SMD LED 0603 Grün Datenblatt - Abmessungen 1,6x0,8x0,6mm - Spannung 2,8-3,8V - Leistung 80mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt detailliert die Spezifikationen einer miniaturisierten, oberflächenmontierbaren Leuchtdiode (SMD LED) im Standard-0603-Gehäuse. Diese Komponente ist für die automatisierte Leiterplattenbestückung (PCB-Assembly) konzipiert und ideal für platzbeschränkte Anwendungen. Die LED emittiert grünes Licht unter Verwendung eines InGaN-Halbleitermaterials (Indiumgalliumnitrid) und bietet somit eine helle und effiziente Lichtquelle für eine Vielzahl moderner elektronischer Geräte.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die primären Vorteile dieser LED sind ihre extrem kompakte Bauform, die Kompatibilität mit automatischen Bestückungsmaschinen und die Eignung für großvolumige Infrarot-Reflow-Lötprozesse. Sie ist RoHS-konform (Beschränkung gefährlicher Stoffe) ausgelegt. Ihre Zielmärkte umfassen Konsumelektronik, Telekommunikation, Computertechnik und Industrieausrüstung. Typische Anwendungen sind Statusanzeigen, Hintergrundbeleuchtung für Frontplatten und Tastaturen, Signalleuchten sowie dekorative Beleuchtung in Geräten wie Mobiltelefonen, Laptops, Netzwerkhardware, Haushaltsgeräten und Innenschildern.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte Aufschlüsselung der elektrischen, optischen und thermischen Eigenschaften der LED. Das Verständnis dieser Parameter ist entscheidend für einen zuverlässigen Schaltungsentwurf und die Systemintegration.

2.1 Absolute Maximalwerte (Grenzwerte)

Die absoluten Maximalwerte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Diese Werte gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C.

• Verlustleistung (Pd):80 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das LED-Gehäuse als Wärme abführen kann, ohne seine thermischen Grenzen zu überschreiten.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP):100 mA. Dies ist der maximal zulässige momentane Durchlassstrom, typischerweise unter gepulsten Bedingungen spezifiziert (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite), um Überhitzung zu verhindern.
• DC-Durchlassstrom (I_F):20 mA. Dies ist der empfohlene maximale kontinuierliche Durchlassstrom für den Normalbetrieb.
• Betriebstemperaturbereich:-40°C bis +85°C. Die LED funktioniert garantiert innerhalb dieses Umgebungstemperaturbereichs.
• Lagertemperaturbereich:-40°C bis +100°C. Das Bauteil kann ohne angelegte Spannung innerhalb dieses Bereichs gelagert werden.

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen bei Ta=25°C und I_FFür bleifreie Lötprozesse wird ein spezifisches Reflow-Temperaturprofil empfohlen, das mit J-STD-020B konform ist. Wichtige Parameter umfassen eine Vorwärmzone (150-200°C, max. 120 Sek.), eine Spitzentemperatur von maximal 260°C und eine Zeit oberhalb der Liquidustemperatur (TAL), die für die verwendete Lötpaste geeignet ist. Die Komponente kann dieses Profil maximal zweimal überstehen.

• Lichtstärke (I_V):450 - 1400 mcd (Millicandela). Dies ist ein Maß für die vom menschlichen Auge wahrgenommene Helligkeit der LED. Die große Spanne zeigt an, dass das Bauteil in verschiedenen Helligkeits-Bins verfügbar ist (siehe Abschnitt 3).
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):110 Grad (typisch). Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke halb so groß ist wie die auf der Achse (0 Grad) gemessene Intensität. Ein 110-Grad-Winkel deutet auf ein breites, diffuses Abstrahlverhalten hin.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_P):518 nm (typisch). Dies ist die Wellenlänge, bei der die optische Ausgangsleistung ihr Maximum erreicht.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):520 - 535 nm. Dies ist die einzelne Wellenlänge monochromatischen Lichts, die für das menschliche Auge der Farbe des LED-Lichtausgangs am besten entspricht. Sie ist der Schlüsselparameter für die Farbangabe.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):35 nm (typisch). Dies gibt die spektrale Reinheit oder Bandbreite des emittierten Lichts an, gemessen als volle Breite bei halbem Maximum (FWHM) des Emissionsspektrums.
• Durchlassspannung (V_F):2,8 - 3,8 V bei I_F=20mA. Dies ist der Spannungsabfall über der LED, wenn sie Strom führt. Die Spanne entspricht verschiedenen Spannungs-Bins.
• Sperrstrom (I_R):10 μA (max.) bei V_R=5V. LEDs sind nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt. Dieser Parameter dient hauptsächlich der Qualitätssicherung.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um die Konsistenz in der Massenproduktion sicherzustellen, werden LEDs anhand wichtiger Leistungsparameter in Bins sortiert. Dies ermöglicht es Entwicklern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Anforderungen an Helligkeit, Farbe und Spannung erfüllen.

3.1 Durchlassspannungs-Binning (V_F)

LEDs werden anhand ihres Durchlassspannungsabfalls bei 20mA in Bins kategorisiert. Jedes Bin hat eine Toleranz von ±0,1V. Die Bins sind: D7 (2,8-3,0V), D8 (3,0-3,2V), D9 (3,2-3,4V), D10 (3,4-3,6V) und D11 (3,6-3,8V). Die Auswahl von LEDs aus demselben V_F-Bin hilft, eine gleichmäßige Helligkeit sicherzustellen, wenn mehrere LEDs parallel geschaltet sind.

3.2 Lichtstärke-Binning (I_V)

LEDs werden nach Helligkeit in fünf Intensitäts-Bins sortiert, jedes mit einer Toleranz von ±11%. Die Bins sind: U1 (450-560 mcd), U2 (560-710 mcd), V1 (710-900 mcd), V2 (900-1120 mcd) und W1 (1120-1400 mcd). Dies ermöglicht eine Auswahl basierend auf den Helligkeitsanforderungen der Anwendung.

3.3 Dominante Wellenlängen-Binning (λ_d)

Die Farbe (Farbton) des grünen Lichts wird durch das Binning der dominanten Wellenlänge gesteuert, mit einer Toleranz von ±1nm pro Bin. Die Bins sind: AP (520-525 nm), AQ (525-530 nm) und AR (530-535 nm). Dies gewährleistet Farbkonsistenz über mehrere LEDs in einer Anzeige oder einem Indikator-Array hinweg.

4. Analyse der Kennlinien

Grafische Darstellungen der LED-Eigenschaften geben einen tieferen Einblick in ihr Verhalten unter variierenden Bedingungen. Das Datenblatt enthält typische Kurven für die folgenden Zusammenhänge (siehe Originaldokument für die spezifischen Grafiken).

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

Diese Kurve zeigt den exponentiellen Zusammenhang zwischen dem durch die LED fließenden Strom und der daran anliegenden Spannung. Sie ist nichtlinear, was bedeutet, dass eine kleine Spannungsänderung eine große Stromänderung verursachen kann. Deshalb sollten LEDs von einer strombegrenzten Quelle und nicht von einer Konstantspannungsquelle angesteuert werden.

4.2 Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Dieses Diagramm veranschaulicht, wie die Lichtausbeute (in mcd) mit steigendem Durchlassstrom zunimmt. Sie ist über einen Bereich im Allgemeinen linear, wird jedoch bei sehr hohen Strömen aufgrund thermischer Effekte und des Efficiency Droop sättigen.

4.3 Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur

Diese Kurve zeigt die thermische Abhängigkeit der Lichtausbeute. Typischerweise nimmt die Lichtstärke mit steigender Umgebungstemperatur ab. Das Verständnis dieser Entlastung ist entscheidend für Anwendungen, die in Hochtemperaturumgebungen betrieben werden.

4.4 Spektrale Verteilung

Diese Darstellung zeigt die relative optische Leistung, die über verschiedene Wellenlängen emittiert wird. Sie ist um die Spitzenwellenlänge (518 nm) zentriert und hat eine charakteristische Form, die durch die Halbwertsbreite (35 nm) definiert ist.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED ist in einem standardmäßigen EIA-0603-Gehäuse untergebracht. Wichtige Abmessungen (in Millimetern) sind eine Gehäuselänge von 1,6mm, eine Breite von 0,8mm und eine Höhe von 0,6mm. Die Anode- und Kathodenanschlüsse sind klar gekennzeichnet. Alle Maßtoleranzen betragen ±0,1mm, sofern nicht anders angegeben. Eine detaillierte Maßzeichnung ist im Original-Datenblatt enthalten.

5.2 Empfohlene Lötflächengeometrie auf der Leiterplatte

Ein Land Pattern Diagramm wird für die Gestaltung der Lötpads auf der Leiterplatte bereitgestellt. Dieses Muster ist für zuverlässiges Löten während IR-Reflow-Prozesse optimiert und gewährleistet eine ordnungsgemäße Lötnahtbildung und mechanische Stabilität.

5.3 Polaritätskennzeichnung

Das LED-Gehäuse weist eine Markierung oder eine spezifische Form (oft eine Kerbe oder ein grüner Punkt) zur Identifizierung des Kathodenanschlusses auf. Während der Montage muss die korrekte Polarität beachtet werden, um einen ordnungsgemäßen Betrieb sicherzustellen.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Empfohlenes IR-Reflow-Profil

For lead-free soldering processes, a specific reflow temperature profile is recommended, compliant with J-STD-020B. Key parameters include a pre-heat zone (150-200°C, max 120 sec), a peak temperature not exceeding 260°C, and a time above liquidus (TAL) appropriate for the solder paste used. The component can withstand this profile a maximum of two times.

6.2 Lagerbedingungen

Ungeöffnete, feuchtigkeitsempfindliche Bauteile sollten bei ≤30°C und ≤70% relativer Luftfeuchtigkeit (RH) gelagert und innerhalb eines Jahres verwendet werden. Sobald die Feuchtigkeitssperrbeutel geöffnet ist, sollten LEDs bei ≤30°C und ≤60% RH gelagert werden. Bauteile, die länger als 168 Stunden der Umgebungsluft ausgesetzt waren, erfordern vor dem Reflow einen Trocknungsprozess (Backen, ca. 60°C für mindestens 48 Stunden), um "Popcorning" oder Delamination während des Lötens zu verhindern.

6.3 Reinigung

Wenn nach dem Löten eine Reinigung notwendig ist, sollten nur spezifizierte alkoholbasierte Lösungsmittel wie Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute verwendet werden. Nicht spezifizierte Chemikalien können das LED-Gehäuse beschädigen.

6.4 Handlötung

Falls Handlötung erforderlich ist, sollte die Lötkolbentemperatur 300°C nicht überschreiten und die Lötzeit pro Anschluss auf maximal 3 Sekunden begrenzt sein. Handlötung sollte nur einmal durchgeführt werden.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Band- und Spulen-Spezifikationen

Die LEDs werden auf 12mm breiter, geprägter Trägerbandfolie geliefert, die auf Spulen mit 7 Zoll (178mm) Durchmesser aufgewickelt ist. Jede Spule enthält 4000 Stück. Die Band- und Spulenabmessungen entsprechen den ANSI/EIA-481-Standards, um die Kompatibilität mit automatischen Bestückungsgeräten sicherzustellen.

7.2 Mindestbestellmenge

Die Standardverpackungsmenge beträgt 4000 Stück pro Spule. Für Restmengen ist eine Mindestverpackungsmenge von 500 Stück erhältlich.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Für eine gleichmäßige Helligkeit, insbesondere wenn mehrere LEDs parallel verwendet werden, sollte jede LED von ihrem eigenen, in Reihe geschalteten strombegrenzenden Widerstand angesteuert werden. Die direkte Ansteuerung von LEDs über einen Mikrocontroller-Pin erfordert die Sicherstellung, dass die Stromquellen-/Senkenfähigkeit des Pins und die gesamte V_Fder LED-Kette innerhalb der Spannungsgrenzen des Systems liegen.

8.2 Design-Überlegungen

• Strombegrenzung:Verwenden Sie stets einen Reihenwiderstand oder einen Konstantstromtreiber, um den Betriebsstrom für den Dauerbetrieb auf 20mA oder weniger einzustellen.
• Thermisches Management:Obwohl das Gehäuse klein ist, sollte bei Betrieb in hohen Umgebungstemperaturen oder nahe dem Maximalstrom eine ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte oder Wärmeleitungen vorgesehen werden, um Leistung und Lebensdauer zu erhalten.
• ESD-Schutz:Obwohl nicht explizit angegeben, sollten während der Montage die üblichen ESD-Schutzmaßnahmen (Elektrostatische Entladung) für Halbleiterbauelemente beachtet werden.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Diese 0603 grüne LED, basierend auf InGaN-Technologie, bietet mehrere Schlüsselvorteile. Im Vergleich zu älteren Technologien wie AlGaInP (für rot/gelb) bietet InGaN für grüne und blaue Wellenlängen höhere Effizienz und Helligkeit. Das 0603-Gehäuse ist einer der kleinsten standardisierten SMD-LED-Aufbauten und bietet erhebliche Platzersparnis gegenüber größeren Gehäusen wie 0805 oder 1206. Ihr weiter Abstrahlwinkel von 110 Grad macht sie für Anwendungen geeignet, die eine breite Sichtbarkeit erfordern, im Gegensatz zu schmalwinkligen LEDs für fokussierte Beleuchtung.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

10.1 Kann ich diese LED direkt mit einer 5V-Versorgung betreiben?

Nein. Das direkte Anschließen einer 5V-Versorgung an die LED würde einen übermäßigen Stromfluss verursachen und sie wahrscheinlich sofort zerstören. Sie müssen stets einen Reihenstrombegrenzungswiderstand verwenden. Der Widerstandswert kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (V_Versorgung- V_F) / I_F. Zum Beispiel, mit einer 5V-Versorgung, einer V_Fvon 3,2V und einem gewünschten I_Fvon 20mA: R = (5 - 3,2) / 0,02 = 90 Ohm. Ein Standardwiderstand von 91 Ohm oder 100 Ohm wäre geeignet.

10.2 Warum gibt es eine so große Spanne bei der Lichtstärke (450-1400 mcd)?

Diese Spanne repräsentiert die Gesamtstreuung über die gesamte Produktion. Durch den Binning-Prozess (Abschnitt 3.2) werden LEDs in spezifische, engere Helligkeitsbereiche sortiert (z.B. U1, V2, W1). Entwickler können beim Bestellen einen bestimmten Bin-Code angeben, um LEDs mit konsistenter und vorhersagbarer Helligkeit für ihre Anwendung zu garantieren.

10.3 Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

Spitzenwellenlänge (λ_P) ist die physikalische Wellenlänge, bei der die LED die meiste optische Leistung emittiert, gemessen mit einem Spektrometer. Dominante Wellenlänge (λ_d) ist ein psychophysisches Maß; es ist die einzelne Wellenlänge monochromatischen Lichts, die für das menschliche Auge die gleiche Farbe zu haben scheint wie der breitbandige Ausgang der LED. λ_dist für die Farbangabe in visuellen Anwendungen relevanter.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf eines Multi-LED-Statusanzeigepanels für einen Netzwerkrouter.Das Panel benötigt 10 grüne LEDs, um die Link-Aktivität auf verschiedenen Ports anzuzeigen. Einheitliche Helligkeit und Farbe sind für ein professionelles Erscheinungsbild entscheidend.

1. Bauteilauswahl:Spezifizieren Sie LEDs aus demselben Helligkeits-Bin (z.B. V1: 710-900 mcd) und demselben Dominante-Wellenlängen-Bin (z.B. AQ: 525-530 nm), um visuelle Konsistenz sicherzustellen.
2. Schaltungsentwurf:Entwerfen Sie zehn identische Treiberschaltungen, jede bestehend aus der LED in Reihe mit einem strombegrenzenden Widerstand. Verbinden Sie jede Schaltung zwischen einem Mikrocontroller-GPIO-Pin und Masse. Der Widerstandswert wird basierend auf der Ausgangshochspannung des Mikrocontrollers (z.B. 3,3V) und der typischen V_Fder LED aus ihrem Spannungs-Bin berechnet.
3. Leiterplatten-Layout:Verwenden Sie das empfohlene Land Pattern. Sorgen Sie für ausreichenden Abstand zwischen den LEDs für eine gleichmäßige Lichtverteilung und zur Vermeidung von thermischen Übersprechen.
4. Montage:Befolgen Sie die Richtlinien für das IR-Reflow-Profil. Reinigen Sie nach der Montage bei Bedarf mit Isopropylalkohol.

12. Funktionsprinzip-Einführung

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 rekombinieren, setzen sie Energie frei. In einer Standarddiode wird diese Energie als Wärme freigesetzt. Bei einer LED ist das Halbleitermaterial (in diesem Fall InGaN) so gewählt, dass diese Energie hauptsächlich als Photonen (Licht) freigesetzt wird. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie des Halbleitermaterials bestimmt. Der weite Abstrahlwinkel wird durch die Geometrie des LED-Chips und die Eigenschaften der umgebenden Linse erreicht.

13. Entwicklungstrends

Der allgemeine Trend bei SMD-LEDs für Indikatoranwendungen geht zu noch kleineren Gehäusegrößen (z.B. 0402, 0201), um höhere Leiterplattendichten zu ermöglichen. Es gibt ein kontinuierliches Bestreben nach erhöhter Lichtausbeute (mehr Lichtausbeute pro elektrischer Eingangsleistung) und verbesserter Farbkonsistenz durch engere Binning-Toleranzen. Darüber hinaus zielen Fortschritte bei Verpackungsmaterialien darauf ab, die Zuverlässigkeit unter höheren Reflow-Temperaturprofilen zu erhöhen und die Widerstandsfähigkeit gegenüber Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit und thermischen Zyklen zu verbessern.