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SMD LED Gelb 120-Grad Abstrahlwinkel - Elektrische/Optische Kennwerte - Anwendungen in Automobilzubehör - Technisches Dokument

Detailliertes technisches Datenblatt für eine hochhellige gelbe SMD-LED für Automobilzubehör-Anwendungen. Deckt Spezifikationen, Binning, thermische Eigenschaften und Montagerichtlinien ab.
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PDF-Dokumentendeckel - SMD LED Gelb 120-Grad Abstrahlwinkel - Elektrische/Optische Kennwerte - Anwendungen in Automobilzubehör - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument bietet umfassende technische Spezifikationen für eine leistungsstarke Oberflächenmontage-LED (SMD-LED). Das Bauteil ist für Zuverlässigkeit und Leistung in anspruchsvollen Umgebungen ausgelegt und zielt speziell auf Zubehöranwendungen im Automobilsektor ab. Seine kompakte Bauform und das standardisierte Gehäuse machen es für automatisierte Leiterplattenbestückungsprozesse und platzbeschränkte Designs geeignet.

1.1 Kernmerkmale und Vorteile

Die LED vereint mehrere Schlüsselmerkmale, die zu ihrer Robustheit und einfachen Integration beitragen:

1.2 Zielmarkt und Anwendungen

Die primär vorgesehene Anwendung liegt im Bereich derAutomobil-Zubehörsysteme. Dies umfasst Innen- und Außenbeleuchtungsfunktionen, die nicht Teil der sicherheitskritischen Kernbeleuchtungssysteme sind (z.B. Scheinwerfer, Bremsleuchten). Beispiele sind Armaturenbrett-Anzeigeleuchten, Ambientebeleuchtung, Ausstiegsleuchten oder Statusanzeigen für verschiedene Fahrzeugsubsysteme. Die Kombination aus hoher Helligkeit, einem weiten Abstrahlwinkel und der Automobilqualifikation macht es für diese Zwecke geeignet.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte Aufschlüsselung der elektrischen, optischen und thermischen Eigenschaften des Bauteils. Alle Parameter sind, sofern nicht anders angegeben, bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C spezifiziert.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter oder an diesen Grenzen wird nicht garantiert.

2.2 Thermische Eigenschaften

Das Wärmemanagement ist entscheidend für LED-Leistung und Lebensdauer. Diese Parameter definieren, wie Wärme vom Halbleiterübergang abgeführt wird.

2.3 Elektrische und optische Eigenschaften

Dies sind die typischen Leistungsparameter unter Standardtestbedingungen (IF= 140mA, Ta=25°C).

3. Erklärung des Binning-Systems

Um eine konsistente Farbe und Leistung in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs basierend auf Schlüsselparametern sortiert. Der Chargencode folgt dem Format: Vf / Iv / Wd (z.B. D/DA/3).

3.1 Durchlassspannungs-Binning (Vf)

Bins stellen sicher, dass LEDs ähnliche Spannungsabfälle haben, was für die Stromteilung in Parallelschaltungen oder für eine vorhersehbare Treiberauslegung wichtig ist.

3.2 Lichtstärke-Binning (Iv)

Dies gruppiert LEDs nach ihrer Lichtausgangshelligkeit.

3.3 Dominante Wellenlängen-Binning (Wd)

Dies stellt eine konsistente wahrgenommene Gelbfarbe über Produktionschargen hinweg sicher.

4. Analyse der Leistungskurven

Grafische Daten geben Aufschluss über das Verhalten der LED unter variierenden Bedingungen.

4.1 Räumliche Verteilung (Strahlprofil)

Das bereitgestellte Polardiagramm (Abb. 2) stellt den 120-Grad-Abstrahlwinkel visuell dar. Es zeigt die relative Lichtstärke in Abhängigkeit vom Winkel zur Mittelachse. Das Muster ist für solche Weitwinkel-LEDs typischerweise lambertisch oder nahezu lambertisch, was bedeutet, dass die Intensität mit dem Kosinus des Winkels abfällt.

4.2 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung / Lichtstärke

Obwohl im bereitgestellten Auszug nicht explizit grafisch dargestellt, zeigen typische Kurven für AlInGaP-LEDs eine nichtlineare Beziehung. Die Durchlassspannung (VF) steigt logarithmisch mit dem Strom. Die Lichtstärke (IV) ist bis zu einem gewissen Punkt im Allgemeinen proportional zum Durchlassstrom, danach tritt ein Effizienzabfall aufgrund erhöhter Wärme und anderer Halbleitereffekte auf. Der Betrieb bei den empfohlenen 140mA liegt wahrscheinlich im Bereich hoher Effizienz.

4.3 Temperaturabhängigkeit

Die LED-Leistung ist temperaturabhängig. Mit steigender Sperrschichttemperatur:

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen und Polaritätskennzeichnung

Die LED verwendet eine standardmäßige EIA-Gehäuseumrisszeichnung. Kritische Abmessungen umfassen Länge, Breite und Höhe mit einer typischen Toleranz von ±0,2 mm. Ein wichtiger Designhinweis ist, dass derANODEN-Anschlussrahmen gleichzeitig als primärer Kühlkörperfür die LED dient. Das bedeutet, die Anodenfläche auf der Leiterplatte sollte so ausgelegt sein, dass sie die Wärmeableitung maximiert, da dies der Hauptweg ist, über den Wärme die LED-Sperrschicht verlässt und in die Leiterplatte gelangt.

5.2 Empfohlenes Leiterplatten-Lötflächen-Design

Ein Landmusterdiagramm für IR-Reflow-Lötung wird bereitgestellt. Die Einhaltung dieser Empfehlung ist entscheidend für die korrekte Ausbildung der Lötstellen, eine gute elektrische Verbindung und, besonders wichtig, die Maximierung des Wärmetransports von der Anoden-/Kühlkörperfläche zu den Kupferschichten der Leiterplatte. Größe und Form dieser Fläche beeinflussen direkt den effektiven thermischen Widerstand (RθJS).

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 IR-Reflow-Lötprofil

Ein detailliertes Reflow-Profil-Diagramm ist spezifiziert, konform mit J-STD-020 für bleifreie Prozesse. Schlüsselparameter umfassen:

6.2 Handlötung (falls erforderlich)

Falls manuelle Nacharbeit erforderlich ist:

6.3 Reinigung

Falls eine Nachlötreinigung notwendig ist, sollten nur spezifizierte Lösungsmittel verwendet werden, um das LED-Gehäuse nicht zu beschädigen. Empfohlene Mittel sind Ethylalkohol oder Isopropylalkohol. Die LED sollte bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute eingetaucht werden.

7. Lagerung und Handhabungshinweise

7.1 Feuchtigkeitsempfindlichkeit

Dieses Produkt ist gemäß JEDEC J-STD-020 alsFeuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL) 2klassifiziert.

7.2 Anwendungshinweis

Die LED ist für gewöhnliche elektronische und Automobil-Zubehörgeräte ausgelegt. Für Anwendungen, bei denen ein Ausfall direkt Leben oder Gesundheit gefährden könnte (z.B. primäre Luftfahrtsysteme, medizinische Lebenserhaltung, kritische Sicherheitseinrichtungen), ist vor der Integration eine spezifische Zuverlässigkeitsbewertung und Konsultation mit dem Hersteller erforderlich.

8. Verpackungs- und Bestellinformationen

8.1 Band- und Spulenspezifikationen

Das Bauteil wird in industrieüblicher geprägter Trägerbandverpackung geliefert.

8.2 Etiketteninformationen

Das Spulenetikett enthält den Chargenbeschreibungscode im Format Vf_Bin/Iv_Bin/Wd_Bin (z.B. D/DA/3), was die Rückverfolgbarkeit der elektrischen und optischen Eigenschaften der Charge ermöglicht.

9. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

9.1 Typische Anwendungsszenarien

9.2 Kritische Designüberlegungen

  1. Wärmemanagement:Dies ist der kritischste Aspekt. Das Leiterplattenlayout muss die Größe und thermische Verbindung (unter Verwendung von Durchkontaktierungen zu inneren oder Rückseiten-Kupferschichten) derAnodenfläche maximieren, da dies der primäre Wärmeleitweg ist. Unterlässt man dies, führt es zu höheren Sperrschichttemperaturen, reduzierter Lichtausbeute, beschleunigtem Lichtstromrückgang und kürzerer Lebensdauer.
  2. Stromversorgung:Verwenden Sie eine Konstantstrom-Treiberschaltung, nicht einen einfachen strombegrenzenden Widerstand an einer variablen Spannungsquelle, für eine stabile und gleichmäßige Lichtausbeute. Stellen Sie sicher, dass der Treiber den erforderlichen Strom (5-200mA DC) liefern kann und mit dem Durchlassspannungs-Bin der verwendeten LEDs umgehen kann.
  3. Optisches Design:Der 120-Grad-Abstrahlwinkel liefert breites, diffuses Licht. Für fokussierte Strahlen wären Sekundäroptiken (Linsen) erforderlich. Die \"wasserklares\" Linse bedeutet, dass die LED die native Gelbfarbe ohne Diffusion abstrahlt.
  4. ESD-Schutz:Obwohl nicht explizit als empfindlich angegeben, ist die Implementierung eines grundlegenden ESD-Schutzes auf den Steuerleitungen, die die LED ansteuern, eine gute Praxis für Robustheit.

10. Technischer Vergleich und Differenzierung

Obwohl in diesem Datenblatt kein direkter Vergleich mit anderen Artikelnummern gegeben wird, können die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale dieser LED aus ihren Spezifikationen abgeleitet werden:

11. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F1: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?
A: 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 repräsentiert, basierend auf dem gesamten Emissionsspektrum und den CIE-Farbwertfunktionen. λd ist relevanter für die Farbangabe.

F2: Warum gibt es einen minimalen Durchlassstrom (5mA)?
A: Bei sehr niedrigen Strömen kann die Lichtausbeute einer LED instabil und nichtlinear werden. Die Angabe eines Minimums stellt sicher, dass das Bauteil in einem vorhersehbaren und stabilen Bereich seiner Leistungskurve arbeitet.

F3: Kann ich diese LED mit einer 12V-Versorgung und einem Widerstand betreiben?
A: Technisch ja, aber es wird für optimale Leistung oder Zuverlässigkeit nicht empfohlen. Die Berechnung R = (12V - VF) / IF ist einfach, aber jede Variation der Versorgungsspannung oder der LED-Durchlassspannung (aufgrund von Binning oder Temperatur) verursacht eine große Variation des Stroms und damit der Helligkeit. Ein Konstantstromtreiber wird dringend bevorzugt.

F4: Die Anode ist der Kühlkörper. Bedeutet das, dass die Kathodenfläche thermisch nicht wichtig ist?
A: Korrekt. Der primäre Wärmeleitweg ist gezielt durch die Anode ausgelegt. Während die Kathodenverbindung etwas Wärme leitet, sollte sich das Leiterplattenlayout bei den Wärmemanagement-Maßnahmen (große Kupferfläche, thermische Durchkontaktierungen) ausschließlich auf die Anodenfläche konzentrieren, um maximale Wirksamkeit zu erzielen.

12. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf einer Ambientebeleuchtungsleiste für eine Automobil-Mittelkonsole.

  1. Anforderungsanalyse:Benötigt wird eine gleichmäßige, weiche gelbe Beleuchtung über eine 30 cm lange Leiste, sichtbar von verschiedenen Sitzpositionen. Die Betriebsspannung ist das 12V-Bordnetz des Fahrzeugs. Die Temperaturumgebung reicht von Kaltstarts bis zu einem heißen Fahrgastraum.
  2. Bauteilauswahl:Diese LED ist aufgrund ihrer Automobilqualifikation, des weiten Abstrahlwinkels (für gleichmäßige Diffusion) und der gelben Farbe geeignet. Die hohe Helligkeit ermöglicht es, sie unterhalb ihres Maximalstroms zu betreiben, für höhere Effizienz und längere Lebensdauer.
  3. Schaltungsentwurf:Ein schaltender Konstantstrom-LED-Treiber-IC wird ausgewählt, konfiguriert, um 100mA pro LED zu liefern. Dies liegt unterhalb des 140mA-Testpunkts und bietet Spielraum für thermische Derating. Die Stromvorgabe des Treibers ist unabhängig von den 9-16V-Schwankungen des Fahrzeugbordnetzes.
  4. Leiterplattenlayout:Das Design verwendet eine lineare Anordnung von LEDs. Der kritischste Schritt ist das Entwerfen einer großen, massiven Kupferfläche für die Anodenfläche jeder LED, verbunden über mehrere thermische Durchkontaktierungen mit einer dedizierten internen Masseebene, die als Wärmeverteiler dient. Die Kathodenflächen werden mit dünnen Leiterbahnen verbunden.
  5. Optische Integration:Die LEDs werden hinter einem milchig-weißen oder strukturierten Lichtleiter/Streuer platziert, um den 120-Grad-Strahl in eine perfekt gleichmäßige Lichtlinie zu streuen und individuelle LED-\"Hot Spots\" zu verbergen.
  6. Validierung:Die Baugruppe wird über den Temperaturbereich getestet, um sicherzustellen, dass die Lichtausbeute bei Hitze den Anforderungen entspricht und dass keine feuchtigkeitsbedingten Ausfälle während Feuchtezyklen auftreten (Validierung, dass MSL-2-Handhabungsverfahren eingehalten wurden).

13. Technologieeinführung

Diese LED nutzt einAlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid)-Halbleitermaterialsystem. Dieses Material ist besonders effizient bei der Lichterzeugung im gelben, orangen, roten und bernsteinfarbenen Bereich des Spektrums. Schlüsselvorteile von AlInGaP sind hohe interne Quanteneffizienz und gute Temperaturstabilität im Vergleich zu einigen anderen Materialsystemen. Die \"wasserklares\" Linse besteht typischerweise aus einem hochtemperaturbeständigen Epoxidharz oder Silikon, das für die emittierte Wellenlänge transparent ist, sodass die reine Farbe des Halbleiterchips ohne Veränderung oder Diffusion sichtbar ist.

14. Branchentrends und Entwicklungen

Der allgemeine Trend bei SMD-LEDs, insbesondere für Automobil- und Industrieanwendungen, geht in Richtung:

  1. Erhöhte Effizienz (lm/W):Fortlaufende Verbesserungen in der epitaktischen Schichtabscheidung und Chipdesign ergeben mehr Lichtausbeute bei gleichem elektrischem Eingang, was den Stromverbrauch und die thermische Belastung reduziert.
  2. Höhere Leistungsdichte und verbessertes Wärmemanagement:Neue Gehäusedesigns integrieren bessere Wärmeleitwege (wie den hier dedizierten Anodenkühlkörper) und Materialien, um höhere Treiberströme auf kleinerer Fläche zu handhaben.
  3. Erhöhte Zuverlässigkeit und strengere Qualifikation:Standards wie AEC-Q101 werden kontinuierlich überarbeitet, und von Bauteilen wird erwartet, dass sie strengere Tests für längere Lebensdauern erfüllen, insbesondere in Automobilanwendungen, wo 10-15 Jahre Lebensdauer üblich sind.
  4. Engeres Binning und bessere Farbkonsistenz:Da Anwendungen wie Ambientebeleuchtung ästhetischer werden, steigt die Nachfrage nach LEDs mit extrem konsistenten Farbkoordinaten (über die einfache dominante Wellenlänge hinaus) und Helligkeit über Produktionschargen hinweg.
  5. Integration:Es gibt einen Trend zur Integration mehrerer LED-Chips, Steuerschaltungen und manchmal Optiken in einzelne, intelligentere \"LED-Module\", um das Endanwenderdesign zu vereinfachen.

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.