Übersicht über das technische Datenblatt: Orange LED 1,0x0,5x0,4mm, Spannung 1,7-2,4V, Leistung 48mW

1. Produktübersicht

Diese orange LED wird mit einem orangefarbenen Chip hergestellt und ist in einem extrem kompakten Gehäuse von 1,0 mm x 0,5 mm x 0,4 mm untergebracht. Sie ist für allgemeine Anzeige- und Displayanwendungen ausgelegt, bei denen Platz eine entscheidende Rolle spielt. Die LED bietet einen extrem weiten Abstrahlwinkel von 140 Grad, was sie für Anwendungen geeignet macht, bei denen eine gleichmäßige Lichtverteilung erforderlich ist. Sie ist mit allen SMT-Bestückungs- und Lötprozessen kompatibel und hat eine Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe von 3 (MSL 3). Das Bauteil ist RoHS-konform und erfüllt die aktuellen Umweltstandards.

1.1 Eigenschaften

• Extrem weiter Abstrahlwinkel (140°).
• Geeignet für alle SMT-Bestückungs- und Lötprozesse.
• Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe: Stufe 3.
• RoHS-konform.

1.2 Anwendungen

• Optische Anzeigen.
• Schalter- und Symboldisplays.
• Allgemeine Verwendung in der Unterhaltungselektronik, im Fahrzeuginnenraum und in industriellen Steuerungen.

2. Analyse der technischen Parameter

2.1 Optische und elektrische Eigenschaften

Die elektrischen und optischen Eigenschaften werden bei einer Prüfbedingung von Ts = 25°C und einem Vorwärtsstrom von 5 mA (sofern nicht anders angegeben) spezifiziert. Die Vorwärtsspannung (VF) ist in mehrere Bereiche von minimal 1,7 V bis maximal 2,4 V eingeteilt. Die dominante Wellenlänge (λD) erstreckt sich von 615 nm bis 630 nm und deckt das orangefarbene Spektrum ab. Die Lichtstärke (IV) liegt je nach Bin zwischen 8 mcd und 100 mcd. Die spektrale Halbwertsbreite beträgt typischerweise 15 nm, was auf eine relativ reine Farbausgabe hinweist. Der Sperrstrom (IR) bei VR = 5V ist auf maximal 10 µA begrenzt. Der thermische Widerstand von der Sperrschicht zur Lötstelle (RTHJ-S) beträgt 450 °C/W bei IF = 5 mA.

2.2 Absolute Maximalwerte

Die absoluten Maximalwerte dürfen während des Betriebs nicht überschritten werden, um Schäden zu vermeiden. Die Verlustleistung (Pd) beträgt 48 mW. Der Dauer-Vorwärtsstrom (IF) beträgt 20 mA, während der Spitzen-Vorwärtsstrom (IFP) bei einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Impulsbreite von 0,1 ms 60 mA erreichen kann. Die elektrostatische Entladungsfestigkeit (HBM) beträgt 2000 V. Der Betriebstemperaturbereich (Topr) liegt bei -40°C bis +85°C, und der Lagertemperaturbereich (Tstg) ist identisch. Die Sperrschichttemperatur (Tj) darf 95°C nicht überschreiten.

3. Bin-Klassifizierungssystem

3.1 Vorwärtsspannungs-Bins

Die Vorwärtsspannung wird in sieben Bins (A2, B1, B2, C1, C2, D1, D2) mit Bereichen von 1,7-1,8 V bis 2,3-2,4 V kategorisiert. Dies ermöglicht es Entwicklern, LEDs mit ähnlicher VF auszuwählen, um eine gleichmäßige Helligkeit in Reihen- oder Parallelschaltungen zu erzielen.

3.2 Dominante Wellenlängen-Bins

Die dominante Wellenlänge ist in sechs Bins unterteilt: D10 (615-617,5 nm), D20 (617,5-620 nm), E10 (620-622,5 nm), E20 (622,5-625 nm), F10 (625-627,5 nm) und F20 (627,5-630 nm). Diese feine Unterteilung gewährleistet eine gleichbleibende Farbe über verschiedene Produktionschargen hinweg.

3.3 Lichtstärke-Bins

Die Lichtstärke ist in sechs Bins sortiert: A00 (8-12 mcd), B00 (12-18 mcd), C00 (18-28 mcd), D00 (28-43 mcd), E00 (43-65 mcd) und F00 (65-100 mcd). Die ±10% Toleranz bei den Intensitätsmessungen muss bei der Systemauslegung berücksichtigt werden.

4. Analyse der Leistungskurven

4.1 Vorwärtsspannung vs. Vorwärtsstrom

Abbildung 1-6 zeigt die typische Vorwärtsspannungs-Vorwärtsstrom-Kennlinie. Bei 5 mA beträgt die Vorwärtsspannung etwa 2,0 V (typisch). Bei 20 mA steigt die Vorwärtsspannung auf etwa 2,8 V. Die Beziehung ist exponentiell, typisch für GaP- und GaAsP-LEDs.

4.2 Relative Intensität vs. Vorwärtsstrom

Abbildung 1-7 zeigt, dass die relative Intensität bis etwa 7,5 mA nahezu linear mit dem Vorwärtsstrom ansteigt und dann zu sättigen beginnt.

4.3 Temperatureffekte

Abbildung 1-8 zeigt, dass die relative Intensität mit steigender Umgebungstemperatur abnimmt. Bei 100°C beträgt die Intensität etwa 70% des Wertes bei 25°C. Abbildung 1-9 veranschaulicht die maximale Vorwärtsstromreduzierung bei hohen Pins-Temperaturen. Bei einer Pin-Temperatur von 100°C wird der maximale Vorwärtsstrom auf etwa 15 mA reduziert.

4.4 Dominante Wellenlänge vs. Vorwärtsstrom

Abbildung 1-10 zeigt eine leichte Rotverschiebung (Zunahme der Wellenlänge) mit steigendem Vorwärtsstrom, von etwa 620 nm bei 0,1 mA auf 623 nm bei 15 mA. Dieser Effekt muss bei farbkritischen Anwendungen berücksichtigt werden.

4.5 Spektrale Verteilung

Abbildung 1-11 zeigt die relative Intensität in Abhängigkeit von der Wellenlänge bei Ta=25°C. Die Spitzenwellenlänge liegt nahe 620 nm mit einer vollen Halbwertsbreite (FWHM) von etwa 15 nm. Das Spektrum ist sauber ohne Nebenpeaks.

4.6 Abstrahlcharakteristik

Abbildung 1-12 zeigt die Abstrahlcharakteristik. Die LED emittiert Licht nahezu gleichmäßig über Winkel bis zu ±70°, wobei die relative Intensität bei etwa ±80° auf 0,5 abfällt. Das breite Muster macht sie ideal für Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsanwendungen, bei denen ein breiter Strahl gewünscht wird.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die Gehäuseabmessungen betragen 1,0 mm x 0,5 mm x 0,4 mm (Länge x Breite x Höhe). Abbildung 1-1 (Draufsicht) und Abbildung 1-3 (Seitenansicht) zeigen die genauen Konturen. Alle Maße haben eine Toleranz von ±0,2 mm, sofern nicht anders angegeben.

5.2 Lötmuster

Abbildung 1-5 zeigt empfohlene Lötmuster. Die Anodenfläche (Pad 1) und die Kathodenfläche (Pad 2) sind für mechanische Stabilität und Wärmeableitung ausgelegt. Die Unteransicht (Abbildung 1-2) und die Polungsmarkierung (Abbildung 1-4) zeigen an, welches Pad welches ist.

5.3 Polaritätskennzeichnung

Die LED hat eine Polungsmarkierung auf der Oberseite (eine Eckfase oder ein Punkt), die die Kathode (Pad 2) kennzeichnet. Die korrekte Ausrichtung ist für den Betrieb unerlässlich.

6. Löt- und Montageanleitung

6.1 Reflow-Lötprofil

Abbildung 3-1 zeigt das empfohlene Reflow-Löttemperaturprofil. Schlüsselparameter: Vorwärmen von 150°C auf 200°C für 60-120 Sekunden; Temperaturanstieg ≤3°C/s; Zeit über 217°C (TL) 60-120 Sekunden; Spitzentemperatur (TP) 260°C mit einer maximalen Dauer von 10 Sekunden; Abkühlrate ≤6°C/s. Die Gesamtzeit von 25°C bis zur Spitze sollte 8 Minuten nicht überschreiten. Das Reflow-Löten sollte nicht mehr als zweimal durchgeführt werden. Wenn mehr als 24 Stunden zwischen zwei Lötvorgängen vergehen, kann die LED beschädigt werden.

6.2 Handlöten

Beim Handlöten sollte die Lötkolbentemperatur unter 300°C und die Lötzeit unter 3 Sekunden gehalten werden. Handlöten sollte nur einmal durchgeführt werden.

6.3 Reparatur

Reparaturen sind nach dem Löten zu vermeiden. Falls erforderlich, verwenden Sie einen Doppellötkolben. Bestätigen Sie vorab, dass die LED-Eigenschaften nicht beschädigt werden.

6.4 Vorsichtsmaßnahmen

Montieren Sie keine Bauteile auf verzogenen PCB-Bereichen. Vermeiden Sie nach dem Löten mechanische Spannungen oder Vibrationen während des Abkühlens. Kühlen Sie das Bauteil nicht schnell ab.

6.5 Lagerbedingungen

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Verpackungsspezifikationen

Jede Rolle enthält 4000 Stück. Die Abmessungen des Trägerbands sind in Abbildung 2-1 dargestellt (Teilung 2,00 mm, Breite 8,00 mm, Tiefe 0,61 mm). Die Rollenabmessungen (Abbildung 2-2) umfassen einen Außendurchmesser von 178 mm ±1 mm und einen Nabeninnendurchmesser von 60 mm ±0,1 mm. Das Etikett (Abbildung 2-3) enthält Teilenummer, Spezifikationsnummer, Chargennummer, Bin-Code, Lichtstrom, Farbort-Bin, Vorwärtsspannung, Wellenlänge, Menge und Herstellungsdatum.

7.2 Feuchtigkeitsbeständige Verpackung

Die LEDs werden in feuchtigkeitsbeständigen Beuteln mit Trockenmittel und einer Feuchtigkeitsindikatorkarte (Abbildung 2-4) versandt. Der Beutel ist mit ESD-Vorsichtsmaßnahmen gekennzeichnet.

7.3 Karton

Rollen werden für den Versand in Kartons verpackt (Abbildung 2-5).

8. Anwendungsempfehlungen

Typische Anwendungen umfassen optische Anzeigen in Unterhaltungselektronik (z. B. Smartphone-Status, Gerätesteuerungen), Fahrzeuginnenraumbeleuchtung (Tastenbeleuchtung, Kontrollleuchten) und industrielle Steuertafeln. Aufgrund des weiten Abstrahlwinkels eignen sich diese LEDs auch für die Kantenbeleuchtung oder direkte Hintergrundbeleuchtung kleiner Displays. Entwickler müssen für ausreichende Wärmeableitung sorgen, insbesondere bei Betrieb mit hohen Strömen oder erhöhten Umgebungstemperaturen. Die maximale Sperrschichttemperatur von 95°C darf nicht überschritten werden. Strombegrenzungswiderstände sind zwingend erforderlich, da die Vorwärtsspannung mit Temperatur und Strom variiert.

9. Technologievergleich

Im Vergleich zu Standard-Anzeige-LEDs bietet dieses Bauteil eine deutlich kleinere Grundfläche (1,0x0,5mm gegenüber typischen 3,2x1,6mm) und einen größeren Abstrahlwinkel (140° gegenüber typischen 120°). Die geringe Verlustleistung (max. 48 mW) macht es für batteriebetriebene Geräte geeignet. Die feine Unterteilung in Wellenlängen- und Intensitätsbins gewährleistet eine engere Farb- und Helligkeitsabstimmung in Multi-LED-Arrays, was ein Vorteil gegenüber generischen LEDs mit größeren Toleranzen darstellt.

10. Häufig gestellte Fragen

1. Wie lange ist die Lagerdauer vor dem Öffnen?Die LED kann im ungeöffneten Feuchtigkeitsbarrierebeutel bis zu einem Jahr bei ≤30°C und ≤75% RH gelagert werden.
2. Was passiert, wenn das Trockenmittel verblasst ist?Wenn das Feuchtigkeitsabsorptionsmaterial verblasst ist oder die Lagerzeit überschritten wurde, ist vor der Verwendung ein Backen bei 60±5°C für 24 Stunden erforderlich.
3. Wie schützt man vor ESD?Verwenden Sie geerdete Arbeitsplätze, Handgelenkbänder und leitfähige Behälter. Die LED ist für 2 kV HBM ausgelegt, dennoch werden Vorsichtsmaßnahmen für eine empfindliche Handhabung empfohlen.
4. Kann diese LED in schwefelreichen Umgebungen verwendet werden?Der Schwefelgehalt in der Umgebung sollte ≤100 PPM betragen. Zusätzlich muss der Halogengehalt (Brom und Chlor) in Kontaktmaterialien kontrolliert werden, um Korrosion zu vermeiden.

11. Praktisches Anwendungsbeispiel

In einem tragbaren medizinischen Gerät, das eine kleine orangefarbene Anzeige für Alarmmeldungen erfordert, ermöglichte der Einsatz dieser 1,0x0,5mm LED eine Miniaturisierung der Leiterplatte. Bei einem Vorwärtsstrom von 5 mA war die Lichtstärke von 28 mcd (Bin D00) für die Sichtbarkeit bei Tageslicht ausreichend. Der weite Abstrahlwinkel stellte sicher, dass der Alarm aus verschiedenen Winkeln sichtbar war. Der niedrige Betriebsstrom trug zur Verlängerung der Batterielebensdauer bei.

12. Funktionsprinzip

Diese LED basiert auf einem direkten Halbleiter mit Bandlücke (wahrscheinlich AlGaInP- oder GaAsP-Materialsystem). Wenn eine Vorwärtsspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen von der n-Seite mit Löchern auf der p-Seite und geben Energie in Form von Photonen ab. Die Energiebandlücke bestimmt die dominante Wellenlänge. Die orangefarbene Emission resultiert aus einer spezifischen Legierungszusammensetzung. Die Quanteneffizienz und die Ausgangsleistung werden durch die Sperrschichttemperatur, die Stromdichte und die Materialqualität beeinflusst.

13. Entwicklungstendenzen

Der Trend bei Anzeige-LEDs geht zu kleineren Gehäusen (bis zu 0,6x0,3mm) mit höherer Helligkeit und geringerem Stromverbrauch. Zukünftige Entwicklungen umfassen die Integration mehrerer Chips in einem Gehäuse, verbessertes Wärmemanagement und engere Binning für konsistente Farben. Die Verwendung von Silikon-Vergussmassen verbessert die Zuverlässigkeit, obwohl die Kompatibilität mit externen Materialien weiterhin eine Herausforderung darstellt. Die Industrie strebt weiterhin eine vollständige Einhaltung der Umweltvorschriften (ROHS, REACH) und eine höhere Immunität gegen elektrostatische Entladungen an.