SMD Vollfarben-LED 67-235 Datenblatt - Gehäuse 3.2x2.8x1.9mm - Spannung 1.75-3.65V - Leistung 0.12W - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 67-235 ist eine oberflächenmontierbare (SMD) Vollfarben-LED, die für Anwendungen entwickelt wurde, die kompakte Bauweise, hohe Helligkeit und Farbmischfähigkeiten erfordern. Sie integriert drei einzelne LED-Chips (Rot, Grün, Blau) in einem einzigen, farblos klaren Kunstharzgehäuse, was die Erzeugung eines breiten Farbspektrums ermöglicht. Das Bauteil verfügt über ein weißes SMT-Gehäuse mit einem Leadframe und sechs einzelnen Pins zur unabhängigen Steuerung jedes Farbkanals. Seine Hauptvorteile sind ein großer Betrachtungswinkel, niedriger Stromverbrauch und hohe Lichtstärke, was es für Hintergrundbeleuchtung und Anzeigeanwendungen in platzbeschränkten elektronischen Geräten geeignet macht.

1.1 Kernmerkmale und Konformität

• Gehäuse: Weißes SMT-Gehäuse, farblos klares Kunstharz.
• Chip-Konfiguration: Eingebaute 3 LED-Chips (Rot RQ, Grün GC, Blau BJ).
• Elektrische Schnittstelle: Leadframe-Gehäuse mit einzelnen 6 Pins.
• Optische Leistung: Großer Betrachtungswinkel, hohe Lichtstärke.
• Fertigung: Kompatibel mit Reflow-Lötprozessen.
• Umweltkonformität: Bleifrei, RoHS-konform, konform mit EU REACH-Verordnungen.
• Halogenfrei: Brom (Br) <900 ppm, Chlor (Cl) <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm.
• Vorkonditionierung: Basierend auf JEDEC J-STD-020D Level 3.

1.2 Zielanwendungen

Diese LED ist ideal für Anwendungen, bei denen Platz, Effizienz und Farbfähigkeit entscheidend sind. Typische Anwendungsfälle sind Vergnügungsgeräte, Informationstafeln und Beschilderungen, Blitzlichtmodule für Digitalkameras oder Mobiltelefone sowie allgemeine Beleuchtung für kleine elektronische Geräte. Ihr Design ist besonders gut für die Verwendung mit Lichtleitern geeignet.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter oder bei diesen Bedingungen ist nicht garantiert.

• Sperrspannung (VR): 12V für Rot (RQ), 5V für Grün (GC) und Blau (BJ).
• Durchlassstrom (IF): 50mA für RQ, 30mA für GC und BJ.
• Spitzendurchlassstrom (IFP): 100mA (Tastverhältnis 1/10 @1KHz).
• Verlustleistung (Pd): 120mW für RQ, 110mW für GC/BJ.
• Thermische Grenzwerte: Maximale Sperrschichttemperatur (Tj) 125°C. Betriebstemperaturbereich (Topr) -40°C bis +100°C. Lagertemperaturbereich (Tstg) -40°C bis +110°C.
• Thermischer Widerstand (Rth): Sperrschicht-Umgebung ist 500 K/W (RQ) und 600 K/W (GC/BJ). Sperrschicht-Lötstelle ist 300 K/W (RQ) und 400 K/W (GC/BJ).
• ESD-Festigkeit: 2000V für RQ, 500V für GC/BJ (vermutlich Human Body Model).
• Löttemperatur: Reflow-Löten bei maximal 260°C für 30 Sekunden. Handlöten bei maximal 350°C für 3 Sekunden.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften (Ta=25°C)

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen unter Standardtestbedingungen (Durchlassstrom IF=20mA).

• Lichtstärke (Iv): Rot (RQ): 450-1400 mcd. Grün (GC): 1120-2240 mcd. Blau (BJ): 225-450 mcd.
• Betrachtungswinkel (2θ1/2): 120 Grad (typisch).
• Wellenlänge: Spitzenwellenlänge (λp): RQ~632nm, GC~518nm, BJ~468nm. Dominante Wellenlänge (λd): RQ 617.5-629.5nm, GC 525-535nm, BJ 465-475nm.
• Spektrale Bandbreite (Δλ): RQ~20nm, GC~35nm, BJ~25nm.
• Durchlassspannung (VF): RQ: 1.75-2.75V. GC/BJ: 2.75-3.65V.
• Sperrstrom (IR): ≤10 μA bei Nenn-VR für alle Chips.

Hinweis zu Toleranzen:Lichtstärke ±11%, Dominante Wellenlänge ±1nm, Durchlassspannung ±0.1V.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Produkt wird basierend auf wichtigen Leistungsparametern in Bins eingeteilt, um Konsistenz in der Massenproduktion sicherzustellen. Designer müssen beim Bestellen die erforderlichen Bin-Codes angeben.

3.1 Lichtstärke-Binning

Gemessen bei IF=20mA. Codes reichen von niedrigerer zu höherer Intensität.

• Rot (RQ): U1 (450-560 mcd), U2 (560-710), V1 (710-900), V2 (900-1120), AA (1120-1400).
• Grün (GC): AA (1120-1400 mcd), AB (1400-1800), BA (1800-2240).
• Blau (BJ): S2 (225-285 mcd), T1 (285-360), T2 (360-450).

3.2 Dominantes Wellenlängen-Binning

Definiert den Farbpunkt jedes Chips.

• Rot (RQ): E4 (617.5-621.5 nm), E5 (621.5-625.5), E6 (625.5-629.5).
• Grün (GC): Y (525-530 nm), Z (530-535).
• Blau (BJ): X (465-470 nm), Y (470-475).

3.3 Durchlassspannungs-Binning

Wichtig für Treiberdesign und Stromversorgungsmanagement.

• Rot (RQ): 0 (1.75-1.95V), 1 (1.95-2.15), 2 (2.15-2.35), 3 (2.35-2.55), 4 (2.55-2.75).
• Grün (GC) / Blau (BJ): 5 (2.75-3.05V), 6 (3.05-3.35), 7 (3.35-3.65).

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt enthält typische Kennlinien, die für das Verständnis des Bauteilverhaltens unter nicht standardmäßigen Bedingungen wesentlich sind.

4.1 Spektrale Verteilung

Die Kurven zeigen die relative Lichtausbeute als Funktion der Wellenlänge für jeden Chip. Der Rote Chip (RQ) hat eine schmale Bandbreite (~20nm) um 632nm zentriert. Der Grüne (GC) hat eine breitere Bandbreite (~35nm) nahe 518nm, und der Blaue (BJ) hat eine mittlere Bandbreite (~25nm) nahe 468nm. Diese Daten sind entscheidend für Farbmischberechnungen und Filterdesign.

4.2 Strahlungsdiagramm

Das Diagramm veranschaulicht die räumliche Lichtverteilung und bestätigt den großen 120-Grad-Betrachtungswinkel. Die Intensität ist über den zentralen Betrachtungskegel relativ gleichmäßig, was für Anwendungen mit gleichmäßiger Ausleuchtung vorteilhaft ist.

4.3 Strom-Spannungs-(I-V)-Beziehung

Separate Kurven für RQ, GC und BJ zeigen die nichtlineare Beziehung zwischen Durchlassstrom (IF) und Durchlassspannung (VF). Die Kurven zeigen das typische exponentielle Verhalten einer Diode. Der Rote Chip hat eine niedrigere Schwellspannung (~1.8V) im Vergleich zu den Grünen und Blauen Chips (~2.8V). Dies muss in der Schaltungsentwicklung berücksichtigt werden, insbesondere wenn die Chips von einer gemeinsamen Spannungsquelle versorgt werden.

4.4 Wellenlänge vs. Strom und Intensität vs. Strom

Die Diagramme der Dominanten Wellenlänge über dem Durchlassstrom zeigen eine minimale Verschiebung mit steigendem Strom, was auf gute Farbstabilität hinweist. Die Diagramme der Relativen Lichtstärke über dem Durchlassstrom sind im empfohlenen Betriebsbereich annähernd linear, werden jedoch bei höheren Strömen aufgrund thermischer Effekte sättigen.

4.5 Derating und thermisches Management

Das Diagramm des maximal zulässigen Durchlassstroms über der Temperatur ist entscheidend für die Zuverlässigkeit. Es zeigt, wie der maximal sichere Betriebsstrom reduziert werden muss, wenn die Umgebungs- oder Lötstellentemperatur steigt. Bei 100°C ist der zulässige Strom beispielsweise deutlich niedriger als bei 25°C. Ein ordnungsgemäßes PCB-Layout für die Wärmeableitung ist notwendig, um Leistung und Lebensdauer aufrechtzuerhalten.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED hat einen kompakten SMD-Fußabdruck. Wichtige Abmessungen (in mm, Toleranz ±0.1mm, sofern nicht anders angegeben) sind: Gesamtlänge 3.2mm, Breite 2.8mm und Höhe 1.9mm. Die detaillierte Zeichnung gibt Pad-Positionen, Bauteilkontur und Pin-Belegung (1 bis 6) an. Pin 1 ist typischerweise die Kathode für den Roten Chip, wobei andere Pins den Anoden und Kathoden der Grünen und Blauen Chips zugeordnet sind. Die genaue Pinbelegung muss aus dem Abmessungsdiagramm für ein korrektes PCB-Layout überprüft werden.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Lötparameter

• Reflow-Löten (empfohlen):Maximale Spitzentemperatur von 260°C für 30 Sekunden. Ein Standard-bleifreies Reflow-Profil ist geeignet.
• Handlöten:Falls erforderlich, sollte die Lötkolbentemperatur 350°C nicht überschreiten, und die Kontaktzeit sollte auf 3 Sekunden pro Lötstelle begrenzt werden.

6.2 Handhabungs- und Lagerungsvorsichtsmaßnahmen

• Diese Bauteile sind empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD). Verwenden Sie während der Handhabung und Montage Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen.
• Lagern Sie in einer trockenen Umgebung. Die Feuchtesensitivitätsstufe (MSL) wird durch die JEDEC J-STD-020D Level 3 Vorkonditionierung impliziert, was typischerweise MSL 3 entspricht. Dies bedeutet, dass das Gehäuse bis zu 168 Stunden Umgebungsbedingungen ausgesetzt sein kann, bevor es vor dem Reflow-Löten getrocknet werden muss.
• Vermeiden Sie mechanische Belastung der Linse während des Platzierens.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Feuchtigkeitsbeständige Verpackung

Die Bauteile werden in feuchtigkeitsbeständiger Verpackung, wie z.B. auf Rolle und Band, geliefert, um die Haltbarkeit zu gewährleisten und Feuchtigkeitsaufnahme zu verhindern.

7.2 Etikettenerklärung

Das Rollenetikett enthält wichtige Informationen für Rückverfolgbarkeit und Verifizierung: Kundeneigene Artikelnummer (CPN), Artikelnummer (P/N), Packungsmenge (QTY) und die spezifischen Binning-Codes für Lichtstärke (CAT), dominante Wellenlänge (HUE) und Durchlassspannung (REF). Die Chargennummer (LOT No.) bietet Herstellungsrückverfolgbarkeit.

8. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

Jeder Farbkanal sollte unabhängig mit einer Konstantstromquelle oder einem strombegrenzenden Widerstand in Reihe mit einer Spannungsquelle angesteuert werden. Aufgrund der unterschiedlichen Durchlassspannungen sind separate strombegrenzende Widerstände für den Rotkanal und die kombinierten Grün/Blau-Kanäle erforderlich, wenn eine gemeinsame Spannungsversorgung verwendet wird. Pulsweitenmodulation (PWM) ist die empfohlene Methode zum Dimmen und Farbmischen, da sie einen konstanten Durchlassstrom und damit stabile Farbkoordinaten beibehält.

8.2 Thermische Auslegung

Angesichts der Verlustleistung (bis zu 120mW) und des thermischen Widerstands dient die Leiterplatte als primärer Kühlkörper. Verwenden Sie ausreichende Kupferfläche (Thermal Pads), die mit den Lötstellen der LED verbunden sind, und ziehen Sie die Verwendung von Wärmeleitungen zu inneren oder unteren Lagen in Betracht, um die Wärmeableitung zu verbessern, insbesondere bei Hochstrom- oder Hochtemperaturanwendungen.

8.3 Optische Auslegung

Der große Betrachtungswinkel macht diese LED für Anwendungen geeignet, die eine breite Ausleuchtung erfordern. Für Lichtleiteranwendungen stellen Sie sicher, dass der Lichteinlass korrekt ausgerichtet und dimensioniert ist, um den emittierten Lichtkegel aufzunehmen. Das klare Kunstharz ermöglicht eine gute Farbmischung, wenn die Chips nahe an einer streuenden Oberfläche platziert werden.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale der 67-235 in ihrer Klasse sind die Integration von drei verschiedenen Hochleistungschips (AlGaInP für Rot, InGaN für Grün und Blau) in einem sehr kompakten 3.2x2.8mm-Gehäuse, kombiniert mit einem großen 120-Grad-Betrachtungswinkel. Im Vergleich zu einfacheren zweipoligen RGB-LEDs ermöglicht die sechspolige Konfiguration eine vollständig unabhängige Steuerung jeder Farbe, was eine viel breitere Farbpalette und anspruchsvollere Lichteffekte ermöglicht. Ihre Konformität mit strengen Umweltstandards (RoHS, REACH, halogenfrei) macht sie für globale Märkte mit strengen Vorschriften geeignet.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

10.1 Kann ich alle drei Farben mit demselben strombegrenzenden Widerstand ansteuern?

Nein. Die Durchlassspannung (VF) des Roten Chips (1.75-2.75V) ist deutlich niedriger als die der Grünen und Blauen Chips (2.75-3.65V). Die Verwendung eines einzelnen Widerstands von einer gemeinsamen Spannungsversorgung würde zu übermäßigem Strom durch den Roten Chip oder unzureichendem Strom für die Grün/Blau-Chips führen, was zu falscher Farbbalance und potenzieller Überlastung führt. Verwenden Sie für jeden Kanal eine separate Stromsteuerung.

10.2 Was bedeuten die Bin-Codes (CAT, HUE, REF)?

Dies sind Qualitätsklassifizierungscodes. CAT bezieht sich auf das Lichtstärke-Bin (z.B. U1, AA). HUE bezieht sich auf das dominante Wellenlängen-Bin (z.B. E4, Y). REF bezieht sich auf das Durchlassspannungs-Bin (z.B. 0, 5). Die Angabe von Bins stellt sicher, dass Sie LEDs mit eng gruppierten elektrischen und optischen Eigenschaften erhalten, was für eine konsistente Leistung in Multi-LED-Arrays oder farbkritischen Anwendungen entscheidend ist.

10.3 Wie erzeuge ich mit dieser RGB-LED weißes Licht?

Weißes Licht wird durch Mischen der drei Grundfarben (Rot, Grün, Blau) in bestimmten Intensitätsverhältnissen erzeugt. Die genauen Verhältnisse hängen vom Ziel-Weißpunkt (z.B. kaltweiß, warmweiß) und der spezifischen spektralen Ausgabe der einzelnen LED-Bins ab. Dies erfordert typischerweise eine Kalibrierung und Ansteuerelektronik, die den Strom für jeden Kanal feinabstimmen kann. Es ist keine einfache Plug-and-Play-Lösung für weißes Licht ohne geeignete Steuerschaltung.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Fall: Statusanzeige für ein tragbares Gerät

Ein Designer benötigt eine mehrfarbige Statusanzeige für ein tragbares Medizingerät. Der Platz ist extrem begrenzt. Die 67-235 LED wird ausgewählt. Der Rote Kanal ist programmiert, um eine Niedrigbatteriewarnung (blinkend) anzuzeigen, der Grüne für normalen Betrieb (dauerhaft leuchtend) und der Blaue, um Bluetooth-Verbindung (pulsierend) anzuzeigen. Ein kleiner Mikrocontroller mit drei PWM-Ausgängen steuert die LED über einfache Transistorschalter an. Der große Betrachtungswinkel stellt sicher, dass der Status aus verschiedenen Winkeln sichtbar ist, ohne eine komplexe Linse zu benötigen. Der niedrige Stromverbrauch jedes Kanals (typisch 20mA) hilft, die Batterielebensdauer zu erhalten. Das sechspolige Design ermöglicht es dem Mikrocontroller, jede Farbe unabhängig zu steuern, ohne zusätzliche Multiplex-Schaltung.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiterbauelemente, die Licht emittieren, wenn ein elektrischer Strom durch sie fließt. Dieses Phänomen wird Elektrolumineszenz genannt. In der 67-235 werden drei verschiedene Halbleitermaterialien verwendet: AlGaInP (Aluminiumgalliumindiumphosphid) für den Roten Chip und InGaN (Indiumgalliumnitrid) für die Grünen und Blauen Chips. Die spezifische Zusammensetzung dieser Materialien bestimmt die Bandlückenenergie des Halbleiters, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts bestimmt. Bei Vorwärtsspannung rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich des Halbleiters und setzen Energie in Form von Photonen frei. Das klare Epoxidharzgehäuse dient zum Schutz der empfindlichen Halbleiterchips, wirkt als Linse zur Formung des Lichtaustritts und kann Leuchtstoffe enthalten (obwohl nicht in dieser klaren Version), um die Farbe zu modifizieren.

13. Technologietrends und Kontext

Die 67-235 repräsentiert eine ausgereifte Technologie im Bereich der SMD RGB-LEDs. Aktuelle Trends in der Industrie drängen gleichzeitig in mehrere Richtungen: 1)Erhöhte Effizienz und Leuchtdichte:Neue epitaktische Strukturen und Verpackungstechniken verbessern kontinuierlich den Lumen-Ausgang pro Watt (Effizienz). 2)Miniaturisierung:Noch kleinere Gehäusegrößen (z.B. 2.0x1.6mm, 1.6x1.6mm) werden für ultrakompakte Geräte üblich. 3)Verbesserte Farbwiedergabe und Farbraum:Entwicklungen bei phosphorkonvertierten LEDs und Direktemissionsmaterialien zielen darauf ab, den Farbraum für Displays zu erweitern und einen höheren Farbwiedergabeindex (CRI) für Beleuchtung zu erreichen. 4)Integrierte Intelligenz:Der Markt verzeichnet ein Wachstum bei LEDs mit eingebauten Steuer-ICs (adressierbare RGB-LEDs), was das Systemdesign vereinfacht. Während die 67-235 ein diskretes Bauteil ist, hilft das Verständnis dieser Trends bei der Auswahl der richtigen Technologie für zukunftssichere Designs, die Kosten, Leistung und Integrationsgrad in Einklang bringen.