Blaue LED-Chip-Spezifikation 1,0x0,5x0,4mm - 2,6-3,4V - 20mA - 70mW - Deutsche technische Daten

1. Produktübersicht

Die RF-BU0402TS-CE-B ist eine kompakte blaue SMD-LED, die mit einem hocheffizienten blauen Chip hergestellt wird. Sie ist für allgemeine Anzeige- und Displayanwendungen konzipiert, bei denen ein großer Betrachtungswinkel und eine kleine Grundfläche erforderlich sind. Die Abmessungen des Gehäuses betragen 1,0mm x 0,5mm x 0,4mm, was sie für platzbeschränkte Designs geeignet macht. Zu den wichtigsten Merkmalen gehören ein extrem großer Betrachtungswinkel, Kompatibilität mit standardmäßiger SMT-Bestückung und Reflow-Löten, Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe 3 sowie RoHS-Konformität. Typische Anwendungen umfassen optische Anzeigen, Hintergrundbeleuchtung von Schaltern, Symbolanzeigen und allgemeine Statusleuchten.

1.1 Allgemeine Beschreibung

Die LED verwendet einen blauen Chip, der Licht im dominanten Wellenlängenbereich von 465–475 nm emittiert. Sie ist in einem Miniaturgehäuse von 1,0mm x 0,5mm x 0,4mm mit einer klaren Epoxidlinse verkapselt. Das Bauteil ist für die automatisierte SMT-Bestückung ausgelegt und kann bis zu zwei Reflow-Lötprozesse mit einer Spitzentemperatur von 260°C (gemäß JEDEC-Normen) überstehen.

1.2 Merkmale

• Extrem großer Betrachtungswinkel (typ. 140°).
• Geeignet für alle SMT-Bestückungs- und Lötprozesse.
• Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe: Stufe 3 (gemäß IPC/JEDEC J-STD-020).
• RoHS-konform – bleifrei und frei von anderen beschränkten Substanzen.
• Erhältlich in mehreren Helligkeits- und Spannungsbins, um verschiedene Designanforderungen zu erfüllen.

1.3 Anwendungen

• Optische Anzeigen in Unterhaltungselektronik, Haushaltsgeräten und Fahrzeuginnenräumen.
• Hintergrundbeleuchtung von Schaltern und Symbolen (Tastaturen, Drucktaster).
• Display-Hintergrundbeleuchtung für kleine LCD- oder Segmentanzeigen.
• Allgemeine Statusanzeigen in Industrie- und Medizingeräten.

2. Technische Parameter

Alle elektrischen und optischen Messungen werden bei einer Prüfbedingung von Ts = 25°C durchgeführt, sofern nicht anders angegeben.

2.1 Elektrische / optische Kenndaten (IF = 5 mA)

2.2 Absolute Grenzwerte (Ts = 25°C)

Hinweis: Der maximale Strom sollte nach Messung der Gehäusetemperatur festgelegt werden. Die Sperrschichttemperatur darf den angegebenen Maximalwert nicht überschreiten.

3. Binning-System

Die LED wird in mehrere Bins für Durchlassspannung, dominante Wellenlänge und Lichtstärke kategorisiert. Dies ermöglicht Designern die Auswahl von Bauteilen, die exakte Schaltungsanforderungen erfüllen und eine gleichbleibende Helligkeit und Farbe in Systemen mit mehreren LEDs gewährleisten.

3.1 Durchlassspannungs-Bins

Die Durchlassspannung wird bei IF = 5 mA gemessen. Die Bins sind mit F1 bis J1 bezeichnet und decken einen Bereich von 2,6 V bis 3,6 V in Schritten von 0,1 V ab. Beispielsweise umfasst F1 2,6–2,8 V, F2 2,7–2,9 V usw. Die Messtoleranz beträgt ±0,1 V.

3.2 Dominante Wellenlängen-Bins

Die Wellenlängen-Bins werden bei IF = 5 mA angegeben. D10 umfasst 465,0–467,5 nm, D20 467,5–470,0 nm, E10 470,0–472,5 nm und E20 472,5–475,0 nm. Die Messtoleranz beträgt ±2 nm.

3.3 Lichtstärke-Bins

Die Intensitäts-Bins (IV) reichen von B00 (12–18 mcd) bis F20 (80–100 mcd). Dieser weite Bereich deckt verschiedene Helligkeitsanforderungen in Anzeigen, Hintergrundbeleuchtungen und Displays ab. Die Bin-Toleranz beträgt ±10 %.

4. Analyse der Leistungskurven

4.1 Durchlassspannung in Abhängigkeit vom Durchlassstrom

Die typische Durchlassspannung steigt mit zunehmendem Durchlassstrom. Bei 5 mA beträgt die Durchlassspannung je nach Bin etwa 2,7–3,1 V. Die Kurve ist von 0 bis 25 mA nahezu linear mit einer Steigung von etwa 0,1–0,2 V pro 10 mA.

4.2 Durchlassstrom in Abhängigkeit von der relativen Intensität

Die relative Lichtstärke steigt bis 20 mA etwa linear mit dem Durchlassstrom an. Bei 5 mA beträgt die Intensität etwa 0,3 relativ zu 20 mA. Betrieb mit höheren Strömen ergibt eine höhere Helligkeit, erhöht aber auch die Sperrschichttemperatur.

4.3 Umgebungstemperatur in Abhängigkeit von der relativen Intensität

Wenn die Umgebungstemperatur von 25°C auf 100°C ansteigt, sinkt die relative Intensität um etwa 10–15 %. Diese thermische Derating muss bei Hochtemperaturanwendungen berücksichtigt werden.

4.4 Anschlusstemperatur in Abhängigkeit vom Durchlassstrom

Der maximal zulässige Durchlassstrom sinkt, wenn die Anschluss- (Lötstellen-) Temperatur etwa 60°C überschreitet. Bei einer Anschlusstemperatur von 100°C wird der maximale kontinuierliche Durchlassstrom auf etwa 15 mA reduziert, um die Sperrschichttemperatur unter 95°C zu halten.

4.5 Durchlassstrom in Abhängigkeit von der dominanten Wellenlänge

Eine Erhöhung des Durchlassstroms von 0 auf 30 mA verursacht eine geringfügige Verschiebung der dominanten Wellenlänge (ca. +2 nm), was für InGaN-LEDs typisch ist. Dieser Effekt ist klein und für Anzeigeanwendungen normalerweise vernachlässigbar.

4.6 Relative Intensität in Abhängigkeit von der Wellenlänge (Spektrum)

Die spektrale Verteilung hat ihr Maximum bei etwa 470 nm mit einer Halbwertsbreite (FWHM) von etwa 15 nm. Die Emission ist schmalbandig und ergibt eine gesättigte blaue Farbe.

4.7 Abstrahlcharakteristik

Die LED zeigt eine lambertsche Abstrahlcharakteristik mit einem großen Betrachtungswinkel von 140° (Halbwinkel 70°). Dies macht sie für großflächige Anzeigen geeignet.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED ist in einem Gehäuse von 1,0mm x 0,5mm x 0,4mm (Länge x Breite x Höhe) untergebracht. Sie verfügt über zwei Anoden-/Kathodenpads auf der Unterseite, deren Polarität durch eine Kerbe gekennzeichnet ist (siehe Polardiagramm). Das empfohlene Lötpad-Layout beträgt 0,5mm x 0,6mm pro Pad mit einem Pad-Abstand von 0,6mm.

5.2 Polarität und Lötmuster

Die Kathode wird durch eine kleine Kerbe in der Draufsicht oder Unteransicht angezeigt. Das Bauteil ist für Reflow-Löten mit einer typischen Lötmaskenöffnung von 0,25 mm ausgelegt. Alle Maße sind in Millimetern mit Toleranzen von ±0,2 mm, sofern nicht anders angegeben.

5.3 Gurtband und Spulenabmessungen

Die Teile werden in 8 mm breitem Gurtband mit einem Teilungsabstand von 2,0 mm verpackt. Jede Spule enthält 4000 Stück. Der Außendurchmesser der Spule beträgt 178 mm ±1 mm, der Nabendurchmesser 60 mm ±0,1 mm und die Breite 8,0 mm +1 / -0 mm. Das Band ist mit einer Abdeckfolie versiegelt und enthält eine Polaritätsmarkierung zur Orientierung.

6. Löt- und Montageanleitung

6.1 Reflow-Lötprofil

Das empfohlene Reflow-Profil folgt den JEDEC-Normen. Vorwärmen von 150°C auf 200°C über 60–120 Sekunden. Die Zeit über 217°C (TL) sollte 60–150 Sekunden betragen. Die Spitzentemperatur (TP) darf 260°C für maximal 10 Sekunden nicht überschreiten. Die Abkühlrate sollte weniger als 6°C/s betragen. Maximal zwei Reflow-Lötzyklen sind zulässig; überschreitet die Zeit zwischen zwei Lötvorgängen 24 Stunden, können die LEDs beschädigt werden.

6.2 Manuelles Löten

Wenn Handlöten erforderlich ist, verwenden Sie eine Lötkolbenspitzentemperatur unter 300°C für weniger als 3 Sekunden. Handlöten sollte nur einmal durchgeführt werden. Während des Erhitzens keine mechanische Kraft ausüben.

6.3 Reparatur

Eine Reparatur nach dem Löten wird nicht empfohlen. Falls unvermeidbar, verwenden Sie einen Doppel-Lötkolben und überprüfen Sie, ob die LED-Eigenschaften nicht beeinträchtigt wurden.

6.4 Lagerung und Feuchtigkeitsmanagement

Die LED ist feuchtigkeitsempfindlich der Stufe 3. Vor dem Öffnen des Aluminiumbeutels bei ≤30°C / ≤75 % relativer Luftfeuchtigkeit bis zu einem Jahr ab Versiegelungsdatum lagern. Nach dem Öffnen beträgt die Lagerzeit 168 Stunden bei ≤30°C / ≤60 % relativer Luftfeuchtigkeit. Wenn die Lagerzeit überschritten ist oder das Trockenmittel verbraucht ist, ist ein Backen erforderlich: 60°C ±5°C für mindestens 24 Stunden. Spulen oder Tabletts nicht bei höheren Temperaturen backen.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die Standardverpackung umfasst 4000 Stück pro Spule. Jede Spule wird in einem feuchtigkeitsdichten Beutel mit Trockenmittel und Feuchtigkeitsindikatorkarte versiegelt. Das Etikett enthält Teilenummer, Spezifikationsnummer, Chargennummer, Bin-Code (für Lichtstrom, Farbort, Durchlassspannung und Wellenlänge), Menge und Datumscode. Die Spulen werden für den Versand in Kartons verpackt.

8. Anwendungshinweise

8.1 Schaltungsdesign-Überlegungen

Verwenden Sie stets Vorwiderstände in Reihe mit der LED, um zu verhindern, dass der Durchlassstrom den absoluten Grenzwert (20 mA Dauerstrom) überschreitet. Bereits kleine Spannungsänderungen können große Stromänderungen verursachen. Die Ansteuerschaltung muss so ausgelegt sein, dass die Durchlassspannung nur anliegt, wenn die LED eingeschaltet ist; Sperrspannung kann Migration und Beschädigung verursachen.

8.2 Wärmemanagement

Wärmeentwicklung verringert die Lichtausbeute und beschleunigt die Alterung. Sorgen Sie für ausreichende Wärmeableitung über Lötpads und Kupferflächen auf der Leiterplatte. Die Sperrschichttemperatur muss unter 95°C bleiben. In Umgebungen mit hoher Umgebungstemperatur ist der Durchlassstrom entsprechend zu reduzieren.

8.3 Umweltbeschränkungen

Die Betriebsumgebung sollte weniger als 100 ppm Schwefelverbindungen enthalten. Der Brom- und Chlorgehalt in externen Materialien (Vergussmassen, Klebstoffe) muss jeweils unter 900 ppm und insgesamt unter 1500 ppm liegen. Flüchtige organische Verbindungen (VOCs) aus Gehäusematerialien können in die Silikonvergussmasse eindringen und Verfärbungen verursachen; testen Sie Materialien vor der Verwendung.

9. Technischer Vergleich

Im Vergleich zu standardmäßigen 0603- oder 0805-Gehäusen spart die Grundfläche von 1,0x0,5x0,4 mm Leiterplattenfläche, während ein großer Betrachtungswinkel von 140° erhalten bleibt. Der niedrige Wärmewiderstand (450 K/W) ermöglicht eine effiziente Wärmeableitung. Das enge Wellenlängen-Binning (±2,5 nm pro Bin) bietet eine bessere Farbkonsistenz als viele generische blaue LEDs. Die hohe ESD-Festigkeit (1000 V HBM) sorgt für Robustheit bei der Herstellung und im Feld.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

• Welcher Durchlassstrom wird für typische Anwendungen empfohlen?5–10 mA sind üblich für Anzeigen; bis zu 20 mA für höhere Helligkeit, jedoch unter Beachtung der thermischen Grenzen.
• Kann ich die LED mit einem PWM-Signal ansteuern?Ja, aber halten Sie den Spitzenstrom unter 60 mA und das Tastverhältnis unter 10 %, um Überhitzung zu vermeiden.
• Wie sollte ich ungeöffnete Spulen lagern?Bei ≤30°C und ≤75 % relativer Luftfeuchtigkeit im Original-Feuchtigkeitsschutzbeutel.
• Was passiert, wenn die LED einer ESD über 1000 V ausgesetzt wird?Sie kann katastrophal ausfallen oder einen erhöhten Leckstrom aufweisen. Verwenden Sie während der Handhabung geeigneten ESD-Schutz.
• Warum variiert die Durchlassspannung zwischen den Bins?Herstellungstoleranzen verursachen geringfügige Abweichungen in den Chip-Eigenschaften. Das Binning gewährleistet ein konsistentes elektrisches Verhalten innerhalb eines bestimmten Bins.

11. Anwendungsfallstudien

11.1 Hintergrundbeleuchtung eines kleinen LCD-Panels

Drei blaue LEDs (E00-Bin) wurden in Reihe mit einem 150-Ω-Widerstand geschaltet und mit 5 V betrieben. Jede LED erhielt etwa 10 mA. Die kombinierte Intensität (180 mcd) beleuchtete ein 1,5-Zoll-Zeichendisplay ausreichend.

11.2 Erzeugung von weißem Licht

Durch Beschichten der blauen LED mit einem gelben Leuchtstoff (nicht im Lieferumfang) kann eine weiße LED erzeugt werden. Das schmale blaue Spektrum (465–475 nm) ist für die Leuchtstoffkonversion geeignet.

11.3 Fahrzeuginnenraum-Anzeige

Der große Betrachtungswinkel und das kleine Gehäuse ermöglichten den Einbau in einen Armaturenbrettknopf. Die LED überstand Temperaturwechseltests gemäß AEC-Q101 aufgrund ihrer robusten Konstruktion.

12. Funktionsprinzip

Die LED basiert auf einem InGaN (Indium-Gallium-Nitrid)-Halbleiterchip. Bei Durchlassvorspannung rekombinieren Elektronen mit Löchern in der aktiven Zone und geben Energie als Photonen ab. Die Bandlücke des Materials bestimmt die Emissionswellenlänge (~470 nm für Blau). Der Chip ist auf einem Leadframe montiert und mit durchscheinendem Epoxidharz vergossen, um die Sperrschicht zu schützen und die Lichtauskopplung zu verbessern.

13. Entwicklungstrends

Der Trend bei miniaturisierten blauen LEDs geht zu noch kleineren Grundflächen (z.B. 0,6x0,3x0,2mm) und höherem Wirkungsgrad (bis zu 30 % WPE). Verbessertes Wärmemanagement und ESD-Schutz werden integriert. Die Verwendung blauer LEDs für phosphorkonvertierte weiße Beleuchtung nimmt in den Märkten für Automobil, Mobilgeräte und Allgemeinbeleuchtung zu. Die Industrie führt zudem strengere Binning-Standards ein, um die Farbkonsistenz in Großserienanwendungen sicherzustellen.