SMD3528 Einzelchip-Grün-LED Datenblatt - Größe 3,5x2,8mm - Spannung 3,2V - Leistung 0,108W - Technisches Dokument auf Deutsch

1. Produktübersicht

Die SMD3528 ist eine oberflächenmontierbare (SMD) Leuchtdiode (LED) mit einer Einzelchip-Grünlichtquelle im industrieüblichen 3528-Gehäuse. Diese LED ist für allgemeine Anzeigebeleuchtung, Hintergrundbeleuchtung und dekorative Beleuchtung konzipiert, wo eine konsistente grüne Farbausgabe und zuverlässige Leistung erforderlich sind. Ihre kompakte Größe und das SMD-Design machen sie für automatisierte Bestückungsprozesse auf Leiterplatten (PCBs) geeignet.

2. Tiefgehende objektive Interpretation der technischen Parameter

2.1 Optoelektrische und elektrische Eigenschaften

Die Kernleistung der LED wird unter Standardtestbedingungen (T_s=25°C) definiert. Die typische Durchlassspannung (V_F) beträgt 3,2V bei einem Treiberstrom von 20mA, mit einem maximal zulässigen Wert von 3,6V. Dieser Parameter ist entscheidend für den Entwurf der strombegrenzenden Schaltung. Die dominante Wellenlänge (λ_d) ist mit 525nm spezifiziert und definiert ihren grünen Farbpunkt. Das Bauteil weist einen breiten Abstrahlwinkel von 120 Grad (2θ_1/2) auf, was ein breites Abstrahlmuster für die Flächenbeleuchtung bietet.

2.2 Absolute Maximalwerte und thermische Eigenschaften

Um langfristige Zuverlässigkeit zu gewährleisten, darf das Bauteil nicht über seine absoluten Maximalwerte betrieben werden. Der maximale Dauer-Durchlassstrom (I_F) beträgt 30mA. Ein höherer gepulster Durchlassstrom (I_FP) von 60mA ist unter bestimmten Bedingungen zulässig (Pulsbreite ≤10ms, Tastverhältnis ≤1/10). Die maximale Verlustleistung (P_D) beträgt 108mW. Die Sperrschichttemperatur (T_j) darf 125°C nicht überschreiten. Der Betriebstemperaturbereich liegt zwischen -40°C und +80°C, mit einem identischen Lagertemperaturbereich. Zum Löten ist ein Reflow-Profil mit einer Spitzentemperatur von entweder 200°C oder 230°C für maximal 10 Sekunden spezifiziert.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Das Produkt wird in Bins eingeteilt, um Farb- und Helligkeitskonsistenz innerhalb einer Anwendung sicherzustellen. Das Binning-System umfasst drei Schlüsselparameter: Lichtstrom, Wellenlänge und Durchlassspannung.

3.1 Lichtstrom-Binning

Der Lichtstrom, gemessen in Lumen (lm) bei 20mA, ist in mehrere Bins kategorisiert (z.B. A2, A3, B1, B2, B3, C1, C2). Jeder Bin gibt einen Mindest- und einen typischen Wert an. Beispielsweise hat Bin B1 ein Minimum von 1,5 lm und einen typischen Wert von 2,0 lm. Die Messtoleranz beträgt ±7%.

3.2 Wellenlängen-Binning

Die dominante Wellenlänge wird gebinnt, um den präzisen Grünton zu steuern. Die Bins sind definiert als G5 (519-522,5nm), G6 (522,5-526nm) und G7 (526-530nm). Dies ermöglicht es Designern, LEDs mit sehr spezifischen Farbkoordinaten auszuwählen.

3.3 Durchlassspannungs-Binning

Die Durchlassspannung (V_F) wird gebinnt, um den Schaltungsentwurf für spannungsgesteuerte Anwendungen zu unterstützen oder LEDs in Reihenschaltungen abzugleichen. Die Bins sind: Code 1 (2,8-3,0V), Code 2 (3,0-3,2V), Code 3 (3,2-3,4V) und Code 4 (3,4-3,6V), mit einer Messtoleranz von ±0,08V.

4. Analyse der Leistungskurven

4.1 IV-Kennlinie

Die Beziehung zwischen Durchlassspannung (V_F) und Durchlassstrom (I_F) ist nichtlinear, typisch für eine Diode. Die Kurve zeigt, dass ein kleiner Spannungsanstieg über den Einschaltpunkt hinaus zu einem schnellen Stromanstieg führt. Dies unterstreicht die Bedeutung der Verwendung eines Konstantstrom-Treibers anstelle einer Konstantspannungsquelle, um thermisches Durchgehen zu verhindern und eine stabile Lichtausgabe zu gewährleisten.

4.2 Relativer Lichtstrom vs. Strom

Die Lichtausgabe steigt mit dem Treiberstrom, jedoch nicht linear. Bei höheren Strömen sinkt die Effizienz typischerweise aufgrund erhöhter thermischer Effekte und anderer nicht-idealer Halbleitereigenschaften. Der Betrieb der LED deutlich über den empfohlenen 20mA kann zu abnehmenden Erträgen in der Helligkeit führen und gleichzeitig die Lebensdauer drastisch reduzieren.

3.3 Spektrale und thermische Eigenschaften

Die Kurve der relativen spektralen Energieverteilung zeigt, wie die Lichtausgabe über die Wellenlängen verteilt ist. Die Kurve für diese grüne LED erreicht ihren Höhepunkt bei etwa 525nm. Das Diagramm, das die relative spektrale Energie gegenüber der Sperrschichttemperatur zeigt, deutet darauf hin, dass sich das Emissionsspektrum und die Intensität mit der Temperatur verschieben können. Wenn die Sperrschichttemperatur von 25°C auf 125°C ansteigt, nimmt die relative spektrale Energie im Allgemeinen ab, was eine kritische Überlegung für das thermische Management in Hochleistungs- oder dicht gepackten Anwendungen ist.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Abmessungen und Umrisszeichnung

Die LED entspricht dem SMD 3528-Gehäusestandard mit Nennabmessungen von 3,5mm Länge und 2,8mm Breite. Die genaue Maßzeichnung liefert kritische Toleranzen: Abmessungen, die auf eine Dezimalstelle (z.B. ,X) angegeben sind, haben eine Toleranz von ±0,10mm, während solche mit zwei Dezimalstellen (,XX) eine engere Toleranz von ±0,05mm aufweisen. Die Gehäusehöhe ist ebenfalls in der Zeichnung definiert.

5.2 Empfohlenes Lötflächenlayout und Schablonendesign

Ein empfohlenes Lötflächenlayout (Footprint) für den PCB-Entwurf wird bereitgestellt, um ein korrektes Löten und mechanische Stabilität zu gewährleisten. Ein entsprechendes Schablonendesign für die Lotpastenapplikation wird ebenfalls vorgeschlagen. Die Einhaltung dieser Empfehlungen hilft, zuverlässige Lötstellen, gute Ausrichtung und effektive Wärmeableitung von der thermischen Lötfläche der LED (falls vorhanden) zu erreichen.

5.3 Polaritätskennzeichnung

Die Kathode ist typischerweise auf dem Bauteil markiert, oft durch einen grünen Punkt, eine Kerbe im Gehäuse oder eine abgeschrägte Ecke. Das Lötflächenlayoutdiagramm zeigt deutlich die Anoden- und Kathodenlötflächen. Die korrekte Polarität ist für den Betrieb des Bauteils unerlässlich.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Parameter für Reflow-Löten

Die LED ist mit Standard-Infrarot- oder Konvektions-Reflow-Lötprozessen kompatibel. Die maximal zulässige Löttemperatur am Gehäuse ist mit 200°C oder 230°C spezifiziert, mit einer maximalen Expositionszeit von 10 Sekunden über der Liquidustemperatur. Es ist entscheidend, ein Profil zu befolgen, das ausreichend vorheizt, um thermischen Schock zu minimieren, eine ordnungsgemäße Flussmittelaktivierung und Benetzung des Lots ermöglicht und mit einer kontrollierten Rate abkühlt.

6.2 Handhabungs- und Lagerhinweise

LEDs sind empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD). Sie sollten in einer ESD-geschützten Umgebung unter Verwendung geerdeter Handgelenkbänder und leitfähiger Matten gehandhabt werden. Die Bauteile sollten in ihren original Feuchtigkeitssperrbeuteln mit Trockenmittel gelagert werden, unter Bedingungen, die die spezifizierten Lagerungs-Temperatur- und Feuchtigkeitsbereiche nicht überschreiten. Die Exposition gegenüber hoher Luftfeuchtigkeit kann ein Backen vor dem Reflow erfordern, um "Popcorning" (Gehäuserissbildung durch schnelle Dampfausdehnung) zu verhindern.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Spezifikation für Gurt- und Bandverpackung

Die LEDs werden auf geprägter Trägerfolie geliefert, die auf Spulen aufgewickelt ist und für automatisierte Pick-and-Place-Maschinen geeignet ist. Detaillierte Abmessungen für die Taschen der Trägerfolie, die Deckfolie und die Spule werden bereitgestellt. Die Abziehfestigkeit der Deckfolie wird beim Abziehen in einem 10-Grad-Winkel zwischen 0,1N und 0,7N spezifiziert, um sicherzustellen, dass sie die Komponente während des Versands sicher hält, aber während der Montage leicht freigibt.

7.2 Produktmodell-Nummerierungssystem

Ein detailliertes alphanumerisches Codierungssystem definiert das Produktmodell. Die Codestruktur umfasst Felder für: Gehäuseform (z.B. '32' für 3528), Anzahl der Chips ('S' für Einzelchip-Kleinstleistung), Linsen-/Optikcode ('00' für keine Linse, '01' mit Linse), Farbcode ('G' für grün), internen Code und Lichtstrom-Bin-Code. Dies ermöglicht die präzise Bestellung einer spezifischen Kombination von Eigenschaften.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese LED eignet sich gut für eine Vielzahl von Anwendungen, einschließlich Statusanzeigen auf Unterhaltungselektronik und Industrieanlagen, Hintergrundbeleuchtung für LCD-Displays und Tastaturen, dekorative Beleuchtung in Schildern und architektonischen Akzenten sowie Kanalbuchstabenbeleuchtung. Ihr breiter Abstrahlwinkel macht sie gut für die Flächenbeleuchtung geeignet, wo eine diffuse Lichtquelle benötigt wird.

8.2 Designüberlegungen

Strombegrenzung:Verwenden Sie immer einen Reihenstrombegrenzungswiderstand oder vorzugsweise eine Konstantstrom-Treiberschaltung. Berechnen Sie den Widerstandswert basierend auf der Versorgungsspannung (V_supply), der Durchlassspannung der LED (V_F aus ihrem Bin) und dem gewünschten Strom (I_F, typischerweise 20mA). Formel: R = (V_supply- V_F) / I_F.
Thermisches Management:Obwohl dies ein Kleinstleistungsbauteil ist, ist ein effektives PCB-Layout wichtig. Stellen Sie ausreichend Kupferfläche sicher, die mit der thermischen Lötfläche (falls vorhanden) verbunden ist, um Wärme abzuleiten, insbesondere beim Betrieb bei oder nahe den Maximalwerten oder in hohen Umgebungstemperaturen.
Optisches Design:Berücksichtigen Sie den 120-Grad-Abstrahlwinkel. Für fokussierte Strahlen können Sekundäroptiken (Linsen) erforderlich sein. Das Binning für Wellenlänge und Lichtstrom sollte innerhalb eines einzelnen Produkts abgeglichen werden, um ein einheitliches Erscheinungsbild zu gewährleisten.

9. Zuverlässigkeit und Qualitätsstandards

9.1 Zuverlässigkeitstest-Standards

Das Produkt durchläuft strenge Zuverlässigkeitstests basierend auf Industriestandards (JESD22, MIL-STD-202G). Zu den wichtigsten Tests gehören:
Betriebslebensdauertests:Durchgeführt bei Raumtemperatur, hoher Temperatur (85°C) und niedriger Temperatur (-40°C) für jeweils 1008 Stunden unter Maximalstrom.
Umwelttests:Betriebslebensdauer bei hoher Luftfeuchtigkeit und hoher Temperatur (HHHTOHL) bei 60°C/90% RH und Temperaturwechsel mit Feuchtigkeit.
Thermoschock:Wechsel zwischen -40°C und 125°C.

9.2 Ausfallkriterien

Ein Test gilt als Ausfall, wenn eine Probe eines der folgenden Merkmale aufweist: eine Durchlassspannungsverschiebung >200mV; einen Lichtstromabfall >15% für InGaN-basierte LEDs (zu denen diese grüne LED gehört); einen Sperrstrom >10μA; oder einen katastrophalen Ausfall (Unterbrechung oder Kurzschluss). Diese strengen Kriterien gewährleisten ein hohes Maß an Produktrobustheit.

10. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu älteren bedrahteten grünen LEDs bietet die SMD3528 erhebliche Vorteile in Größe, Eignung für die automatisierte Bestückung und typischerweise besserer thermischer Leistung, da die PCB als Kühlkörper fungiert. Innerhalb der SMD3528-Kategorie unterscheidet sich dieses spezifische Produkt durch sein detailliertes Binning-System für Lichtstrom, Wellenlänge und Spannung, was eine engere Leistungsabstimmung in kritischen Anwendungen ermöglicht. Ihr breiter 120-Grad-Abstrahlwinkel kann für einige Anwendungen ein Vorteil gegenüber LEDs mit engerem Winkel sein, für andere, die einen fokussierten Strahl benötigen, jedoch ein Nachteil.

11. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich diese LED direkt an einer 5V-Versorgung betreiben?
A: Nein. Sie müssen einen strombegrenzenden Widerstand verwenden. Zum Beispiel, mit einer 5V-Versorgung und einer typischen V_F von 3,2V bei 20mA, beträgt der erforderliche Widerstand (5V - 3,2V) / 0,02A = 90 Ohm. Verwenden Sie den nächsthöheren Standardwert (z.B. 91 Ohm).
F: Was ist der Unterschied zwischen den Bins G5, G6 und G7?
A: Sie repräsentieren verschiedene Bereiche der dominanten Wellenlänge. G5 ist die kürzeste Wellenlänge (bläulich-grün, ~520nm), G7 ist die längste (gelblich-grün, ~528nm) und G6 liegt dazwischen. Wählen Sie basierend auf dem gewünschten Farbpunkt.
F: Wie lange hält diese LED?
A: Die LED-Lebensdauer ist typischerweise als der Punkt definiert, an dem die Lichtausgabe auf einen bestimmten Prozentsatz (z.B. 70% oder 50%) ihres Anfangswerts abfällt. Obwohl hier nicht explizit angegeben, deuten die strengen Zuverlässigkeitstests (1008+ Stunden unter Belastung) auf eine lange Betriebsdauer hin, wenn sie innerhalb der Spezifikationen verwendet wird, insbesondere mit ordnungsgemäßem thermischem Management.
F: Wird eine Linse benötigt?
A: Das Standardprodukt hat keine integrierte Linse (Code '00') und bietet ein Lambertsches Abstrahlmuster. Eine Linse (Code '01') würde verwendet, um den Lichtstrahl für spezifische Anwendungen zu kollimieren oder anderweitig zu formen.

12. Design- und Anwendungsfallstudie

Szenario: Entwurf eines Statusanzeigepanels:Ein Produkt benötigt zehn einheitliche grüne Statusanzeigen.Designschritte:1. Wählen Sie alle LEDs aus demselben Lichtstrom-Bin (z.B. B2) und Wellenlängen-Bin (z.B. G6), um identische Helligkeit und Farbe zu gewährleisten. 2. Entwerfen Sie die PCB mit dem empfohlenen Lötflächenlayout. 3. Für eine 12V-Versorgungsleitung berechnen Sie den strombegrenzenden Widerstand. Verwenden Sie zur Sicherheit die maximale V_F aus Bin 4 (3,6V): R = (12V - 3,6V) / 0,02A = 420 Ohm. Ein 430 Ohm Widerstand wäre geeignet. 4. Stellen Sie sicher, dass die PCB ausreichend Kupferfläche zur Wärmeableitung hat, da alle zehn LEDs gruppiert werden. 5. Spezifizieren Sie die genaue Teilenummer einschließlich aller Bin-Codes beim Lieferanten, um Konsistenz zu garantieren.

13. Einführung in das Funktionsprinzip

Licht wird durch einen Prozess namens Elektrolumineszenz erzeugt. Der LED-Chip ist eine Halbleiterdiode mit einem p-n-Übergang aus Indiumgalliumnitrid (InGaN)-Materialien, die speziell für die Emission von grünem Licht entwickelt wurden. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, werden Elektronen aus dem n-Typ-Bereich und Löcher aus dem p-Typ-Bereich in den aktiven Bereich (den Übergang) injiziert. Wenn sich ein Elektron mit einem Loch rekombiniert, gibt es Energie in Form eines Photons (Lichtteilchen) frei. Die spezifische Bandlücke des InGaN-Materials bestimmt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Photons, die in diesem Fall grün ist (~525nm). Der Epoxid- oder Silikon-Verguss schützt den Chip und dient oft als Primärlinse.

14. Technologietrends und Entwicklungen

Der allgemeine Trend bei SMD-LEDs wie der 3528 geht hin zu höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), was entweder eine hellere Ausgabe bei gleicher Leistung oder die gleiche Helligkeit mit geringerem Stromverbrauch und weniger Wärme ermöglicht. Es gibt auch kontinuierliche Verbesserungen in der Farbkonsistenz und -stabilität über Zeit und Temperatur. Obwohl dies eine ausgereifte Gehäusegröße ist, werden die zugrunde liegenden Halbleitermaterialien und Herstellungsprozesse ständig verfeinert. Für grüne LEDs im Besonderen war das Erreichen hoher Effizienz und reiner Farbsättigung historisch eine Herausforderung, aber fortlaufende Fortschritte in der Materialwissenschaft erweitern weiterhin die Leistungsgrenzen.