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

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für eine blaue Einzelchip-LED im SMD3528-Gehäuse. Dieses oberflächenmontierbare Bauteil ist für Allgemeinbeleuchtung, Hintergrundbeleuchtung und Anzeigeanwendungen konzipiert, die eine zuverlässige und effiziente blaue Lichtquelle erfordern. Der Kernvorteil dieser Komponente liegt in ihrem standardisierten Gehäuse, konsistenten Leistungsparametern und klar definierten Binning-System, was ein vorhersehbares Verhalten im Schaltungsdesign gewährleistet.

2. Tiefgehende objektive Interpretation der technischen Parameter

Der folgende Abschnitt beschreibt detailliert die absoluten Maximalwerte und die typischen elektrischen/optischen Eigenschaften der LED. Alle Parameter werden unter Standardtestbedingungen von T_s= 25°C gemessen.

2.1 Absolute Maximalwerte

• Durchlassstrom (I_F):30 mA (Dauerbetrieb)
• Durchlass-Pulsstrom (I_FP):40 mA (Pulsbreite ≤ 10ms, Tastverhältnis ≤ 1/10)
• Verlustleistung (P_D):144 mW
• Betriebstemperatur (T_opr):-40°C bis +80°C
• Lagertemperatur (T_stg):-40°C bis +80°C
• Sperrschichttemperatur (T_j):125°C
• Löttemperatur (T_sld):Reflow-Löten bei 200°C oder 230°C für 10 Sekunden.

2.2 Typische technische Parameter

Gemessen bei einem Durchlassstrom (I_F) von 20 mA.

• Durchlassspannung (V_F):Typisch 3,2 V, Maximal 3,6 V
• Sperrspannung (V_R):5 V
• Dominante Wellenlänge (λ_d):460 nm
• Sperrstrom (I_R):Maximal 10 µA
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):120°

3. Erläuterung des Binning-Systems

Das Produkt wird basierend auf Schlüssel-Leistungsparametern in Bins eingeteilt, um Konsistenz zu gewährleisten. Die Binning-Codes sind Teil der Produktmodellnummer.

3.1 Lichtstrom-Binning

Der Lichtstrom wird bei I_F= 20 mA gemessen. Die Toleranz für die Flussmessung beträgt ±7%.

3.2 Wellenlängen-Binning

Die dominante Wellenlänge wird gebinnt, um den spezifischen Blauton zu kontrollieren.

3.3 Durchlassspannungs-Binning

Die Durchlassspannung wird gebinnt, um das Design der Stromregelungsschaltung zu unterstützen. Die Toleranz für die Spannungsmessung beträgt ±0,08V.

3.4 Produktnomenklatur-Regel

Die Modellnummer folgt einer spezifischen Struktur:T [Package Code] [Chip Count] [Lens Code] [Internal Code] - [Flux Code] [Wavelength Code].

• Gehäusecode (z.B. 32):Bezeichnet das SMD3528-Gehäuse.
• Chip-Anzahl (z.B. S):'S' für einen einzelnen Kleinleistungs-Chip.
• Linsencode:'00' für keine Linse, '01' für mit Linse.
• Farbe:Definiert durch Buchstabe (B für Blau).

4. Analyse der Kennlinien

Die Kennlinien veranschaulichen die Beziehung zwischen Schlüsselparametern, was für das thermische Management und die Treiberschaltung entscheidend ist.

4.1 Durchlassspannung vs. Durchlassstrom (I-V-Kennlinie)

Die I-V-Kennlinie zeigt die für eine Diode typische exponentielle Beziehung. Die Durchlassspannung steigt mit dem Strom. Entwickler müssen sicherstellen, dass die Treiberschaltung ausreichend Spannungsreserven bietet, insbesondere unter Berücksichtigung der Spannungs-Bin-Streuung, um den gewünschten Strom zu erreichen, ohne die Maximalwerte zu überschreiten.

4.2 Relativer Lichtstrom vs. Durchlassstrom

Diese Kurve zeigt, dass die Lichtleistung mit dem Strom zunimmt, aber nicht perfekt linear sein kann, insbesondere bei höheren Strömen. Ein Betrieb über den empfohlenen 20mA hinaus kann zu abnehmenden Effizienzgewinnen führen und die Sperrschichttemperatur erhöhen, was sich möglicherweise auf die Lebensdauer auswirkt.

4.3 Relative spektrale Energie vs. Sperrschichttemperatur

Das Diagramm zeigt, dass die relative spektrale Energieabgabe abnimmt, wenn die Sperrschichttemperatur von 25°C auf 125°C ansteigt. Dies unterstreicht die Bedeutung des thermischen Managements im Anwendungsdesign, um eine konsistente Lichtleistung und Farbstabilität über die Lebensdauer des Produkts hinweg aufrechtzuerhalten.

4.4 Spektrale Leistungsverteilung

Die Spektralkurve bestätigt eine Spitzenemission um die dominante Wellenlänge von 460nm, charakteristisch für einen blauen InGaN-LED-Chip. Die schmale Bandbreite ist typisch für eine monochromatische LED.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Abmessungen

Das SMD3528-Gehäuse hat Nennabmessungen von 3,5mm (Länge) x 2,8mm (Breite). Die genaue Maßzeichnung mit Toleranzen (z.B. .X: ±0,10mm, .XX: ±0,05mm) wird für das PCB-Footprint-Design bereitgestellt.

5.2 Empfohlenes Lötflächenlayout und Schablonendesign

Ein detailliertes Lötflächenlayout (Footprint) und ein Lotpastenschablonendesign werden bereitgestellt, um ein korrektes Löten und Ausrichten während des Oberflächenmontageprozesses (SMT) zu gewährleisten. Die Einhaltung dieser Empfehlungen ist entscheidend für zuverlässige Lötstellen und optimalen Wärmetransfer von der LED zur Leiterplatte.

5.3 Polaritätskennzeichnung

Die Kathode ist typischerweise auf dem LED-Gehäuse markiert, oft mit einem grünlichen Farbton auf der Linse oder einer Kerbe/Fase an einer Ecke des Kunststoffgehäuses. Das Lötflächenlayout-Diagramm zeigt deutlich die Anoden- und Kathoden-Lötflächen.

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

6.1 Reflow-Lötparameter

Die LED ist für Standard-Reflow-Lötprozesse ausgelegt. Die maximale Bauteiltemperatur während des Lötens sollte 200°C für 10 Sekunden oder 230°C für 10 Sekunden nicht überschreiten. Es ist wichtig, das empfohlene Temperaturprofil einzuhalten, um Schäden am internen Chip und dem Epoxid-Linsenmaterial zu vermeiden.

6.2 Handhabungs- und Lagerungsvorkehrungen

• Lagern Sie die Bauteile in einer trockenen, antistatischen Umgebung innerhalb des spezifizierten Temperaturbereichs (-40°C bis +80°C).
• Vermeiden Sie mechanische Belastung der Linse.
• Verwenden Sie die Bauteile innerhalb von 12 Monaten nach dem Herstellungsdatum unter den empfohlenen Lagerbedingungen, um die Lötbarkeit sicherzustellen.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Gurt- und Spulen-Spezifikation

Die LEDs werden auf geprägter Trägerfolie geliefert, die auf Spulen aufgewickelt ist und für automatisierte Bestückungsautomaten geeignet ist. Wichtige Folienabmessungen (Taschengröße, Teilung) und die erforderliche Abziehfestigkeit der Deckfolie (0,1 - 0,7N bei einem 10-Grad-Winkel) sind spezifiziert, um die Kompatibilität mit SMT-Geräten sicherzustellen.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• Hintergrundbeleuchtung:Für LCD-Displays, Tastaturen oder Beschilderung.
• Statusanzeigen:An Unterhaltungselektronik, Haushaltsgeräten und Industrieausrüstung.
• Dekorative Beleuchtung:In Akzentbeleuchtung, Stimmungsbeleuchtung oder architektonischen Merkmalen.
• Allgemeinbeleuchtung:Als Komponente in LED-Modulen, -Streifen oder -Lampen, oft kombiniert mit Phosphoren zur Erzeugung von weißem Licht.

8.2 Designüberlegungen

• Strombegrenzung:Betreiben Sie die LED immer mit einer Konstantstromquelle oder einem Vorwiderstand. Schließen Sie sie nicht direkt an eine Spannungsquelle an.
• Thermisches Management:Gestalten Sie die Leiterplatte mit ausreichender Kupferfläche oder Wärmeleitdurchkontaktierungen zur Wärmeableitung, insbesondere bei Betrieb nahe dem Maximalstrom. Hohe Sperrschichttemperaturen beschleunigen den Lichtstromrückgang.
• ESD-Schutz:Obwohl nicht explizit als hochsensibel angegeben, ist die Implementierung eines grundlegenden ESD-Schutzes in der Treiberschaltung eine gute Praxis für die Zuverlässigkeit.
• Optisches Design:Berücksichtigen Sie den 120-Grad-Abstrahlwinkel beim Entwurf von Linsen oder Lichtleitern für die beabsichtigte Anwendung.

9. Technischer Vergleich

Im Vergleich zu bedrahteten LEDs bietet die SMD3528 erhebliche Vorteile bei der automatisierten Bestückung, der Platzeinsparung auf der Leiterplatte und einer besseren thermischen Leistung aufgrund der direkten PCB-Montage. Innerhalb der SMD-Familie ist das 3528-Gehäuse ein ausgereifter und weit verbreiteter Standard, der eine gute Balance zwischen Größe, Lichtleistung und Kosten bietet. Im Vergleich zu kleineren Gehäusen wie 3020 oder 3014 kann die 3528 typischerweise etwas höhere Ströme verarbeiten und kann eine größere Leuchtfläche haben. Im Vergleich zu größeren Gehäusen wie 5050 ist sie kompakter.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

10.1 Was ist der empfohlene Betriebsstrom?

Die technischen Parameter sind bei 20mA spezifiziert, was der Standardteststrom und ein üblicher Betriebspunkt für gute Effizienz und Langlebigkeit ist. Sie kann bis zum absoluten Maximum von 30mA Dauerstrom betrieben werden, aber dies erzeugt mehr Wärme und kann die Lebensdauer verringern.

10.2 Wie wähle ich den richtigen Vorwiderstand?

Verwenden Sie das Ohmsche Gesetz: R = (V_versorgung- V_F) / I_F. Verwenden Sie für ein konservatives Design die maximale V_Faus dem Bin (z.B. 3,6V für Bin 4), um sicherzustellen, dass der Strom den gewünschten Wert nicht überschreitet. Für eine 5V-Versorgung und 20mA Zielstrom: R = (5V - 3,6V) / 0,02A = 70Ω. Wählen Sie den nächstgelegenen Standardwert (z.B. 68Ω oder 75Ω) und berechnen Sie den tatsächlichen Strom und die Verlustleistung des Widerstands.

10.3 Warum wird der Lichtstrom gebinnt, und welches Bin sollte ich wählen?

Herstellungsvariationen verursachen leichte Unterschiede in der Lichtleistung. Binning gruppiert LEDs mit ähnlicher Leistung. Wählen Sie ein Bin basierend auf der für Ihre Anwendung mindestens erforderlichen Helligkeit. Die Verwendung eines höheren Bins (z.B. B3) stellt hellere, konsistentere Einheiten sicher, kann aber zu höheren Kosten führen.

10.4 Kann ich diese LED für Außenanwendungen verwenden?

Der Betriebstemperaturbereich von -40°C bis +80°C deckt die meisten Außenumgebungen ab. Die LED selbst ist jedoch nicht wasserdicht oder UV-stabilisiert. Für den Außeneinsatz muss sie ordnungsgemäß gekapselt oder in einem geschlossenen, wetterfesten Gehäuse untergebracht sein, das auch die Wärmeableitung bewältigt.

11. Praktisches Designbeispiel

Szenario:Entwurf einer energiesparenden Statusanzeige für ein USB-betriebenes Gerät (5V).
Ziel:Bereitstellung einer klaren blauen Anzeigeleuchte.
Designschritte:
1. LED-Auswahl:Wählen Sie diese blaue SMD3528-LED (z.B. Wellenlängen-Bin B4 für ein reines Blau).
2. Stromeinstellung:Ziel: 15mA für ausreichende Helligkeit und geringeren Stromverbrauch.
3. Widerstandsberechnung:Annahme des ungünstigsten Falls V_F= 3,6V (Bin 4). R = (5V - 3,6V) / 0,015A ≈ 93,3Ω. Verwenden Sie einen Standard-100Ω-Widerstand.
4. Tatsächlicher Strom-Check:Unter Verwendung der typischen V_Fvon 3,2V, I = (5V - 3,2V) / 100Ω = 18mA (innerhalb sicherer Grenzen).
5. PCB-Layout:Platzieren Sie den 100Ω-Widerstand in Reihe mit der Anode der LED. Verwenden Sie das empfohlene Lötflächenlayout. Stellen Sie sicher, dass keine anderen Leiterbahnen oder Komponenten zu nahe sind, um den 120-Grad-Abstrahlwinkel bei Bedarf nicht zu blockieren.
6. Thermische Prüfung:Verlustleistung in der LED: P = V_F* I_F≈ 3,2V * 0,018A = 57,6mW, deutlich unter dem Maximum von 144mW. Keine spezielle Kühlung erforderlich.

12. Funktionsprinzip-Einführung

Diese LED basiert auf einer Halbleiterdiodenstruktur. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Schwellenspannung der Diode überschreitet, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich (dem InGaN-Quantentopf in dieser blauen LED) und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die spezifische Materialzusammensetzung (Indiumgalliumnitrid - InGaN) bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt der Wellenlänge des emittierten Lichts entspricht, in diesem Fall blau (~460nm). Die Epoxidlinse verkapselt den Chip, bietet mechanischen Schutz und formt den Lichtausgangsstrahl.

13. Zuverlässigkeitstest-Standards

Das Produkt durchläuft strenge Zuverlässigkeitstests basierend auf Industriestandards (JESD22, MIL-STD-202G), um langfristige Leistung sicherzustellen. Zu den wichtigsten Tests gehören:

• Betriebslebensdauertest:Bei Raumtemperatur, hoher Temperatur (85°C) und niedriger Temperatur (-40°C) für 1008 Stunden unter Maximalstrom.
• Betriebslebensdauer bei hoher Luftfeuchtigkeit:60°C / 90% rel. Luftfeuchte für 1008 Stunden.
• Temperaturwechseltest:Zwischen -20°C und 60°C mit Luftfeuchtigkeit.
• Temperaturschocktest:-40°C bis 125°C für 100 Zyklen.

Ausfallkriterien:Tests gelten als fehlgeschlagen, wenn Proben eine Durchlassspannungsänderung >200mV, einen Lichtstromrückgang >15% (für InGaN-LEDs), einen Sperrstrom >10µA oder einen katastrophalen Ausfall (Unterbrechung/Kurzschluss) aufweisen.

14. Entwicklungstrends

Der allgemeine Trend bei SMD-LEDs wie der 3528 geht hin zu höherer Lichtausbeute (mehr Lumen pro Watt), verbesserter Farbkonsistenz (engeres Binning) und erhöhter Zuverlässigkeit bei höheren Betriebstemperaturen. Während dieses Gehäuse beliebt bleibt, gibt es laufende Entwicklungen in noch kleineren Gehäusen (z.B. 2016, 1010) für Miniaturisierung und in Chip-Scale-Packages (CSP), die den traditionellen Kunststoffkörper eliminieren, um eine bessere thermische Leistung und Flexibilität im optischen Design zu erreichen. Das Streben nach höherer Effizienz und niedrigeren Kosten pro Lumen setzt sich bei allen LED-Bauformen fort.