SMD5050N Gelbe LED Datenblatt - 5.0x5.0x1.6mm - 2.2V - 0.234W - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die SMD5050N-Serie ist eine hochhellige, oberflächenmontierbare LED, die für Anwendungen entwickelt wurde, die eine zuverlässige gelbe Beleuchtung erfordern. Charakterisiert durch ihren 5,0 mm x 5,0 mm großen Bauraum bietet diese LED einen weiten Betrachtungswinkel von 120 Grad und eignet sich für eine Vielzahl von Beleuchtungs-, Schild- und Anzeigeanwendungen. Ihr Hauptvorteil liegt in der konstanten Leistung und dem standardisierten Binning-System, das Farb- und Lichtstromgleichmäßigkeit über Produktionschargen hinweg sicherstellt.

2. Analyse der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

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

• Durchlassstrom (IF): 90 mA (Dauerbetrieb)
• Durchlass-Impulsstrom (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 Typische elektrische & optische Kenngrößen

Gemessen unter Standardtestbedingungen von T_s=25°C und I_F=60mA.

• Durchlassspannung (V_F): Typisch 2,2V, Maximal 2,6V (±0,08V Toleranz)
• Sperrspannung (V_R): 5V
• Dominante Wellenlänge (λ_d): 590 nm (typisch)
• Sperrstrom (I_R): Maximal 10 µA
• Betrachtungswinkel (2θ_1/2): 120 Grad

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Konsistenz zu gewährleisten, werden LEDs basierend auf wichtigen Leistungsparametern sortiert (gebinned).

3.1 Lichtstrom-Binning

Gebinned bei I_F=60mA. Die Lichtstrommessung hat eine Toleranz von ±7%.

• Code A6: 2,5 lm (Min), 3 lm (Typ)
• Code A7: 3 lm (Min), 3,5 lm (Typ)
• Code A8: 3,5 lm (Min), 4 lm (Typ)
• Code A9: 4 lm (Min), 4,5 lm (Typ)
• Code B1: 4,5 lm (Min), 5 lm (Typ)

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge

Definiert den spezifischen Farbton des emittierten gelben Lichts.

• Code Y1: 585 nm bis 588 nm
• Code Y2: 588 nm bis 591 nm
• Code Y3: 591 nm bis 594 nm

4. Analyse der Leistungskurven

Grafische Daten geben Einblick in das Verhalten der LED unter verschiedenen Bedingungen.

4.1 Durchlassspannung vs. Durchlassstrom (IV-Kurve)

Diese Kurve zeigt die Beziehung zwischen der angelegten Durchlassspannung und dem resultierenden Strom. Sie ist wesentlich für die Auslegung einer geeigneten strombegrenzenden Schaltung, um thermisches Durchgehen zu verhindern.

4.2 Durchlassstrom vs. relativer Lichtstrom

Dieses Diagramm veranschaulicht, wie sich die Lichtausbeute mit dem Treiberstrom skaliert. Es zeigt typischerweise einen nahezu linearen Zusammenhang innerhalb des empfohlenen Betriebsbereichs, aber die Effizienz kann bei sehr hohen Strömen aufgrund erhöhter Wärmeentwicklung abfallen.

4.3 Sperrschichttemperatur vs. relative spektrale Leistung

Diese Kurve zeigt den Effekt der Sperrschichttemperatur auf die spektrale Ausgangsleistung der LED. Bei gelben LEDs kann eine erhöhte Temperatur eine leichte Verschiebung der dominanten Wellenlänge und eine Reduzierung der Gesamtlichtausbeute bewirken.

4.4 Spektrale Leistungsverteilung

Diese Darstellung zeigt die Intensität des emittierten Lichts über das sichtbare Spektrum und bestätigt die monochromatische Natur der gelben LED mit einem Peak bei etwa 590nm.

5. Mechanische & Verpackungsinformationen

5.1 Abmessungen

Das SMD5050N-Gehäuse misst 5,0 mm in der Länge, 5,0 mm in der Breite und 1,6 mm in der Höhe. Maßtoleranzen sind mit ±0,10 mm für .X-Maße und ±0,05 mm für .XX-Maße spezifiziert.

5.2 Empfohlenes Pad- & Stencil-Design

Für zuverlässiges Löten wird ein spezifisches Lötflächenlayout und eine Stencil-Apertur empfohlen. Die bereitgestellten Diagramme gewährleisten eine korrekte Lötstellenbildung, gute Wärmeableitung und mechanische Stabilität. Das Design weist typischerweise sechs Pads auf (zwei für jeden internen LED-Chip in einer üblichen 3-Chip-Konfiguration).

5.3 Polaritätskennzeichnung

Das LED-Gehäuse enthält eine Polaritätsmarkierung, üblicherweise eine Kerbe oder einen Punkt in der Nähe des Kathodenanschlusses. Die korrekte Ausrichtung ist für den Schaltungsbetrieb entscheidend.

6. Richtlinien zum Löten & Bestücken

6.1 Feuchtigkeitsempfindlichkeit & Trocknung

Die SMD5050N LED ist als feuchtigkeitsempfindlich (MSL) klassifiziert. Wenn die originale versiegelte Feuchtigkeitsschutzbeutel geöffnet und die Bauteile Umgebungsfeuchtigkeit über die spezifizierten Grenzen hinaus ausgesetzt wurden, müssen sie vor dem Reflow-Löten getrocknet werden, um \"Popcorn\"-Schäden zu verhindern.

• Lagerbedingung (Ungeöffnet): Temperatur <30°C, Relative Luftfeuchtigkeit <85%.
• Lagerbedingung (Geöffnet): Innerhalb von 12 Stunden verwenden oder in einem Trockenschrank lagern (<20% RH oder mit Stickstoff).
• Trocknungsanforderung: Erforderlich, wenn die Feuchtigkeitsindikatorkarte Belastung anzeigt oder wenn die Bauteile länger als 12 Stunden der Luft ausgesetzt waren.
• Trocknungsmethode: 60°C für 24 Stunden auf der originalen Rolle. 60°C nicht überschreiten. Innerhalb von 1 Stunde nach dem Trocknen verwenden oder zurück in die Trockenlagerung geben.

6.2 Reflow-Lötprofil

Die LED hält einem Standard-Infrarot- oder Konvektions-Reflow-Prozess stand. Die maximale Spitzentemperatur beträgt 230°C oder 200°C, wobei die Zeit über der Liquidustemperatur 10 Sekunden nicht überschreiten darf. Konsultieren Sie das spezifische Profil für die verwendete Lötpaste.

7. Schutz vor elektrostatischer Entladung (ESD)

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

7.1 ESD-Schadensmechanismen

ESD kann latente oder katastrophale Ausfälle verursachen. Latente Schäden können den Leckstrom erhöhen und die Lebensdauer verringern, während katastrophale Ausfälle zu sofortiger Funktionsunfähigkeit (tote LED) führen.

7.2 ESD-Schutzmaßnahmen

• Verwenden Sie geerdete antistatische Arbeitsplätze und Böden.
• Personal muss geerdete Handgelenksbänder, antistatische Kittel und Handschuhe tragen.
• Verwenden Sie Ionisatoren, um statische Aufladungen im Arbeitsbereich zu neutralisieren.
• Stellen Sie sicher, dass alle Werkzeuge (z.B. Lötkolben) ordnungsgemäß geerdet sind.
• Verwenden Sie leitfähige oder ableitende Materialien für Handhabung und Verpackung.

8. Anwendungs- & Schaltungsentwurfsvorschläge

8.1 Ansteuerungsmethode

Für optimale Leistung und Langlebigkeit sollte die LED mit einer Konstantstromquelle angesteuert werden. Dies gewährleistet eine stabile Lichtausbeute und schützt die LED vor Stromspitzen und thermischen Schwankungen. Bei Verwendung einer Konstantspannungsquelle ist ein serieller strombegrenzender Widerstand für jede LED-Kette zwingend erforderlich.

8.2 Empfohlene Schaltungskonfigurationen

Konfiguration A (Mit einzelnen Widerständen): Jede LED oder Parallelkette hat ihren eigenen Serienwiderstand. Dies ermöglicht eine individuelle Stromregelung und ist toleranter gegenüber V_F-Schwankungen zwischen den LEDs.

Konfiguration B (Serienschaltung mit Einzelwiderstand): Mehrere LEDs sind in Reihe mit einem strombegrenzenden Widerstand geschaltet. Dies ist effizienter, erfordert jedoch eine höhere Versorgungsspannung und alle LEDs in der Kette müssen eng abgestimmte V_F.

-Werte aufweisen.

• 8.3 Bestückungsvorsichtsmaßnahmen
• LEDs stets mit ESD-Schutz handhaben.
• Berühren Sie die Silikonlinse nicht mit bloßen Händen, um Kontamination durch Öle und Salze zu vermeiden, die die Lichtausbeute reduzieren können.
• Verwenden Sie Vakuum-Aufnahmewerkzeuge oder Pinzetten mit weichen Spitzen, um mechanische Beschädigungen des weichen Silikonvergusses oder der Bonddrähte zu vermeiden.

Schließen Sie während des Systemtests den Treiber an die LED-Last an, bevor Sie die Eingangsleistung zuschalten, um Spannungstransienten zu vermeiden.

9. ModellnummernschemaDie Artikelnummer folgt einem strukturierten Format:.

T [Formcode] [Chipanzahl] [Linsencode] - [Fluxcode][Wellenlängencode]

- TBeispiel: T5A003YA decodiert als:

- : Herstellerpräfix.5A

- 0: Formcode für 5050N-Gehäuse.

- 3: Interner Code.

- YA: Drei LED-Chips im Gehäuse.

: Gelbe Farbe, spezifischer Flux- und Wellenlängen-Bin (A für Flux, Y für Wellenlänge).

Andere Codes definieren den Linsentyp (00=keine, 01=mit Linse) und verschiedene Farboptionen (R=Rot, G=Grün, B=Blau, etc.).

10. Typische Anwendungsszenarien

- Die SMD5050N Gelbe LED eignet sich hervorragend für:Architektonische & dekorative Beleuchtung

- : Schaffung von warmem Akzentlicht.Schilder & Channel Letters

- : Bereitstellung gleichmäßiger Hintergrundbeleuchtung oder Ausleuchtung.Automobil-Innenraumbeleuchtung

- : Armaturenbrett- und Courtesy-Lichter.Unterhaltungselektronik

- : Statusanzeigen und Hintergrundbeleuchtung für Geräte.Vollfarbige RGB-Module

: Als gelbe Komponente in einstellbaren Weiß- oder Farbmischsystemen (bei Verwendung mit geeigneten phosphorkonvertierten oder anderen Farb-LEDs).

11. Technischer Vergleich & Überlegungen

Im Vergleich zu kleineren Gehäusen wie 3528 bietet die 5050 aufgrund ihrer größeren Abmessungen und der Möglichkeit, mehrere Chips unterzubringen, eine höhere Gesamtlichtausbeute. Ihr 120-Grad-Betrachtungswinkel ist breiter als bei einigen fokussierenden Linsen-LEDs, was sie ideal für Flächenbeleuchtung statt für Spotbeleuchtung macht. Entwickler sollten das thermische Management berücksichtigen, da die Verlustleistung (bis zu 234mW) eine ausreichende PCB-Kupferfläche oder Kühlung für maximale Lebensdauer erfordert, insbesondere bei hohen Strömen oder hohen Umgebungstemperaturen.

12. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Was ist der Unterschied zwischen den Lichtstrom-Codes (A6, A7, etc.)?

A: Diese Codes repräsentieren verschiedene Helligkeitsgrade. Ein höherer Code (z.B. B1) zeigt einen höheren minimalen und typischen Lichtstromausgang an. Wählen Sie den Bin basierend auf der für Ihre Anwendung erforderlichen Helligkeit.

F: Ist Trocknen vor dem Löten immer notwendig?

A: Nein. Trocknen ist nur erforderlich, wenn die feuchtigkeitsempfindlichen Bauteile feuchten Umgebungen über die auf der Feuchtigkeitsindikatorkarte des Beutels angegebenen Grenzen hinaus ausgesetzt waren oder nach längerer Lagerung außerhalb einer trockenen Umgebung.

F: Kann ich diese LED kontinuierlich mit 90mA betreiben?

A: Während 90mA der absolute Maximalwert ist, erzeugt der Dauerbetrieb auf diesem Niveau erhebliche Wärme und verringert wahrscheinlich die Lebensdauer. Für zuverlässigen Langzeitbetrieb ist es ratsam, die LED bei oder unterhalb des typischen Teststroms von 60mA mit angemessenem thermischen Management zu betreiben.

F: Warum wird ein Konstantstromtreiber gegenüber einer Konstantspannungsquelle mit Widerstand empfohlen?_FA: Ein Konstantstromtreiber kompensiert die Durchlassspannungs- (V

) Variation zwischen LEDs und über die Temperatur, gewährleistet eine konsistente Lichtausbeute und verhindert thermisches Durchgehen. Er bietet bessere Stabilität und Effizienz, insbesondere für Serienschaltungen.

13. Design-in Fallstudie

1. Szenario: Entwurf einer Hintergrundbeleuchtungseinheit für ein Informationsanzeigepanel.Anforderung

2. : Gleichmäßige gelbe Ausleuchtung über eine Fläche von 200 mm x 100 mm mit einer Zielbeleuchtungsstärke von 150 Lux.LED-Auswahl

3. : SMD5050N (Code B1, 5 lm typisch) wird aufgrund ihrer Helligkeit und des weiten Betrachtungswinkels gewählt.Optisches Design

4. : LEDs sind in einem Rastermuster angeordnet, mit einem darüber platzierten Diffusorblatt, um einzelne Punkte zu einem gleichmäßigen Feld zu verschmelzen. Der Abstand wird basierend auf dem Betrachtungswinkel der LED und der gewünschten Gleichmäßigkeit berechnet.Elektrisches Design_F: LEDs werden in parallele Ketten von 4 LEDs in Reihe gruppiert. Ein Konstantstromtreiber wird ausgewählt, um 60 mA pro Kette bereitzustellen. Die Ausgangsspannung des Treibers muss die Summe der V

5. von 4 LEDs (ca. 8,8 V-10,4 V) plus Reserve übersteigen.Thermisches Design

6. : Die Leiterplatte ist mit großen Kupferflächen entworfen, die mit den thermischen Pads der LED verbunden sind. Thermische Durchkontaktierungen leiten Wärme zu einer Kupferschicht auf der Unterseite. Berechnungen bestätigen, dass die Sperrschichttemperatur in einer 40°C warmen Umgebung unter 80°C bleibt.Bestückung

: LEDs werden mit einer Bestückungsmaschine platziert. Die bestückte Platine wird gemäß MSL-Richtlinien getrocknet, bevor sie einem kontrollierten Reflow-Lötprozess unterzogen wird. ESD-Vorsichtsmaßnahmen werden durchgehend eingehalten.

14. Funktionsprinzip

Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiterbauelemente, die Licht durch Elektrolumineszenz emittieren. Wenn eine Durchlassspannung über den p-n-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen aus dem n-dotierten Bereich mit Löchern aus dem p-dotierten Bereich in der aktiven Schicht. Dieser Rekombinationsprozess setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die Farbe des Lichts wird durch die Bandlücke des verwendeten Halbleitermaterials bestimmt. Für eine monochromatische gelbe LED wie die SMD5050N ist das Halbleitermaterial (typischerweise basierend auf AlInGaP) so ausgelegt, dass es eine Bandlücke aufweist, die einer Wellenlänge von etwa 590 Nanometern entspricht.

15. Technologietrends

- Die LED-Industrie entwickelt sich weiterhin in Richtung höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), verbesserter Farbwiedergabe und größerer Zuverlässigkeit. Für monochromatische LEDs wie Gelb umfassen die Trends:Engeres Wellenlängen-Binning

- : Strengere Kontrolle der dominanten Wellenlänge für präzisere Farbanwendungen.Höhere Betriebstemperaturen

- : Entwicklung von Materialien und Gehäusen, die die Leistung bei höheren Sperrschichttemperaturen aufrechterhalten.Miniaturisierung bei hoher Ausgangsleistung

- : Kleinere Gehäusegrößen, die eine Lichtausbeute liefern, die mit größeren herkömmlichen Gehäusen vergleichbar ist.Integrierte Lösungen

- : LEDs mit integrierter Stromregelung, Schutzschaltungen (ESD, Übertemperatur) oder sogar Mikrocontrollern für Smart-Lighting-Anwendungen.Fortschrittliche Phosphore