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SMD LED 0201 Grün Datenblatt - Abmessungen 0,6x0,3x0,25mm - Spannung 3,0-3,5V - Leistung 70mW - Technisches Dokument

Vollständiges technisches Datenblatt für eine Miniatur-SMD-LED im 0201-Gehäuse in Grün. Enthält elektrische/optische Kennwerte, Gehäuseabmessungen, Binning-Informationen, Lötrichtlinien und Anwendungshinweise.
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PDF-Dokumentendeckel - SMD LED 0201 Grün Datenblatt - Abmessungen 0,6x0,3x0,25mm - Spannung 3,0-3,5V - Leistung 70mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt die Spezifikationen einer Miniatur-Oberflächenmontage-LED (SMD-LED) im 0201-Gehäuseformat. Diese LEDs sind für die automatisierte Leiterplattenbestückung konzipiert und ideal für platzbeschränkte Anwendungen. Das Bauteil emittiert grünes Licht mittels InGaN-Technologie (Indiumgalliumnitrid) mit einer wasserklaren Linse.

1.1 Merkmale

1.2 Anwendungen

This LED is suitable for a wide range of electronic equipment where small size and reliable indication are required. Typical application areas include:

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

2.1 Absolute Maximalwerte

Die folgenden Grenzwerte definieren die Limits, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Ein Betrieb unter diesen Bedingungen ist nicht garantiert.

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Diese Parameter werden bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C gemessen und definieren die typische Leistung des Bauteils.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um die Konsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs basierend auf Schlüsselparametern sortiert (gebinned). Dies ermöglicht es Entwicklern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Helligkeits- und Spannungsanforderungen für ihre Anwendung erfüllen.

3.1 Durchlassspannungs-Bin (VF)

LEDs werden basierend auf ihrer Durchlassspannung bei 20mA in Bins kategorisiert. Jedes Bin hat eine Toleranz von +/- 0,10V.

3.2 Lichtstärke-Bin (IV)

LEDs werden basierend auf ihrer Lichtstärke bei 20mA in Bins kategorisiert. Jedes Bin hat eine Toleranz von +/- 11%.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt verweist auf typische Kennlinien, die für das Verständnis des Bauteilverhaltens unter verschiedenen Bedingungen wesentlich sind. Obwohl spezifische Grafiken nicht im Text wiedergegeben sind, werden ihre Implikationen nachfolgend analysiert.

4.1 Strom-Spannungs-Kennlinie (I-V)

Die I-V-Kennlinie einer LED ist nichtlinear, ähnlich einer Standarddiode. Die Durchlassspannung (VF) hat einen positiven Temperaturkoeffizienten, was bedeutet, dass sie mit steigender Sperrschichttemperatur leicht abnimmt. Der spezifizierte VF-Bereich (3,0-3,5V) gilt bei 25°C und 20mA. Das Betreiben der LED mit niedrigeren Strömen führt zu einer niedrigeren VF und umgekehrt.

4.2 Lichtstärke in Abhängigkeit vom Durchlassstrom

Die Lichtausbeute (Lichtstärke) ist innerhalb des Betriebsbereichs annähernd proportional zum Durchlassstrom (IF). Die Effizienz kann jedoch bei sehr hohen Strömen aufgrund erhöhter Sperrschichttemperatur und anderer Effekte sinken. Ein dauerhafter Betrieb am absoluten Maximalstrom (20mA DC) wird zur Maximierung der Lebensdauer nicht empfohlen; eine Reduzierung auf 15-18mA ist eine gängige Praxis für verbesserte Zuverlässigkeit.

4.3 Spektrale Verteilung

Die spektrale Ausgangskurve ist um die Spitzenwellenlänge von 525nm zentriert mit einer typischen Halbwertsbreite von 15nm. Die dominante Wellenlänge (525-535nm) definiert die wahrgenommene grüne Farbe. Geringfügige Verschiebungen der Spitzen- oder dominanten Wellenlänge können bei Änderungen des Treiberstroms und der Sperrschichttemperatur auftreten.

4.4 Temperaturkennlinien

Die LED-Leistung ist temperaturabhängig. Die Lichtstärke nimmt typischerweise mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Die Durchlassspannung sinkt ebenfalls mit steigender Temperatur. Der Betriebstemperaturbereich von -40°C bis +85°C definiert die Grenzen für garantierte Leistung. Für Anwendungen nahe der Obergrenze kann ein thermisches Management auf der Leiterplatte (z. B. thermische Entlastungspads, begrenztes Tastverhältnis) erforderlich sein, um Helligkeit und Lebensdauer zu erhalten.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Bauteilabmessungen

Die LED entspricht dem Standard-0201-Gehäusefußabdruck. Wichtige Abmessungen (in Millimetern) sind eine typische Bauteillänge von 0,6mm, eine Breite von 0,3mm und eine Höhe von 0,25mm. Die Toleranzen betragen typischerweise ±0,2mm, sofern nicht anders angegeben. Das Gehäuse verfügt über eine wasserklare Linse.

5.2 Empfohlene Lötflächengeometrie auf der Leiterplatte

Für Infrarot- oder Dampfphasen-Reflow-Lötverfahren wird eine Lötflächengeometrie (Footprint) bereitgestellt. Diese Geometrie ist entscheidend für eine zuverlässige Lötstelle, eine korrekte Ausrichtung und das Wärmemanagement während des Lötvorgangs. Die Einhaltung der empfohlenen Lötflächengeometrie hilft, "Tombstoning" (Abheben eines Endes) zu verhindern und sorgt für gute Lötfilets.

5.3 Polaritätskennzeichnung

Die Polarität wird typischerweise durch eine Markierung auf dem Bauteil oder durch ein asymmetrisches Merkmal am Gehäuse angezeigt. Die Kathode ist üblicherweise gekennzeichnet. Die korrekte Polarität muss während der Montage beachtet werden, da eine Sperrvorspannung der LED über ihre sehr niedrige Sperrspannung hinaus kein Licht erzeugt und das Bauteil beschädigen kann.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 IR-Reflow-Lötprofil

Ein empfohlenes Reflow-Profil, das mit J-STD-020B für bleifreie Prozesse konform ist, wird bereitgestellt. Wichtige Parameter sind:

Es ist entscheidend zu beachten, dass das optimale Profil vom spezifischen Leiterplattendesign, der Lotpaste und dem Ofen abhängt. Das bereitgestellte Profil dient als generisches Ziel basierend auf JEDEC-Standards.

6.2 Handlöten

Falls Handlöten notwendig ist, muss aufgrund der geringen Größe äußerste Vorsicht walten. Empfehlungen umfassen:

6.3 Reinigung

Die Reinigung sollte mit Sorgfalt durchgeführt werden. Es sollten nur spezifizierte alkoholbasierte Lösungsmittel wie Ethylalkohol oder Isopropylalkohol verwendet werden. Die LED sollte bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute eingetaucht werden. Nicht spezifizierte chemische Reiniger können das Gehäusematerial oder die Linse beschädigen.

6.4 Lagerung und Feuchtigkeitsempfindlichkeit

Dieses Bauteil ist mit der Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL) 3 bewertet.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Band- und Spulenspezifikationen

Die LEDs werden in geprägter Trägerbandverpackung für die automatisierte Handhabung geliefert.

8. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

8.1 Ansteuerungsmethode

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Um eine stabile Lichtausgabe und lange Lebensdauer zu gewährleisten, sollten sie von einer Konstantstromquelle und nicht von einer Konstantspannungsquelle angesteuert werden. Ein einfacher Vorwiderstand in Reihe ist die gebräuchlichste Methode bei Versorgung von einer Spannungsschiene. Der Widerstandswert (R) wird mit dem Ohmschen Gesetz berechnet: R = (Vversorgung- VF) / IF. Verwenden Sie den maximalen VF-Wert aus dem Bin oder Datenblatt, um sicherzustellen, dass der Strom auch bei Bauteiltoleranzen das Limit nicht überschreitet.

8.2 Thermomanagement

Obwohl klein, erzeugt die LED an der Halbleitersperrschicht Wärme. Für Dauerbetrieb bei hohen Strömen oder in hohen Umgebungstemperaturen ist das Leiterplattenlayout zu berücksichtigen. Das Anschließen der thermischen Lötfläche (falls vorhanden) oder der Kathoden-/Anodenlötflächen an eine größere Kupferfläche kann die Wärmeableitung unterstützen. Vermeiden Sie die Platzierung der LED in der Nähe anderer wärmeerzeugender Komponenten.

8.3 ESD-Schutz

Mit einer ESD-Festigkeitsspannung von 2kV (HBM) verfügt diese LED über einen Basisschutz, ist aber dennoch anfällig für Schäden durch elektrostatische Entladung. Implementieren Sie ESD-sichere Handhabungsverfahren während der gesamten Produktion: Verwenden Sie geerdete Arbeitsplätze, Armbänder und leitfähige Bodenmatten. Im Schaltungsdesign können für sensible Anwendungen Transientenspannungsunterdrückungsdioden (TVS) oder andere Schutzkomponenten auf den mit der LED verbundenen Signalleitungen hinzugefügt werden.

8.4 Optisches Design

Der breite Abstrahlwinkel von 110 Grad macht diese LED für Anwendungen geeignet, die eine große Sichtbarkeit erfordern. Für fokussiertes Licht oder spezifische Strahlprofile sind Sekundäroptiken (Linsen, Lichtleiter) erforderlich. Die wasserklare Linse ist optimal für die originale Farbemission; diffundierte Linsen werden verwendet, wenn ein weicheres, gleichmäßigeres Erscheinungsbild gewünscht ist.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Das primäre Unterscheidungsmerkmal dieses Bauteils ist seine extrem kleine 0201-Gehäusegröße (0,6x0,3mm), die hochdichte Leiterplattenlayouts ermöglicht. Im Vergleich zu größeren Gehäusen wie 0402 oder 0603:

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

10.1 Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

Die Spitzenwellenlänge (λp) ist die physikalische Wellenlänge, bei der die LED die meiste optische Leistung emittiert. Die dominante Wellenlänge (λd) ist ein berechneter Wert, der die vom menschlichen Auge wahrgenommene Farbe basierend auf den CIE-Farbwertfunktionen repräsentiert. Für eine monochromatische Quelle wie eine grüne LED liegen sie oft nahe beieinander, aber λd ist der relevantere Parameter für die Farbspezifikation in Displays und Anzeigen.

10.2 Kann ich diese LED mit 30mA für höhere Helligkeit betreiben?

Nein. Der absolute Maximalwert für den DC-Durchlassstrom beträgt 20mA. Das Überschreiten dieses Wertes, selbst zeitweise, kann zu beschleunigtem Helligkeitsabfall (Lumendegradation), Farbverschiebung oder katastrophalem Ausfall aufgrund von Überhitzung der Halbleitersperrschicht führen. Betreiben Sie die LED stets innerhalb der spezifizierten Grenzen.

10.3 Warum gibt es ein Binning-System für VF und IV?

? Herstellungsbedingte Schwankungen in der Halbleiterepitaxie und Chipverarbeitung führen zu natürlichen Streuungen in elektrischen und optischen Parametern. Das Binning sortiert die produzierten LEDs in Gruppen mit eng kontrollierten Eigenschaften. Dies ermöglicht es Entwicklern, ein Bin auszuwählen, das eine konsistente Helligkeit und Spannungsabfall über alle Einheiten in ihrem Produkt gewährleistet, was für Anwendungen wie Multi-LED-Arrays oder Hintergrundbeleuchtungen, bei denen Gleichmäßigkeit entscheidend ist, von großer Bedeutung ist.

10.4 Wie kritisch ist die 168-Stunden-Bodenlebensdauer nach dem Öffnen des Beutels?

Sehr kritisch für MSL-3-Bauteile. Aufgenommene Feuchtigkeit kann sich während des Hochtemperatur-Reflow-Lötprozesses in Dampf verwandeln und zu innerer Delamination oder Rissbildung des LED-Gehäuses ("Popcorning") führen. Die Einhaltung des 168-Stunden-Fensters oder das Befolgen des vorgeschriebenen Nachbackverfahrens ist für die Ausbeute bei der Montage und die langfristige Zuverlässigkeit unerlässlich.

11. Praktische Anwendungsfallstudie

Szenario: Entwurf einer Statusanzeige für ein Wearable-Gerät

Ein Entwickler entwirft einen kompakten Fitness-Tracker. Eine einzelne, kleine LED wird benötigt, um den Ladezustand (Rot/Grün würde eine Zweifarben-LED oder zwei separate LEDs erfordern) und Benachrichtigungen anzuzeigen.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Eine LED ist eine Halbleiter-pn-Übergangsdiode. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, werden Elektronen aus dem n-dotierten Bereich und Löcher aus dem p-dotierten Bereich in den Übergangsbereich injiziert. Wenn diese Ladungsträger (Elektronen und Löcher) rekombinieren, wird Energie freigesetzt. In einer Standard-Siliciumdiode wird diese Energie hauptsächlich als Wärme freigesetzt. In einem Halbleitermaterial wie Indiumgalliumnitrid (InGaN), das in dieser LED verwendet wird, ist die Bandlücke so beschaffen, dass ein erheblicher Teil dieser Rekombinationsenergie als Photonen (Licht) freigesetzt wird. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie des Halbleitermaterials bestimmt. InGaN-Verbindungen können so ausgelegt werden, dass sie Licht im blauen, grünen und ultravioletten Teil des Spektrums erzeugen. Die wasserklare Epoxidlinse umschließt den Halbleiterchip, bietet mechanischen Schutz und formt den Lichtausgabestrahl.

13. Technologietrends und Entwicklungen

Der Trend bei SMD-LEDs für Anzeigeanwendungen geht weiterhin in Richtung Miniaturisierung, erhöhter Effizienz und höherer Zuverlässigkeit. Das 0201-Gehäuse stellt eine ausgereifte, aber immer noch weit verbreitete Größe für platzbeschränkte Designs dar. Laufende Entwicklungen umfassen:

LED-Spezifikations-Terminologie

Vollständige Erklärung der LED-Technikbegriffe

Photoelektrische Leistung

Begriff Einheit/Darstellung Einfache Erklärung Warum wichtig
Lichtausbeute lm/W (Lumen pro Watt) Lichtausgang pro Watt Strom, höher bedeutet energieeffizienter. Bestimmt direkt den Energieeffizienzgrad und Stromkosten.
Lichtstrom lm (Lumen) Gesamtlicht, das von der Quelle emittiert wird, allgemein "Helligkeit" genannt. Bestimmt, ob das Licht hell genug ist.
Betrachtungswinkel ° (Grad), z.B. 120° Winkel, bei dem die Lichtintensität auf die Hälfte abfällt, bestimmt die Strahlbreite. Beeinflusst Beleuchtungsbereich und Gleichmäßigkeit.
Farbtemperatur K (Kelvin), z.B. 2700K/6500K Wärme/Kühle des Lichts, niedrigere Werte gelblich/warm, höhere weißlich/kühl. Bestimmt Beleuchtungsatmosphäre und geeignete Szenarien.
Farbwiedergabeindex Einheitenlos, 0–100 Fähigkeit, Objektfarben genau wiederzugeben, Ra≥80 ist gut. Beeinflusst Farbauthentizität, wird an anspruchsvollen Orten wie Einkaufszentren, Museen verwendet.
Farborttoleranz MacAdam-Ellipsenschritte, z.B. "5-Schritt" Metrik für Farbkonsistenz, kleinere Schritte bedeuten konsistentere Farbe. Sichert einheitliche Farbe über dieselbe Charge von LEDs.
Dominante Wellenlänge nm (Nanometer), z.B. 620nm (rot) Wellenlänge, die der Farbe farbiger LEDs entspricht. Bestimmt Farbton von roten, gelben, grünen monochromen LEDs.
Spektralverteilung Wellenlänge vs. Intensitätskurve Zeigt Intensitätsverteilung über Wellenlängen. Beeinflusst Farbwiedergabe und Farbqualität.

Elektrische Parameter

Begriff Symbol Einfache Erklärung Design-Überlegungen
Flussspannung Vf Mindestspannung zum Einschalten der LED, wie "Startschwelle". Treiberspannung muss ≥ Vf sein, Spannungen addieren sich für serielle LEDs.
Flussstrom If Stromwert für normalen LED-Betrieb. Normalerweise Konstantstromantrieb, Strom bestimmt Helligkeit & Lebensdauer.
Max. Pulsstrom Ifp Spitzenstrom, der für kurze Zeit erträglich ist, wird für Dimmen oder Blinken verwendet. Pulsbreite & Tastverhältnis müssen streng kontrolliert werden, um Schäden zu vermeiden.
Sperrspannung Vr Maximale Sperrspannung, die die LED aushalten kann, darüber kann es zum Durchbruch kommen. Schaltung muss verhindern, dass umgekehrte Verbindung oder Spannungsspitzen auftreten.
Wärmewiderstand Rth (°C/W) Widerstand gegen Wärmeübertragung vom Chip zum Lötpunkt, niedriger ist besser. Hoher Wärmewiderstand erfordert stärkere Wärmeableitung.
ESD-Immunität V (HBM), z.B. 1000V Fähigkeit, elektrostatische Entladung zu widerstehen, höher bedeutet weniger anfällig. In der Produktion sind antistatische Maßnahmen erforderlich, insbesondere für empfindliche LEDs.

Wärmemanagement & Zuverlässigkeit

Begriff Schlüsselmetrik Einfache Erklärung Auswirkung
Sperrschichttemperatur Tj (°C) Tatsächliche Betriebstemperatur im LED-Chip. Jede Reduzierung um 10°C kann die Lebensdauer verdoppeln; zu hoch verursacht Lichtabfall, Farbverschiebung.
Lichtstromrückgang L70 / L80 (Stunden) Zeit, bis die Helligkeit auf 70% oder 80% des Anfangswerts sinkt. Definiert direkt die "Nutzungsdauer" der LED.
Lichtstromerhaltung % (z.B. 70%) Prozentsatz der nach Zeit verbleibenden Helligkeit. Gibt die Fähigkeit an, die Helligkeit über die langfristige Nutzung zu erhalten.
Farbverschiebung Δu′v′ oder MacAdam-Ellipse Grad der Farbänderung während der Verwendung. Beeinflusst die Farbkonsistenz in Beleuchtungsszenen.
Thermisches Altern Materialabbau Verschlechterung aufgrund langfristig hoher Temperatur. Kann zu Helligkeitsabfall, Farbänderung oder Leiterunterbrechung führen.

Verpackung & Materialien

Begriff Gängige Typen Einfache Erklärung Merkmale & Anwendungen
Gehäusetyp EMC, PPA, Keramik Chip schützendes Gehäusematerial, bietet optische/thermische Schnittstelle. EMC: gute Wärmebeständigkeit, niedrige Kosten; Keramik: bessere Wärmeableitung, längere Lebensdauer.
Chip-Struktur Front, Flip-Chip Chip-Elektrodenanordnung. Flip-Chip: bessere Wärmeableitung, höhere Effizienz, für Hochleistung.
Phosphorbeschichtung YAG, Silikat, Nitrid Bedeckt den blauen Chip, wandelt einen Teil in gelb/rot um, mischt zu weiß. Verschiedene Phosphore beeinflussen Effizienz, CCT und CRI.
Linse/Optik Flach, Mikrolinse, TIR Optische Struktur auf der Oberfläche, die die Lichtverteilung steuert. Bestimmt den Betrachtungswinkel und die Lichtverteilungskurve.

Qualitätskontrolle & Binning

Begriff Binning-Inhalt Einfache Erklärung Zweck
Lichtstrom-Bin Code z.B. 2G, 2H Nach Helligkeit gruppiert, jede Gruppe hat Mindest-/Maximal-Lumenwerte. Sichert einheitliche Helligkeit in derselben Charge.
Spannungs-Bin Code z.B. 6W, 6X Nach Flussspannungsbereich gruppiert. Erleichtert Treiberabgleich, verbessert Systemeffizienz.
Farb-Bin 5-Schritt MacAdam-Ellipse Nach Farbkoordinaten gruppiert, sichert engen Bereich. Garantiert Farbkonsistenz, vermeidet ungleichmäßige Farbe innerhalb der Leuchte.
CCT-Bin 2700K, 3000K usw. Nach CCT gruppiert, jede hat entsprechenden Koordinatenbereich. Erfüllt verschiedene Szenario-CCT-Anforderungen.

Prüfung & Zertifizierung

Begriff Standard/Test Einfache Erklärung Bedeutung
LM-80 Lichtstromerhaltungstest Langzeitbeleuchtung bei konstanter Temperatur, Aufzeichnung von Helligkeitsabfall. Wird zur Schätzung der LED-Lebensdauer (mit TM-21) verwendet.
TM-21 Lebensdauerschätzstandard Schätzt Lebensdauer unter tatsächlichen Bedingungen basierend auf LM-80-Daten. Bietet wissenschaftliche Lebensdauervorhersage.
IESNA Beleuchtungstechnische Gesellschaft Deckt optische, elektrische, thermische Testmethoden ab. Industrieanerkannte Testbasis.
RoHS / REACH Umweltzertifizierung Stellt sicher, dass keine schädlichen Substanzen (Blei, Quecksilber) enthalten sind. Marktzugangsvoraussetzung international.
ENERGY STAR / DLC Energieeffizienzzertifizierung Energieeffizienz- und Leistungszertifizierung für Beleuchtungsprodukte. Wird in staatlichen Beschaffungen, Subventionsprogrammen verwendet, steigert Wettbewerbsfähigkeit.