SMD Vollfarben-LED 67-135-BYGRRTNW-M101520-2T8-CS Datenblatt - Gehäuseabmessungen - Spannung 2,4-3,4V - Leistung 0,082-0,102W - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument erläutert detailliert die Spezifikationen der 67-135-BYGRRTNW-M101520-2T8-CS, einer oberflächenmontierbaren (SMD) Vollfarben-LED. Diese Komponente integriert drei einzelne LED-Chips (Rot, Grün, Blau) in einem einzigen Gehäuse aus weißem Diffusorharz, wodurch die Erzeugung eines breiten Farbspektrums durch additive Farbmischung ermöglicht wird. Das Bauteil ist für Anwendungen konzipiert, die kompakte Bauform, hohe Lichtstärke und einen großen Betrachtungswinkel erfordern.

1.1 Kernvorteile

Die primären Vorteile dieser LED ergeben sich aus ihrem Gehäusedesign und der Materialauswahl. Die Verwendung eines farblosen Klarharzes mit einem weißen Diffusor-SMT-Gehäuse gewährleistet eine ausgezeichnete Lichtstreuung und ein einheitliches Erscheinungsbild. Das integrierte Drei-Chip-Design vereinfacht den Schaltungsentwurf, da eine einzige Komponente für die Vollfarben-Ausgabe bereitgestellt wird. Das Leadframe-Gehäuse mit sechs einzelnen Pins ermöglicht die unabhängige Ansteuerung jedes Farbkanals. Darüber hinaus erfüllt das Bauteil die wichtigsten Umwelt- und Sicherheitsstandards, einschließlich RoHS, REACH und halogenfreien Anforderungen (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

1.2 Zielmarkt und Anwendungen

Diese LED ist ideal für Anwendungen, bei denen der Platz begrenzt ist und eine lebendige, mehrfarbige Anzeige oder Beleuchtung erforderlich ist. Ihre hohe Leistung und Zuverlässigkeit machen sie geeignet für Unterhaltungselektronik, tragbare Geräte und Beschilderung. Typische Anwendungen sind Hintergrundbeleuchtung für Informationstafeln, Statusanzeigen an Vergnügungsgeräten, Blitzlichtmodule für Handykameras sowie allgemeine dekorative oder funktionale Beleuchtung in kleinen elektronischen Geräten.

2. Vertiefung der technischen Parameter

Die folgenden Abschnitte bieten eine detaillierte, objektive Analyse der wichtigsten technischen Parameter des Bauteils, wie im Datenblatt definiert.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, jenseits derer ein dauerhafter Schaden am Bauteil auftreten kann. Der Betrieb der LED unter diesen Bedingungen wird nicht empfohlen. Zu den wichtigsten Werten gehören ein Dauer-Durchlassstrom (IF) von 30 mA pro Farbkanal (Blau/Gelb, Grün, Rot), ein Spitzen-Durchlassstrom (IFP) von 60 mA pro Kanal bei einem Tastverhältnis von 1/10 und 1 kHz sowie eine Verlustleistung (Pd) von 82 mW bis 102 mW, abhängig vom Chip. Die maximale Sperrschichttemperatur (Tj) beträgt 115°C, mit einem Betriebstemperaturbereich (Topr) von -40°C bis +85°C. Das Bauteil hält einer ESD-Festigkeit von 2000V stand.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Diese Eigenschaften werden bei Ta=25°C gemessen und definieren die typische Leistung des Bauteils unter spezifizierten Testbedingungen.

2.2.1 Lichtstärke und Betrachtungswinkel

Die Lichtstärke (Iv) variiert je nach Farbe. Unter Testbedingungen von IF=10mA für Blau, 15mA für Grün und 20mA für Rot betragen die typischen Werte: Blau: 140-355 mcd, Grün: 900-2240 mcd, Rot: 450-1120 mcd. Die kombinierte gemischte Weiß-Ausgabe hat eine typische Intensität von 1400-3550 mcd. Der Betrachtungswinkel (2θ1/2) ist mit 120 Grad sehr groß, was für Anwendungen von Vorteil ist, die eine breite Ausleuchtung oder Sichtbarkeit erfordern.

2.2.2 Wellenlänge und spektrale Eigenschaften

Die Spitzenwellenlänge (λp) beträgt typischerweise 460 nm (Blau), 520 nm (Grün) und 630 nm (Rot). Die Bereiche der dominanten Wellenlänge (λd) sind: Blau: 460-475 nm, Grün: 520-535 nm, Rot: 617,5-629,5 nm. Die spektrale Strahlungsbandbreite (Δλ) beträgt etwa 23 nm für Blau, 30 nm für Grün und 18 nm für Rot. Diese Parameter sind entscheidend für Farbgenauigkeit und -konstanz in Display- oder Beleuchtungsanwendungen.

2.2.3 Elektrische Parameter

Die Durchlassspannung (VF) für die Blau- und Grün-Chips liegt bei ihren jeweiligen Testströmen zwischen 2,40V und 3,40V. Der Rot-Chip hat einen niedrigeren Durchlassspannungsbereich von 1,75V bis 2,75V bei 20mA. Das Bauteil enthält auch eine integrierte Zener-Diode zum Schutz, mit einer Zener-Spannung (VZ) zwischen 5,30V und 7,00V bei einem Teststrom (IZ) von 5mA.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonstanz in der Produktion sicherzustellen, werden die LEDs in Bins sortiert.

3.1 Lichtstärke-Binning

Die gemischte Weiß-Ausgabe wird anhand von Minimal- und Maximalwerten der Lichtstärke in Bins kategorisiert. Die Bin-Codes sind AB (1400-1800 mcd), BA (1800-2240 mcd), BB (2240-2800 mcd) und CA (2800-3550 mcd). Für die Lichtstärke gilt eine Toleranz von ±11%.

3.2 Farbort-Binning

Die Farbausgabe wird durch Binning im CIE-1931-Farbtafeld präzise gesteuert. Es sind neun Bins (S1 bis S9) definiert, die jeweils einen kleinen viereckigen Bereich in der x,y-Koordinatenebene darstellen. Die Koordinaten für jeden Eckpunkt dieser Bins sind im Datenblatt angegeben. Die Toleranz für die Farbortkoordinaten beträgt ±0,01, was eine enge Farbkontrolle für Anwendungen gewährleistet, bei denen eine präzise Farbabstimmung wesentlich ist.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt enthält mehrere Kennlinien, die das Verhalten des Bauteils unter variierenden Bedingungen veranschaulichen.

4.1 Spektrale Verteilung und Strahlungscharakteristik

Eine typische spektrale Verteilungskurve zeigt die relative Intensität des von jedem Chip über verschiedene Wellenlängen emittierten Lichts, überlagert mit der Standard-Augenempfindlichkeitskurve V(λ). Das Diagramm der Strahlungscharakteristik veranschaulicht die räumliche Verteilung der Lichtintensität, die mit dem 120-Grad-Betrachtungswinkel zusammenhängt.

4.2 Strom-Spannungs-Kennlinie (I-V-Kennlinie)

Separate Kurven für die BY- (Blau), GR- (Grün) und RTN- (Rot) Chips stellen den Durchlassstrom über der Durchlassspannung dar. Diese Kurven sind für den Entwurf der geeigneten strombegrenzenden Schaltung für jeden Kanal wesentlich, da die Beziehung nichtlinear (exponentiell) ist.

4.3 Dominante Wellenlänge vs. Durchlassstrom

Diese Kurven zeigen, wie sich die dominante Wellenlänge jedes Chips mit Änderungen des Durchlassstroms leicht verschieben kann. Diese Information ist wichtig für Anwendungen, die eine stabile Farbausgabe über verschiedene Helligkeitsstufen hinweg erfordern.

4.4 Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Diese Beziehung ist im empfohlenen Betriebsbereich im Allgemeinen linear und zeigt, wie die Lichtausgabe mit dem Strom zunimmt. Entwickler nutzen dies, um gewünschte Helligkeitsstufen zu erreichen.

4.5 Maximal zulässiger Durchlassstrom vs. Temperatur

Diese Entlastungskurve ist entscheidend für die Zuverlässigkeit. Sie zeigt, wie der maximal sichere Dauer-Durchlassstrom reduziert werden muss, wenn die Umgebungstemperatur steigt. Ein Betrieb oberhalb dieser Kurve kann zu Überhitzung und reduzierter Lebensdauer führen.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das Bauteil hat einen spezifischen SMD-Footprint. Die Gehäuseabmessungszeichnung liefert alle kritischen Maße einschließlich Länge, Breite, Höhe, Pad-Größen und Pin-Abstände. Alle Toleranzen betragen ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben. Die Maßeinheit ist Millimeter (mm). Diese Information ist für das Leiterplatten-Layout-Design entscheidend, um einen korrekten Sitz und eine korrekte Lötung zu gewährleisten.

5.2 Pad-Design und Polaritätskennzeichnung

Das sechspinige Leadframe ermöglicht individuelle Anoden-/Kathoden-Verbindungen für jeden der drei LED-Chips. Das Abmessungsdiagramm im Datenblatt zeigt die Pinbelegung eindeutig an und gibt an, welche Pads der Anode und Kathode für die Rot-, Grün- und Blau-Chips entsprechen. Während der Montage muss die korrekte Polarität beachtet werden, um eine ordnungsgemäße Funktion sicherzustellen.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötparameter

Die empfohlene Lötmethode ist das Reflow-Löten. Die maximale Löttemperatur (Tsol) beträgt 260°C für eine Dauer von 10 Sekunden. Dieses Profil muss eingehalten werden, um thermische Schäden am LED-Gehäuse, den Lötstellen und den internen Bonddrähten zu verhindern.

6.2 Handlötung (falls zutreffend)

Während Reflow-Löten bevorzugt wird, ist Handlötung als Alternative mit strengeren Grenzen spezifiziert: eine maximale Temperatur von 350°C für nur 3 Sekunden. Es muss äußerste Sorgfalt angewendet werden, um die Hitze zu lokalisieren und eine längere Einwirkung zu vermeiden.

6.3 Vorkonditionierung und Feuchtigkeitssensitivität

Das Bauteil wird gemäß JEDEC J-STD-020D Level 3 vorkonditioniert. Dies gibt die Empfindlichkeit der Komponente gegenüber Feuchtigkeitsaufnahme vor dem Löten an. Für eine zuverlässige Montage, insbesondere wenn das Bauteil über längere Zeit Umgebungsluft ausgesetzt war, sollten vor dem Reflow-Löten geeignete Trocknungsverfahren gemäß dem JEDEC-Standard befolgt werden.

6.4 Lagerbedingungen

Der Lagertemperaturbereich (Tstg) beträgt -40°C bis +100°C. Komponenten sollten in einer trockenen, kontrollierten Umgebung gelagert werden, vorzugsweise in ihren original Feuchtigkeitssperrbeuteln mit Trockenmittel, bis sie gebrauchsfertig sind.

7. Anwendungsvorschläge

7.1 Typische Anwendungsschaltungen

Jeder Farbkanal benötigt einen Reihenstrombegrenzungswiderstand. Der Wert wird mit dem Ohmschen Gesetz berechnet: R = (Versorgungsspannung - VF) / IF, wobei VF die Durchlassspannung des spezifischen Chips beim gewünschten Strom (IF) ist. Aufgrund der unterschiedlichen VF- und empfohlenen IF-Werte für jede Farbe werden typischerweise drei separate Widerstandswerte benötigt. Ein Mikrocontroller oder ein dedizierter LED-Treiber-IC kann für Pulsweitenmodulation (PWM) verwendet werden, um die Helligkeit zu steuern und Farbmischungen zu erzeugen.

7.2 Designüberlegungen

• Thermisches Management:Sorgen Sie für ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte oder thermische Durchkontaktierungen, insbesondere bei Betrieb nahe der Maximalströme oder in hohen Umgebungstemperaturen, um Wärme abzuführen und die Sperrschichttemperatur innerhalb der Grenzen zu halten.
• Stromregelung:Verwenden Sie immer Konstantstrom-Ansteuerung oder einen strombegrenzenden Widerstand. Ein direkter Anschluss an eine Spannungsquelle verursacht übermäßigen Strom und zerstört die LED.
• Optisches Design:Der große 120-Grad-Betrachtungswinkel macht sie für die direkte Betrachtung geeignet. Für Lichtleiteranwendungen sollten die Koppeleffizienz und die mögliche Farbmischung innerhalb des Lichtleiters berücksichtigt werden.
• ESD-Schutz:Obwohl das Bauteil eine ESD-Festigkeit von 2000V aufweist, ist die Implementierung zusätzlichen ESD-Schutzes auf empfindlichen Leitungen im Endprodukt eine gute Praxis für Robustheit.

8. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich alle drei Chips mit dem gleichen Strom von 20 mA betreiben?

A: Obwohl möglich, wird es gemäß den Testbedingungen nicht empfohlen. Das Datenblatt gibt optimale Testströme von 10 mA (Blau), 15 mA (Grün) und 20 mA (Rot) für die veröffentlichten photometrischen Daten an. Das Betreiben der Blau- und Grün-Chips mit 20 mA erhöht die Lichtausbeute, aber auch die Verlustleistung und die Sperrschichttemperatur, was möglicherweise die Lebensdauer und Farbstabilität beeinflusst. Beziehen Sie sich immer auf die absoluten Maximalwerte.

F: Wie erreiche ich reines weißes Licht?

A: Reines Weiß wird durch das Mischen der korrekten Intensitäten von rotem, grünem und blauem Licht erreicht. Aufgrund von Variationen in der menschlichen Wahrnehmung und der Chip-Effizienz sind die benötigten Ströme nicht gleich. Die typischen gemischten Weiß-Intensitätsdaten (1400-3550 mcd) werden mit dem spezifischen Stromverhältnis B:10mA, G:15mA, R:20mA gemessen. Feineinstellungen über PWM oder analoge Stromregelung können für einen gewünschten Weißpunkt (z.B. kaltweiß, warmweiß) notwendig sein.

F: Was ist der Zweck der integrierten Zener-Diode?

A: Die Zener-Diode ist parallel zum LED-Chip (oder den Chips) geschaltet, wahrscheinlich in Sperrrichtung. Sie fungiert als Spannungsbegrenzer, um den empfindlichen LED-Übergang vor transienten Spannungsspitzen oder elektrostatischen Entladungen (ESD) zu schützen, die sonst Schäden verursachen könnten.

9. Funktionsprinzip

Das Bauteil arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in Halbleitermaterialien. Die drei integrierten Chips bestehen aus verschiedenen Halbleiterverbindungen: AlGaInP für den Rot-Chip und InGaN für den Grün- und Blau-Chip. Wenn eine Durchlassspannung über den p-n-Übergang eines Chips angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Bandlückenenergie des Halbleitermaterials bestimmt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts. Durch unabhängige Steuerung der Intensität dieser drei Primärfarben (Rot, Grün, Blau) kann eine Vielzahl von Sekundärfarben durch additive Farbmischung direkt innerhalb des Diffusorgehäuses des Bauteils erzeugt werden.