SMD3528 Rote LED Datenblatt - Größe 3,5x2,8mm - Spannung 2,2V - Leistung 0,144W - Technisches Dokument auf Deutsch

1. Produktübersicht

Die SMD3528 ist eine oberflächenmontierbare (SMD) Leuchtdiode (LED) mit einem Einzelchip-Rot-LED-Chip. Charakterisiert durch ihren kompakten Bauraum von 3,5 mm x 2,8 mm, ist dieses Bauteil für Anwendungen konzipiert, die zuverlässige, energieeffiziente rote Beleuchtung erfordern. Ihre Hauptvorteile umfassen einen weiten Betrachtungswinkel von 120 Grad, konsistente Leistung über einen spezifizierten Temperaturbereich und Kompatibilität mit Standard-Oberflächenmontageprozessen (SMT). Der Zielmarkt umfasst ein breites Spektrum an Unterhaltungselektronik, Statusleuchten, Hintergrundbeleuchtung für kleine Displays und dekorativer Beleuchtung, wo Platz und Energieeffizienz entscheidend sind.

2. Detaillierte technische Parameter

2.1 Elektrische Parameter

Die elektrischen Eigenschaften definieren die Betriebsgrenzen und die typische Leistung der LED. Die absoluten Maximalwerte, gemessen bei einer Lötstellen-Temperatur (T_s) von 25°C, legen die Grenzen für den sicheren Betrieb fest. Der maximale Dauer-Durchlassstrom (I_F) beträgt 30 mA, während ein Durchlass-Impulsstrom (I_FP) von bis zu 40 mA unter bestimmten Bedingungen zulässig ist (Impulsbreite ≤10 ms, Tastverhältnis ≤1/10). Die maximale Verlustleistung (P_D) ist mit 144 mW angegeben. Der Betriebs- und Lagertemperaturbereich ist von -40°C bis +80°C spezifiziert, mit einer maximalen Sperrschichttemperatur (T_j) von 125°C. Beim Löten kann die LED ein Reflow-Profil mit einer Spitzentemperatur von entweder 230°C oder 260°C für maximal 10 Sekunden aushalten.

Unter typischen Betriebsbedingungen (T_s=25°C, I_F=20mA) hat die Durchlassspannung (V_F) einen typischen Wert von 2,2V und einen Maximalwert von 2,6V. Die Sperrspannung (V_R) ist mit mindestens 5V angegeben, und der Sperrstrom (I_R) sollte 10 µA nicht überschreiten.

2.2 Optische Parameter

Die optische Leistung ist zentral für die Funktion der LED. Die dominante Wellenlänge (λ_d) ist mit 625 nm spezifiziert, was sie in das Standard-Rot-Spektrum einordnet. Der Lichtstrom-Ausgang ist in Bins kategorisiert, mit typischen Werten von 1,5 lm bis 2,5 lm bei einem Treiberstrom von 20 mA, abhängig vom spezifischen Bin-Code (A3, B1, B2). Die räumliche Lichtverteilung ist durch einen weiten Betrachtungswinkel charakterisiert, wobei 2θ_1/2(der volle Winkel bei halber Intensität) mit 120 Grad angegeben ist.

2.3 Thermische Eigenschaften

Das Wärmemanagement ist entscheidend für die Lebensdauer und Leistungsstabilität der LED. Der Schlüsselparameter ist die Sperrschichttemperatur (T_j), die 125°C nicht überschreiten darf. Der Wärmepfad vom LED-Chip zur Lötstelle und letztlich zur Leiterplatte (PCB) muss so ausgelegt sein, dass die Sperrschichttemperatur während des Betriebs, insbesondere bei oder nahe dem maximalen Strom, innerhalb sicherer Grenzen bleibt. Der spezifizierte Betriebsumgebungstemperaturbereich von -40°C bis +80°C gibt Aufschluss über die Umgebungsbedingungen, die das Bauteil aushalten kann.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs basierend auf Schlüsselparametern in Bins sortiert.

3.1 Wellenlängen-Binning

Die dominante Wellenlänge wird gebinnt, um den präzisen Rotton zu kontrollieren. Die bereitgestellte Spezifikation listet zwei Bins auf: R1 (620-625 nm) und R2 (625-630 nm). Dies ermöglicht es Designern, LEDs mit einem sehr spezifischen Farbpunkt für ihre Anwendung auszuwählen, was für Anwendungen wie Vollfarb-Displays oder Beschilderung, bei denen Farbabgleich kritisch ist, von entscheidender Bedeutung ist. Die Toleranz für die Wellenlängenmessung ist im Bin-Bereich inhärent enthalten.

3.2 Lichtstrom-Binning

Der Lichtstrom-Ausgang wird kategorisiert, um ein Mindestmaß an Helligkeit zu garantieren. Die Bins sind durch die Codes A3, B1 und B2 definiert, mit Minimal-/Typwerten von 1/1,5 lm, 1,5/2 lm bzw. 2/2,5 lm, alle gemessen bei 20 mA. Für die Lichtstrommessung gilt eine Toleranz von ±7%. Dieses Binning ermöglicht vorhersehbare Helligkeitsniveaus in einer LED-Anordnung.

3.3 Durchlassspannungs-Binning

Die Durchlassspannung wird gebinnt, um die Schaltungsentwicklung zu unterstützen, insbesondere für die Berechnung des Strombegrenzungswiderstands und das Netzteil-Design in seriell geschalteten Strings. Die Bins sind C (1,8-2,0V), D (2,0-2,2V), E (2,2-2,4V) und F (2,4-2,6V), mit einer Messtoleranz von ±0,08V. Das Abgleichen von V_FDie Leistung von LEDs wird signifikant von der Temperatur beeinflusst. Eine Schlüsselkennlinie zeigt die relative spektrale Energie (ein Indikator für Lichtausbeute und Wellenlängenstabilität) als Funktion der Sperrschichttemperatur. Für auf AlInGaP basierende rote LEDs nimmt die Lichtausbeute typischerweise mit steigender Temperatur ab. Diese Kurve ist kritisch für Anwendungen, die in variierenden thermischen Umgebungen arbeiten, und informiert über notwendige Derating- oder thermische Kompensationsmaßnahmen in der Treiberschaltung.

4. Analyse der Leistungskurven

4.1 IV-Kennlinie

Die Kurve der Durchlassspannung gegenüber dem Durchlassstrom (V_F-I_F) ist eine grundlegende Eigenschaft jeder Diode, einschließlich LEDs. Für diese SMD3528 rote LED zeigt die Kurve die für einen Halbleiter-p-n-Übergang typische exponentielle Beziehung. Die Kurve ist wesentlich für die Bestimmung des Arbeitspunkts und für das Design der Treiberschaltung. Die Spannung beim typischen Betriebsstrom von 20mA fällt in den gebinnten V_F-Bereich (z.B. ~2,2V für Bin D).

4.2 Relativer Lichtstrom vs. Durchlassstrom

Diese Kurve veranschaulicht, wie sich die Lichtausbeute (relativer Lichtstrom) mit steigendem Treiberstrom ändert. Bei LEDs steigt die Ausbeute bei niedrigeren Strömen im Allgemeinen linear mit dem Strom, kann aber bei höheren Strömen aufgrund thermischer und elektrischer Effekte Sättigung oder verringerte Effizienz zeigen. Dieses Diagramm hilft Designern, den Treiberstrom für die gewünschte Helligkeit unter Berücksichtigung von Effizienz und Lebensdauer zu optimieren.

4.3 Temperaturabhängigkeit

The performance of LEDs is significantly affected by temperature. A key curve shows the relative spectral energy (a proxy for light output and wavelength stability) as a function of junction temperature. For AlInGaP-based red LEDs, the light output typically decreases as temperature increases. This curve is critical for applications operating in varying thermal environments, informing necessary derating or thermal compensation in the drive circuitry.

4.4 Spektrale Verteilung

Die Kurve der spektralen Energieverteilung stellt die Intensität des emittierten Lichts über verschiedene Wellenlängen dar. Für eine monochromatische rote LED zeigt diese Kurve einen einzelnen, dominanten Peak, der um die gebinnte Wellenlänge (z.B. 625 nm) zentriert ist. Die Breite dieses Peaks (Halbwertsbreite, FWHM) bestimmt die Farbreinheit. Ein schmalerer Peak zeigt eine gesättigtere, reine Farbe an.

5. Mechanische & Verpackungsinformationen

5.1 Abmessungen und Umrisszeichnung

Das LED-Gehäuse entspricht dem industrieüblichen 3528-Footprint, mit Nennabmessungen von 3,5 mm Länge und 2,8 mm Breite. Die genaue Maßzeichnung liefert kritische Maße einschließlich Gehäusehöhe, Linsendimensionen und Anschlussabstand (Pad-Abstand). Toleranzen sind spezifiziert: Maße, die als .X notiert sind, haben eine Toleranz von ±0,10 mm, während .XX-Maße eine engere Toleranz von ±0,05 mm aufweisen.

5.2 Empfohlene Lötflächenanordnung & Schablonendesign

Ein empfohlenes Land Pattern (Footprint) für das PCB-Design wird bereitgestellt, um ein korrektes Löten und mechanische Stabilität zu gewährleisten. Dies umfasst Größe, Form und Abstand der Kupferpads. Ein entsprechendes Schablonendesign (Lötpastenschablone) wird ebenfalls vorgeschlagen, um das Volumen der während der Montage aufgetragenen Lötpaste zu kontrollieren, was entscheidend für zuverlässige Lötstellen ohne Kurzschlüsse oder Tombstoning ist.

5.3 Polungskennzeichnung

Die Kathode (Minuspol) ist typischerweise durch eine visuelle Markierung auf dem LED-Gehäuse gekennzeichnet, wie z.B. einen grünen Punkt, eine Kerbe oder eine abgeschrägte Ecke. Das Datenblatt sollte dieses Kennzeichnungsschema klar angeben. Die korrekte Polung muss beim Platzieren auf der PCB beachtet werden, um die Funktionsfähigkeit des Bauteils sicherzustellen.

6. Löt- & Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötparameter

The component is suitable for infrared (IR) or convection reflow soldering processes. The maximum permissible solder temperature is specified as 230°C or 260°C, measured at the LED leads, for a maximum duration of 10 seconds. A standard lead-free (SAC305) reflow profile with a preheat, soak, reflow, and cooling phase should be followed, ensuring the peak temperature and time above liquidus (TAL) do not exceed the LED's ratings.

6.2 Handhabungs- und Lagerungsvorkehrungen

LEDs sind empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD). Sie sollten in einer ESD-geschützten Umgebung unter Verwendung geerdeter Handgelenkbänder und leitfähiger Arbeitsflächen gehandhabt werden. Die Bauteile sollten in ihren original Feuchtigkeitssperrbeuteln mit Trockenmittel gelagert werden, unter Bedingungen, die den spezifizierten Lagertemperaturbereich (-40°C bis +80°C) nicht überschreiten und bei niedriger Luftfeuchtigkeit, um Feuchtigkeitsaufnahme zu verhindern, die während des Reflow-Lötens zu "Popcorning" führen kann.

6.3 Reinigung

Wenn nach dem Löten eine Reinigung erforderlich ist, verwenden Sie zugelassene Lösungsmittel, die mit der Epoxidlinse und dem Kunststoffgehäuse der LED kompatibel sind. Vermeiden Sie Ultraschallreinigung, da die hochfrequenten Vibrationen die internen Bonddrähte oder den Chip-Bond beschädigen können. Überprüfen Sie immer die chemische Verträglichkeit, bevor Sie mit einem Reinigungsprozess fortfahren.

7. Verpackungs- & Bestellinformationen

7.1 Tape-and-Reel-Verpackung

Die SMD3528 LEDs werden auf standardmäßigen geprägten Trägerbändern auf Spulen geliefert, geeignet für automatisierte Bestückungsautomaten. Die Trägerbandabmessungen (Taschengröße, Teilung) sind spezifiziert, um die Kompatibilität mit Zuführern sicherzustellen. Die Abziehfestigkeit des Deckbands ist mit 0,1 bis 0,7 Newton definiert, wenn es in einem 10-Grad-Winkel abgezogen wird, was sicherstellt, dass es während des Transports sicher ist, aber für die Maschine leicht zu entfernen ist.

7.2 Modellnummern-Regel

Die Produktmodellnummer folgt einer strukturierten Namenskonvention: T [Formcode] [Chipanzahl] [Linsencode] [Interner Code] - [Lichtstromcode] [Farbcode]. Zum Beispiel decodiert T3200SRA als: Form 32 (3528), Chipanzahl S (einzeln, kleine Leistung), Linsencode 00 (keine Linse), Interner Code, Lichtstromcode und Farbe A (Rot). Andere Farbcodes umfassen Y (Gelb), B (Blau), G (Grün) usw. Dieses System ermöglicht eine präzise Identifikation aller Schlüsselattribute.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Die SMD3528 rote LED eignet sich gut für zahlreiche Anwendungen: Status- und Anzeigeleuchten an Unterhaltungselektronik (Fernseher, Router, Ladegeräte). Hintergrundbeleuchtung für kleine LCD-Displays, Tastaturen oder Panels. Dekorative und Akzentbeleuchtung in Haushaltsgeräten, Automobilinnenräumen oder architektonischen Merkmalen. Signalisierung und Notbeleuchtung, wo eine deutliche rote Farbe erforderlich ist.

8.2 Designüberlegungen

Strombegrenzung:Verwenden Sie immer einen seriellen Strombegrenzungswiderstand oder einen Konstantstromtreiber. Der Widerstandswert wird mit R = (V_versorgung- V_F) / I_Fberechnet. Verwenden Sie die maximale V_Faus dem Bin, um sicherzustellen, dass der Strom auch bei einer niedrigen V_F device.
Thermisches Management:Für Dauerbetrieb bei hohen Strömen oder in hohen Umgebungstemperaturen sorgen Sie für ausreichende PCB-Kupferfläche oder Kühlkörper, um Wärme abzuführen und die Sperrschichttemperatur niedrig zu halten.
Optisches Design:Berücksichtigen Sie den 120-Grad-Betrachtungswinkel beim Entwurf von Lichtleitern, Linsen oder Diffusoren, um das gewünschte Beleuchtungsmuster zu erreichen.

9. Technischer Vergleich

Im Vergleich zu bedrahteten roten LEDs bietet die SMD3528 erhebliche Vorteile für moderne Elektronik: einen viel kleineren Bauraum, geringere Bauhöhe für schlanke Geräte, Eignung für Hochgeschwindigkeits-Automatikbestückung und oft bessere thermische Leistung aufgrund des direkten Lötens auf die PCB. Innerhalb der SMD-Rot-LED-Familie ist das 3528-Gehäuse eine gängige, kostengünstige Wahl. Im Vergleich zu neueren, effizienteren LED-Gehäusen (z.B. 2835) kann die 3528 eine etwas geringere Lichtausbeute haben, bleibt aber in Standard-Helligkeitsanwendungen aufgrund ihrer weiten Verfügbarkeit und bewährten Zuverlässigkeit hoch wettbewerbsfähig.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Was ist der Unterschied zwischen den Lichtstrom-Bins A3, B1 und B2?
A: Diese Bins repräsentieren unterschiedliche Mindest- und typische Helligkeitsniveaus bei 20mA. A3 ist das niedrigste (1,0 lm min, 1,5 lm typ), B1 ist mittel (1,5 lm min, 2,0 lm typ) und B2 ist das höchste (2,0 lm min, 2,5 lm typ). Die Auswahl hängt von der für Ihre Anwendung erforderlichen Helligkeit ab.

F: Kann ich diese LED dauerhaft mit 30mA betreiben?
A: Ja, 30mA ist der absolute maximale Dauer-Durchlassstrom. Für optimale Lebensdauer und Zuverlässigkeit ist es jedoch oft ratsam, unterhalb des Maximums zu arbeiten, vielleicht bei 20-25mA, es sei denn, die Anwendung erfordert maximale Helligkeit und das thermische Design ist robust.

F: Wie identifiziere ich die Kathode an der LED?
A: Die Umrisszeichnung im Datenblatt sollte die Polungskennzeichnung angeben. Typischerweise ist bei einem 3528-Gehäuse die Kathode durch einen grünen Punkt oder eine kleine Kerbe/Fase an einer Ecke des Kunststoffgehäuses markiert.

F: Wird bei dieser LED eine Linse verwendet?
A: Gemäß der Modellnummern-Decodierung und dem Linsencode "00" in der Namensregel hat diese spezifische Variante (T3200SRA) keine zusätzliche Primärlinse (sie verwendet die Standard-Epoxid-Kuppel). Andere Varianten mit Linsencode "01" würden eine Linse zur Strahlformung enthalten.

11. Praktischer Anwendungsfall

Szenario: Entwurf einer Statusanzeigetafel für einen Netzwerk-Switch.Die Tafel benötigt zehn rote LEDs, um Port-Aktivität/Link-Status anzuzeigen. Der Designer wählt die SMD3528 LED in Bin R2 (625-630nm) für ein lebhaftes Rot und Bin B1 (1,5/2,0 lm) für konsistente, sichtbare Helligkeit. Auf der PCB steht eine 3,3V-Versorgungsschiene zur Verfügung. Unter Verwendung der maximalen V_Fvon 2,6V (aus Bin F, unter Annahme einer Worst-Case-Auswahl) und einem Ziel-I_Fvon 20mA wird der Strombegrenzungswiderstand berechnet: R = (3,3V - 2,6V) / 0,020A = 35 Ohm. Ein Standard-33-Ohm-Widerstand wird gewählt, was zu einem leicht höheren Strom von ~21,2mA führt (unter Verwendung der typischen V_Fvon 2,2V), was innerhalb sicherer Grenzen liegt. Die LEDs werden auf der PCB mit dem empfohlenen Pad-Layout platziert. Ein einfacher Mikrocontroller-GPIO-Pin, konfiguriert als Open-Drain-Ausgang mit einem Pull-up-Widerstand zu 3,3V, kann Strom durch jede LED ziehen, um sie einzuschalten. Der weite 120-Grad-Betrachtungswinkel stellt sicher, dass der Status aus verschiedenen Blickwinkeln sichtbar ist.

12. Funktionsprinzip

Leuchtdioden sind Halbleiterbauelemente, die elektrische Energie direkt in Licht umwandeln, durch einen Prozess namens Elektrolumineszenz. Der Kern einer roten LED wie der SMD3528 ist ein Chip aus Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP)-Materialien. Wenn eine Durchlassspannung über den p-n-Übergang dieses Halbleiters 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 in Form von Photonen (Lichtteilchen) frei. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie des Halbleitermaterials bestimmt. AlInGaP hat eine Bandlücke, die Photonen im roten bis gelb-orangen Teil des sichtbaren Spektrums entspricht. Das Epoxidgehäuse verkapselt den Chip, schützt ihn vor der Umgebung und dient oft als Linse zur Formung des Lichtaustritts.

13. Zuverlässigkeitstest-Standards

Das Datenblatt verweist auf mehrere industrieübliche Tests, um die Zuverlässigkeit der LED unter verschiedenen Belastungsbedingungen zu validieren. Diese Tests simulieren Jahre des Betriebs oder raue Umgebungen in einem beschleunigten Zeitrahmen.

13.1 Lebensdauertests

Raumtemperatur-Betriebslebensdauer (RTOL):LEDs werden bei maximalem Strom bei Raumtemperatur für 1008 Stunden betrieben. Ausfallkriterien umfassen V_F-Verschiebung >200mV, Lichtstromabfall >25% (für AlInGaP rote LEDs), Leckstrom >10µA oder katastrophalen Ausfall.
Hochtemperatur-Betriebslebensdauer (HTOL):Ähnlich wie RTOL, aber bei 85°C Umgebungstemperatur durchgeführt, um thermische Alterung zu beschleunigen.
Niedertemperatur-Betriebslebensdauer (LTOL):Durchgeführt bei -40°C, um die Leistung unter extremer Kälte zu testen.

13.2 Umweltbelastungstests

Hochtemperatur-Hochfeuchtigkeit-Betriebslebensdauer (H3TRB):Tests bei 60°C/90% RH mit angelegter Vorspannung für 1008 Stunden, um die Widerstandsfähigkeit gegen feuchtigkeitsinduzierte Degradation zu bewerten.
Temperatur-Feuchtigkeit-Vorspannung (THB) Zyklus:Setzt LEDs Zyklen zwischen -20°C, 0°C, 25°C und 60°C bei 60% RH für 20 Zyklen aus.
Thermoschock:Schnelle Zyklen zwischen -40°C und 125°C für 100 Zyklen (15 min Haltezeit,<60 sec Transfer). Nach dem Test muss die LED noch funktionieren.

14. Entwicklungstrends

Die LED-Industrie entwickelt sich kontinuierlich in Richtung höherer Effizienz, kleinerer Größe und größerer Zuverlässigkeit. Für Gehäuse wie die SMD3528 umfassen die Trends:Erhöhte Lichtausbeute:Laufende Verbesserungen im Chipdesign, der epitaktischen Schichtabscheidung und der Phosphortechnologie (für weiße LEDs) ermöglichen es neueren Generationen derselben Gehäusegröße, mehr Licht pro Watt elektrischer Eingangsleistung zu erzeugen.Verbesserte Farbkonsistenz:Engere Binning-Toleranzen für Wellenlänge, Lichtstrom und V_Fwerden Standard, angetrieben durch die Nachfrage aus hochwertigen Display- und Beleuchtungsanwendungen.Verbesserte thermische Leistung:Fortschritte bei Gehäusematerialien (z.B. hochwärmeleitfähige Kunststoffe, Keramiksubstrate) und Chip-Bond-Techniken helfen, den thermischen Widerstand zu senken, was höhere Treiberströme oder verbesserte Lebensdauer ermöglicht.Miniaturisierung:Während 3528 beliebt bleibt, werden noch kleinere Gehäuse wie 2020, 1515 und 1010 für ultra-kompakte Geräte entwickelt, oft jedoch mit Kompromissen bei Lichtausbeute und Wärmemanagement.Intelligente Integration:Der breitere Trend umfasst die Integration von Steuerschaltungen, Sensoren oder mehrfarbigen Chips (RGB) in ein einzelnes Gehäuse, über einfache diskrete Emitter hinaus.