. Die Leiterplatte muss eine dicke Kupferschicht (≥2 oz) und einen Aluminiumkern zur Wärmeableitung aufweisen. Um eine gleichmäßige Lichtverteilung zu erreichen, werden die LEDs im Abstand von 41,6mm platziert. Ein Konstantstromtreiber mit 24V Ausgang und Strombegrenzung pro Kanal gewährleistet einen stabilen Betrieb. Die blaue Wellenlänge (470nm) wird für die vegetative Wachstumsphase ausgewählt. Es wird kein zusätzlicher Phosphor benötigt. Die Leuchte erreicht einen Wirkungsgrad von >90% bei der Umwandlung von elektrischer Leistung in Strahlungsfluss.

12. Funktionsprinzip

Diese LED verwendet InGaN (Indium-Gallium-Nitrid)-Quantentöpfe als aktive Schicht. Bei Durchlassvorspannung rekombinieren Elektronen und Löcher in den Quantentöpfen und emittieren Photonen mit einer Energie, die der Bandlücke entspricht (etwa 2,6eV für 475nm Blau). Das Substrat besteht typischerweise aus Saphir oder Siliziumcarbid, auf dem die Epitaxieschichten gewachsen werden. Das Keramikgehäuse fungiert als Wärmeverteiler und sorgt für elektrische Isolierung. Eine Silikonlinse kapselt den Chip ein, verbessert die Lichtauskopplung und schützt den Chip. Die direkte Bandlücke der LED gewährleistet eine hohe interne Quanteneffizienz (>80% bei niedrigen Strömen).

13. Entwicklungstrends

Die Industrie bewegt sich hin zu höherer Effizienz und besserer Farbwiedergabe bei weißen LEDs durch die Kombination blauer LEDs mit Phosphoren. Dedizierte blaue LEDs bleiben jedoch für Spezialanwendungen wie Pflanzenbeleuchtung (blaues + rotes Spektrum), medizinische Phototherapie und Unterhaltungsbeleuchtung unerlässlich. Trends umfassen die Steigerung der Lichtausbeute (Ziel >200 lm/W für blaue Chips), die Reduzierung des Wärmewiderstands durch verbesserte Gehäusedesigns (z.B. Dünnschicht-Flip-Chip) und die Integration des ESD-Schutzes im Gehäuse. Die Einführung von automatischem Binning auf Wafer-Ebene ermöglicht engere Farb- und Lichtstromverteilungen, was eine konsistente Leistung in der Massenproduktion gewährleistet.