RGB LED Vollfarbe Spezifikation - Größe 2,8x2,7x2,45mm - Spannung R:1,7-2,4V G/B:2,5-3,3V - Leistung 60/68mW pro Chip - Deutsches Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Der RF-W1SA27HS-M42 ist ein Vollfarb-SMD-LED-Gehäuse, das für kontrastreiche Anwendungen entwickelt wurde. Es verfügt über eine vollständig schwarze Oberfläche, um Reflexionen zu minimieren und den Kontrast in Display-Anwendungen zu maximieren. Die kompakten Abmessungen von 2,8 mm x 2,7 mm x 2,45 mm ermöglichen eine hohe Pixeldichte.

1.1 Allgemeine Beschreibung

Diese LED integriert drei separate rote, grüne und blaue Chips in einem einzigen Gehäuse und kann einen großen Farbraum erzeugen. Das Produkt ist mit einem extrem weiten Betrachtungswinkel von 110 Grad ausgelegt, der eine gleichmäßige Farbwahrnehmung aus weitem Blickwinkel gewährleistet. Es ist gemäß IPX6 wasserdicht und daher robust für Außeninstallationen. Die Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe beträgt 5a, was eine sorgfältige Handhabung und Lagerung erfordert. Darüber hinaus ist das Produkt RoHS-konform und für bleifreie Reflow-Lötverfahren geeignet.

1.2 Merkmale

• Extrem weiter Betrachtungswinkel (110°)
• Hohe Lichtstärke bei geringer Verlustleistung
• Hohe Zuverlässigkeit und lange Betriebslebensdauer
• Wassergeschützt nach IPX6
• Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe: 5a
• RoHS-konform und für bleifreie Reflow-Lötung geeignet
• Matte Oberfläche

1.3 Anwendungen

• Außen-Videowände in Vollfarbe
• Innen- und Außendekorationsbeleuchtung
• Vergnügungsattraktionen und Entertainment-Beleuchtung
• Allgemeine Beschilderungs- und Displayzwecke

2. Technische Parameter

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

Die folgende Tabelle fasst die wichtigsten elektrischen und optischen Parameter für jeden Farbchip zusammen:

Alle Parameter gemessen bei IF = 20 mA für jeden Chip, sofern nicht anders angegeben. Messtoleranzen: Vorwärtsspannung ±0,1 V, dominante Wellenlänge ±1 nm, Lichtstärke ±10%.

2.2 Absolute Maximalwerte

Es ist darauf zu achten, dass die Verlustleistung den maximalen Nennwert nicht überschreitet. Das Produkt sollte nicht unter Bedingungen betrieben werden, die diese Grenzwerte überschreiten.

2.3 Klassifizierungssystem (Binning)

Die LEDs werden basierend auf Vorwärtsspannung (VF), Lichtstärke (Iv) und dominanter Wellenlänge (λD) in Bins sortiert. Der Binning-Bereich für die Lichtstärke beträgt 1:1,3. Für die Wellenlänge haben rote Chips eine Bin-Stufe von 5 nm, während grüne und blaue 3 nm pro Bin haben. Das Etikett enthält die Teilenummer, Chargennummer und Bincodes für IV, VF, Wd und IF.

3. Leistungsmerkmale

3.1 Vorwärtsspannung vs. Vorwärtsstrom

Abbildung 1-6 zeigt den Zusammenhang zwischen Vorwärtsspannung und Vorwärtsstrom für jede Farbe. Mit zunehmender Vorwärtsspannung steigt der Vorwärtsstrom nichtlinear an. Der rote Chip hat eine niedrigere Schwellenspannung als Grün und Blau, was mit seinem niedrigeren Vorwärtsspannungsbereich übereinstimmt.

3.2 Relative Intensität vs. Vorwärtsstrom

Abbildung 1-7 zeigt die relative Intensität in Abhängigkeit vom Vorwärtsstrom. Die Ausgangsintensität steigt mit dem Strom, aber die Anstiegsrate verlangsamt sich bei höheren Strömen aufgrund thermischer Effekte.

3.3 Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur

Abbildung 1-8 zeigt die relative Intensität bei einer Umgebungstemperatur von -30°C bis 85°C. Die Intensität nimmt mit steigender Temperatur ab, insbesondere beim blauen Chip. Ein geeignetes Wärmemanagement ist zur Aufrechterhaltung der Leistung unerlässlich.

3.4 Löttemperatur vs. Vorwärtsstrom

Abbildung 1-9 zeigt den maximal zulässigen Vorwärtsstrom bei verschiedenen Lötpad-Temperaturen. Höhere Temperaturen verringern den maximalen Strom, um eine Überhitzung des LED-Übergangs zu vermeiden.

3.5 Spektrale Verteilung

Abbildung 1-10 zeigt die normierte spektrale Emission der roten, grünen und blauen Chips. Der rote Peak liegt bei etwa 620 nm, der grüne bei etwa 530 nm und der blaue bei etwa 465 nm. Die Spektren sind relativ schmal und ermöglichen eine gute Farbreinheit für Displayanwendungen.

3.6 Abstrahlcharakteristik

Die Abbildungen 1-11 und 1-12 zeigen die Strahlungsintensität in Abhängigkeit vom Winkel in X-X- bzw. Y-Y-Richtung. Die LED weist ein breites, nahezu lambertisches Abstrahlmuster mit einem Halbwertsbreitenwinkel von etwa 55 Grad zur Normalen auf, was zu einem weiten Betrachtungswinkel von insgesamt 110 Grad führt.

4. Mechanische Informationen

4.1 Gehäuseabmessungen

Die Gehäuseabmessungen der LED betragen 2,8 mm (Länge) x 2,7 mm (Breite) x 2,45 mm (Höhe). Alle Toleranzen betragen ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben. Das Gehäuse hat sechs Anschlüsse: 1R+, 2R- für Rot, 3G+, 4G- für Grün, 5B+, 6B- für Blau. Die Markierung für Pin 1 ist in der Draufsicht angegeben. Die Unterseite zeigt die Lötpads.

4.2 Polarität

Die Polarität ist in Abbildung 1-4 dargestellt. Die Anode und Kathode für jede Farbe sind deutlich gekennzeichnet. In das Design sollten Schutzschaltungen gegen Verpolung integriert werden, um Schäden zu vermeiden.

4.3 Lötmuster

Abbildung 1-5 zeigt das empfohlene Lötpad-Layout. Die Abmessungen sind für ein korrektes PCB-Footprint-Design angegeben. Darüber hinaus enthält das Gehäuse eine Vergussmasse (Abbildung 1-6) zum Schutz der Bonddrähte.

5. Verpackung

5.1 Verpackungsspezifikation

Die LEDs werden im Gurt- und Rollenformat mit 10.000 Stück pro Rolle verpackt. Die Abmessungen des Trägergurts sind in Abbildung 2-1 und die Rollenabmessungen in Abbildung 2-2 angegeben (Außendurchmesser 400 mm, Innendurchmesser 100 mm, Breite 12,4 mm usw.).

5.2 Etikett und Feuchtigkeitsbarriere

Jede Rolle ist mit Teilenummer, Chargennummer, Bincodes für Lichtstärke (IV), Vorwärtsspannung (VF), Wellenlänge (Wd), Vorwärtsstrom (IF), Menge (QTY) in Tausend und Datumscode gekennzeichnet. Die Rolle wird in einem antistatischen und feuchtigkeitsdichten Aluminiumfolienbeutel mit Trockenmittel und einer Feuchtigkeitsindikatorkarte (HIC) versiegelt, um eine niedrige Luftfeuchtigkeit aufrechtzuerhalten.

5.3 Karton

Mehrere Rollen werden für den Versand in einem Karton verpackt. Die Abmessungen des Kartons sind in Abbildung 2-5 angegeben.

6. Zuverlässigkeit

6.1 Zuverlässigkeitstests

Das Produkt wird gemäß JEDEC-Standards unter verschiedenen Stressbedingungen getestet: Beständigkeit gegen Löt Hitze (260°C, 3 mal), Temperaturschock (-40°C bis 100°C, 500 Zyklen), Feuchtigkeitsbeständigkeit (85°C/85%RH + Reflow), Hochtemperaturlagerung (100°C, 1000h), Niedertemperaturlagerung (-40°C, 1000h), Betriebslebensdauer bei Raumtemperatur (25°C, 20mA, 1000h), Hochtemperatur-Hochfeuchte-Lebensdauertest (85°C/85%RH, 10mA, 500h), Temperatur-Feuchte-Lagerung (85°C/85%RH, 1000h) und Niedertemperatur-Lebensdauertest (-40°C, 20mA, 1000h).

6.2 Ausfallkriterien

Nach den Zuverlässigkeitstests werden die LEDs beurteilt anhand von: Änderung der Vorwärtsspannung weniger als 10%, Sperrstrom weniger als 10 μA, durchschnittlicher Lichtstärkeabfall weniger als 30% und keine mechanischen Schäden (Risse, Delamination, defekte Chips).

7. SMT-Reflow-Löten

7.1 Reflow-Profil

Das empfohlene Reflow-Lötprofil ist in Abbildung 3-1 und Tabelle 3-1 dargestellt. Schlüsselparameter: Aufheizrate ≤4°C/s, Vorwärmung von 150°C auf 200°C für 60-120s, Zeit über 217°C (TL) ≤60s, Spitzentemperatur 245°C für ≤10s, Abkühlrate ≤6°C/s. Gesamtzeit von 25°C bis zur Spitze ≤8 Minuten. Es ist nur ein Reflow erlaubt. Die Verwendung von mitteltemperatur Lötpaste wird empfohlen.

7.2 Handlöten und Reparatur

Wenn Handlöten erforderlich ist, verwenden Sie einen Lötkolben bei einer Temperatur unter 300°C für weniger als 3 Sekunden und nur einmal. Reparaturen sollten vermieden werden, aber falls erforderlich, verwenden Sie einen Doppelkopf-Lötkolben. Lassen Sie das Produkt nach dem Löten auf Raumtemperatur abkühlen, bevor Sie es handhaben.

7.3 Reinigung

Nicht mit Wasser, Benzol oder Verdünner reinigen. Isopropylalkohol (Alkohol) wird empfohlen. Vermeiden Sie ionische Flüssigkeiten, die Chlor (Cl) oder Schwefel (S) enthalten.

8. Handhabungshinweise

8.1 Lagerung

Die feuchtigkeitsgeschützte Verpackung sollte bei ≤30°C und ≤60% relativer Luftfeuchtigkeit bis zu 6 Monate gelagert werden. Nach dem Öffnen müssen die LEDs innerhalb von 12 Stunden in einer kontrollierten Umgebung (≤30°C, ≤60% rF) verwendet werden. Nicht verwendetes Material sollte bei ≤30°C und ≤10% rF gelagert und vor der nächsten Verwendung 24 Stunden bei 65±5°C gebacken werden. Bei feucht gewordenen oder älteren als 6 Monaten erhöht sich die Backzeit (24-48h) oder Rückgabe ans Werk.

8.2 Statische Elektrizität

Statische Entladung kann die LED beschädigen und zu einer niedrigeren Vorwärtsspannung oder fehlender Lichtemission führen. Alle Geräte und das Personal sollten ordnungsgemäß geerdet sein. Verwenden Sie antistatische Armbänder, Unterlagen und Behälter.

8.3 Verpolungsschutz

Der Sperrstrom ist normalerweise gering, aber eine zu hohe Sperrspannung (über 5 V) kann den Leckstrom schnell erhöhen und zu Grauwertproblemen in Displays führen. Achten Sie darauf, dass die Sperrspannung unter 5 V bleibt.

8.4 Wärmemanagement

Um eine lange Lebensdauer zu gewährleisten, sollte die Oberflächentemperatur der LED unter 55°C und die Anschlusstemperatur unter 75°C im Betrieb gehalten werden. Ein geeignetes thermisches PCB-Design und ausreichende Abstände sind entscheidend. Die Sperrschichttemperatur darf 115°C nicht überschreiten.

9. Empfehlungen für das Anwendungsdesign

Verwenden Sie Konstantstromtreiber für jede Farbe, um eine gleichbleibende Helligkeit zu gewährleisten. Stellen Sie sicher, dass die Gesamtverlustleistung die maximalen Nennwerte nicht überschreitet. Vermeiden Sie bei Matrixansteuerung Sperrspannung während der Aus-Zeit. Bei längerer Nichtnutzung kann eine Degradation auftreten; vor Wiederverwendung entfeuchten. Für Mietdisplays sorgt die Bin-Auswahl für Farbgleichmäßigkeit. Vermeiden Sie Umgebungen mit Schwefelwasserstoff oder hohem Salzgehalt.

10. Technologievergleich

Im Vergleich zu Standard-RGB-LEDs zeichnet sich dieses Bauteil durch eine vollständig schwarze Oberfläche aus, die den Kontrast durch Reduzierung der Lichtreflexion vom Gehäuse verbessert. Die IPX6-Klassifizierung bietet Schutz gegen starke Wasserstrahlen und ist daher ideal für den Außeneinsatz. Der weite Betrachtungswinkel von 110 Grad übertrifft viele Konkurrenzprodukte, die nur 90-100 Grad bieten. Darüber hinaus erfordert die Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe 5a eine sorgfältige Handhabung, ermöglicht aber die Kompatibilität mit bleifreiem Reflow.

11. Häufig gestellte Fragen

F: Warum ist vor dem Löten ein Backen erforderlich?
A: Um die vom Gehäuse absorbierte Feuchtigkeit zu entfernen, die beim Reflow zum Popcorning und damit zu inneren Schäden führen kann.

F: Kann ich alle drei Farben gleichzeitig mit vollem Strom betreiben?
A: Die maximale Gesamtverlustleistung muss berücksichtigt werden. Obwohl jeder Chip mit seinem maximalen Strom betrieben werden kann, kann die kombinierte Wärme die thermischen Grenzwerte überschreiten. Eine angemessene Kühlung und Stromreduzierung sind erforderlich.

F: Wie kann ich die Farbgleichmäßigkeit über viele LEDs sicherstellen?
A: Verwenden Sie LEDs mit denselben Bincodes für Lichtstärke und Wellenlänge. Das Datenblatt gibt die Binning-Bereiche an, um die Abstimmung zu erleichtern.

12. Fallstudien

In einer großen Außen-Videowand-Installation wurden Tausende dieser LEDs mit einem Pixelabstand von 10 mm verwendet. Die vollständig schwarze Oberfläche verbesserte das Kontrastverhältnis im Vergleich zu herkömmlichen grauen LEDs erheblich und ermöglichte eine bessere Lesbarkeit bei direkter Sonneneinstrahlung. Die IPX6-Einstufung gewährleistete einen zuverlässigen Betrieb bei Regenstürmen. Mit einem geeigneten Wärmemanagement erreichte der Bildschirm eine Helligkeit von über 5000 Nits und eine Lebensdauer von über 50.000 Stunden.

13. Funktionsprinzip

RGB-LEDs kombinieren drei Halbleiterchips, die unterschiedliche Wellenlängen emittieren (rot: AlInGaP, grün und blau: InGaN). Durch Variation des Vorwärtsstroms zu jedem Chip nimmt das menschliche Auge ein breites Farbspektrum durch additive Farbmischung wahr. Das Gehäuse enthält einen Reflektor und transparentes Harz, um das Licht effizient auszukoppeln und das gewünschte Strahlmuster zu erzielen.

14. Entwicklungstrends

Der Trend bei Außen-LED-Displays geht zu höherer Helligkeit, besserer Farbgleichmäßigkeit und verbesserter Umweltbeständigkeit. Die schwarze Oberfläche und die IPX6-Einstufung dieser LED entsprechen der Nachfrage nach höherem Kontrast und Wetterbeständigkeit. Zukünftige Entwicklungen könnten noch kleinere Gehäuse, höhere Effizienz und Integration mit intelligenten Steuerungssystemen umfassen.