Top-View LED 45-21 Serie Brilliant Gelb - 3.0x2.0x1.1mm - 2.25V Typ - 40mW - Technisches Datenblatt

1. Produktübersicht

Dieses Dokument erläutert die Spezifikationen einer Top-View, oberflächenmontierbaren LED-Komponente. Das Bauteil zeichnet sich durch seine brillant gelbe Lichtemission aus, die durch einen AlGaInP-Chip in klarem Harz erreicht wird. Die Hauptvorteile des Designs sind ein breiter Betrachtungswinkel und eine optimierte Lichteinkopplung durch einen internen Reflektor, was es besonders für Lichtleiteranwendungen geeignet macht. Sein geringer Strombedarf macht es zudem zur idealen Wahl für stromsparende Anwendungen wie tragbare Geräte.

Das Produkt ist auf Zuverlässigkeit und Konformität ausgelegt. Es verfügt über ein weißes SMT-Gehäuse mit einem individuellen 2-Pin-Leiterrahmen. Es entspricht den Standards RoHS, EU REACH und halogenfrei (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Darüber hinaus ist es nach dem AEC-Q101-Standard qualifiziert, was es für anspruchsvolle Umgebungen wie die Kfz-Innenraumbeleuchtung (z.B. Armaturenbrett-Hintergrundbeleuchtung) geeignet macht.

2. Detaillierte Technische Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Das Bauteil darf nicht über diese Grenzwerte hinaus betrieben werden, um dauerhafte Schäden zu vermeiden.

• Sperrspannung (V_R):5 V
• Durchlassstrom (I_F):50 mA (Dauerbetrieb)
• Spitzendurchlassstrom (I_FP):100 mA (Tastverhältnis 1/10 @1kHz)
• Verlustleistung (P_d):120 mW
• Elektrostatische Entladung (ESD) HBM:2000 V
• Betriebstemperatur (T_opr):-40°C bis +85°C
• Lagertemperatur (T_stg):-40°C bis +90°C
• Löttemperatur (T_sol):Reflow: 260°C für 10 Sek.; Handlöten: 350°C für 3 Sek.

2.2 Elektro-optische Kenngrößen (T_a=25°C)

Typische Leistungsparameter unter Standardbedingungen gemessen.

• Lichtstärke (I_v):450 bis 900 mcd (bei I_F=20mA)
• Betrachtungswinkel (2θ_1/2):120 Grad (typisch)
• Spitzenwellenlänge (λ_p):591 nm (typisch)
• Dominante Wellenlänge (λ_d):585,5 bis 594,5 nm
• Spektrale Strahlungsbandbreite (Δλ):15 nm (typisch)
• Durchlassspannung (V_F):1,95 bis 2,55 V (bei I_F=20mA)
• Sperrstrom (I_R):10 μA Max. (bei V_R=5V)

Hinweis: Toleranzen sind ±11% für die Lichtstärke, ±1nm für die dominante Wellenlänge und ±0,1V für die Durchlassspannung.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Bauteil wird basierend auf wichtigen Leistungsparametern in Bins sortiert, um Konsistenz im Anwendungsdesign sicherzustellen.

3.1 Lichtstärke-Binning

• U1:450 - 565 mcd
• U2:565 - 715 mcd
• V1:715 - 900 mcd

3.2 Dominante Wellenlänge-Binning (Gruppe A)

• D3:585,5 - 588,5 nm
• D4:588,5 - 591,5 nm
• D5:591,5 - 594,5 nm

3.3 Durchlassspannung-Binning (Gruppe C)

• 1:1,95 - 2,15 V
• 2:2,15 - 2,35 V
• 3:2,35 - 2,55 V

4. Analyse der Kennlinien

Die typischen elektro-optischen Kennlinien (im Datenblatt referenziert) veranschaulichen den Zusammenhang zwischen Durchlassstrom und Lichtstärke, Durchlassspannung sowie den Einfluss der Umgebungstemperatur auf die Leistung. Diese Kurven sind für Entwickler essenziell, um das Verhalten unter nicht-standardisierten Bedingungen, wie höheren Betriebstemperaturen oder variierenden Treiberströmen, vorherzusagen. Die Analyse dieser Graphen hilft bei der Auswahl geeigneter Vorwiderstände und beim Verständnis möglicher Helligkeitsschwankungen über den Betriebsbereich des Bauteils.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das Bauteil hat einen kompakten SMT-Fußabdruck. Die Hauptabmessungen (in mm, Toleranz ±0,1mm sofern nicht anders angegeben) betragen etwa 3,0mm Länge, 2,0mm Breite und 1,1mm Höhe. Ein empfohlenes Lötpad-Layout wird bereitgestellt, um eine korrekte mechanische und thermische Verbindung während der Montage sicherzustellen.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Die Anode (+) ist auf der Oberseite des Gehäuses deutlich markiert. Die korrekte Polarisierungsausrichtung ist während des Bestückens entscheidend, um einen ordnungsgemäßen Schaltungsbetrieb zu gewährleisten.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Lötverfahren

Die primär empfohlene Montagemethode ist Infrarot (IR) Reflow-Löten. Ein spezifisches bleifreies Reflow-Temperaturprofil wird vorgeschlagen, mit einer Spitzentemperatur von 260°C für maximal 10 Sekunden. Das Reflow-Löten sollte nicht mehr als zweimal durchgeführt werden. Handlöten ist zulässig, muss jedoch sorgfältig bei einer Lötspitzentemperatur unter 350°C für nicht mehr als 3 Sekunden pro Anschluss erfolgen, wobei ein Lötkolben mit einer Leistung von 25W oder weniger verwendet wird.

6.2 Lager- und Handhabungshinweise

• ESD-Empfindlichkeit:Das Bauteil ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung. Es müssen geeignete ESD-Handhabungsverfahren eingehalten werden.
• Feuchtigkeitssensitivität:Die LEDs sind in einer feuchtigkeitsbeständigen Beutel mit Trockenmittel verpackt.
  • Den Beutel erst unmittelbar vor der Verwendung öffnen.
  • Vor dem Öffnen: Lagerung bei ≤30°C / ≤70% r.F. für bis zu einem Jahr.
  • Nach dem Öffnen: Verwendung innerhalb von 3 Tagen unter Bedingungen von ≤30°C / ≤60% r.F. Nicht verwendete Teile müssen in einer trockenen Verpackung wieder versiegelt werden.
  • Wenn der Trockenmittel-Indikator die Farbe ändert oder die Lagerzeit überschritten wird, ist vor der Verwendung ein einmaliges Trocknen bei 60±5°C für 24 Stunden erforderlich.

6.3 Kritische Anwendungshinweise

• Stromschutz:Ein externer Vorwiderstand ist zwingend erforderlich. Die exponentielle V-I-Kennlinie der LED bedeutet, dass eine kleine Spannungserhöhung einen großen, zerstörerischen Stromstoß verursachen kann.
• Spannungsvermeidung:Vermeiden Sie während des Erhitzens (Löten) mechanische Spannung auf den LED-Körper auszuüben und verziehen Sie die Leiterplatte nach der Montage nicht.
• Reparatur:Eine Reparatur nach dem Löten wird nicht empfohlen. Falls unvermeidbar, muss ein Zweispitzen-Lötkolben verwendet werden, um beide Anschlüsse gleichzeitig zu erhitzen und Schäden zu vermeiden.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Verpackungsspezifikationen

Die Bauteile werden auf einer geprägten Trägerbahn geliefert, die dann auf Spulen aufgewickelt wird. Die Standardspule enthält 2000 Stück. Detaillierte Abmessungen für die Taschen der Trägerbahn und die Spule werden bereitgestellt, um die Einrichtung von automatischen Bestückungsmaschinen zu erleichtern.

7.2 Etikettenerklärung

Das Spulenetikett enthält mehrere Codes für Rückverfolgbarkeit und Spezifikation:

• P/N:Produktnummer (z.B. 45-21/YSC-AU1V1C/2T-AFM)
• LOT No:Fertigungslosnummer
• QTY:Packungsmenge
• CAT:Lichtstärke-Bin-Code (z.B. V1)
• HUE:Dominante Wellenlänge-Bin-Code (z.B. D4)
• REF:Durchlassspannung-Bin-Code (z.B. 2)

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• Telekommunikationsgeräte:Statusanzeigen und Hintergrundbeleuchtung für Telefone und Faxgeräte.
• Unterhaltungselektronik:Flache Hintergrundbeleuchtung für LCDs, Schalter und Symbole.
• Allgemeine Beleuchtung:Lichtleiteranwendungen für gleichmäßige Lichtverteilung, ideal für Panelanzeigen.
• Kfz-Innenraum:Armaturenbrett-Hintergrundbeleuchtung und andere Innenraumbeleuchtungsfunktionen (qualifiziert nach AEC-Q101).

8.2 Designüberlegungen

• Treiberkreis:Implementieren Sie stets einen Reihenwiderstand, um den Durchlassstrom einzustellen. Berechnen Sie den Widerstandswert basierend auf der Versorgungsspannung (V_CC), der Durchlassspannung der LED (V_Faus dem entsprechenden Bin) und dem gewünschten Strom (I_F, nicht mehr als 50mA Dauerbetrieb).
• Thermisches Management:Obwohl die Verlustleistung gering ist, sorgen Sie für ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte oder thermische Entlastung, wenn bei hohen Umgebungstemperaturen oder nahe dem Maximalstrom betrieben wird.
• Optisches Design:Der 120-Grad-Betrachtungswinkel und die klare Linse machen diese LED hervorragend für Anwendungen geeignet, die Weitwinkelsichtbarkeit oder Einkopplung in Lichtleiter erfordern. Berücksichtigen Sie die Winkelintensitätsverteilung beim Design von Lichtleitern oder Diffusoren.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu Standard-LEDs bietet dieses Bauteil mehrere Schlüsselvorteile für spezifische Anwendungen. Der breite 120-Grad-Betrachtungswinkel ist vielen schmalwinkligen LEDs überlegen und bietet gleichmäßigere Beleuchtung in Panelanwendungen ohne Sekundäroptik. Die AEC-Q101-Qualifikation ist ein entscheidender Unterscheidungsfaktor für Automobil- und andere Hochzuverlässigkeitsmärkte und zeigt strenge Tests hinsichtlich thermischem Schock, Feuchtigkeitsbeständigkeit und Langzeitstabilität. Die Kombination aus AlGaInP-Material für gelbe/orange/rote Farben bietet typischerweise eine höhere Lichtausbeute und bessere Temperaturstabilität als ältere Technologien wie GaAsP. Die halogen- und bleifreie Konformität gewährleistet die Einhaltung moderner Umweltvorschriften.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

10.1 Welchen Widerstandswert sollte ich bei einer 5V-Versorgung verwenden?

Unter Verwendung der typischen Durchlassspannung von 2,25V und einem Zielstrom von 20mA lautet die Berechnung: R = (V_CC- V_F) / I_F= (5V - 2,25V) / 0,02A = 137,5 Ω. Ein Standard-150-Ω-Widerstand würde einen etwas geringeren Strom von etwa 18,3mA ergeben, was sicher und innerhalb der Spezifikationen liegt. Verwenden Sie für ein Worst-Case-Design stets die maximale V_Faus dem Datenblatt (2,55V), um sicherzustellen, dass der Strom niemals die gewünschte Grenze überschreitet.

10.2 Kann ich diese LED mit einem PWM-Signal zur Helligkeitssteuerung ansteuern?

Ja, Pulsweitenmodulation (PWM) ist eine effektive Methode zum Dimmen von LEDs. Stellen Sie sicher, dass der Spitzenstrom in jedem Puls den absoluten Maximalwert von 50mA (Dauerbetrieb) oder 100mA (gepulst) nicht überschreitet. Die Frequenz sollte hoch genug sein (typischerweise >100Hz), um sichtbares Flackern zu vermeiden.

10.3 Warum sind das Lager- und Trocknungsverfahren so wichtig?

SMD-Gehäuse können Feuchtigkeit aus der Atmosphäre aufnehmen. Während des Hochtemperatur-Reflow-Lötprozesses kann diese eingeschlossene Feuchtigkeit sich schnell ausdehnen und interne Delamination oder \"Popcorning\" verursachen, was das Gehäuse sprengt und das Bauteil zerstört. Der Trocknungsprozess treibt diese aufgenommene Feuchtigkeit schonend aus, bevor das Bauteil dem Reflow unterzogen wird.

11. Praktische Design-Fallstudie

Szenario:Entwurf einer Gruppe von Statusanzeigen für ein Industrie-Steuerpult. Die Anzeigen müssen aus einem weiten Winkel sichtbar, zuverlässig und direkt von den 3,3V-GPIO-Pins eines Mikrocontrollers angesteuert werden können.
Lösung:Diese LED ist eine ausgezeichnete Wahl. Der 120-Grad-Betrachtungswinkel gewährleistet die Sichtbarkeit aus verschiedenen Bedienerpositionen. Die AEC-Q101-Zuverlässigkeit ist für Industrieumgebungen vorteilhaft. Für die Schaltung, unter Verwendung einer 3,3V-Versorgung und einer angenommenen V_Fvon 2,25V bei 20mA, ist ein Reihenwiderstand von (3,3V - 2,25V)/0,02A = 52,5 Ω (verwenden Sie 56 Ω) erforderlich. Der Mikrocontroller-GPIO kann den 20mA-Strom senken/bereitstellen. Der geringe Stromverbrauch (40mW pro LED) minimiert die Wärmeentwicklung auf dem Panel.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Dies ist eine Halbleiter-Leuchtdiode. Wenn eine Durchlassspannung, die ihre charakteristische Durchlassspannung (V_F) überschreitet, an Anode und Kathode angelegt wird, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich des AlGaInP-Halbleiterchips injiziert. Diese Ladungsträger rekombinieren und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlGaInP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, welche die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts definiert – in diesem Fall brillant gelb (~591 nm). Das klare Epoxidharz-Gehäuse schützt den Chip und wirkt als Linse, formt den Lichtaustritt, um den spezifizierten 120-Grad-Betrachtungswinkel zu erreichen.

13. Technologietrends

Der allgemeine Trend bei Anzeige-LEDs geht hin zu höherer Effizienz (mehr Lichtausbeute pro Watt), kleineren Gehäusegrößen für höher integrierte Leiterplatten und zunehmender Integration von Funktionen wie eingebauter Stromregelung oder Schutzdioden. Es gibt auch einen starken Druck für breitere Umweltkonformität (über RoHS hinaus, um Substanzen wie PFAS einzubeziehen) und verbesserte Zuverlässigkeitsstandards für Automobil- und Industrieanwendungen, wie an der AEC-Q101-Qualifikation dieses Bauteils zu sehen ist. Die Verwendung fortschrittlicher Halbleitermaterialien wie AlGaInP bietet weiterhin eine überlegene Leistung für rote, orange und gelbe Farben im Vergleich zu gefilterten oder phosphorkonvertierten weißen LEDs.