T3B Serie 3014 Dual-Chip 0,25W Weißlicht-LED Datenblatt - Abmessungen 3,0x1,4x0,8mm - Spannung 6,3V - Leistung 0,25W - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die T3B-Serie stellt eine Familie von Oberflächenmontage-LEDs (SMD) dar, die das 3014-Gehäuseformat nutzen. Das charakteristische Merkmal dieser Serie ist die Integration von zwei in Reihe geschalteten LED-Chips in einem einzigen Gehäuse. Diese Konfiguration ist für Anwendungen konzipiert, die eine höhere Durchlassspannung als bei typischen Einzelchip-LEDs erfordern, während eine kompakte Bauform beibehalten wird. Die Hauptanwendungen liegen in Hintergrundbeleuchtungseinheiten, Kontrollleuchten und allgemeiner Beleuchtung, wo der Platz begrenzt ist und eine spezifische Spannungskompatibilität benötigt wird.

Der Kernvorteil der Dual-Chip-Serienkonfiguration ist die erhöhte Durchlassspannung (Vf). Bei einem Nennstrom von 40mA und 6,3V vereinfacht sie das Treiberdesign für Systeme, die bereits Spannungen im Bereich von 6-7V bereitstellen, und macht möglicherweise zusätzliche Abwärtsspannungswandler überflüssig. Das 3014-Gehäuse (3,0mm x 1,4mm x 0,8mm) bietet eine gute Balance zwischen Lichtausbeute und Leiterplattenflächennutzung.

2. Technische Parameter und objektive Interpretation

2.1 Absolute Maximalwerte

Die Betriebsgrenzen des Bauteils sind unter der Bedingung definiert, dass die Lötstellentemperatur (Ts) bei 25°C gehalten wird. Das Überschreiten dieser Werte kann dauerhafte Schäden verursachen.

• Durchlassstrom (IF):60 mA (Dauerbetrieb)
• Durchlassimpulsstrom (IFP):80 mA (Impulsbreite ≤ 10ms, Tastverhältnis ≤ 1/10)
• Verlustleistung (PD):408 mW
• Betriebstemperatur (Topr):-40°C bis +80°C
• Lagertemperatur (Tstg):-40°C bis +100°C
• Sperrschichttemperatur (Tj):125°C
• Löttemperatur (Tsld):Reflow-Löten bei 230°C oder 260°C für maximal 10 Sekunden.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften (typisch bei Ts=25°C, IF=40mA)

Diese Parameter definieren die erwartete Leistung unter normalen Betriebsbedingungen.

• Durchlassspannung (VF):6,3 V (typisch), 6,8 V (maximal). Die Reihenschaltung zweier Chips führt zu dieser höheren Vf.
• Sperrspannung (VR):5 V
• Sperrstrom (IR):10 µA (maximal)
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):120°. Dieser breite Strahlungswinkel ist typisch für das 3014-Gehäuse ohne Sekundärlinse.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Produkt wird nach mehreren Schlüsselparametern klassifiziert, um Konsistenz zu gewährleisten und Designanforderungen zu erfüllen. Der Bestellcode folgt einer spezifischen Struktur, um diese Bins auszuwählen.

3.1 Modellnummerierungsregel

Die Namenskonvention lautet: T [Gehäusecode] [Chipanzahlcode] [Linsencode] [Interner Code] - [Lichtstromcode] [CCT-Code]. Beispielsweise entschlüsselt sich T3B002LWA als: T-Serie, 3014-Gehäuse (3B), Dual-Chip (2), keine Linse (00), interner Code 2, spezifischer Lichtstrom-Bin, Kaltweiß (W).

3.2 Binning der Farbtemperatur (CCT)

Weißlicht-LEDs werden in spezifische Farbortbereiche eingeteilt, die durch Ellipsen im CIE-1931-Farbtafeldiagramm definiert sind. Die Standard-Bestellbins sind:

• 27M5: 2725K ± 145K
• 30M5: 3045K ± 175K
• 40M5: 3985K ± 275K
• 50M5: 5028K ± 283K
• 57M5: 5665K ± 355K
• 65M5: 6530K ± 510K

Die Suffixe "M5" und "M7" beziehen sich auf die MacAdam-Ellipsenstufe (5-Stufen oder 7-Stufen) und geben die Toleranz der Farbkonstanz an. Eine kleinere Stufenzahl bedeutet eine engere Farbkontrolle.

3.3 Lichtstrom-Binning

Der Lichtstrom wird als Mindestwert bei 40mA spezifiziert. Die typischen und maximalen Werte können höher sein. Das Binning wird mit CCT und Farbwiedergabeindex (CRI) kombiniert.

• Warmweiß (2700-3700K), CRI 70:Min. 28 lm
• Neutralweiß (3700-5000K), CRI 70:Min. 30 lm
• Kaltweiß (5000-7000K), CRI 70:Min. 32 lm
• Warmweiß, CRI 80+:Min. 26 lm
• Neutralweiß, CRI 80+:Min. 28 lm
• Kaltweiß, CRI 80+:Min. 30 lm

3.4 Durchlassspannungs-Binning

Der Standardspannungs-Bin liegt bei 6,0V bis 6,5V. Der typische Wert beträgt 6,3V. Dieses Binning hilft bei der Auslegung von Konstantstromtreibern mit angemessener Spannungsreserve.

4. Analyse der Leistungskurven

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

Die I-V-Kurve für die Dual-Chip-LED zeigt eine Einschaltspannung, die etwa doppelt so hoch ist wie bei einem Einzelchip. Die Kurve ist anfangs exponentiell und wird oberhalb des Einschaltpunkts linearer. Entwickler müssen sicherstellen, dass der Treiber die erforderliche Spannung bereitstellen kann, insbesondere bei niedrigen Temperaturen, bei denen Vf ansteigt.

4.2 Relativer Lichtstrom vs. Durchlassstrom

Die Lichtleistung steigt mit dem Strom, jedoch nicht linear. Der Wirkungsgrad erreicht typischerweise bei einem bestimmten Strom ein Maximum und nimmt dann aufgrund zunehmender thermischer Effekte und des Droop-Effekts ab. Der Betrieb bei den empfohlenen 40mA gewährleistet optimalen Wirkungsgrad und Langlebigkeit.

4.3 Spektrale Leistungsverteilung

Das weiße Licht wird durch einen blau emittierenden LED-Chip erzeugt, der eine Phosphorschicht anregt. Die Spektralkurve zeigt einen dominanten blauen Peak vom Chip und eine breitere gelbe/rote Emission vom Phosphor. Das Verhältnis und die Breite der Phosphoremission bestimmen CCT und CRI. Kaltweiße LEDs haben einen ausgeprägteren blauen Peak, während warmweiße LEDs eine stärkere langwellige Phosphoremission aufweisen.

4.4 Relativer Lichtstrom vs. Sperrschichttemperatur

Die Lichtleistung der LED nimmt mit steigender Sperrschichttemperatur (Tj) ab. Diese Eigenschaft ist entscheidend für das Wärmemanagement-Design. Eine effektive Wärmeableitung ist notwendig, um Tj so niedrig wie möglich zu halten und eine stabile Lichtleistung sowie lange Lebensdauer zu gewährleisten.

4.5 Räumliches Abstrahlverhalten (Abstrahlwinkel)

Der 120-Grad-Abstrahlwinkel stellt die Winkelbreite dar, bei der die Lichtstärke die Hälfte der Spitzenlichtstärke (0-Grad-Achse) beträgt. Das Abstrahlverhalten eines 3014-Gehäuses ist typischerweise lambertisch oder nahezu lambertisch und bietet eine gleichmäßige, großflächige Ausleuchtung, die sich für Panel-Beleuchtung eignet.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die Abmessungen des 3014-Gehäuses betragen 3,0mm (L) ± 0,1mm x 1,4mm (B) ± 0,1mm x 0,8mm (H) ± 0,1mm. Die Linse ist typischerweise auf Silikonbasis.

5.2 Pad-Layout und Schablonendesign

Die empfohlene Bestückungsfläche umfasst zwei Anoden-Pads und zwei Kathoden-Pads. Das Lötpad-Design ist entscheidend für ein korrektes Reflow-Löten, mechanische Stabilität und Wärmeleitung. Das bereitgestellte Schablonenmuster stellt sicher, dass das richtige Volumen an Lotpaste aufgetragen wird, um zuverlässige Lötstellen zu bilden. Die Toleranzen für Pad-Abmessungen betragen ±0,1mm für Werte mit einer Dezimalstelle und ±0,05mm für Werte mit zwei Dezimalstellen.

5.3 Polaritätskennzeichnung

Die Kathodenseite der LED ist typischerweise markiert, oft durch einen grünlichen Farbton auf dem Substrat oder eine Kerbe/Fase am Gehäuse. Während der Montage muss die korrekte Polarität beachtet werden, um Schäden durch Sperrspannung zu vermeiden.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Das Bauteil ist für bleifreies Reflow-Löten ausgelegt. Zwei Profile sind zulässig: eine Spitzentemperatur von 230°C oder 260°C, wobei die Zeit oberhalb der Liquidustemperatur (typischerweise ~217°C) bei Spitzentemperatur auf maximal 10 Sekunden begrenzt ist. Ein Standardprofil mit Aufheizphase, Haltephase, Reflow-Phase und Abkühlphase sollte eingehalten werden, um thermische Belastung zu minimieren.

6.2 Feuchtigkeitsempfindlichkeit und Trocknung

Das 3014-Gehäuse ist feuchtigkeitsempfindlich (MSL). Wenn die original vakuumversiegelte Verpackung geöffnet und die LEDs der Umgebungsfeuchtigkeit ausgesetzt werden (angezeigt durch die Feuchtigkeitsindikatorkarte, die sich rosa färbt), müssen sie vor dem Reflow getrocknet werden, um "Popcorn"-Schäden während des Lötens zu verhindern.

• Trocknungsbedingung:60°C für 24 Stunden.
• Nach der Trocknung:LEDs sollten innerhalb von 1 Stunde gelötet oder in einem Trockenschrank (<20% rF) gelagert werden.
• Nicht bei Temperaturen über 60°C trocknen.

6.3 Lagerbedingungen

• Ungeöffnete Verpackung:Temperatur 5-30°C, Luftfeuchtigkeit <85%.
• Nach dem Öffnen:Temperatur 5-30°C, Luftfeuchtigkeit <60%. Für die Langzeitlagerung einen verschlossenen Behälter mit Trockenmittel oder einen Stickstoffschrank verwenden.
• Bodenlebensdauer:Es wird empfohlen, die Bauteile innerhalb von 12 Stunden nach dem Öffnen der Feuchtigkeitssperrbeutel unter Werksbedingungen (<60% rF) zu verwenden.

7. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

7.1 Typische Anwendungsszenarien

• LCD-Hintergrundbeleuchtung:Für Fernseher, Monitore und Werbedisplays, wo die höhere Vf zu Treiberausgängen passt.
• Allgemeine dekorative Beleuchtung:Streifen, Module und Akzentbeleuchtung.
• Kontrollleuchten:In Geräten und Industrieanlagen, die helle, zuverlässige Statusanzeigen erfordern.

7.2 Treiberauslegung

Verwenden Sie einen Konstantstromtreiber, der für den erforderlichen Strom (z.B. 40mA) ausgelegt ist, mit einem Spannungsbereich, der die maximale Vf der LED-Kette einschließlich Toleranzen und Temperatureffekte abdeckt. Für mehrere LEDs schalten Sie diese je nach Treiberfähigkeit und erforderlicher Redundanz in Reihe, parallel oder in einer Reihen-Parallel-Schaltung.

7.3 Wärmemanagement

Obwohl die Leistung nur 0,25W beträgt, ist ein effektives Wärmemanagement auf der Leiterplatte unerlässlich, um eine niedrige Sperrschichttemperatur zu halten. Verwenden Sie eine Leiterplatte mit Wärmedurchgangslöchern unter dem thermischen Pad der LED (falls vorhanden), die mit einer Kupferfläche oder einer internen Masseebene verbunden sind, um Wärme abzuleiten. Dies maximiert die Lichtleistungsstabilität und die Betriebslebensdauer.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu einer Standard-3014-Einzelchip-LED (typischerweise Vf ~3,0-3,4V) bietet die T3B-Dual-Chip-Serie eine wesentliche Differenzierung: eine höhere Durchlassspannung. Dies kann je nach Systemarchitektur ein Vorteil oder eine Anforderung sein.

• Vorteil:Vereinfacht das Design in Systemen mit 6V/12V-Spannungsversorgungen, reduziert oder eliminiert Abwärtswandler. Ermöglicht längere Reihenschaltungen bei gegebener Treiberspannung.
• Zu beachten:Erfordert einen Treiber mit höherer Spannungsfähigkeit. Die Verlustleistung pro Gehäuse ist aufgrund der höheren Vf bei gleichem Strom leicht erhöht, was Aufmerksamkeit beim thermischen Design erfordert.
• Im Vergleich zu einem 5730- oder 5050-Gehäuse mit ähnlicher Leistung bietet das 3014-Gehäuse einen kleineren Platzbedarf, kann aber andere thermische und optische Eigenschaften aufweisen.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich diese LED dauerhaft mit 60mA betreiben?

A: Obwohl der absolute Maximalwert 60mA beträgt, ist der empfohlene Betriebsstrom 40mA. Der Betrieb bei 60mA erhöht die Sperrschichttemperatur erheblich, verringert den Wirkungsgrad (Lumen/Watt) und kann die Lebensdauer der LED verkürzen. Dies sollte nur in Betracht gezogen werden, wenn ein robustes Wärmemanagement implementiert ist und die reduzierte Lebensdauer akzeptabel ist.

F: Was ist der Unterschied zwischen den CCT-Bins 27M5 und 30M5?

A: 27M5 zielt auf ein wärmeres Weißlicht um 2725K ab, während 30M5 bei etwa 3045K liegt, was immer noch warm, aber etwas weniger orange/rot ist. Das "M5" zeigt an, dass beide innerhalb einer 5-Stufen-MacAdam-Ellipse sortiert sind, was eine sehr gute Farbkonstanz innerhalb jedes Bins bedeutet.

F: Warum ist Trocknen notwendig und was passiert, wenn ich es überspringe?

A: Das Kunststoffgehäuse absorbiert Feuchtigkeit. Während des Hochtemperatur-Reflow-Lötprozesses verwandelt sich diese eingeschlossene Feuchtigkeit schnell in Dampf, erzeugt internen Druck, der das Gehäuse delaminieren, den Chip brechen oder Bonddrähte reißen lassen kann, was zu sofortigem oder latentem Ausfall führt (Popcorn-Effekt).

F: Wie interpretiere ich den "min"-Wert für den Lichtstrom?

A: Wenn Sie einen spezifischen Lichtstrom-Bin bestellen (z.B. 30 lm min für Neutralweiß), wird garantiert, dass alle LEDs unter Testbedingungen diesen Wert erreichen oder überschreiten. Die tatsächlich gelieferten Teile können eine höhere Leistung haben, liegen aber immer innerhalb der spezifizierten CCT-Farbortellipse.

10. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Beispiel: Entwurf eines 12V-LED-Moduls für Schrankbeleuchtung

Ein Entwickler muss ein schlankes, helles Modul entwerfen, das direkt von einem 12V-DC-Netzteil gespeist wird. Die Verwendung von Standard-3V-LEDs würde 4 in Reihe erfordern, was wenig Spannungsreserve für den Konstantstromtreiber lässt, insbesondere bei niedrigen Temperaturen. Die Verwendung der T3B-Dual-Chip-LEDs mit einer Vf von ~6,3V ermöglicht es, zwei LEDs in Reihe zu schalten. Diese 2S-Konfiguration hat eine Nenn-Vf von 12,6V, was gut zu einer 12V-Versorgung passt, wenn ein einfacher linearer oder schaltender Konstantstromtreiber mit niedrigem Dropout verwendet wird. Dies vereinfacht die Schaltung, reduziert die Bauteilanzahl und passt besser zu den mechanischen Einschränkungen als eine 4S-Kette kleinerer LEDs.

11. Funktionsprinzip

Eine LED ist eine Halbleiterdiode. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die ihre Bandlückenenergie übersteigt, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Bei einer weißen LED ist ein blau emittierender Indiumgalliumnitrid (InGaN)-Chip mit einem Cer-dotierten Yttrium-Aluminium-Granat (YAG:Ce)-Phosphor beschichtet. Ein Teil des blauen Lichts wird vom Phosphor absorbiert und als gelbes Licht wieder emittiert. Die Mischung aus dem verbleibenden blauen Licht und dem konvertierten gelben Licht wird vom menschlichen Auge als weiß wahrgenommen. Die Farbtemperatur wird durch Modifikation der Phosphorzusammensetzung und -konzentration eingestellt. Das Dual-Chip-Design platziert einfach zwei solcher Halbleiterstrukturen elektrisch in Reihe innerhalb eines Gehäuses.

12. Technologietrends

Der allgemeine Trend bei SMD-LEDs geht zu höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), verbesserter Farbwiedergabe (höherer CRI und R9-Wert), besserer Farbkonstanz (engeres Binning, z.B. 3-Stufen- oder 2-Stufen-MacAdam-Ellipsen) und höherer Zuverlässigkeit. Es gibt auch einen Trend zur Miniaturisierung bei gleichbleibender oder steigender Lichtleistung. Die Verwendung von Dual-Chip- oder Multi-Chip-Designs in Standardgehäusen wie 3014 oder 2835 ist eine Methode, um anwendungsspezifische elektrische Eigenschaften (wie höhere Vf) zu bieten, ohne das externe mechanische Format zu ändern, und gibt Entwicklern mehr Flexibilität. Darüber hinaus treiben Fortschritte in der Phosphortechnologie und im Chipdesign weiterhin die Grenzen von Effizienz und Farbqualität über alle CCT-Bereiche hinweg.