SMD5050N Rote LED Datenblatt - Größe 5,0x5,0x1,6mm - Spannung 2,2V - Leistung 0,234W - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die SMD5050N-Serie ist eine hochhellige, oberflächenmontierbare LED, die für Anwendungen entwickelt wurde, die eine zuverlässige und effiziente Rotlichtemission erfordern. Dieses Dokument bietet einen umfassenden technischen Überblick über das Modell T5A003RA, detailliert dessen Spezifikationen, Leistungsmerkmale und korrekte Handhabungsverfahren, um eine optimale Leistung und Langlebigkeit in Endanwenderanwendungen sicherzustellen.

2. Vertiefung der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte (Ts=25°C)

Die folgenden Parameter definieren die Betriebsgrenzen der LED. Das Überschreiten dieser Werte kann dauerhafte Schäden verursachen.

• Durchlassstrom (IF):90 mA (Dauerbetrieb)
• Durchlassimpulsstrom (IFP):120 mA (Impulsbreite ≤10ms, Tastverhältnis ≤1/10)
• Verlustleistung (PD):234 mW
• Betriebstemperatur (Topr):-40°C bis +80°C
• Lagertemperatur (Tstg):-40°C bis +80°C
• Sperrschichttemperatur (Tj):125°C
• Löttemperatur (Tsld):Reflow-Löten bei 200°C oder 230°C für maximal 10 Sekunden.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen (Ts=25°C)

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen unter Standardtestbedingungen.

• Durchlassspannung (VF):2,2 V (typisch), 2,6 V (maximal) bei IF=60mA
• Sperrspannung (VR):5 V
• Dominante Wellenlänge (λd):625 nm
• Sperrstrom (IR):10 μA (maximal)
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):120°

3. Erklärung des Binning-Systems

3.1 Lichtstrom-Binning (bei 60mA)

Die LEDs werden basierend auf ihrer Lichtstromausgabe in Bins sortiert, um eine gleichmäßige Helligkeit in der Anwendung sicherzustellen. Die verfügbaren Bins für Rotlicht sind:

• Code A5:Min. 2,0 lm, Typ. 2,5 lm
• Code A6:Min. 2,5 lm, Typ. 3,0 lm
• Code A7:Min. 3,0 lm, Typ. 3,5 lm
• Code A8:Min. 3,5 lm, Typ. 4,0 lm
• Code A9:Min. 4,0 lm, Typ. 4,5 lm
• Code B1:Min. 4,5 lm, Typ. 5,0 lm
• Code B2:Min. 5,0 lm, Typ. 5,5 lm

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge

Um den präzisen Rotton zu steuern, werden die LEDs nach ihrer dominanten Wellenlänge gebinnt.

• Code R1:620 nm bis 625 nm
• Code R2:625 nm bis 630 nm

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt enthält mehrere wichtige Leistungsdiagramme, die für Schaltungsdesign und thermisches Management essenziell sind. Während spezifische Kurvendatenpunkte im Text nicht angegeben sind, sind die folgenden Diagramme für die Analyse standardmäßig enthalten:

• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom (IV-Kurve):Dieses Diagramm zeigt die Beziehung zwischen der Spannung über der LED und dem durch sie fließenden Strom. Es ist entscheidend für die Auswahl des passenden strombegrenzenden Widerstands oder das Design von Konstantstrom-Treibern.
• Durchlassstrom vs. Relativer Lichtstrom:Diese Kurve veranschaulicht, wie sich die Lichtausgabe mit steigendem Treiberstrom ändert. Sie hilft, den optimalen Betriebspunkt für den Ausgleich von Helligkeit und Effizienz zu bestimmen.
• Sperrschichttemperatur vs. Relative spektrale Leistung:Dieses Diagramm zeigt, wie sich die spektrale Ausgabe und die Gesamtlichtintensität der LED mit Änderungen der Sperrschichttemperatur verschieben können, und unterstreicht die Bedeutung des thermischen Managements.
• Spektrale Leistungsverteilung:Diese Kurve zeigt die Intensität des emittierten Lichts bei jeder Wellenlänge und definiert die Farbcharakteristik der LED.

5. Mechanische & Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die SMD5050N LED hat Standardabmessungen von 5,0mm x 5,0mm. Die genaue Höhe und Maßtoleranzen sind in der mechanischen Zeichnung angegeben (.X: ±0,10mm, .XX: ±0,05mm).

5.2 Empfohlenes Pad- & Stencil-Design

Für zuverlässiges Löten wird ein spezifisches Pad-Layout und Stencil-Aperturdesign empfohlen. Die bereitgestellten Diagramme gewährleisten eine korrekte Lötstellenbildung, Bauteilausrichtung und Wärmeableitung während des Reflow-Prozesses. Die Einhaltung dieser Footprints ist entscheidend für die Fertigungsausbeute und langfristige Zuverlässigkeit.

6. Löt- & Montagerichtlinien

6.1 Feuchtigkeitssensitivität & Trocknung (Baking)

Das SMD5050N-Gehäuse ist feuchtigkeitsempfindlich (MSL klassifiziert nach IPC/JEDEC J-STD-020C).

• Lagerung:Lagern Sie ungeöffnete Beutel unter 30°C und 85% rF. Nach dem Öffnen lagern Sie unter 30°C und 60% rF, vorzugsweise in einem Trockenschrank oder verschlossenen Behälter mit Trockenmittel.
• Floor Life (Verarbeitungszeit):Verwenden Sie die Bauteile innerhalb von 12 Stunden nach Öffnen der Feuchtigkeitssperrbeutel.
• Trocknung (Baking):Wenn die Bauteile länger als die Floor Life Umgebungsbedingungen ausgesetzt waren oder der Trockenmittelindikator hohe Luftfeuchtigkeit anzeigt, ist eine Trocknung erforderlich. Trocknen Sie bei 60°C für 24 Stunden. 60°C nicht überschreiten. Der Reflow sollte innerhalb von 1 Stunde nach der Trocknung erfolgen, oder die Teile müssen zurück in die Trockenlagerung.

6.2 ESD-Schutz (Elektrostatische Entladung)

LEDs sind Halbleiterbauelemente, die anfällig für Schäden durch elektrostatische Entladung sind.

• Quellen:ESD kann durch Reibung, Induktion oder Leitung erzeugt werden.
• Schäden:ESD kann sofortigen Ausfall (tote LED) oder latenten Schaden verursachen, der zu reduzierter Helligkeit, Farbverschiebung (bei weißen LEDs) und verkürzter Lebensdauer führt.
• Vorsichtsmaßnahmen:Implementieren Sie ein vollständiges ESD-Schutzprogramm: Verwenden Sie geerdete antistatische Arbeitsplätze, Bodenmatten, Handgelenkbänder und Ionisatoren. Personal sollte antistatische Kleidung tragen. Verwenden Sie leitfähige oder ableitende Verpackungsmaterialien.

7. Anwendungsdesign-Überlegungen

7.1 Schaltungsdesign

Eine korrekte Ansteuerung ist für die LED-Leistung und -Zuverlässigkeit wesentlich.

• Ansteuerungsmethode:Eine Konstantstromquelle wird für eine stabile Lichtausgabe und Langlebigkeit dringend empfohlen. Bei Verwendung einer Spannungsquelle mit einem Reihenwiderstand muss der Widerstandswert basierend auf der maximalen Durchlassspannung der LED und dem gewünschten Strom berechnet werden.
• Schaltungskonfiguration:Es ist ratsam, in jede Reihenschaltung von LEDs einen strombegrenzenden Widerstand einzufügen, um eine bessere Stabilität und individuellen Strangschutz zu erreichen, im Gegensatz zu einem einzelnen Widerstand für eine Parallelschaltung.
• Polarität:Überprüfen und beachten Sie stets die Anoden-/Kathodenpolarität beim Anschluss der LED an die Stromquelle, um Schäden durch Sperrspannung zu vermeiden.

7.2 Handhabungsvorsichtsmaßnahmen

Vermeiden Sie die direkte Berührung der LED-Linse mit bloßen Händen oder Metallpinzetten.

• Handkontakt:Öle und Salze von der Haut können die Silikonlinse kontaminieren, was zu optischer Degradation und reduzierter Lichtausgabe führt. Physikalischer Druck kann die Bonddrähte oder den Chip selbst beschädigen.
• Werkzeugkontakt:Metallpinzetten können die Linse zerkratzen oder übermäßigen Punktdruck ausüben. Verwenden Sie nach Möglichkeit Vakuum-Handlingswerkzeuge oder spezielle, nicht kratzende Kunststoffpinzetten.

8. Modellnummern-Regel

Die Produktbenennung folgt einem strukturierten Code:T□□ □□ □ □ □ – □□□ □□. Die aus dem Dokument decodierten Schlüsselelemente sind:

• Farbcode:R (Rot), Y (Gelb), B (Blau), G (Grün), U (Violett), A (Orange), I (IR), L (Warmweiß <3700K), C (Neutralweiß 3700-5000K), W (Kaltweiß >5000K), F (Vollfarbe).
• Chip-Anzahl:S (1 Low-Power-Chip), P (1 High-Power-Chip), 2 (2 Chips), 3 (3 Chips), usw.
• Optikcode:00 (Ohne Linse), 01 (Mit Linse).
• Gehäusecode:5A (5050N), 32 (3528), 3B (3014), 3C (3030), 19 (Keramik 3535), 15 (Keramik 5050), 12 (Keramik 9292).
• Lichtstromcode & Farbtemperaturcode:Definiert durch spezifische alphanumerische Bins (z.B. A5, R1).

9. Typische Anwendungsszenarien

Die SMD5050N rote LED eignet sich für eine Vielzahl von Anwendungen, die lebhaftes rotes Anzeigen, Beschilderung oder Beleuchtung erfordern, einschließlich:

• Hintergrundbeleuchtung für Anzeigen und Displays.
• Architektur- und dekorative Beleuchtung.
• Automobil-Innenraumbeleuchtung (nicht sicherheitskritisch).
• Statusanzeigen in Unterhaltungselektronik.
• Einzelhandels- und Werbeschilder.

10. Zuverlässigkeit & Qualitätssicherung

Während spezifische MTBF- oder L70/B50-Lebensdauerdaten im Auszug nicht bereitgestellt werden, bilden die definierten Maximalwerte (Sperrschichttemperatur, Strom) und Handhabungsverfahren (MSL, ESD) die Grundlage für einen zuverlässigen Betrieb. Die Einhaltung der spezifizierten Betriebsbedingungen und Montagerichtlinien ist entscheidend, um die erwartete Produktlebensdauer zu erreichen. Ein korrektes thermisches Management, um die Sperrschichttemperatur deutlich unter dem Maximum von 125°C zu halten, ist besonders wichtig für die langfristige Lumen-Erhaltung.

11. Technischer Vergleich & Differenzierung

Das SMD5050N-Format bietet einen Kompromiss zwischen Lichtausbeute und Gehäusegröße. Im Vergleich zu kleineren Gehäusen wie 3528 oder 3014 beherbergt die 5050 typischerweise mehrere Chips oder einen größeren Einzelchip, was einen höheren Lichtstrom ermöglicht. Der 120-Grad-Abstrahlwinkel bietet ein breites, gleichmäßiges Beleuchtungsmuster, das für viele allgemeine Beleuchtungs- und Beschilderungsanwendungen geeignet ist. Die Aufnahme detaillierter Richtlinien zur Feuchtigkeitssensitivität und ESD-Handhabung deutet auf ein Produkt hin, das für moderne, automatisierte Montageprozesse entwickelt wurde, bei denen Zuverlässigkeit entscheidend ist.

12. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

12.1 Was ist der empfohlene Betriebsstrom?

Die technischen Parameter werden bei 60mA getestet, was ein üblicher Betriebspunkt ist. Der absolute maximale Dauerstrom beträgt 90mA. Für einen optimalen Ausgleich von Helligkeit, Effizienz und Lebensdauer ist ein Betrieb zwischen 60mA und 80mA typisch, aber beziehen Sie sich stets auf die Lichtstrom-vs.-Strom-Kurve und stellen Sie eine ausreichende Wärmeableitung sicher.

12.2 Warum ist eine Trocknung (Baking) vor dem Löten notwendig?

Das Kunststoffgehäuse kann Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen. Während des Hochtemperatur-Reflow-Lötprozesses kann diese eingeschlossene Feuchtigkeit sich schnell ausdehnen und interne Delamination oder Risse (\"Popcorning\") verursachen, was zu sofortigem oder latentem Ausfall führt. Die Trocknung entfernt diese aufgenommene Feuchtigkeit.

12.3 Kann ich diese LED direkt mit einer 3,3V- oder 5V-Versorgung betreiben?

Nicht ohne eine strombegrenzende Maßnahme. Die typische Durchlassspannung beträgt 2,2V. Ein direkter Anschluss an eine 3,3V-Quelle würde einen übermäßigen Stromfluss verursachen, der möglicherweise den Maximalwert überschreitet und die LED zerstört. Sie müssen entweder einen Konstantstromtreiber oder einen Reihenwiderstand verwenden, um den Strom auf den gewünschten Wert zu begrenzen.

13. Design-in Fallstudie

Szenario:Entwurf einer Hintergrundbeleuchtungseinheit für eine kleine Informationsanzeige, die eine gleichmäßige rote Beleuchtung über eine Fläche von 100mm x 50mm erfordert.

Umsetzung:Es ist eine Anordnung von SMD5050N LEDs (z.B. Bin B1 für gleichmäßige Helligkeit) auf einer Metallkern-Leiterplatte (MCPCB) für das thermische Management geplant. Ein Konstantstromtreiber wird ausgewählt, um 70mA pro LED-Strang zu liefern. Die LEDs sind in mehreren parallelen Strängen angeordnet, jeder mit seinem eigenen Reihenwiderstand gemäß dem empfohlenen Schaltungsdesign. Das PCB-Layout folgt dem empfohlenen Pad-Footprint. Vor der Montage werden die LEDs, die gemäß MSL-Richtlinien gelagert wurden, getrocknet, da die Werkshallenfeuchtigkeit 60% rF überschritt. Während der Montage verwenden die Bediener ESD-Handgelenkbänder und Vakuumpipetten zur Platzierung. Die Nach-Reflow-Inspektion bestätigt eine korrekte Lötstellenbildung und keine sichtbaren Schäden.

14. Funktionsprinzip

Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiterbauelemente, die Licht durch Elektrolumineszenz emittieren. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen aus dem n-dotierten Bereich mit Löchern aus dem p-dotierten Bereich. Dieser Rekombinationsprozess setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlücke der in dem LED-Chip verwendeten Halbleitermaterialien bestimmt. Für diese rote LED werden typischerweise Materialien wie Aluminiumgalliumarsenid (AlGaAs) oder ähnliche Verbindungen verwendet, um Licht im Bereich von 620-630nm zu erzeugen.

15. Technologietrends

Der allgemeine Trend in der LED-Technologie geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), verbesserter Farbwiedergabe und größerer Zuverlässigkeit bei höheren Leistungsdichten. Für Gehäusetypen wie die 5050 umfassen Fortschritte die Verwendung robusterer und wärmeleitfähigerer Gehäusematerialien, fortschrittliche Phosphorsysteme für weiße LEDs und Designs, die optische Verluste minimieren. Darüber hinaus wird die Integration mit intelligenten Treibern für Dimmen und Farbsteuerung immer häufiger. Die Betonung detaillierter Handhabungsverfahren (MSL, ESD) in Datenblättern spiegelt den Branchenfokus auf die Erzielung hoher Ausbeute und Zuverlässigkeit in automatisierten, hochvolumigen Fertigungsumgebungen wider.