SMD LED RGB Weiß Diffus 5630 Gehäuse - Abmessungen 5,6x3,0x1,9mm - Spannung 1,8-3,8V - Leistung 0,13W - Technisches Datenblatt

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt die Spezifikationen einer Oberflächenmontage-LED (SMD) im 5630-Gehäuseformat mit einer weiß-diffusen Linse. Das Bauteil integriert drei einzelne Leuchtchips in einem Gehäuse: einen Roten (AlInGaP), einen Grünen (InGaN) und einen Blauen (InGaN). Diese Konfiguration ermöglicht die Erzeugung verschiedener Farben durch individuelle oder kombinierte Ansteuerung der Chips. Das primäre Designziel ist die Bereitstellung einer kompakten, zuverlässigen und effizienten Beleuchtungslösung, die für automatisierte Bestückungsprozesse geeignet ist.

1.1 Kernvorteile

• Miniaturisiertes Design:Die kompakte Bauform ist ideal für platzbeschränkte Anwendungen auf Leiterplatten (PCBs).
• Automatisierungskompatibilität:Das Gehäuse ist für die Kompatibilität mit automatischen Bestückungsgeräten und Infrarot (IR)-Reflow-Lötprozessen ausgelegt und erleichtert die Serienfertigung.
• Vielseitige Farbausgabe:Die integrierten RGB-Chips ermöglichen ein breites Farbspektrum, was sie für Statusanzeigen, Hintergrundbeleuchtung und dekorative Beleuchtung geeignet macht.
• Umweltkonformität:Das Produkt erfüllt die RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).
• Standardisierte Verpackung:Geliefert auf 12-mm-Trägerband, aufgewickelt auf 7-Zoll (178 mm) Durchmesser Spulen, konform mit EIA-Standards für effiziente Handhabung und Lagerung.

1.2 Zielanwendungen

Diese LED ist für eine breite Palette elektronischer Geräte konzipiert, die zuverlässige, kompakte Anzeigebeleuchtung erfordern. Typische Anwendungsbereiche sind:

• Unterhaltungselektronik:Statusanzeigen in schnurlosen Telefonen, Mobiltelefonen, Notebooks und Haushaltsgeräten.
• Professionelle & Industriegeräte:Frontplattenanzeigen in Netzwerksystemen, Büroautomatisierungsgeräten und industriellen Steuerpaneelen.
• Display & Beschilderung:Signal- und Symbolbeleuchtungsanwendungen sowie Frontplatten-Hintergrundbeleuchtung, wo eine diffuse, gleichmäßige Lichtabgabe gewünscht ist.

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 diesen Bedingungen ist nicht garantiert.

• Verlustleistung (Pd):Rot: 130 mW; Grün/Blau: 114 mW. Dieser Parameter gibt die maximale Leistung an, die die LED als Wärme abführen kann. Das Überschreiten dieses Limits riskiert thermische Schäden.
• Spitzen-Strom (I_FP):100 mA für alle Farben unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite). Dies ist für kurze, hochintensive Blitze nützlich, aber nicht für Dauerbetrieb.
• DC-Vorwärtsstrom (I_F):Rot: 50 mA; Grün/Blau: 30 mA. Dies ist der empfohlene maximale kontinuierliche Vorwärtsstrom für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb.
• Temperaturbereiche:Betrieb: -40°C bis +85°C; Lagerung: -40°C bis +100°C. Diese definieren die Umgebungsgrenzen für die Funktionalität des Bauteils und die Lagerung im nicht betriebsbereiten Zustand.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Gemessen bei Standardtestbedingungen von Ta=25°C und I_F=20mA, sofern nicht anders angegeben.

• Lichtstärke (I_v):Ein Schlüsselmaß für die wahrgenommene Lichtleistung. Minimal/Typisch/Maximal Werte: Rot: 560/-/1120 mcd; Grün: 1400/-/2800 mcd; Blau: 280/-/560 mcd. Der grüne Chip zeigt die höchste typische Ausgangsleistung.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):Typisch 120 Grad. Dieser große Winkel, ermöglicht durch die diffuse Linse, bietet eine breite, gleichmäßige Ausleuchtung anstelle eines schmalen Strahls und ist ideal für Anzeigeanwendungen.
• Durchlassspannung (V_F):Der Spannungsabfall über der LED im leitenden Zustand. Bereiche: Rot: 1,8V bis 2,6V; Grün/Blau: 2,8V bis 3,8V. Die niedrigere V_Fdes roten Chips ist charakteristisch für die AlInGaP-Technologie im Vergleich zu InGaN (grün/blau). Entwickler müssen diese Unterschiede im Treiberschaltungs-Design berücksichtigen.
• Spitzenwellenlänge (λ_P) & Dominante Wellenlänge (λ_d): λ_Pist das spektrale Maximum: Rot ~630nm, Grün ~518nm, Blau ~468nm. λ_dist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge, mit spezifizierten Bins für Grün (520-530nm) und Blau (465-475nm).
• Sperrstrom (I_R):Maximal 10 μA bei V_R=5V. Das Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt; dieser Parameter dient nur Testzwecken. Schaltungsschutz (z.B. ein Vorwiderstand oder eine Diode) wird empfohlen, wenn Sperrspannung möglich ist.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs nach Leistungsklassen sortiert. Dieses Bauteil verwendet ein zweidimensionales Binning-System basierend auf Lichtstärke und dominanter Wellenlänge.

3.1 Lichtstärke-Binning

Jeder Farbchip wird separat basierend auf seiner Lichtleistung bei 20mA sortiert.

• Rot:Bins U2 (560-710 mcd), V1 (710-900 mcd), V2 (900-1120 mcd).
• Grün:Bins W2 (1400-1800 mcd), X1 (1800-2240 mcd), X2 (2240-2800 mcd).
• Blau:Bins T1 (280-355 mcd), T2 (355-450 mcd), U1 (450-560 mcd).
• Die Toleranz innerhalb jedes Lichtstärke-Bins beträgt +/-11%.

3.2 Dominante Wellenlänge-Binning

Wird auf die Grün- und Blau-Chips angewendet, um den Farbton zu kontrollieren.

• Grün:Bins AP (520-525 nm), AQ (525-530 nm).
• Blau:Bins AC (465-470 nm), AD (470-475 nm).
• Die Toleranz innerhalb jedes Wellenlängen-Bins beträgt +/-1 nm.

3.3 Kombinierter Bin-Code (Auf-Etikett-Code)

Ein einzelner alphanumerischer Code (z.B. A1, B4, D2), der auf dem Produktspulenetikett aufgedruckt ist, kombiniert die Lichtstärke-Bins für alle drei Farben und die Wellenlängen-Bins für Grün/Blau. Diese Kreuzreferenztabelle ermöglicht es Entwicklern, LEDs mit eng kontrollierten optischen Eigenschaften zu spezifizieren und zu beschaffen, um visuelle Konsistenz in ihren Endprodukten sicherzustellen. Beispielsweise spezifiziert der Code 'A1' Rot in Bin U2, Grün in Bin W2 und Blau in Bin T1.

4. Mechanische & Verpackungsinformationen

4.1 Gehäuseabmessungen

Das Bauteil entspricht einem Standard-5630-Fußabdruck. Wichtige Abmessungen (in Millimetern, Toleranz ±0,2mm sofern nicht anders angegeben) umfassen eine Gehäuselänge von ca. 5,6mm, eine Breite von 3,0mm und eine Höhe von 1,9mm. Eine detaillierte Maßzeichnung spezifiziert die Pad-Positionen, die Linsenform und die Polaritätskennzeichnung.

4.2 Pinbelegung & Polarität

Die 6-Pad-Konfiguration ermöglicht den unabhängigen Zugriff auf jeden Chip: Pins 1 & 6: Blau; Pins 2 & 5: Grün; Pins 3 & 4: Rot. Die Kathode für jeden Chip ist typischerweise im Fußabdruckdiagramm angegeben. Die korrekte Polarität muss während des PCB-Layouts und der Bestückung beachtet werden.

4.3 Empfohlener PCB-Lötpad

Ein empfohlenes Land Pattern (Fußabdruck) wird bereitgestellt, um eine ordnungsgemäße Lötstellenbildung, mechanische Stabilität und Wärmeableitung während des Reflow-Lötens sicherzustellen. Die Einhaltung dieses Musters ist entscheidend für die Bestückungsausbeute und die Langzeitzuverlässigkeit.

4.4 Band- und Spulenverpackung

Die LEDs werden in geprägter Trägerbandverpackung (12 mm Breite) geliefert, die mit einem Deckband versiegelt ist. Das Band ist auf einer Standard-7-Zoll (178 mm) Durchmesser Spule aufgewickelt. Jede Spule enthält 1000 Stück. Die Verpackung entspricht den EIA-481-1-B-Spezifikationen und gewährleistet die Kompatibilität mit automatischen Bestückungsgeräten.

5. Löt- & Bestückungsrichtlinien

5.1 IR-Reflow-Lötprofil

Ein empfohlenes Reflow-Profil für bleifreie Lötprozesse wird bereitgestellt, konform mit J-STD-020B. Dieses Profil beschreibt die kritischen Parameter: Vorwärmen, Einweichen, Reflow-Spitzentemperatur (die die maximale Temperaturbewertung der LED nicht überschreiten darf) und Abkühlraten. Die Einhaltung dieses Profils ist wesentlich, um thermischen Schock und Schäden am LED-Gehäuse oder der Epoxidlinse zu verhindern.

5.2 Reinigung

Wenn eine Nachbestückungsreinigung erforderlich ist, sollten nur spezifizierte Lösungsmittel verwendet werden. Das Datenblatt empfiehlt das Eintauchen in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute. Die Verwendung nicht spezifizierter oder aggressiver Chemikalien kann das Linsenmaterial oder die Gehäusekennzeichnung beschädigen.

5.3 Lagerbedingungen

Verschlossene Verpackung:LEDs in ihrer Original-Feuchtigkeitsschutztüte mit Trockenmittel sollten bei ≤30°C und ≤70% relativer Luftfeuchtigkeit (RH) gelagert werden. Die empfohlene Haltbarkeit unter diesen Bedingungen beträgt ein Jahr.
Geöffnete Verpackung:Sobald die Feuchtigkeitssperrtüte geöffnet ist, sollten die Bauteile umgehend verwendet werden. Falls eine Lagerung erforderlich ist, sollten die Bedingungen 30°C und 60% RH nicht überschreiten. Die Exposition gegenüber höherer Luftfeuchtigkeit kann zu Feuchtigkeitsaufnahme führen, was während des Reflow-Lötens zu \"Popcorning\" (Gehäuserissbildung) führen kann.

6. Anwendungsvorschläge & Designüberlegungen

6.1 Treiberschaltungs-Design

Aufgrund der unterschiedlichen Durchlassspannungen (V_F) der roten, grünen und blauen Chips wird eine einfache Parallelschaltung an eine gemeinsame Spannungsquelle nicht empfohlen, da dies zu ungleichmäßiger Stromverteilung und Helligkeit führen würde. Die bevorzugte Methode ist die unabhängige Ansteuerung jedes Farbkanals mit einem Vorwiderstand oder, für bessere Konsistenz und Dimmkontrolle, einem Konstantstromtreiber oder einer PWM-Schaltung (Pulsweitenmodulation).

6.2 Thermomanagement

Obwohl die Verlustleistung relativ gering ist, ist ein ordnungsgemäßes thermisches Design auf der Leiterplatte dennoch wichtig für die Lebensdauer. Eine ausreichende Kupferfläche, die mit den thermischen Pads (falls vorhanden) oder den Montagepads des Bauteils verbunden ist, hilft bei der Wärmeableitung, hält niedrigere Sperrschichttemperaturen aufrecht und bewahrt die Lichtleistung und Lebensdauer.

6.3 Optische Integration

Die weiß-diffuse Linse bietet ein Lambert'sches Abstrahlverhalten (großer Abstrahlwinkel). Für Anwendungen, die stärker gerichtetes Licht erfordern, können Sekundäroptiken (wie Lichtleiter oder externe Linsen) erforderlich sein. Die diffuse Natur hilft, Hotspots zu minimieren und bietet ein gleichmäßiges Erscheinungsbild bei direkter Betrachtung.

7. Häufig gestellte Fragen (Basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich alle drei Farben (RGB) parallel von einer einzigen 3,3V-Versorgung ansteuern?
A: Nicht effektiv. Die Durchlassspannung der blauen und grünen Chips (min. 2,8V) liegt nahe an 3,3V, sodass für einen Vorwiderstand sehr wenig Spannungsabfall verbleibt, was die Stromkontrolle ungenau und empfindlich gegenüber Versorgungsschwankungen macht. Der rote Chip (V_F~2,2V) würde unverhältnismäßig hohen Strom erhalten. Eine unabhängige Stromkontrolle pro Kanal wird dringend empfohlen.

F: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?
A: Spitzenwellenlänge (λ_P) ist der tatsächliche höchste Punkt in der spektralen Leistungsverteilung der LED. Dominante Wellenlänge (λ_d) ist ein berechneter Wert, der die Einzelwellenlänge eines reinen monochromatischen Lichts darstellt, das für einen standardisierten menschlichen Beobachter die gleiche Farbe (Farbton) wie die LED zu haben scheint. λ_dist relevanter für die Farbspezifikation.

F: Der maximale DC-Strom beträgt 30mA für grün/blau, aber der Spitzenpulsstrom beträgt 100mA. Kann ich PWM mit 100mA verwenden?
A: Ja, aber mit strengen Einschränkungen. Die 100mA-Bewertung gilt nur unter sehr spezifischen Bedingungen: einer 0,1ms Pulsbreite und einem 10% Tastverhältnis (d.h., die LED ist für 0,1ms ein- und dann für 0,9ms ausgeschaltet). Der Durchschnittsstrom darf die DC-Bewertung nicht überschreiten. Beispielsweise ergibt ein 100mA-Puls bei einem 10% Tastverhältnis einen Durchschnittsstrom von 10mA, was sicher ist. Das Überschreiten der Pulsbreiten- oder Tastverhältnisspezifikationen kann zu Überhitzung führen.

F: Wie interpretiere ich den Bin-Code auf dem Spulenetikett?
A: Der alphanumerische Code (z.B. C5, D1) ist eine Kreuzreferenz zu den Tabellen in den Abschnitten 4.1 und 4.2 des Datenblatts. Sie schlagen diesen Code nach, um den spezifischen Lichtstärkebereich für Rot, Grün und Blau sowie den dominanten Wellenlängenbereich für Grün und Blau zu finden. Dies stellt sicher, dass Sie die genauen Leistungsmerkmale der LEDs auf dieser Spule kennen.

8. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf einer mehrfarbigen Statusanzeige für einen Netzwerkrouter.
Das Gerät benötigt LEDs, um den Netzbetrieb (ständiges Grün), Netzwerkaktivität (blinkendes Grün) und Fehlerzustände (rot oder blau) anzuzeigen. Eine einzelne RGB-LED wie die LTST-G563EGBW kann all diese Aufgaben erfüllen und spart im Vergleich zur Verwendung von drei diskreten LEDs Leiterplattenplatz.

Umsetzung:
1. Die GPIO-Pins des Mikrocontrollers sind mit drei separaten Treibertransistoren (oder einer speziellen LED-Treiber-IC) verbunden, die jeweils einen Farbkanal der RGB-LED steuern.
2. Für \"Eingeschaltet\" wird der grüne Kanal mit 10-15mA (deutlich unter seinem Maximum von 30mA) angesteuert, für eine klare, helle Anzeige.
3. Für \"Netzwerkaktivität\" wird derselbe grüne Kanal über PWM mit hoher Frequenz getoggelt, um einen Blinkeffekt zu erzeugen, wobei der Durchschnittsstrom immer noch innerhalb der Grenzen liegt.
4. Für einen \"Fehler\"-Zustand kann der rote Kanal beleuchtet werden. Ein spezifischerer \"Kritischer Fehler\" könnte den blauen Kanal oder eine Kombination (z.B. rot+blau = magenta) verwenden.
5. Der große 120-Grad-Abstrahlwinkel der diffusen Linse stellt sicher, dass der Status aus verschiedenen Blickwinkeln um den Router sichtbar ist.
6. Durch die Spezifikation eines engen Binning-Codes (z.B. Anforderung von Grün in Bin X1 und einem spezifischen Wellenlängen-Bin) stellt der Entwickler eine konsistente Farbe und Helligkeit über alle hergestellten Router-Einheiten sicher.

9. Technologieeinführung

Diese LED nutzt zwei primäre Halbleitermaterialtechnologien:
Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP):Wird für den rot emittierenden Chip verwendet. Dieses Materialsystem ist effizient für die Erzeugung von Licht im roten bis bernsteinfarbenen Teil des Spektrums und weist typischerweise eine niedrigere Durchlassspannung als InGaN-basierte LEDs auf.
Indium-Gallium-Nitrid (InGaN):Wird für die grün und blau emittierenden Chips verwendet. Durch Variation des Indium/Gallium-Verhältnisses in der Kristallstruktur kann die Bandlücke – und damit die emittierte Wellenlänge – eingestellt werden. Die Erzielung von hocheffizientem grünem Licht mit InGaN war historisch schwieriger als bei blauem Licht, was sich in den unterschiedlichen Leistungsparametern (z.B. Durchlassspannung, Effizienz) zwischen den grünen und blauen Chips widerspiegelt, obwohl dasselbe Basismaterial verwendet wird.

Die weiß-diffuse Linse besteht typischerweise aus Epoxid- oder Silikonharz, das mit Streupartikeln dotiert ist. Dieses Diffusionsmaterial randomisiert die Richtung des von dem kleinen Chip emittierten Lichts und wandelt es von einem schmalen, gerichteten Strahl in ein breites, Lambert'sches Abstrahlverhalten um, wodurch die gesamte Linsenoberfläche gleichmäßig hell erscheint.

10. Entwicklungstrends

Das Feld der SMD-LEDs entwickelt sich weiterhin entlang mehrerer relevanter Trajektorien für Komponenten wie diese:
Erhöhte Effizienz (Lumen pro Watt):Fortlaufende Verbesserungen in der epitaktischen Schichtabscheidung, im Chipdesign und in der Lichtextraktionstechnik erhöhen stetig die Lichtleistung bei gegebenem Eingangsstrom, was hellere Anzeigen oder geringeren Stromverbrauch ermöglicht.
Farbkonsistenz & Binning:Fortschritte in der Fertigungsprozesskontrolle reduzieren die natürliche Variation der LED-Eigenschaften. Dies ermöglicht engere Binning-Spezifikationen oder sogar \"bin-freie\" Angebote, vereinfacht die Lagerverwaltung für Hersteller und gewährleistet eine überlegene Farbgleichmäßigkeit in Endprodukten.
Miniaturisierung & Integration:Das Streben nach kleineren elektronischen Geräten treibt die Entwicklung von LEDs in noch kompakteren Gehäusen voran. Darüber hinaus nimmt die Integration zu, wobei komplexere Multi-Chip-Packages (z.B. RGBW, adressierbare LEDs mit integrierten Treibern) üblich werden, um den Schaltungsentwurf zu vereinfachen.
Hochzuverlässige Materialien:Die Entwicklung robusterer Linsenmaterialien (wie Hochtemperatursilikone) und Gehäusestrukturen verbessert die Widerstandsfähigkeit gegen thermische Zyklen, Feuchtigkeit und raue Umgebungen und erweitert die möglichen Anwendungsbereiche.