SMD LED Grün Diffus 120° Abstrahlwinkel - 3,2x1,6x1,1mm - 3,3V - 80mW - Datenblatt

1. Produktübersicht

Dieses Dokument erläutert die Spezifikationen einer oberflächenmontierbaren (SMD) Leuchtdiode (LED), die eine diffuse Linse und InGaN-Technologie (Indiumgalliumnitrid) zur Erzeugung von grünem Licht nutzt. Für die automatisierte Leiterplattenbestückung (PCB) konzipiert, ist dieses Bauteil ideal für platzbeschränkte Anwendungen in verschiedenen elektronischen Geräten. Ihre Hauptfunktion ist die Verwendung als Statusanzeige, Signalleuchte oder für Frontplatten-Hintergrundbeleuchtung in Konsumgütern, Industrie- und Kommunikationsgeräten.

Die LED ist auf 8-mm-Tape verpackt, das auf 7-Zoll-Durchmesser-Spulen aufgewickelt ist, was hochgeschwindigkeitsgerechte Pick-and-Place-Bestückungsprozesse ermöglicht. Sie entspricht Industriestandards, einschließlich RoHS (Beschränkung gefährlicher Stoffe), und ist mit Infrarot (IR)-Reflow-Lötprozessen kompatibel, was sie für moderne, bleifreie Fertigungslinien geeignet macht.

1.1 Hauptmerkmale

• RoHS-konforme Zusammensetzung.
• Verpackt in 8-mm-Tape auf 7\"-Spulen für die automatisierte Bestückung.
• Standard-EIA-Gehäuseabmessungen.
• Logikpegel-kompatible (I.C.-kompatible) Ansteuerungsanforderungen.
• Konzipiert für Kompatibilität mit automatischen Bestückungsgeräten.
• Hält Infrarot-Reflow-Lötprofilen stand.
• Vorkonditioniert auf JEDEC Feuchtesensitivitätsstufe 3.

1.2 Zielanwendungen

• Telekommunikationsgeräte (z.B. schnurlose/Mobiltelefone).
• Büroautomatisierungsgeräte (z.B. Notebook-Computer, Netzwerksysteme).
• Haushaltsgeräte und Indoor-Schilder.
• Statusanzeigen für Industrieanlagen.
• Allgemeine Signal- und Symbolleuchten.
• Frontplatten-Hintergrundbeleuchtung.

2. Gehäuseabmessungen und mechanische Informationen

Die LED entspricht einer standardmäßigen SMD-Gehäuseform. Kritische Abmessungen umfassen eine Bauteilgröße von etwa 3,2 mm Länge, 1,6 mm Breite und 1,1 mm Höhe, mit einer Toleranz von ±0,2 mm, sofern nicht anders angegeben. Das Bauteil verfügt über eine diffuse Linse, die das Lichtabstrahlmuster verbreitert, und die Anoden-/Kathodenanschlüsse sind klar gekennzeichnet für die korrekte Leiterplattenausrichtung. Das empfohlene Lötpad-Layout auf der Leiterplatte wird bereitgestellt, um eine optimale Lötstellenbildung und Wärmemanagement während der Reflow-Lötprozesse sicherzustellen.

3. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

3.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Der Betrieb sollte stets innerhalb dieser Grenzen gehalten werden.

• Verlustleistung (Pd):80 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das Bauteil bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C als Wärme abführen kann.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP):100 mA. Dies ist der maximale momentane Durchlassstrom, der nur unter gepulsten Bedingungen zulässig ist (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite), um Überhitzung zu verhindern.
• Dauer-Durchlassstrom (I_F):20 mA. Dies ist der empfohlene maximale Gleichstrom für zuverlässigen Dauerbetrieb.
• Betriebstemperaturbereich:-40°C bis +85°C. Das Bauteil funktioniert garantiert innerhalb dieses Umgebungstemperaturbereichs.
• Lagertemperaturbereich:-40°C bis +100°C. Das Bauteil kann innerhalb dieser Grenzen ohne Degradation gelagert werden.

3.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Diese Parameter werden bei Ta=25°C und I_F=20mA gemessen, was typischen Betriebsbedingungen entspricht.

• Lichtstärke (I_V):355 - 1120 mcd (Millicandela). Die Lichtausbeute wird mit einem Sensor gemessen, der gefiltert ist, um der photopischen Reaktion des menschlichen Auges zu entsprechen. Die große Bandbreite wird durch ein Binning-System verwaltet.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):120 Grad (typisch). Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres axialen Spitzenwerts abfällt. Die diffuse Linse erzeugt dieses breite, gleichmäßige Abstrahlmuster.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_P):523 nm (typisch). Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung maximal ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):520 - 535 nm. Dies ist die einzelne Wellenlänge, die vom menschlichen Auge wahrgenommen wird und die Farbe (grün) der LED definiert, abgeleitet vom CIE-Farbdiagramm.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):25 nm (typisch). Dies gibt die spektrale Reinheit an; ein Wert von 25 nm ist charakteristisch für InGaN-basierte grüne LEDs.
• Durchlassspannung (V_F):3,3V (typisch), 3,8V (max). Der Spannungsabfall über der LED bei einem Betriebsstrom von 20mA.
• Sperrstrom (I_R):10 μA (max) bei V_R=5V. Das Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt; dieser Parameter dient nur zu Testzwecken.

4. Erläuterung des Binning-Systems

Um Konsistenz in der Anwendung zu gewährleisten, werden LEDs basierend auf Schlüsselparametern sortiert (gebinned). Entwickler können Bins spezifizieren, um ihren Anforderungen an Farb- und Helligkeitsgleichmäßigkeit zu entsprechen.

4.1 Durchlassspannung (V_f) Rang

Gebinned bei I_F=20mA. Toleranz pro Bin ist ±0,1V.

Beispiel-Bins: D7 (2,8-3,0V), D8 (3,0-3,2V), D9 (3,2-3,4V), D10 (3,4-3,6V), D11 (3,6-3,8V).

4.2 Lichtstärke (I_V) Rang

Gebinned bei I_F=20mA. Toleranz pro Bin ist ±11%.

Beispiel-Bins: T2 (355-450 mcd), U1 (450-560 mcd), U2 (560-710 mcd), V1 (710-900 mcd), V2 (900-1120 mcd).

4.3 Dominante Wellenlänge (W_d) Rang

Gebinned bei I_F=20mA. Toleranz pro Bin ist ±1nm.

Beispiel-Bins: AP (520-525 nm), AQ (525-530 nm), AR (530-535 nm).

5. Analyse der Kennlinien

Typische Kennlinien geben Aufschluss über das Verhalten des Bauteils unter verschiedenen Bedingungen. Dazu gehört die Beziehung zwischen Durchlassstrom (I_F) und Durchlassspannung (V_F), die exponentiell ist und entscheidend für den Entwurf von strombegrenzenden Schaltungen. Die Beziehung zwischen Lichtstärke und Durchlassstrom ist im Betriebsbereich im Allgemeinen linear, kann jedoch bei höheren Strömen aufgrund thermischer Effekte sättigen. Die Temperaturabhängigkeit der Lichtstärke zeigt eine Abnahme der Ausgangsleistung bei steigender Sperrschichttemperatur, ein kritischer Faktor für das Wärmemanagement in Hochleistungs- oder Hochdichteanwendungen. Die spektrale Verteilungskurve ist um die Spitzenwellenlänge von 523 nm mit der spezifizierten Halbwertsbreite zentriert.

6. Bestückungs- und Handhabungsrichtlinien

6.1 Lötprozess

Das Bauteil ist mit Infrarot (IR)-Reflow-Löten für bleifreie Prozesse kompatibel. Ein vorgeschlagenes Profil, konform mit J-STD-020B, umfasst eine Vorwärmphase (150-200°C, max. 120 Sek.), eine Spitzentemperatur von maximal 260°C und eine Zeit über der Liquidustemperatur (TAL) von maximal 10 Sekunden. Das Löten sollte auf maximal zwei Reflow-Zyklen beschränkt werden. Für manuelle Nacharbeit kann ein Lötkolben mit maximal 300°C für nicht mehr als 3 Sekunden, nur einmalig, angewendet werden. Die Einhaltung der Spezifikationen des Lotpastenherstellers ist wesentlich.

6.2 Reinigung

Wenn nach dem Löten eine Reinigung erforderlich ist, 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 Chemikalien können das Epoxid-Gehäuse beschädigen.

6.3 Lagerung und Feuchtesensitivität

Als Bauteil der Feuchtesensitivitätsstufe 3 (MSL3) hat es nach dem Öffnen des versiegelten Feuchtigkeitsschutzbeutels eine Standzeit von 168 Stunden (1 Woche) unter Bedingungen von ≤30°C/60% relativer Luftfeuchtigkeit. Für eine Lagerung über diesen Zeitraum oder außerhalb der Originalverpackung ist vor dem Reflow ein Trocknen bei 60°C für mindestens 48 Stunden erforderlich, um Popcorn-Risse während des Lötens zu verhindern. Für die Langzeitlagerung außerhalb des Beutels verwenden Sie einen versiegelten Behälter mit Trockenmittel oder eine Stickstoffatmosphäre.

7. Verpackungs- und Spulenspezifikationen

Die LEDs werden in geprägter Trägerfolie mit einer Breite von 8 mm geliefert. Das Tape ist auf eine Standard-7-Zoll (178 mm) Durchmesser-Spule aufgewickelt. Jede Spule enthält 2000 Stück. Das Tape hat eine Deckfolie, um die Bauteiltaschen zu versiegeln. Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA-481-Spezifikationen. Die maximal zulässige Anzahl aufeinanderfolgender fehlender Bauteile auf einer Spule beträgt zwei.

8. Anwendungsdesign-Überlegungen

8.1 Ansteuerschaltungsentwurf

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Um gleichmäßige Helligkeit und lange Lebensdauer zu gewährleisten, muss eine Konstantstromquelle oder ein strombegrenzender Widerstand in Reihe mit einer Spannungsquelle verwendet werden. Der Widerstandswert kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (V_versorgung- V_F) / I_F. Unter Verwendung der typischen V_Fvon 3,3V und einem gewünschten I_Fvon 20mA aus einer 5V-Versorgung, R = (5V - 3,3V) / 0,02A = 85Ω. Ein Standard-82Ω- oder 100Ω-Widerstand wäre geeignet. Beim parallelen Anschluss mehrerer LEDs wird dringend empfohlen, für jede LED individuelle strombegrenzende Widerstände zu verwenden, um eine ungleiche Stromaufteilung aufgrund natürlicher Schwankungen in V_F.

8.2 Wärmemanagement

Obwohl die Verlustleistung relativ gering ist (80 mW), ist ein effektives thermisches Design auf der Leiterplatte dennoch wichtig, insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen oder in geschlossenen Räumen. Das empfohlene Lötpad-Layout unterstützt die Wärmeableitung. Eine ausreichende Kupferfläche um die thermischen Pads und möglicherweise der Einsatz von Wärmedurchkontaktierungen können dazu beitragen, eine niedrigere Sperrschichttemperatur aufrechtzuerhalten, was die Lichtausbeute und die Lebensdauer des Bauteils erhält.

8.3 Optische Integration

Der 120-Grad-diffuse Abstrahlwinkel bietet ein breites, weiches Abstrahlmuster, das für Anzeigeanwendungen geeignet ist, bei denen Sichtbarkeit aus mehreren Winkeln erforderlich ist. Für Lichtleiter- oder Hintergrundbeleuchtungsanwendungen kann die diffuse Natur der Linse ein spezifisches optisches Design erfordern, um die gewünschte Gleichmäßigkeit zu erreichen. Die grüne Farbe, definiert durch ihren dominanten Wellenlängen-Bin, eignet sich für Statusanzeigen (z.B. eingeschaltet, aktiver Modus) und allgemeine Beleuchtung, bei der Farbunterscheidung erforderlich ist.

9. Zuverlässigkeit und Betriebshinweise

Dieses Produkt ist für Standard-Elektronikgeräte im kommerziellen und industriellen Bereich vorgesehen. Für Anwendungen, die außergewöhnliche Zuverlässigkeit erfordern, bei denen ein Ausfall die Sicherheit gefährden könnte (z.B. Luftfahrt, medizinische Lebenserhaltung, Verkehrssteuerung), sind vor der Integration spezifische Qualifizierungen und Konsultationen mit dem Hersteller erforderlich. Das Bauteil ist nicht für den Betrieb unter Sperrspannungsbedingungen ausgelegt. Das Überschreiten der absoluten Maximalwerte, insbesondere des Durchlassstroms oder der Verlustleistung, beschleunigt den Alterungsprozess und kann zu katastrophalem Ausfall führen.

10. Technologie- und Marktkontext

10.1 Grundlegendes Technologieprinzip

Diese LED basiert auf InGaN-Halbleitermaterial (Indiumgalliumnitrid). Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich des Halbleiters und setzen Energie in Form von Photonen frei. Das spezifische Verhältnis von Indium zu Gallium in der Legierung bestimmt die Bandlückenenergie und damit die Wellenlänge des emittierten Lichts, die in diesem Fall im grünen Spektrum (~523 nm) liegt. Die diffuse Linse besteht aus Epoxid oder Silikon mit eingebetteten Streupartikeln, um den Strahlwinkel zu verbreitern.

10.2 Vergleichende Vorteile

Im Vergleich zu älteren Technologien wie AlGaInP-basierten grünen LEDs bietet InGaN höhere Effizienz und bessere Leistungsstabilität. Das SMD-Gehäuse bietet erhebliche Vorteile gegenüber Durchsteck-LEDs: kleinere Grundfläche, geringere Bauhöhe, Eignung für die automatisierte Bestückung und bessere Kompatibilität mit hochvolumigen Reflow-Lötprozessen, was zu geringeren Gesamtfertigungskosten führt.

10.3 Branchentrends

Der Markt für SMD-LEDs wächst weiter, angetrieben durch Miniaturisierung, Energieeffizienzanforderungen und die Verbreitung von Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsanwendungen in Unterhaltungselektronik und IoT-Geräten. Trends umfassen weitere Steigerungen der Lichtausbeute (mehr Lichtleistung pro Watt), engere Binning-Toleranzen für Farb- und Helligkeitskonsistenz in Displayanwendungen und die Entwicklung noch kleinerer Gehäusegrößen. Der Wechsel zu blei- und halogenfreien Materialien gemäß globaler Umweltvorschriften ist ebenfalls Standardpraxis.