SMD5050 Weiße LED Datenblatt - Abmessungen 5,0x5,0x1,6mm - Spannung 3,2V - Leistung 0,306W - Technische Dokumentation

1. Produktübersicht

Die SMD5050-Serie ist eine hochhellige, oberflächenmontierbare LED für allgemeine Beleuchtungsanwendungen. Diese Serie bietet weißes Licht in verschiedenen korrelierten Farbtemperaturen (CCT), darunter Warmweiß, Neutralweiß und Kaltweiß, mit Optionen für unterschiedliche Farbwiedergabeindex (CRI)-Werte. Das Gehäuse zeichnet sich durch einen kompakten Bauraum von 5,0 mm x 5,0 mm aus, was es für platzbeschränkte Designs geeignet macht, die gleichmäßige und effiziente Ausleuchtung erfordern.

Der Kernvorteil dieser Serie liegt in ihrem standardisierten Binning-System für Lichtstrom und Farbort, das Farbkonsistenz in Produktionschargen gewährleistet. Sie ist für Zuverlässigkeit unter Standard-SMT-Montageprozessen ausgelegt und zielt auf Anwendungen wie LED-Streifen, Hintergrundbeleuchtungsmodule, dekorative Beleuchtung und architektonische Akzentbeleuchtung ab.

2. Vertiefung der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Die folgenden Parameter definieren die Grenzen, jenseits derer ein dauerhafter Schaden an der LED auftreten kann. Ein Betrieb unter diesen Bedingungen ist nicht garantiert.

• Durchlassstrom (IF):90 mA (Maximaler Dauerstrom)
• Durchlass-Pulsstrom (IFP):120 mA (Pulsbreite ≤10ms, Tastverhältnis ≤1/10)
• Verlustleistung (PD):306 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

Diese Parameter werden unter Standardtestbedingungen von T_s=25°C gemessen und stellen typische Leistungswerte dar.

• Durchlassspannung (V_F):3,2V (Typisch), 3,4V (Maximal) bei I_F=60mA.
• Sperrspannung (V_R):5V
• Sperrstrom (I_R):10 µA (Maximal)
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):120° (Typisch)

3. Erläuterung des Binning-Systems

3.1 Binning der korrelierten Farbtemperatur (CCT)

Die LEDs werden basierend auf ihrer Ziel-Farbtemperatur in spezifische Farbortregionen (Bins) klassifiziert. Dies gewährleistet Farbgleichmäßigkeit, wenn mehrere LEDs zusammen verwendet werden. Die Standard-Bestell-Bins sind:

• 2700K: Bins 8A, 8B, 8C, 8D
• 3000K: Bins 7A, 7B, 7C, 7D
• 3500K: Bins 6A, 6B, 6C, 6D
• 4000K: Bins 5A, 5B, 5C, 5D
• 4500K: Bins 4A, 4B, 4C, 4D, 4R, 4S, 4T, 4U
• 5000K: Bins 3A, 3B, 3C, 3D, 3R, 3S, 3T, 3U
• 5700K: Bins 2A, 2B, 2C, 2D, 2R, 2S, 2T, 2U
• 6500K: Bins 1A, 1B, 1C, 1D, 1R, 1S, 1T, 1U
• 8000K: Bins 0A, 0B, 0C, 0D, 0R, 0S, 0T, 0U

Hinweis: Der Lichtstrom für Produkte der 5050N-Serie wird mit einem Mindestwert spezifiziert; der tatsächlich gelieferte Lichtstrom kann höher sein, solange er den bestellten CCT-Bin einhält.

3.2 Lichtstrom-Binning

Der Lichtstrom wird durch Codes (z.B. 1E, 1F, 1G) kategorisiert, die Mindest- und typische Ausgangsbereiche bei 60mA repräsentieren. Die Bins variieren je nach CCT und CRI.

• 70 CRI Weiß (Warm, Neutral, Kalt):Codes reichen von 1E (18-20 lm min) bis 1H (24-26 lm min für Kaltweiß).
• 85 CRI Weiß:Codes reichen von 1D (16-18 lm min) bis 1F (20-22 lm min).
• 93 CRI Warmweiß:Codes 1C (14-16 lm min) und 1D (16-18 lm min).

Toleranzen: Lichtstrom (±7%), Durchlassspannung (±0,08V), CRI (±2), Farbkoordinaten (±0,005).

4. Analyse der Leistungskurven

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

Die I-V-Charakteristik ist typisch für eine Diode. Die Durchlassspannung steigt logarithmisch mit dem Strom. Der Betrieb bei den empfohlenen 60mA gewährleistet optimale Effizienz und Langlebigkeit und bleibt deutlich unterhalb des Maximalwerts.

4.2 Durchlassstrom vs. Relativer Lichtstrom

Die Lichtausbeute ist im normalen Betriebsbereich annähernd linear zum Strom. Das Betreiben der LED über dem empfohlenen Strom führt zu abnehmenden Lichtausbeute-Zuwächsen, während gleichzeitig die Wärmeentwicklung signifikant steigt und der Lichtstromrückgang beschleunigt wird.

4.3 Spektrale Leistungsverteilung & Effekte der Sperrschichttemperatur

Die Kurven der relativen spektralen Energieverteilung zeigen die Emissionsmaxima für verschiedene CCT-Bereiche (2600-3700K, 3700-5000K, 5000-10000K). Das Spektrum verschiebt sich leicht mit steigender Sperrschichttemperatur, was eine messbare Änderung der Farbkoordinaten und CCT verursachen kann. Ein ordnungsgemäßes Wärmemanagement ist entscheidend, um eine stabile Farbausgabe aufrechtzuerhalten.

5. Mechanische & Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das SMD5050-Gehäuse hat Nennabmessungen von 5,0 mm (L) x 5,0 mm (B) x 1,6 mm (H). Detaillierte mechanische Zeichnungen spezifizieren Toleranzen: .X Abmessungen: ±0,10 mm, .XX Abmessungen: ±0,05 mm.

5.2 Pad-Layout & Schablonendesign

Das Datenblatt enthält empfohlene Lötflächenmuster (Footprint) und Lötpastenschablonen-Designs, um zuverlässige Lötstellenbildung während des Reflow-Lötens sicherzustellen. Die Einhaltung dieser Layouts ist für korrekte Ausrichtung, Wärmeableitung und mechanische Stabilität entscheidend.

6. Löt- & Montagerichtlinien

6.1 Feuchtigkeitsempfindlichkeit & Trocknung

Die SMD5050 LED ist feuchtigkeitsempfindlich (MSL-Klassifizierung nach IPC/JEDEC J-STD-020C).

• Lagerung:Ungeöffnete Beutel bei <30°C/<85% r.F. lagern. Nach dem Öffnen bei <30°C/<60% r.F. in einem Trockenschrank oder verschlossenen Behälter mit Trockenmittel lagern.
• Bodenlebensdauer:Innerhalb von 12 Stunden nach Beutelöffnung verwenden.
• Trocknung erforderlich, wenn:Der Beutel geöffnet wurde, die Bodenlebensdauer überschritten ist oder die Feuchtigkeitsindikatorkarte Belastung anzeigt. LEDs, die bereits auf Platinen gelötet sind, nicht trocknen.
• Trocknungsprozedur:Auf der Originalrolle bei 60°C für 24 Stunden trocknen. Innerhalb von 1 Stunde nach dem Trocknen reflow-löten oder in Trockenlagerung (<20% r.F.) zurückführen. 60°C nicht überschreiten.

6.2 Reflow-Lötprofil

Ein Standard-bleifreies Reflow-Profil verwenden. Die Spitzentemperatur darf 230°C nicht überschreiten, und die Zeit über 200°C muss auf maximal 10 Sekunden begrenzt werden, um Gehäuseschäden oder Abbau der internen Materialien zu verhindern.

7. Elektrostatische Entladung (ESD) Schutz

LEDs sind Halbleiterbauelemente, die anfällig für ESD-Schäden sind, insbesondere weiße, grüne, blaue und violette Typen.

• ESD-Erzeugung:Kann durch Reibung, Induktion oder Leitung auftreten.
• Mögliche Schäden:Latente Schäden (erhöhter Leckstrom, reduzierte Helligkeit/Farbverschiebung, kürzere Lebensdauer) oder katastrophaler Ausfall (vollständige Funktionsunfähigkeit).
• Vorsichtsmaßnahmen:Standard-ESD-Schutzmaßnahmen umsetzen: geerdete Arbeitsplätze, Handgelenksbänder, leitfähige Bodenmatten, Ionisatoren sowie ESD-sichere Verpackungs- und Handhabungsmaterialien verwenden.

8. Anwendungsvorschläge & Designüberlegungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• LED-Streifen und Tape-Lights:Hohe Dichte und guter Abstrahlwinkel ermöglichen gleichmäßige lineare Beleuchtung.
• Hintergrundbeleuchtung:Für Schilder, Displays und Panels, die gleichmäßiges weißes Licht benötigen.
• Dekorative & Architekturbeleuchtung:Akzentbeleuchtung, Lichtnischen und Konturbeleuchtung.
• Allgemeine Zweck-Anzeige/Beleuchtung:Wo eine helle, kompakte oberflächenmontierbare Lichtquelle benötigt wird.

8.2 Designüberlegungen

• Strombegrenzung:Immer einen Konstantstromtreiber oder einen geeigneten strombegrenzenden Widerstand verwenden. Nicht direkt an eine Spannungsquelle anschließen.
• Wärmemanagement:Die Leiterplatte mit ausreichender Wärmeableitung und Kupferfläche zur Wärmeabfuhr auslegen. Hohe Sperrschichttemperaturen verringern die Lichtausbeute, verschieben die Farbe und verkürzen die Lebensdauer.
• Optisches Design:Der 120° Abstrahlwinkel bietet breite Ausleuchtung. Bei Bedarf an Strahlformung sekundäre Optiken (Linsen, Diffusoren) in Betracht ziehen.
• Binning für Farbkonsistenz:Für Anwendungen mit mehreren LEDs beim Lieferanten enge CCT- und Lichtstrom-Bins anfordern, um sichtbare Farb- oder Helligkeitsunterschiede zu vermeiden.

9. Häufig gestellte Fragen (Basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich diese LED mit ihrem Maximalstrom von 90mA für höhere Helligkeit betreiben?

A: Für Dauerbetrieb wird dies nicht empfohlen. Der empfohlene Betriebsstrom beträgt 60mA. Der Betrieb bei 90mA erzeugt deutlich mehr Wärme, was möglicherweise die maximale Sperrschichttemperatur überschreitet und zu schnellem Lichtstromrückgang sowie reduzierter Zuverlässigkeit führt. Immer für die empfohlenen Bedingungen auslegen.

F: Was passiert, wenn ich die LEDs nicht trockne, nachdem der Beutel länger als 12 Stunden offen war?

A: In das Kunststoffgehäuse aufgenommene Feuchtigkeit kann sich während des Reflow-Lötens schnell ausdehnen und zu innerer Delamination, Bonddrahtschäden oder Gehäuserissen (\"Popcorning\") führen. Dies führt oft zu sofortigem Ausfall oder latenten Defekten, die vorzeitigen Ausfall im Feld verursachen.

F: Wie kritisch ist das Löttemperaturprofil?

A: Sehr kritisch. Das Überschreiten von 230°C oder der Zeit-Temperatur-Grenzwerte kann die Silikonlinse, den Leuchtstoff, den Chipkleber oder die Bonddrähte beschädigen. Immer dem empfohlenen Reflow-Profil folgen.

F: Der Lichtstrom hat eine Toleranz von ±7%. Wie wirkt sich das auf mein Design aus?

A: Diese Variation ist bei der LED-Herstellung normal. Für Anwendungen, die gleichmäßige Helligkeit erfordern, ist es ratsam, LEDs aus derselben Produktionscharge zu verwenden und einen engen Lichtstrom-Bin anzufordern. Die Treiberschaltung sollte auch für den typischen Durchlassspannungsbereich ausgelegt sein.

10. Funktionsprinzip & Technologietrends

10.1 Grundlegendes Funktionsprinzip

Eine weiße SMD-LED verwendet typischerweise einen blauen Indiumgalliumnitrid (InGaN)-Halbleiterchip. Ein Teil des von diesem Chip emittierten blauen Lichts wird durch eine den Chip beschichtende Leuchtstoffschicht in längere Wellenlängen (gelb, rot) umgewandelt. Die Kombination aus dem verbleibenden blauen Licht und dem leuchtstoffkonvertierten Licht führt zur Wahrnehmung von weißem Licht. Die genaue Mischung der Leuchtstoffe bestimmt die korrelierte Farbtemperatur (CCT) und den Farbwiedergabeindex (CRI).

10.2 Branchentrends

Der allgemeine Trend bei Mid-Power-SMD-LEDs wie der 5050 geht hin zu höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), verbesserter Farbwiedergabe (höherer CRI mit R9-Werten) und besserer Farbkonsistenz (engeres Binning). Ein weiterer Fokus liegt auf der Verbesserung von Zuverlässigkeit und Langlebigkeit unter höheren Betriebsströmen und -temperaturen. Darüber hinaus schreitet die Leuchtstofftechnologie weiter voran, was gesättigtere Farben und eine breitere Farbpalette für Displayanwendungen sowie spektral abstimmbareres weißes Licht für humanzentrierte Beleuchtung ermöglicht.