T3B Serie 3014 Einzelchip 0,2W Hintergrundbeleuchtung LED Datenblatt - Abmessungen 3,0x1,4x0,8mm - Spannung 3,1V - Leistung 0,2W - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die T3B Serie stellt eine Familie von hochleistungsfähigen, einzelchip-basierten, oberflächenmontierbaren LEDs dar, die primär für Hintergrundbeleuchtungsanwendungen konzipiert sind. Mit einem kompakten 3014-Gehäuse-Footprint (3,0mm x 1,4mm) bieten diese LEDs eine ausgewogene Kombination aus Lichtausbeute, Zuverlässigkeit und Designflexibilität, die für moderne elektronische Displays und Anzeigesysteme geeignet ist.

Das Herzstück des Bauteils ist ein einzelner Halbleiterchip, der bis zu 0,2W optische Leistung liefern kann. Die Serie zeichnet sich durch ihren weiten Betrachtungswinkel, stabile Farbleistung über einen Bereich von Farbtemperaturen und robuste Bauweise aus, die für automatisierte Montageprozesse wie Reflow-Löten geeignet ist.

2. Technische Parameter und Spezifikationen

2.1 Absolute Maximalwerte

Die folgenden Parameter definieren die Betriebsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden an der LED auftreten können. Alle Werte sind bei einer Umgebungstemperatur (Ts) von 25°C angegeben.

• Durchlassstrom (IF):80 mA (Dauerbetrieb)
• Durchlass-Pulsstrom (IFP):120 mA (Pulsbreite ≤10ms, Tastverhältnis ≤1/10)
• Verlustleistung (PD):288 mW
• Betriebstemperatur (Topr):-40°C bis +80°C
• Lagertemperatur (Tstg):-40°C bis +80°C
• Sperrschichttemperatur (Tj):125°C
• Löttemperatur (Tsld):230°C oder 260°C für 10 Sekunden (Reflow-Profil)

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Typische Leistungsparameter gemessen unter Standardtestbedingungen (Ts=25°C, IF=60mA).

• Durchlassspannung (VF):Typisch 3,1V, Maximal 3,5V
• Sperrspannung (VR):5V
• Sperrstrom (IR):Maximal 10 µA (VR=5V)
• Betrachtungswinkel (2θ1/2):110° (Typisch)

3. Produkt-Binning und Klassifizierungssystem

3.1 Modellnummernregel

Der Produktcode folgt einem strukturierten Format:T □□ □□ □ □ □ – □□□ □□. Dieser Code fasst die Schlüsselattribute zusammen:

• Gehäuse-/Bauformcode:z.B. '3B' bezeichnet das 3014-Gehäuse.
• Chip-Konfiguration:'S' für einen einzelnen Kleinleistungschip (wie in dieser Serie).
• Optischer Designcode:'00' zeigt an, dass keine Sekundärlinse vorhanden ist.
• Farbcode:Definiert die Emissionsfarbe oder den Weißpunkt.
  • Warmweiß: L (<3700K)
  • Neutralweiß: C (3700-5000K)
  • Kaltweiß: W (>5000K)
  • Andere Farben: R (Rot), Y (Gelb), G (Grün), B (Blau), etc.
• Lichtstromcode:Spezifiziert das Binning für die minimale Lichtleistung (z.B. D2, D3).
• Farbtemperaturcode:Für weiße LEDs spezifiziert dies das Binning für die korrelierte Farbtemperatur (CCT).
• Durchlassspannungscode:Spezifiziert das VF-Binning (z.B. B, C, D).

3.2 Lichtstrom-Binning

Für Hintergrundbeleuchtungs-Weiß-LEDs mit einem Farbwiedergabeindex (CRI) von 60 und einer CCT im Bereich von 10.000K bis 40.000K wird der Lichtstrom bei einem Prüfstrom von 60mA gebinnt. Das Binning spezifiziert einenMindestwert, wobei der tatsächliche Lichtstrom potenziell höher sein kann.

• Code D2:18 lm (Min) bis 20 lm (Max)
• Code D3:20 lm (Min) bis 22 lm (Max)
• Code D4:22 lm (Min) bis 24 lm (Max)
• Code D5:24 lm (Min) bis 26 lm (Max)

Toleranz für die Lichtstrommessung beträgt ±7%.

3.3 Durchlassspannungs-Binning

Die Durchlassspannung (VF) wird in präzise Bins eingeteilt, um die Schaltungsentwicklung für die Stromregelung und Gleichmäßigkeit in Multi-LED-Arrays zu unterstützen.

• Code B:2,8V bis 2,9V
• Code C:2,9V bis 3,0V
• Code D:3,0V bis 3,1V
• Code E:3,1V bis 3,2V
• Code F:3,2V bis 3,3V
• Code G:3,3V bis 3,4V
• Code H:3,4V bis 3,5V

Toleranz für die Spannungsmessung beträgt ±0,08V.

3.4 Farbort-Binning

Weiße LEDs werden in spezifische Farbortregionen im CIE-1931-Farbraumdiagramm klassifiziert, um Farbkonsistenz zu gewährleisten. Für die 3014-Hintergrundbeleuchtungsserie sind Regionen mit den Bezeichnungen BG1 bis BG5 mit präzisen (x, y)-Koordinatengrenzen definiert. Produkte werden gemäß den bestellten Farbort-Regionseinschränkungen ausgeliefert.

Die Toleranz für die Farbortkoordinaten beträgt ±0,005. Die CRI-Toleranz beträgt ±2.

4. Leistungskurven und Eigenschaften

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

Die I-V-Charakteristik ist typisch für eine Halbleiterdiode. Die Kurve zeigt einen steilen Anstieg des Stroms, sobald die Durchlassspannung die Schwellenspannung (ca. 2,7V-2,9V) überschreitet. Der Betrieb mit dem empfohlenen Strom von 60mA gewährleistet eine stabile Leistung innerhalb des spezifizierten Spannungs-Bins.

4.2 Relativer Lichtstrom vs. Durchlassstrom

Die Lichtleistung steigt mit dem Durchlassstrom, zeigt jedoch bei höheren Strömen aufgrund der erhöhten Sperrschichttemperatur und des Efficiency Droop eine sublineare Beziehung. Die Kurve hebt den optimalen Betriebsstrombereich zur Maximierung der Effizienz (Lumen pro Watt) hervor.

4.3 Relative spektrale Leistung vs. Sperrschichttemperatur

Die spektrale Ausgabe des LED-Phosphorsystems verschiebt sich mit der Sperrschichttemperatur (Tj). Diese Kurve ist kritisch für Anwendungen, die einen stabilen Farbpunkt erfordern. Wenn Tj von 25°C auf 125°C ansteigt, nimmt die relative spektrale Energie typischerweise ab, was sowohl den Lichtstrom als auch den Farbort beeinflussen kann.

4.4 Relative spektrale Leistungsverteilung

Dieses Diagramm zeigt das normalisierte Emissionsspektrum der weißen LED, das die Kombination aus dem blauen Chip-Emissionspeak und der breiteren, phosphorkonvertierten gelben/grünen/roten Emission darstellt. Die Form dieser Kurve bestimmt den Farbwiedergabeindex (CRI) und die wahrgenommene Farbqualität.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Abmessungen und Bestückungsbild

Die LED entspricht den standardmäßigen 3014-Gehäuseabmessungen:

• Länge (L): 3,0 mm ±0,10 mm
• Breite (W): 1,4 mm ±0,10 mm
• Höhe (H): 0,8 mm ±0,10 mm

Detaillierte Maßzeichnungen mit Toleranzen (.X: ±0,10mm, .XX: ±0,05mm) werden für das PCB-Layout bereitgestellt.

5.2 Empfohlenes PCB-Land Pattern und Schablonendesign

Ein spezielles Lötpad-Layout wird empfohlen, um zuverlässiges Löten, ordnungsgemäßes Wärmemanagement und mechanische Stabilität zu gewährleisten. Das Land Pattern umfasst typischerweise zwei Anoden-/Kathodenpads. Ein entsprechendes Lotpastenschablonendesign wird ebenfalls spezifiziert, das entscheidend für die Kontrolle der Lotpastenmenge während der Oberflächenmontage (SMT) ist, um Tombstoning oder unzureichende Lötstellen zu verhindern.

Polaritätskennzeichnung:Die Kathode ist typischerweise auf dem LED-Gehäuse markiert. Die PCB-Lackierung sollte die Polarität klar angeben, um eine falsche Montage zu verhindern.

6. Montage-, Handhabungs- und Lagerungsrichtlinien

6.1 Feuchtigkeitsempfindlichkeit und Trocknungsanforderungen

Das 3014-LED-Gehäuse ist gemäß IPC/JEDEC J-STD-020C als feuchtigkeitsempfindlich eingestuft. Die Exposition gegenüber Umgebungsfeuchtigkeit nach dem Öffnen der versiegelten Feuchtigkeitssperrbeutel kann zu Popcorn-Rissen oder Delamination während des Hochtemperatur-Reflow-Lötprozesses führen.

• Lagerung:Ungeöffnete Beutel sollten unter 30°C und 85% r.F. gelagert werden. Nach dem Öffnen bei <30°C und <60% r.F. lagern, vorzugsweise in einem Trockenschrank oder versiegelten Behälter mit Trockenmittel.
• Bodenlebensdauer:Nach dem Öffnen des versiegelten Beutels sollten die Bauteile innerhalb von 12 Stunden verwendet werden, wenn sie Umgebungsbedingungen in der Fabrik (>30% r.F.) ausgesetzt waren.
• Trocknen:Wenn die Bodenlebensdauer überschritten ist oder die Feuchtigkeitsindikatorkarte hohe Luftfeuchtigkeit anzeigt, ist Trocknen erforderlich: 60°C für 24 Stunden. 60°C nicht überschreiten. Reflow sollte innerhalb von 1 Stunde nach dem Trocknen erfolgen, oder die Teile müssen in eine Trockenlagerung (<20% r.F.) zurückgeführt werden.

6.2 Reflow-Lötprofil

Die LED kann standardmäßige bleifreie Reflow-Lötprofile aushalten. Die maximale Spitzentemperatur beträgt 260°C, mit einer empfohlenen Zeit oberhalb der Liquidustemperatur (z.B. 217°C) von 10 Sekunden. Eine kontrollierte Aufheiz- und Abkühlrate ist entscheidend, um die thermische Belastung des Gehäuses zu minimieren.

6.3 Elektrostatische Entladung (ESD) Schutz

LEDs sind Halbleiterbauelemente und empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung, insbesondere weiße, grüne, blaue und violette Typen. ESD kann sofortigen Ausfall oder latente Schäden verursachen, die zu reduzierter Lebensdauer und Leistungsverschlechterung (z.B. Farbverschiebung, erhöhter Leckstrom) führen.

• Prävention:LEDs in einem ESD-geschützten Bereich (EPA) unter Verwendung geerdeter Handgelenkbänder, leitfähiger Matten und Ionisatoren handhaben.
• Verpackung:Verwenden Sie ESD-sichere Behälter und Trays während des Transports und der Handhabung.
• Montageausrüstung:Sicherstellen, dass SMT-Bestückungsautomaten und andere Handhabungsgeräte ordnungsgemäß geerdet sind.

7. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

7.1 Typische Anwendungen

• LCD-Hintergrundbeleuchtung:Rand- oder Direktbeleuchtungseinheiten für Monitore, Fernseher, Laptops und Automotive-Displays.
• Allgemeine Anzeigelampen:Statusanzeigen, Panelbeleuchtung und dekorative Beleuchtung, wo eine kompakte, helle Lichtquelle benötigt wird.
• Unterhaltungselektronik:Hintergrundbeleuchtung für Tastaturen, Schalter und Beschilderung.

7.2 Treiberschaltungsdesign

Konstantstrombetrieb:LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Für gleichmäßige Helligkeit und Farbe und zur Verhinderung von thermischem Durchgehen müssen sie von einer Konstantstromquelle und nicht von einer Konstantspannungsquelle betrieben werden. Ein strombegrenzender Widerstand in Verbindung mit einer Spannungsquelle ist eine einfache Methode, jedoch weniger effizient und weniger stabil bei Temperatur- und Spannungsschwankungen.

Stromeinstellung:Der empfohlene Betriebsstrom beträgt 60mA. Betrieb bei oder nahe dem absoluten Maximalwert (80mA) verringert die Lebensdauer und kann Farbparameter verschieben, sofern nicht außergewöhnliche Kühlung vorgesehen ist.

Wärmemanagement:Obwohl die Leistung relativ gering ist (0,2W), ist eine effektive Wärmeableitung von den LED-Lötpads zum PCB-Kupfer entscheidend für die Aufrechterhaltung von Leistung und Langlebigkeit. Verwenden Sie ausreichende thermische Entlastung und Kupferfläche auf der Leiterplatte. Für hochdichte Arrays ist die gesamte thermische Belastung auf der Leiterplatte zu berücksichtigen.

7.3 Optische Designüberlegungen

Der weite 110-Grad-Betrachtungswinkel macht diese LED für Anwendungen geeignet, die breite, gleichmäßige Ausleuchtung erfordern. Für gerichteteres Licht müssen Sekundäroptiken (Reflektoren, Lichtleiter) verwendet werden. Bei der Auslegung von Lichtleitern sollte das Emissionsmuster und die Intensitätsverteilung der LED modelliert werden, um eine gleichmäßige Ausgabe zu erreichen.

8. Technischer Vergleich und Produktdifferenzierung

Das 3014-Gehäuse bietet einen deutlichen Vorteil im Bereich der SMD-LEDs:

• vs. 3528/2835:Die 3014 ist in der Breite kompakter, was höhere Dichte in linearen Arrays oder engere Abstände in Hintergrundbeleuchtungsdesigns ermöglicht. Sie verfügt oft über ein moderneres Chip- und Gehäusedesign für höhere Effizienz.
• vs. 5050:Die 3014 ist eine Single-Die-Lösung, während 5050-Gehäuse oft drei Dice enthalten. Die 3014 bietet eine kleinere Punktlichtquelle, was für die optische Kontrolle in Lichtleitern vorteilhaft sein kann, und hat typischerweise einen geringeren thermischen Widerstand pro Gehäuse.
• vs. 0201/0402:Größer als Micro-LEDs ist die 3014 einfacher in der Montage zu handhaben, bietet höhere Lichtleistung und ist robuster für allgemeine Beleuchtungsanwendungen.

Die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale dieser spezifischen T3B-Serie sind ihre definierte Binning-Struktur für Farbe und Lichtstrom, ihre Einhaltung von Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstandards und ihre detaillierten Anwendungsrichtlinien, die das Design für Fertigbarkeit und Zuverlässigkeit unterstützen.

9. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

9.1 Was ist der Unterschied zwischen den Werten "Min" und "Typ" für den Lichtstrom in der Binning-Tabelle?

Der "Min"-Wert ist die garantierte Untergrenze für diesen Bincode. Der "Typ"-Wert ist ein repräsentativer Durchschnittswert, jedoch nicht garantiert. Wenn Sie ein D3-Bin bestellen, wird Ihnen ein Minimum von 20 lm bei 60mA garantiert, aber die tatsächlichen Bauteile können bis zu 22 lm messen. Dieses System stellt sicher, dass Sie Ihre Mindesthelligkeitsanforderung erfüllen.

9.2 Warum ist Trocknen notwendig, und kann ich eine höhere Temperatur verwenden, um schneller zu trocknen?

Trocknen entfernt absorbierte Feuchtigkeit aus dem Kunststoffgehäuse, um Dampfdruckschäden während des Reflow zu verhindern.60°C nicht überschreiten.Höhere Temperaturen können die internen Materialien (Epoxidharz, Phosphor, Bonddrähte) und die Tape-and-Reel-Verpackung selbst schädigen, was zu vorzeitigem Ausfall oder Handhabungsproblemen führt.

9.3 Kann ich diese LED mit einer 3,3V-Stromversorgung und einem Widerstand betreiben?

Ja, aber mit wichtigen Einschränkungen. Bei einer typischen VF von 3,1V müsste ein Vorwiderstand bei 60mA nur 0,2V abfallen, was einen sehr kleinen Widerstand (~3,3 Ohm) erfordert. Dies lässt fast keinen Spielraum für Schwankungen der Versorgungsspannung oder der LED-VF. Eine kleine Erhöhung der Versorgungsspannung oder ein niedrigeres VF-Bin würde einen großen Anstieg des Stroms verursachen und die LED möglicherweise beschädigen. Ein Konstantstromtreiber wird für zuverlässigen Betrieb dringend empfohlen.

9.4 Wie interpretiere ich die Farbort-Region-Codes (BG1, BG2, etc.)?

Diese Codes definieren einen kleinen viereckigen Bereich im CIE-Farbortdiagramm. Alle LEDs aus einer bestimmten Charge werden, wenn gemessen, ihre (x,y)-Farbkoordinaten innerhalb der Grenzen dieser spezifischen Region haben. Dies ermöglicht es Designern, LEDs auszuwählen, die farblich eng beieinander liegen, was für die Gleichmäßigkeit der Hintergrundbeleuchtung entscheidend ist. Das Datenblatt liefert die genauen Eckkoordinaten für jede Region.

10. Funktionsprinzipien und Technologietrends

10.1 Grundlegendes Funktionsprinzip

Eine Leuchtdiode (LED) ist ein Halbleiterbauelement im Festkörperzustand. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher und setzen Energie in Form von Photonen frei – ein Prozess namens Elektrolumineszenz. Die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlücke des Halbleitermaterials bestimmt. In einer weißen LED wie dieser ist ein blau emittierender Indiumgalliumnitrid (InGaN)-Chip mit einem gelben (oder mehrfarbigen) Phosphor beschichtet. Ein Teil des blauen Lichts entweicht, der Rest wird vom Phosphor absorbiert und als Licht mit längerer Wellenlänge (gelb, rot, grün) wieder emittiert. Die Mischung aus blauem und phosphorkonvertiertem Licht wird als weiß wahrgenommen.

10.2 Branchentrends

Die LED-Industrie entwickelt sich weiterhin in Richtung höherer Effizienz (Lumen pro Watt), verbesserter Farbwiedergabe und größerer Zuverlässigkeit. Für Gehäusetypen wie die 3014 umfassen die Trends:

• Höhere Leistungsdichte:Fähigkeit, bei höheren Strömen aus demselben Footprint zu betreiben, da sich die Chiptechnologie verbessert.
• Verbesserte Farbkonsistenz:Engere Binning-Spezifikationen und fortschrittliche Phosphortechnologie für gleichmäßigere Farbe über Chargen und Lebensdauer hinweg.
• Verbesserte thermische Leistung:Neue Gehäusematerialien und Designs zur Senkung des thermischen Widerstands, was höhere Betriebsströme und längere Lebensdauer ermöglicht.
• Miniaturisierung:Während die 3014 etabliert ist, gibt es parallele Entwicklungen in noch kleineren Gehäusen (z.B. 2016, 1515) für ultradünne Displays.
• Intelligente Integration:Das Wachstum von LED-Treibern mit integrierter Diagnose und Kommunikation (z.B. I2C) für lokales Dimmen und Steuerung der Hintergrundbeleuchtung.