RGB SMD LED 3,7x3,5x2,8mm Vollfarbe – Spannung Rot 1,7-2,4V, Grün/Blau 2,5-3,3V – Leistung bis 68mW pro Chip – Deutsches Technisches Datenblatt

1. Produktübersicht

1.1 Allgemeine Beschreibung

Die RF-W1SA35IS-A40 ist eine Vollfarb-RGB-SMD-LED, die für Hochleistungsanzeige- und Beleuchtungsanwendungen entwickelt wurde. Sie verfügt über ein kompaktes 3,7 mm x 3,5 mm x 2,8 mm Gehäuse mit matter Oberfläche und kontraststarkem Design. Das Bauteil integriert drei unabhängige LED-Chips (Rot, Grün, Blau) in einem einzigen Gehäuse und bietet so umfangreiche Farbmischungsmöglichkeiten. Die LED ist bis IPX6 wasserbeständig und daher für den Außeneinsatz geeignet. Mit einem breiten Abstrahlwinkel von 110 Grad und hoher Lichtstärke bietet sie eine hervorragende Sichtbarkeit aus verschiedenen Winkeln. Das Produkt ist RoHS-konform und für bleifreies Reflow-Löten geeignet, was modernen Umweltstandards entspricht.

1.2 Merkmale

• Extrem breiter Abstrahlwinkel (110°).
• Hohe Lichtstärke bei geringer Leistungsaufnahme.
• Gute Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer.
• Wasserbeständigkeit nach IPX6.
• Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe: 5a (MSL 5a).
• RoHS-konform und für bleifreies Reflow-Löten geeignet.
• Matte Oberfläche für verbesserten Kontrast.
• Oberflächenbürsten-Design für hohen Kontrast.

1.3 Anwendungen

• Outdoor-Vollfarb-Videowände und Displays.
• Innen- und Außendekorationsbeleuchtung.
• Vergnügungsparkbeleuchtung und Unterhaltungssysteme.
• Allgemeine Farbanzeige und Beschilderung.

2. Technische Parameter

2.1 Elektrische und optische Kenndaten (bei Ts=25°C)

Die folgende Tabelle fasst die wichtigsten elektrischen und optischen Parameter für jeden Farbchip zusammen. Durchlassspannungsbereiche (VF) für Rot: 1,7 V bis 2,4 V, Grün: 2,5 V bis 3,3 V, Blau: 2,5 V bis 3,3 V bei IF=20 mA. Die dominanten Wellenlängenbereiche betragen 617–628 nm (Rot), 520–545 nm (Grün) und 460–475 nm (Blau) mit Binning-Schritten von 5 nm für Rot und 3 nm für Grün/Blau. Die spektrale Bandbreite beträgt 24 nm (Rot), 38 nm (Grün) und 30 nm (Blau). Lichtstärkenbereiche (IV): Rot min 730 mcd, typ. 1100 mcd, max. 1600 mcd; Grün min 1540 mcd, typ. 2300 mcd, max. 3450 mcd; Blau min 380 mcd, typ. 570 mcd, max. 850 mcd. Das Intensitäts-Binning-Verhältnis beträgt 1:1,3 für alle Farben. Der Sperrstrom (IR) beträgt maximal 6 μA bei VR=5 V. Der Abstrahlwinkel beträgt 110°.

2.2 Absolute Maximalwerte

Die absoluten Maximalwerte geben die Grenzen an, bei deren Überschreitung eine Beschädigung des Bauteils auftreten kann. Durchlassstrom: Rot 25 mA, Grün/Blau 20 mA. Sperrspannung: 5 V für alle Farben. Betriebstemperaturbereich: -30 °C bis +85 °C. Lagertemperaturbereich: -40 °C bis +100 °C. Verlustleistung: Rot 60 mW, Grün/Blau 68 mW. Maximale Sperrschichttemperatur (TJ): 115 °C. Elektrostatische Entladung (ESD) Durchschlagspannung (HBM): 1000 V. Es ist darauf zu achten, dass die Verlustleistung die absoluten Maximalwerte nicht überschreitet. Alle Messungen erfolgen in standardisierten Umgebungen gemäß Herstellerangaben.

2.3 Binning-System

Um Farbkonsistenz und Helligkeitsgleichmäßigkeit zu gewährleisten, wird jeder Farbchip nach dominanter Wellenlänge, Lichtstärke und Durchlassspannung sortiert. Die dominanten Wellenlängen-Bins für Rot haben eine Schrittweite von 5 nm, für Grün/Blau von 3 nm. Die Lichtstärke wird mit einem Verhältnis von 1:1,3 pro Bin gruppiert. Auch Durchlassspannungs-Bins werden für jede Farbe bereitgestellt. Diese Bins sind auf dem Produktetikett vermerkt und ermöglichen es Kunden, LEDs mit engen Toleranzen für gleichmäßige Displays auszuwählen.

3. Leistungskurven

3.1 Durchlassspannung vs. Durchlassstrom

Die Kurve (Abb. 1-6) zeigt den Zusammenhang zwischen Durchlassspannung und Durchlassstrom für die drei Farben. Bei steigender Durchlassspannung von 1,5 V auf 3,5 V steigt der Durchlassstrom exponentiell an, wobei Rot bei gleichem Strom eine niedrigere Spannung aufweist als Grün und Blau. Dies hilft bei der Auslegung geeigneter Strombegrenzungsschaltungen.

3.2 Durchlassstrom vs. relative Intensität

Abb. 1-7 zeigt, dass die relative Intensität mit zunehmendem Durchlassstrom ansteigt. Bei 25 mA erreicht die relative Intensität ca. 250 % für Rot, 200 % für Grün und 180 % für Blau im Vergleich zum Referenzpunkt. Das lineare Verhalten bis etwa 20 mA deutet auf optimale Effizienz hin; darüber hinaus können thermische Effekte die Lichtausbeute verringern.

3.3 Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur

Abb. 1-8 zeigt, dass die Lichtstärke mit steigender Umgebungstemperatur abnimmt. Bei 100 °C sinkt die relative Intensität auf etwa 80 % des Wertes bei 25 °C. Ein ordnungsgemäßes Wärmemanagement ist unerlässlich, um die Helligkeit in Umgebungen mit hohen Temperaturen aufrechtzuerhalten.

3.4 Löttemperatur vs. Durchlassstrom-Derating

Abb. 1-9 zeigt eine Derating-Kurve für den Durchlassstrom in Abhängigkeit von der Lötstellentemperatur (Ts). Beispielsweise muss bei Ts=85 °C der maximale Durchlassstrom auf etwa 10 mA für Grün und Blau und auf 15 mA für Rot reduziert werden. Dies stellt sicher, dass die Sperrschichttemperatur innerhalb sicherer Grenzen bleibt.

3.5 Spektrale Verteilung

Abb. 1-10 zeigt die normierten Emissionsspektren der roten, grünen und blauen Chips. Der rote Peak liegt bei etwa 620–625 nm, der grüne bei etwa 530 nm und der blaue bei etwa 465 nm. Die schmalen Bandbreiten ermöglichen eine gute Farbsättigung und Mischfähigkeiten.

3.6 Abstrahlcharakteristik (Richtwirkung)

Abb. 1-11 und 1-12 veranschaulichen die Winkelverteilung der Strahlung in X-X- und Y-Y-Richtung. Die Intensität bleibt bis ±60° über 50 %, was den breiten Abstrahlwinkel von 110° bestätigt. Dies macht die LED für großflächige Displays geeignet, bei denen Gleichmäßigkeit erforderlich ist.

4. Mechanische Abmessungen und Verpackung

4.1 Gehäuseabmessungen

Das Gehäuse hat die Abmessungen 3,7 mm x 3,5 mm x 2,8 mm (LxBxH). Die Draufsicht zeigt eine 6-Pin-Konfiguration mit Anode/Kathode für jede Farbe: 1R+, 2R-, 3G+, 4G-, 5B+, 6B-. Eine Markierung kennzeichnet die Polarität. Die Unterseite zeigt die Lötpads. Ein empfohlenes Lötschema (Abb. 1-5) sorgt für eine ordnungsgemäße Wärmeableitung und mechanische Stabilität. Das Gehäuse enthält eine Vergussmasse (Abb. 1-6) zum zusätzlichen Schutz. Alle Maße sind in Millimetern mit Toleranzen von ±0,1 mm angegeben, sofern nicht anders vermerkt.

4.2 Abmessungen des Gurtbandes und der Rolle

Die LEDs werden in Gurtband mit einem für die automatische Bestückung geeigneten Rastermaß verpackt. Rollenabmessungen: A=400,2 mm, B=100,0 mm, C=14,3 mm, D=2,6 mm, E=16,4 mm, F=12,7 mm. Die Gurtbandbreite beträgt typischerweise 16 mm. Toleranzen sind ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben. Jede Rolle enthält 4000 Stück.

4.3 Etiketteninformationen

Das Etikett enthält Teilenummer, Chargennummer, Binning-Codes für Intensität (IV), Durchlassspannung (VF), Wellenlänge (Wd), Durchlassstrom (IF) und Menge (QTY). Das Herstellungsdatum ist ebenfalls angegeben. Diese Informationen sind für die Rückverfolgbarkeit und die Sicherstellung übereinstimmender Bins in der Baugruppe unerlässlich.

4.4 Feuchtigkeitsbeständige Verpackung

Die LEDs werden in antistatischen und feuchtigkeitsgeschützten Aluminiumfolienbeuteln mit Trockenmittel und einer Feuchtigkeitsanzeigekarte versandt. Dies schützt die MSL-5a-empfindlichen Bauteile während der Lagerung und des Transports. Der Beutel ist vakuumversiegelt, um eine niedrige Luftfeuchtigkeit im Inneren zu gewährleisten.

5. Lötrichtlinien

5.1 Reflow-Lötprofil

Ein standardmäßiges bleifreies Reflow-Profil wird empfohlen. Wichtige Parameter: durchschnittliche Aufheizrate ≤4 °C/s, Vorwärmen von 150 °C auf 200 °C für 60–120 s, Zeit oberhalb von 217 °C (TL) ≤60 s, Spitzentemperatur (TP) ≤245 °C für ≤10 s und Zeit innerhalb von 5 °C des Spitzenwerts ≤30 s. Abkühlrate ≤6 °C/s. Gesamtzeit von 25 °C bis zur Spitze ≤8 Minuten. Es ist nur ein Reflow-Zyklus zulässig. Stickstofflöten wird empfohlen, um Oxidation zu verhindern und die optische Leistung zu erhalten. Die Verwendung von Mitteltemperatur-Lotpaste wird empfohlen.

5.2 Handlöten und Reparatur

Falls Handlöten erforderlich ist, verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Temperatur unter 300 °C und halten Sie die Kontaktzeit unter 3 Sekunden ein. Es ist nur ein Handlötvorgang zulässig. Eine Reparatur nach dem Löten wird nicht empfohlen; falls unvermeidbar, verwenden Sie einen Doppellötkolben und validieren Sie die Auswirkungen auf die LED-Eigenschaften vorab.

5.3 Reinigung

Verwenden Sie zur Reinigung kein Wasser, Benzol oder Verdünner. Isopropylalkohol (IPA) wird empfohlen. Wenn andere Lösungsmittel verwendet werden, stellen Sie sicher, dass sie das LED-Gehäuse nicht angreifen. Vermeiden Sie ionische Flüssigkeiten, die Chlor oder Schwefel enthalten, da diese Korrosion verursachen können.

6. Handhabungshinweise

6.1 Lagerbedingungen

Die feuchtigkeitsbeständige Verpackung ist 6 Monate gültig, wenn sie unter 30 °C und 60 % relativer Luftfeuchtigkeit gelagert wird. Überprüfen Sie vor dem Öffnen auf Luftlecks; falls vorhanden, backen Sie das Produkt vor der Verwendung aus. Nach dem Öffnen innerhalb von 12 Stunden unter 30 °C / 60 % rF verwenden. Nicht verwendetes Material muss unter 30 °C / 10 % rF gelagert und vor der nächsten Verwendung ausgebacken werden (65±5 °C für 24 Stunden). Die Backanforderungen hängen vom Herstellungsdatum und Feuchtezustand ab, wie in der Tabelle beschrieben.

6.2 Schutz vor elektrostatischer Entladung (ESD)

Alle Geräte, die die LEDs handhaben, müssen ordnungsgemäß geerdet sein. Verwenden Sie antistatische Armbänder, Unterlagen, Uniformen, Handschuhe und Behälter. Beschädigte LEDs können eine niedrigere Durchlassspannung aufweisen oder bei niedrigem Strom nicht leuchten.

6.3 Sperrspannungsschutz

Der Sperrstrom normaler LEDs ist sehr gering, aber wiederholte Sperrspannungen über 5 V können Schäden verursachen und den Sperrstrom erhöhen, was die Grauskala des Displays beeinträchtigt. Dimensionieren Sie die Schaltungen so, dass die Sperrspannung niemals 5 V überschreitet.

6.4 Sichere Betriebstemperatur

Die Oberflächentemperatur der LED sollte unter 55 °C und die Anschlusstemperatur unter 75 °C während des Betriebs liegen. Ein ordnungsgemäßes Wärmemanagement mit ausreichender Kupferfläche und Abständen auf der Leiterplatte ist erforderlich, um die Sperrschichttemperatur unter dem Maximum von 115 °C zu halten. Der Treiberstrom muss basierend auf der Umgebungstemperatur reduziert werden.

6.5 Design- und Verwendungshinweise

• Der Durchlassstrom pro Chip darf den absoluten Maximalwert nicht überschreiten.
• Für jede Farbe wird eine Konstantstromansteuerung empfohlen.
• Die Gesamtverlustleistung muss innerhalb der Grenzen bleiben, wenn mehrere Chips leuchten.
• Vermeiden Sie Sperrspannungen; schalten Sie die Stromversorgung aus, wenn das Gerät nicht verwendet wird. Bei längerer Lagerung vor der Wiederverwendung entfeuchten.
• Stellen Sie bei Matrixansteuerung sicher, dass die Sperrspannung den Nennwert nicht überschreitet. Schützen Sie vor Überspannungen durch Blitzeinschlag.
• Altern Sie das Display nach der Montage, um Defekte zu erkennen, und verwenden Sie angemessene Stromstärken sowie eine kondensationsfreie Umgebung.
• Für raue Umgebungen (hohe Luftfeuchtigkeit, Salze, Sulfide) ist ein zusätzlicher Schutz erforderlich.
• Das erste Einschalten nach der Installation sollte für eine Anfangszeit mit 20 % der Nennleistung erfolgen, um Feuchtigkeit zu entfernen.
• Für Mietdisplays verwenden Sie passende Bins für Farb- und Helligkeitsgleichmäßigkeit. Verwenden Sie beim Versand feuchtigkeitsbeständige Verpackungen und schützen Sie die LEDs physisch.

6.6 Sonstige Handhabungshinweise

Berühren Sie die Epoxidoberfläche nicht direkt; halten Sie die LED mit einer Pinzette an den Seitenflächen. Vermeiden Sie Berührungen mit bloßen Händen, um Kontamination zu verhindern. Stapeln Sie bestückte Leiterplatten nicht, um Schäden am Harz und den Bonddrähten zu vermeiden. Weitere Vorsichtsmaßnahmen entnehmen Sie dem vollständigen Benutzerhandbuch des Herstellers.

6.7 Erklärung

Diese Spezifikation wird sowohl auf Englisch als auch auf Chinesisch bereitgestellt; die chinesische Version ist maßgeblich. Der Hersteller behält sich das Recht vor, Spezifikationen ohne vorherige Ankündigung zu ändern. Die gültige Spezifikation ist diejenige, die vor der Serienproduktion von beiden Parteien unterzeichnet wurde.

7. Zuverlässigkeitstests

7.1 Testbedingungen und -verfahren

Die LED wird verschiedenen Zuverlässigkeitstests gemäß JEDEC- und JEITA-Standards unterzogen. Tests umfassen Lötbeständigkeit (260 °C Spitze, 3 Mal), Temperaturschock (-40 °C bis +100 °C, 500 Zyklen), Feuchtigkeitsbeständigkeit (85 °C/85 % rF + 3 Reflow), Hochtemperaturlagerung (100 °C für 1000 h), Tieftemperaturlagerung (-40 °C für 1000 h), Betriebslebensdauer bei Raumtemperatur (25 °C, 20 mA für 1000 h), Hochtemperatur-Hochfeuchte-Betrieb (85 °C/85 % rF, 10 mA für 500 h), Temperatur-Feuchte-Lagerung (85 °C/85 % rF für 1000 h) und Tieftemperatur-Betrieb (-40 °C, 20 mA für 1000 h). Der Stichprobenumfang beträgt 22 Stück mit Akzeptanzkriterien von 0/1 Defekten.

7.2 Ausfallkriterien

Bewertungskriterien: Durchlassspannungsänderung ≤10 %, Sperrstrom ≤10 μA bei 5 V, durchschnittlicher Lichtstärkenabfall ≤30 % und keine mechanischen Defekte wie Risse, Delamination oder tote Leuchten. Die Zuverlässigkeitstests werden an einzelnen/gestreiften LEDs bei guter Wärmeableitung durchgeführt; die tatsächlichen Anwendungsbedingungen können die Lebensdauer beeinflussen.

8. Bestellinformationen

Die Standardverpackungseinheit ist eine Rolle mit 4000 Stück. Das Produkt wird mit einem Etikett geliefert, das Teilenummer, Chargennummer, Binning-Codes und Menge angibt. Für die Bestellung müssen Kunden die gewünschten Wellenlängen-, Intensitäts- und Spannungs-Bins angeben. Wenden Sie sich an den Lieferanten, um die Verfügbarkeit bestimmter Bins zu erfragen.

9. Anwendungsempfehlungen

9.1 Treiberschaltungsdesign

Verwenden Sie für jeden Farbkanal Konstantstromtreiber, um eine gleichbleibende Helligkeit und Farbmischung zu gewährleisten. Die Durchlassspannungsunterschiede zwischen den Bins sollten bei der Auslegung der Ausgangsspannung des Treibers berücksichtigt werden. Für kleine Stückzahlen können Vorwiderstände oder Linearregler verwendet werden, aber für große Displays wird PWM-Dimmung mit Konstantstrom bevorzugt, um Farbverschiebungen zu vermeiden.

9.2 Wärmemanagement

Da die maximale Sperrschichttemperatur 115 °C beträgt, ist eine ordnungsgemäße Wärmeableitung über Kupferflächen und thermische Durchkontaktierungen auf der Leiterplatte erforderlich. Bei dichten Pixelabständen sollten Sie den Abstand vergrößern oder eine Zwangskonvektion in Betracht ziehen. Reduzieren Sie den Treiberstrom gemäß der Löttemperatur-Derating-Kurve (Abb. 1-9), um eine Überhitzung zu vermeiden.

9.3 Farbmischung und Kalibrierung

Um einen genauen Weißabgleich zu erreichen, kalibrieren Sie die PWM-Verhältnisse der RGB-Kanäle mit einem Kolorimeter. Die schmalen Bandbreiten (insbesondere Rot und Blau) bieten einen großen Farbraum, aber Binning-Variationen erfordern eine Kompensation. Verwenden Sie die Binning-Codes auf dem Etikett, um LEDs in Gruppen mit engen Toleranzen zu sortieren.

9.4 Umweltaspekte

Die IPX6-Klassifizierung ermöglicht den Einsatz im Freien bei Regen, aber längere Einwirkung von hoher Luftfeuchtigkeit, Salzsprühen oder korrosiven Gasen (z.B. Schwefelwasserstoff) kann die Leistung beeinträchtigen. Verwenden Sie für Außenmodule eine Conformal Coating oder Verguss. In Küstengebieten sind zusätzliche Schutzmaßnahmen zu ergreifen.