SMD-LED Weiß Diffus Zweifarbig (Grün/Gelb) Datenblatt - Gehäuseabmessungen - Durchlassspannung 1,8-3,4V - Verlustleistung 72-102mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument erläutert die Spezifikationen einer weiß diffusen Oberflächenmontage-Leuchtdiode (SMD-LED), die für die automatisierte Leiterplattenbestückung (PCB-Assembly) konzipiert ist. Das Bauteil zeichnet sich durch seine kompakte Bauform aus, was es für platzbeschränkte Anwendungen geeignet macht. Es ist für die Kompatibilität mit Hochvolumen-Automatikbestückungssystemen und Standard-Infrarot (IR)-Reflow-Lötprozessen ausgelegt und hält sich an die Industrienormen für bleifreie Bestückung.

1.1 Kernmerkmale und Zielmarkt

Die LED ist mit mehreren Schlüsselmerkmalen gestaltet, die ihre Anwendbarkeit in der modernen Elektronik erhöhen. Sie ist RoHS-konform (Beschränkung gefährlicher Stoffe). Sie wird auf industrieüblichen 8-mm-Trägerbändern auf 7-Zoll (178 mm) Spulen geliefert, was die effiziente Handhabung durch Pick-and-Place-Maschinen erleichtert. Das Bauteil ist IC-kompatibel und gemäß JEDEC Level 3 Feuchtesensitivität vorkonditioniert, was die Zuverlässigkeit während des Lötprozesses gewährleistet. Ihre primären Zielmärkte umfassen Telekommunikationsgeräte, Geräte der Büroautomatisierung, Haushaltsgeräte und industrielle Steuerungssysteme. Typische Anwendungen reichen von Statusanzeigen und Hintergrundbeleuchtung für Frontplatten bis hin zur Signal- und Symbolbeleuchtung.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

Die Leistung der LED wird durch einen umfassenden Satz elektrischer und optischer Parameter definiert, gemessen bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Für die gelbe LED beträgt die maximale Verlustleistung 72 mW, während sie für die grüne LED 102 mW beträgt. Beide Farben teilen sich einen maximalen Dauer-DC-Durchlassstrom (IF) von 30 mA. Ein höherer Spitzen-Durchlassstrom von 80 mA ist unter gepulsten Bedingungen zulässig (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite). Das Bauteil ist für den Betrieb in einem Temperaturbereich von -40°C bis +85°C ausgelegt und kann in Umgebungen von -40°C bis +100°C gelagert werden.

2.2 Elektrische und optische Kennwerte

Die Kernleistungskennwerte sind unter einer Prüfbedingung von IF = 20 mA spezifiziert. Die Lichtstärke (Iv) für die gelbe LED reicht von einem Minimum von 710 mcd bis zu einem Maximum von 1800 mcd. Die grüne LED bietet eine höhere Ausgangsleistung im Bereich von 1120 mcd bis 2800 mcd. Der Abstrahlwinkel (2θ1/2), definiert als der volle Winkel, bei dem die Intensität die Hälfte des axialen Wertes beträgt, beträgt typischerweise 120 Grad für beide, was auf ein breites, diffuses Abstrahlmuster hinweist. Die Peak-Emissionswellenlänge (λP) beträgt 590 nm (Gelb) und 524 nm (Grün), wobei die dominante Wellenlänge (λd) in Bereichen von 585-595 nm bzw. 518-528 nm spezifiziert ist. Die Durchlassspannung (VF) variiert je nach Farbe: Gelbe LEDs haben eine VF zwischen 1,8 V und 2,4 V, während grüne LEDs bei 20 mA zwischen 2,6 V und 3,4 V arbeiten. Der maximale Sperrstrom (IR) beträgt 10 µA bei einer Sperrspannung (VR) von 5 V, wobei zu beachten ist, dass das Bauteil nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt ist.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um die Konsistenz der Lichtausbeute sicherzustellen, werden die LEDs in Intensitäts-Bins sortiert. Jedes Bin hat einen definierten Minimal- und Maximalwert der Lichtstärke, wobei innerhalb jedes Bins eine Toleranz von +/-11 % angewendet wird.

3.1 Lichtstärke-Binning

Für gelbe LEDs lauten die Bincodes V1 (710-900 mcd), V2 (900-1120 mcd), W1 (1120-1400 mcd) und W2 (1400-1800 mcd). Für grüne LEDs sind die Bins W1 (1120-1400 mcd), W2 (1400-1800 mcd), X1 (1800-2240 mcd) und X2 (2240-2800 mcd). Dieses Binning ermöglicht es Konstrukteuren, Bauteile auszuwählen, die die spezifischen Helligkeitsanforderungen ihrer Anwendung erfüllen.

4. Analyse der Leistungskurven

Während spezifische grafische Daten im Quelldokument referenziert werden, zeigen typische Leistungskurven für solche Bauteile im Allgemeinen die Beziehung zwischen Durchlassstrom und Lichtstärke (I-V-Kurve), die Variation der Durchlassspannung mit der Temperatur und die spektrale Leistungsverteilung, die die Peak-Wellenlänge und die spektrale Halbwertsbreite zeigt. Diese Kurven sind wesentlich, um das Bauteilverhalten unter nicht-standardmäßigen Betriebsbedingungen zu verstehen und für ein präzises Schaltungsdesign.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen und Pinbelegung

Die LED kommt in einem standardmäßigen SMD-Gehäuse. Die weiß diffuse Linse beherbergt zwei Halbleiterchips. Die Pinbelegung ist klar definiert: Die Pins 1 und 2 sind für die grüne (InGaN) LED, und die Pins 3 und 4 sind für die gelbe (AlInGaP) LED. Alle Maßzeichnungen geben Maße in Millimetern an, mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,2 mm, sofern nicht anders angegeben. Diese Information ist entscheidend für das Design des PCB-Footprints.

5.2 Empfohlene PCB-Lötflächengeometrie

Ein Diagramm zeigt das empfohlene Kupferflächenmuster auf der Leiterplatte für Infrarot- oder Dampfphasen-Reflow-Lötung. Die Einhaltung dieser Geometrie gewährleistet eine korrekte Lötstellenbildung, Wärmemanagement und mechanische Stabilität des Bauteils nach der Bestückung.

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

6.1 IR-Reflow-Lötprofil

Ein vorgeschlagenes Reflow-Lötprofil, das mit J-STD-020B für bleifreie Prozesse konform ist, wird bereitgestellt. Schlüsselparameter umfassen eine Vorwärmtemperatur von 150-200°C, eine Vorwärmzeit von maximal 120 Sekunden, eine Spitzentemperatur von nicht mehr als 260°C und eine Zeit oberhalb der Liquidus-Temperatur (oder auf Spitzentemperatur) von maximal 10 Sekunden. Es wird betont, dass das optimale Profil vom spezifischen PCB-Design, dem Lotpaste und dem Ofen abhängt und das bereitgestellte Profil als generisches Ziel verwendet werden sollte, das für die spezifische Fertigungslinie validiert wurde.

6.2 Manuelles Löten

Falls manuelles Löten mit einem Lötkolben notwendig ist, beträgt die maximal empfohlene Lötspitzentemperatur 300°C, mit einer Lötzeit von nicht mehr als 3 Sekunden pro Lötstelle. Dies sollte nur einmal durchgeführt werden, um thermische Schäden am LED-Gehäuse zu verhindern.

6.3 Lagerbedingungen

Eine ordnungsgemäße Lagerung ist entscheidend für die Erhaltung der Lötbarkeit. Ungeöffnete feuchtigkeitsgeschützte Beutel (mit Trockenmittel) sollten bei ≤30°C und ≤70 % relativer Luftfeuchtigkeit (RLF) gelagert werden, mit einer Haltbarkeit von einem Jahr. Einmal geöffnet, sollten LEDs bei ≤30°C und ≤60 % RLF gelagert werden. Bauteile, die aus ihrer Originalverpackung entnommen wurden, sollten innerhalb von 168 Stunden einem IR-Reflow unterzogen werden. Wird dieses Zeitfenster überschritten, wird vor dem Löten ein Ausheizen bei etwa 60°C für mindestens 48 Stunden empfohlen, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und ein \"Popcorning\" während des Reflows zu verhindern.

6.4 Reinigung

Falls eine Reinigung nach dem Löten 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 Gehäusematerial oder die Linse beschädigen.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Trägerband- und Spulenspezifikationen

Die LEDs sind in 8 mm breiten, geprägten Trägerbändern verpackt, die auf Spulen mit einem Durchmesser von 7 Zoll (178 mm) aufgewickelt sind. Jede Spule enthält 2000 Stück. Das Band ist mit einer Deckfolie versiegelt. Die Verpackung folgt den ANSI/EIA-481-Spezifikationen, die Parameter wie Taschenabstand und Spulenabmessungen für die Kompatibilität mit automatisierten Geräten vorschreiben. Eine Mindestpackungsmenge von 500 Stück ist für Restbestellungen verfügbar.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese zweifarbige LED ist ideal für Anwendungen, die eine Mehrfachstatusanzeige von einem einzigen Bauteil-Footprint aus erfordern. Beispiele sind Strom-/Ladestatusanzeigen (z.B. grün für \"EIN\" oder \"voll geladen\", gelb für \"Standby\" oder \"Laden\"), Modusauswahlrückmeldungen bei Unterhaltungselektronik und Hintergrundbeleuchtung für Symbole oder Icons auf Bedienfeldern. Ihr breiter Abstrahlwinkel macht sie für Anwendungen geeignet, bei denen die Sichtbarkeit aus schrägen Blickwinkeln wichtig ist.

8.2 Designüberlegungen

Stromtreibung:LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Ein serieller strombegrenzender Widerstand muss für jeden Farbkanal verwendet werden, wenn sie von einer Spannungsquelle gespeist werden. Der Widerstandswert wird mit dem Ohmschen Gesetz berechnet: R = (Vquelle - VF_LED) / IF, wobei VF_LED die Durchlassspannung der spezifischen LED-Farbe beim gewünschten Strom (z.B. 20 mA) ist. Die Verwendung der maximalen VF aus dem Datenblatt stellt sicher, dass der Strom auch bei Bauteiltoleranzen das Limit nicht überschreitet.

Thermisches Management:Obwohl die Verlustleistung gering ist, hilft eine ausreichende PCB-Kupferfläche um die thermischen Pads (falls vorhanden) oder eine allgemein ausreichende Leiterbahnbreite dabei, Wärme abzuführen, was die LED-Leistung und Lebensdauer erhält, insbesondere in Umgebungen mit hoher Umgebungstemperatur.

Schaltungslayout:Halten Sie die Stromversorgungspfade für die beiden Farben getrennt, um eine unabhängige Steuerung zu ermöglichen.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Das wichtigste Differenzierungsmerkmal dieses Bauteils ist die Integration von zwei verschiedenen LED-Farben (Grün und Gelb) in einem einzigen, kompakten weiß diffusen Gehäuse. Dies spart PCB-Platz im Vergleich zur Verwendung von zwei separaten einfarbigen LEDs. Der breite 120-Grad-Abstrahlwinkel, der durch die diffuse Linse bereitgestellt wird, bietet eine gleichmäßige Ausleuchtung, die ideal für Frontplattenanzeigen ist. Die Kompatibilität des Bauteils mit standardmäßigen SMD-Bestückungsprozessen (JEDEC Level 3 MSL, bleifreier Reflow) stellt sicher, dass es ohne spezielle Handhabung oder Prozessänderungen in bestehende Hochvolumen-Fertigungslinien integriert werden kann.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich beide LED-Farben gleichzeitig mit ihrem maximalen Strom betreiben?

A: Nein. Die absoluten Maximalwerte geben Verlustleistungsgrenzen für jede Farbe einzeln an (72 mW für Gelb, 102 mW für Grün). Der gleichzeitige Betrieb beider mit 30 mA DC würde zu einer Gesamtleistung führen, die wahrscheinlich die thermische Kapazität des Gehäuses übersteigt, was möglicherweise zu Überhitzung und reduzierter Lebensdauer führt. Konsultieren Sie die Derating-Kurven (falls verfügbar) oder betreiben Sie sie bei gleichzeitiger Nutzung mit niedrigeren Strömen.

F: Was ist der Unterschied zwischen Peak-Wellenlänge und dominanter Wellenlänge?

A: Die Peak-Wellenlänge (λP) ist die Wellenlänge, bei der die emittierte optische Leistung am höchsten ist. Die dominante Wellenlänge (λd) ist die einzelne Wellenlänge von monochromatischem Licht, die für einen standardmäßigen menschlichen Beobachter die gleiche Farbe wie die LED-Ausgabe zu haben scheint. λd wird aus dem CIE-Farbdiagramm abgeleitet und ist oft relevanter für die Farbspezifikation.

F: Der Durchlassspannungsbereich ist recht breit (z.B. 2,6 V-3,4 V für Grün). Wie wirkt sich das auf mein Schaltungsdesign aus?

A: Diese Variation ist typisch für LEDs aufgrund von Halbleiterfertigungstoleranzen. Ihre strombegrenzende Schaltung muss für den Worst-Case ausgelegt sein. Verwenden Sie die maximale VF (3,4 V) in Ihrer Widerstandsberechnung, um sicherzustellen, dass der Strom niemals den gewünschten Wert (z.B. 20 mA) überschreitet, selbst wenn Sie eine LED mit der höchsten VF erhalten. Dies führt zu einer etwas geringeren Helligkeit bei LEDs mit niedrigerer VF, aber es ist der sichere Designansatz.

11. Praktische Anwendungsfallstudie

Szenario: Entwurf einer Zweifachstatus-Ladeanzeige für ein tragbares Gerät.

Ein häufiger Anwendungsfall ist eine Anzeige, die Rot für das Laden, Gelb für fast voll und Grün für voll geladen zeigt. Während diese spezifische LED kein Rot enthält, gilt ein ähnliches Designprinzip. Zwei unabhängige Treiberschaltungen (z.B. GPIO-Pins von einem Mikrocontroller mit Serienwiderständen) würden die gelbe und grüne LED steuern. Die Firmware würde die Farben sequenzieren: Grün aus/Gelb an während des aktiven Ladens, dann Umschalten auf Grün an/Gelb aus, wenn das Laden abgeschlossen ist. Die weiß diffuse Linse stellt sicher, dass das Licht gleichmäßig vermischt und aus einem weiten Winkel sichtbar ist, was dem Benutzer eine klare Rückmeldung gibt. Das SMD-Gehäuse ermöglicht diese Funktionalität mit einem minimalen Platzbedarf auf der dicht bestückten Leiterplatte des Geräts.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiterbauteile, die Licht emittieren, wenn ein elektrischer Strom durch sie fließt. Dieses Phänomen wird Elektrolumineszenz genannt. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen aus dem n-Typ-Material mit Löchern aus dem p-Typ-Material und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Farbe des Lichts wird durch die Bandlücke des verwendeten Halbleitermaterials bestimmt. In diesem Bauteil wird das grüne Licht von einem Indium-Gallium-Nitrid (InGaN)-Chip erzeugt, und das gelbe Licht von einem Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP)-Chip. Die weiß diffuse Epoxidharzlinse verkapselt die Chips, bietet mechanischen Schutz, formt den Lichtausgangsstrahl zu einem breiten Winkel und streut das Licht, um Blendung zu reduzieren und ein gleichmäßiges Erscheinungsbild zu schaffen.

13. Branchentrends und Entwicklungen

Der Trend bei SMD-LEDs für Anzeigeanwendungen geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz (mehr Lichtausbeute pro Einheit elektrischer Leistung), kleinerer Gehäusegrößen für immer dichtere Elektronik und erhöhter Integration. Mehrfarbige und RGB-LEDs in einzelnen Gehäusen werden immer häufiger und ermöglichen eine vollfarbige Programmierbarkeit. Es gibt auch einen Fokus auf die Verbesserung der Farbkonsistenz und die Verschärfung der Binning-Spezifikationen, um den Anforderungen von Anwendungen gerecht zu werden, bei denen Farbabgleich kritisch ist. Darüber hinaus zielen Fortschritte bei Verpackungsmaterialien darauf ab, die Zuverlässigkeit unter höheren Temperatur-Reflow-Profilen zu verbessern und die langfristige Lumen-Erhaltung zu steigern. Das beschriebene Bauteil fügt sich in diese breiteren Trends ein, indem es Zweifarbfunktionalität in einem standardisierten, zuverlässigen SMD-Format bietet, das für automatisierte, hochzuverlässige Fertigung geeignet ist.