SMD LED 0603 Blau Datenblatt - Abmessungen 1,6x0,8x0,6mm - Spannung 2,8-3,8V - Leistung 76mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für eine oberflächenmontierbare Leuchtdiode (SMD LED) im 0603-Gehäuse. Das Bauteil verfügt über eine wasserklare Linse und nutzt eine InGaN (Indiumgalliumnitrid)-Halbleiterstruktur zur Emission von blauem Licht. Es ist für automatisierte Bestückungsprozesse ausgelegt und mit verschiedenen Reflow-Lötverfahren kompatibel, was es für die Elektronikfertigung in großen Stückzahlen geeignet macht.

1.1 Kernmerkmale und Vorteile

Die LED zeichnet sich durch mehrere Schlüsselmerkmale aus, die ihre Nutzbarkeit und Zuverlässigkeit in modernen elektronischen Anwendungen erhöhen. Sie entspricht der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe) und wird somit als umweltfreundliches Produkt eingestuft. Die Bauteile werden auf industrieüblichen 8-mm-Trägerbändern auf 7-Zoll-Durchmesser-Spulen geliefert, was die Kompatibilität mit automatischen Bestückungsgeräten erleichtert. Dieser Verpackungsstandard gewährleistet eine effiziente Handhabung und reduziert das Risiko von Beschädigungen während des Bestückungsprozesses. Das Bauteil ist außerdem so ausgelegt, dass es den thermischen Profilen von Infrarot (IR)- und Dampfphasen-Reflow-Lötprozessen standhält, die in bleifreien (Pb-freien) Fertigungslinien üblich sind. Sein Gehäuse entspricht den EIA-Standards (Electronic Industries Alliance), und seine elektrischen Eigenschaften sind mit den Ansteuerpegeln von Standard-ICs (integrierte Schaltkreise) kompatibel.

1.2 Zielanwendungen und Markt

Diese blaue SMD LED ist für den Einsatz in einer Vielzahl von herkömmlichen elektronischen Geräten vorgesehen. Typische Anwendungen sind Statusanzeigen, Hintergrundbeleuchtung für kleine Displays, Panelbeleuchtung und dekorative Beleuchtung in Unterhaltungselektronik, Büroautomatisierungsgeräten, Kommunikationsgeräten und Haushaltsgeräten. Ihre kompakte Bauform und Zuverlässigkeit machen sie zu einer vielseitigen Komponente für Entwickler, die nach platzsparenden und effizienten Beleuchtungslösungen suchen. Es ist wichtig zu beachten, dass diese LED nicht speziell für Anwendungen mit außergewöhnlicher Zuverlässigkeit ausgelegt ist, bei denen ein Ausfall Leben oder Gesundheit gefährden könnte, wie z. B. in der Luftfahrt, medizinischen Lebenserhaltungssystemen oder sicherheitskritischen Transportsteuerungen. Für solche Anwendungen ist eine Rücksprache mit dem Hersteller für spezialisierte Produkte erforderlich.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

Ein gründliches Verständnis der elektrischen und optischen Parameter ist entscheidend für einen erfolgreichen Schaltungsentwurf und einen zuverlässigen Betrieb.

2.1 Absolute Grenzwerte

Diese Grenzwerte definieren die Grenzen, jenseits derer eine dauerhafte Beschädigung des Bauteils auftreten kann. Der Betrieb der LED unter Bedingungen, die diese Werte überschreiten, wird nicht empfohlen. Die absoluten Grenzwerte sind bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C angegeben.

• Verlustleistung (Pd):76 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das LED-Gehäuse als Wärme abführen kann.
• Spitzen-Strom (I_F(peak)):100 mA. Dieser Strom darf nur unter gepulsten Bedingungen mit einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 0,1 ms angelegt werden. Eine Überschreitung im DC-Betrieb führt zu Beschädigungen.
• DC-Durchlassstrom (I_F):20 mA. Dies ist der empfohlene kontinuierliche Durchlassstrom für den Normalbetrieb.
• Derating:Der maximal zulässige DC-Durchlassstrom nimmt oberhalb von 50°C Umgebungstemperatur linear mit einer Rate von 0,25 mA pro °C ab. Dies ist für das thermische Management entscheidend.
• Sperrspannung (V_R):5 V. Das Anlegen einer höheren Sperrspannung kann den LED-Übergang beschädigen. Das Datenblatt weist ausdrücklich darauf hin, dass ein Betrieb mit Sperrspannung nicht kontinuierlich erfolgen darf.
• Betriebstemperaturbereich:-20°C bis +80°C. Die Funktionsfähigkeit des Bauteils ist innerhalb dieses Umgebungstemperaturbereichs garantiert.
• Lagertemperaturbereich:-30°C bis +100°C.
• Lötbedingungen:Die LED hält Wellenlöten bei 260°C für 5 Sekunden, IR-Reflow bei 260°C für 5 Sekunden und Dampfphasen-Reflow bei 215°C für 3 Minuten stand.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen bei Ta=25°C und I_F=20mA, sofern nicht anders angegeben.

• Lichtstärke (I_V):28,0 bis 180,0 mcd (Millicandela). Die große Spanne zeigt, dass das Bauteil in verschiedenen Helligkeits-Bins erhältlich ist (siehe Abschnitt 3). Die Messung erfolgt mit einem Filter, der der CIE-Photopischen Augenempfindlichkeitskurve entspricht.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):130 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke halb so groß ist wie die auf der Mittelachse (0°) gemessene Intensität. Ein großer Abstrahlwinkel ist typisch für LEDs mit einer wasserklaren, nicht diffundierenden Linse.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_P):468 nm. Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung ihr Maximum erreicht.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):465,0 bis 475,0 nm. Dies ist die einzelne Wellenlänge, die vom menschlichen Auge wahrgenommen wird und die Farbe des Lichts definiert, abgeleitet aus dem CIE-Farbdiagramm.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):25 nm. Dies gibt die spektrale Bandbreite an; ein kleinerer Wert würde eine monochromatischere Lichtquelle anzeigen.
• Durchlassspannung (V_F):2,80 bis 3,80 V. Der Spannungsabfall über der LED bei einem Betriebsstrom von 20mA. Dieser Parameter ist ebenfalls gebinnt (siehe Abschnitt 3).
• Sperrstrom (I_R):10 μA (max.). Der Leckstrom bei einer angelegten Sperrspannung von 5V.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um die Konsistenz in der Massenproduktion sicherzustellen, werden LEDs anhand von Schlüsselparametern in Bins sortiert. Dies ermöglicht es Entwicklern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Anforderungen an Farb- und Helligkeitsgleichmäßigkeit in ihrer Anwendung erfüllen.

3.1 Binning der Durchlassspannung

LEDs werden nach ihrer Durchlassspannung (V_F) bei 20mA kategorisiert. Die Bin-Codes (D7 bis D11) repräsentieren Spannungsbereiche mit einer Toleranz von ±0,1V innerhalb jedes Bins. Beispielsweise umfasst Bin D8 LEDs mit V_Fzwischen 3,00V und 3,20V. Die Auswahl von LEDs aus demselben Spannungs-Bin kann helfen, eine gleichmäßigere Stromaufteilung zu erreichen, wenn mehrere LEDs parallel geschaltet sind.

3.2 Binning der Lichtstärke

Dies ist ein entscheidendes Bin für die Helligkeitskonsistenz. Die Bins (N, P, Q, R) definieren Mindest- und Höchstwerte für die Lichtstärke, jeweils mit einer Toleranz von ±15%. Bin N deckt 28,0-45,0 mcd ab, während Bin R den höchsten Helligkeitsbereich von 112,0-180,0 mcd abdeckt. Die Verwendung von LEDs aus demselben Helligkeits-Bin ist für Anwendungen, bei denen eine gleichmäßig wahrgenommene Helligkeit wichtig ist, unerlässlich.

3.3 Binning der dominanten Wellenlänge

Dieses Binning stellt die Farbkonsistenz sicher. Die beiden Bins, AC (465,0-470,0 nm) und AD (470,0-475,0 nm), haben eine enge Toleranz von ±1 nm. Bin AC repräsentiert ein etwas kürzeres, reineres Blau, während Bin AD ein etwas längeres, leicht grünstichiges Blau ist. Eine konsistente Wellenlängenauswahl ist der Schlüssel für farbkritische Anzeigeanwendungen oder beim Mischen von Farben.

4. Analyse der Kennlinien

Während das Datenblatt auf typische Kennlinienkurven verweist, erlauben die bereitgestellten Daten eine Analyse von Leistungstrends.

4.1 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kennlinie)

Basierend auf dem spezifizierten V_F-Bereich von 2,8-3,8V bei 20mA zeigt die LED eine charakteristische exponentielle I-V-Kennlinie, die für eine Diode typisch ist. Die Durchlassspannung hat einen negativen Temperaturkoeffizienten, was bedeutet, dass sie bei einem gegebenen Strom mit steigender Sperrschichttemperatur leicht abnimmt.

4.2 Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Die Lichtstärke ist im normalen Betriebsbereich (bis zu 20mA) annähernd proportional zum Durchlassstrom. Die Effizienz kann jedoch bei sehr hohen Strömen aufgrund der erhöhten Sperrschichttemperatur und anderer nichtlinearer Effekte abfallen. Die Derating-Spezifikation oberhalb von 50°C steht in direktem Zusammenhang mit der Steuerung dieses thermischen Effekts, um die Lichtausbeute und Lebensdauer aufrechtzuerhalten.

4.3 Spektrale Verteilung

Mit einer Spitzenwellenlänge von 468 nm und einem dominanten Wellenlängenbereich von 465-475 nm emittiert die LED im blauen Bereich des sichtbaren Spektrums. Die spektrale Halbwertsbreite von 25 nm deutet auf ein relativ schmales Emissionsband hin, was für InGaN-basierte blaue LEDs charakteristisch ist.

5. Mechanische & Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED verwendet den industrieüblichen 0603-Gehäusefußabdruck, der nominell 1,6 mm in der Länge, 0,8 mm in der Breite und 0,6 mm in der Höhe misst. Alle Maßtoleranzen betragen ±0,10 mm, sofern nicht anders angegeben. Das Gehäuse verfügt über eine wasserklare Epoxidharzlinse.

5.2 Polaritätskennzeichnung und Lötflächen-Design

Die Kathode ist typischerweise markiert, oft durch einen grünlichen Farbton auf der entsprechenden Seite des Gehäuses oder eine Kerbe in der Tasche des Trägerbandes. Das Datenblatt enthält vorgeschlagene Lötflächenabmessungen, um eine zuverlässige Lötstelle und eine korrekte Ausrichtung während des Reflow-Lötens zu gewährleisten. Die Einhaltung dieser Lötflächenempfehlungen ist für eine gute Lötausbeute und mechanische Stabilität unerlässlich.

6. Löt- & Bestückungsrichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofile

Das Datenblatt bietet zwei vorgeschlagene Infrarot (IR)-Reflow-Profile: eines für den normalen (Zinn-Blei) Prozess und eines für den bleifreien Prozess mit SnAgCu-Lötpaste. Das bleifreie Profil hat typischerweise eine höhere Spitzentemperatur (bis zu 260°C), aber eine ähnliche Zeit oberhalb der Liquidustemperatur. Die Einhaltung dieser Profile ist entscheidend, um thermische Schäden an der LED-Epoxidharzlinse oder dem Halbleiterchip zu verhindern.

6.2 Reinigung und Lagerung

Wenn nach dem Löten eine Reinigung erforderlich ist, sollten nur spezifizierte Lösungsmittel wie Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute verwendet werden. Nicht spezifizierte Chemikalien können das Gehäuse beschädigen. Für die Lagerung gilt: LEDs, die aus ihrer ursprünglichen Feuchtigkeitssperrbeutel entnommen wurden, sollten innerhalb einer Woche reflow-gelötet werden. Für eine längere Lagerung außerhalb der Originalverpackung müssen sie in einer trockenen Umgebung (z. B. mit Trockenmittel) gelagert werden und erfordern möglicherweise einen Trocknungsprozess (z. B. 60°C für 24 Stunden) vor der Bestückung, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und ein \"Popcorning\" während des Reflow-Lötens zu verhindern.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die LEDs werden auf 8 mm breiten, geprägten Trägerbändern geliefert, die auf Spulen mit einem Durchmesser von 7 Zoll (178 mm) aufgewickelt sind. Jede Spule enthält 3000 Stück. Die Band- und Spulenspezifikationen entsprechen ANSI/EIA 481-1-A-1994. Leere Taschen im Band sind mit einem Deckband versiegelt. Die maximal zulässige Anzahl aufeinanderfolgender fehlender Bauteile (Skips) beträgt zwei. Für Mengen unter einer vollen Spule ist eine Mindestpackmenge von 500 Stück für Restposten festgelegt.

8. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

8.1 Treiberschaltungs-Design

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Die zuverlässigste Methode zum Betreiben mehrerer LEDs ist die Verwendung eines seriellen Vorwiderstands für jede LED (Schaltungsmodell A im Datenblatt). Dies gewährleistet eine gleichmäßige Helligkeit trotz Schwankungen in der Durchlassspannung (V_F) einzelner LEDs. Das direkte Parallelschalten mehrerer LEDs ohne individuelle Widerstände (Schaltungsmodell B) wird nicht empfohlen, da kleine Unterschiede in V_Fzu erheblichen Stromungleichgewichten führen können, was zu ungleichmäßiger Helligkeit und potenziellem Überstrom in der LED mit der niedrigsten V_F.

führt.

8.2 Schutz vor elektrostatischer Entladung (ESD)

Die LED ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung. Um ESD-Schäden während der Handhabung und Bestückung zu verhindern, sind folgende Vorsichtsmaßnahmen zwingend erforderlich: Personal muss geerdete Handgelenkbänder oder antistatische Handschuhe tragen; alle Arbeitsplätze, Geräte und Lagerregale müssen ordnungsgemäß geerdet sein; und der Einsatz von Ionisatoren wird empfohlen, um statische Aufladungen in der Arbeitsumgebung zu neutralisieren.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu älteren LED-Technologien bietet diese InGaN-basierte blaue LED hohe Effizienz und Helligkeit in einem winzigen 0603-Gehäuse. Ihre Kompatibilität mit bleifreien, hochtemperaturbeständigen Reflow-Prozessen entspricht modernen Umweltvorschriften und Fertigungstrends. Die Verfügbarkeit enger elektrischer und optischer Bins ermöglicht hochpräzise Anwendungen, bei denen Konsistenz von größter Bedeutung ist. Der große Abstrahlwinkel von 130 Grad macht sie für Anwendungen geeignet, die eine breite Ausleuchtung anstelle eines fokussierten Strahls erfordern.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich diese LED direkt mit 3,3V betreiben?

A: Möglicherweise, aber nicht zuverlässig. Die Durchlassspannung liegt zwischen 2,8V und 3,8V. Bei 3,3V könnte eine LED aus dem D11-Bin (3,6-3,8V) überhaupt nicht leuchten, während eine aus dem D7-Bin (2,8-3,0V) stark übersteuert wäre. Verwenden Sie immer einen Serienwiderstand, um den Strom unabhängig von der Versorgungsspannung genau auf 20mA (oder weniger) einzustellen.

F: Warum gibt es eine so große Spanne bei der Lichtstärke (28 bis 180 mcd)?

A: Dies ist die gesamte Produktionsstreuung. Für eine spezifische Bestellung wählen Sie ein Bin (N, P, Q, R), um einen viel engeren Bereich zu erhalten. Dieser Binning-Prozess stellt sicher, dass Sie für Ihr Projekt LEDs mit konsistenter Helligkeit erhalten.

F: Wie erreiche ich eine einheitliche Farbe in meinem Produkt?

A: Bestellen Sie LEDs aus demselben Bin für die dominante Wellenlänge (entweder AC oder AD). Das Mischen von Bins kann zu sichtbar unterschiedlichen Blautönen führen.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

1. Szenario: Entwurf einer Statusanzeigetafel mit 10 blauen LEDs.Helligkeitsanforderung:

2. Entscheiden Sie über die erforderliche Helligkeit. Für eine Umgebung mit hohem Umgebungslicht wählen Sie Bin Q oder R (71-180 mcd). Für eine dunkle Umgebung können Bin N oder P ausreichen.Farbkonsistenz:

3. Geben Sie ein einzelnes Bin für die dominante Wellenlänge an (z. B. AC), um sicherzustellen, dass alle Anzeigen den gleichen Blauton haben.Schaltungsentwurf:_{Verwenden Sie eine 5V-Versorgung. Berechnen Sie den Serienwiderstand für jede LED: R = (V}Versorgung_F- V_F) / I_F. Unter Verwendung des ungünstigsten Falls V_Faus Ihrem gewählten Spannungs-Bin (z. B. D9 max. 3,4V), R = (5V - 3,4V) / 0,020A = 80 Ohm. Verwenden Sie den nächstgelegenen Normwert (82 Ohm). Dies stellt sicher, dass keine LED 20mA überschreitet, selbst wenn ihr V

4. am unteren Ende des Bins liegt.Layout:

5. Befolgen Sie das vorgeschlagene Lötflächenlayout aus dem Datenblatt für zuverlässiges Löten.Bestückung:

Befolgen Sie das empfohlene bleifreie Reflow-Profil, falls zutreffend. Lagern Sie geöffnete Spulen in einem Trockenschrank, wenn sie nicht sofort verwendet werden.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Diese LED basiert auf einer Halbleiter-Heterostruktur aus Indiumgalliumnitrid (InGaN). Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich injiziert, wo sie rekombinieren. Dieser Rekombinationsprozess setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der InGaN-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt der Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts entspricht. Für blaue Emission wird ein Material mit einer relativ großen Bandlücke (~2,7 eV) benötigt. Die wasserklare Epoxidharzlinse dient zum Schutz des Halbleiterchips und zur Formung des Lichtaustritts, was zu dem großen Abstrahlwinkel führt.

13. Technologietrends und Entwicklungen