SMD Blaue LED Datenblatt - 0,8mm Bauhöhe - 3,8V Max. - 76mW Leistung - Wasserklares Gehäuse - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt die Spezifikationen einer ultradünnen, oberflächenmontierbaren blauen LED-Komponente. Das Bauteil ist für moderne, kompakte Elektronikbaugruppen konzipiert, die eine flache Lichtquelle benötigen. Die Hauptanwendungen liegen in der Hintergrundbeleuchtung, Statusanzeigen und dekorativen Beleuchtung innerhalb von Unterhaltungselektronik, Bürogeräten und Kommunikationsgeräten.

Die Kernvorteile dieser Komponente umfassen ihre außergewöhnlich geringe Bauhöhe von 0,80mm, die eine Integration in platzbeschränkte Designs ermöglicht. Sie nutzt einen InGaN (Indiumgalliumnitrid) Halbleiterchip, der für die Erzeugung von hochhelligem blauem Licht bekannt ist. Das Produkt entspricht der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe) und wird somit als umweltfreundliches Produkt eingestuft. Es wird auf 8mm breitem Trägerband geliefert, das auf 7-Zoll (178mm) Durchmesser große Spulen aufgewickelt ist, wodurch es voll kompatibel mit der in der Serienfertigung eingesetzten automatischen Bestückungstechnik ist.

2. Tiefgehende Interpretation der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Die Betriebsgrenzen des Bauteils sind bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C definiert. Eine Überschreitung dieser Werte kann zu dauerhaften Schäden führen.

• Verlustleistung (Pd):76 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das LED-Gehäuse als Wärme abführen kann, ohne dass Leistung oder Zuverlässigkeit beeinträchtigt werden.
• Spitzen-Stromstärke (I_FP):100 mA. Dies ist der maximal zulässige Momentanstrom unter Impulsbedingungen, spezifiziert bei einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Impulsbreite von 0,1ms. Er liegt deutlich über dem Dauerstromwert.
• DC-Vorwärtsstrom (I_F):20 mA. Dies ist der empfohlene maximale Dauer-Vorwärtsstrom für den Normalbetrieb, um langfristige Zuverlässigkeit und stabile Lichtausbeute zu gewährleisten.
• Betriebstemperaturbereich:-20°C bis +80°C. Die Funktionsfähigkeit des Bauteils ist innerhalb dieses Umgebungstemperaturbereichs garantiert.
• Lagertemperaturbereich:-30°C bis +100°C. Das Bauteil kann ohne angelegte Spannung innerhalb dieses weiteren Temperaturbereichs gelagert werden.
• Infrarot-Lötbedingung:260°C für 10 Sekunden. Dies definiert die Spitzentemperatur und Zeit-Toleranz für bleifreie (Pb-free) Reflow-Lötprozesse.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Diese Parameter werden bei Ta=25°C gemessen und definieren die typische Leistung des Bauteils.

• Lichtstärke (I_V):28,0 - 180,0 mcd (Millicandela) bei I_F=20mA. Diese große Bandbreite zeigt, dass das Bauteil in verschiedenen Helligkeits-Bins erhältlich ist (siehe Abschnitt 3). Die Messung erfolgt mit einem Sensor/Filter, der der CIE photopischen Augenempfindlichkeitskurve entspricht.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):130 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres Wertes auf der Mittelachse (0°) abfällt. Ein großer Abstrahlwinkel ist typisch für eine wasserklare Linse ohne streuende Kuppel.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_P):468 nm. Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsabgabe maximal ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):465,0 - 475,0 nm bei I_F=20mA. Dies ist die einzelne Wellenlänge, die das menschliche Auge als Farbe des Lichts wahrnimmt, abgeleitet aus dem CIE-Farbdiagramm.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):25 nm. Dies gibt die spektrale Reinheit an; ein kleinerer Wert bedeutet monochromatischeres Licht. 25nm ist typisch für eine blaue InGaN-LED.
• Durchlassspannung (V_F):2,8 - 3,8 V bei I_F=20mA. Der Spannungsabfall über der LED im Betrieb. Dieser Bereich entspricht verschiedenen Durchlassspannungs-Bins.
• Sperrstrom (I_R):10 μA (max.) bei V_R=5V. Der geringe Leckstrom bei angelegter Sperrspannung.Wichtig:Das Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt; diese Testbedingung dient nur der Charakterisierung.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Konsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs anhand wichtiger Parameter in Bins sortiert. Dies ermöglicht es Konstrukteuren, Bauteile auszuwählen, die spezifische Anwendungsanforderungen an Farbe und elektrische Leistung erfüllen.

3.1 Durchlassspannungs-Binning

Einheiten: Volt (V) @ 20mA. Toleranz pro Bin: ±0,1V.
Bin D7: 2,80 - 3,00V
Bin D8: 3,00 - 3,20V
Bin D9: 3,20 - 3,40V
Bin D10: 3,40 - 3,60V
Bin D11: 3,60 - 3,80V

3.2 Lichtstärke-Binning

Einheiten: Millicandela (mcd) @ 20mA. Toleranz pro Bin: ±15%.
Bin N: 28,0 - 45,0 mcd
Bin P: 45,0 - 71,0 mcd
Bin Q: 71,0 - 112,0 mcd
Bin R: 112,0 - 180,0 mcd

3.3 Dominante Wellenlängen-Binning

Einheiten: Nanometer (nm) @ 20mA. Toleranz pro Bin: ±1nm.
Bin AC: 465,0 - 470,0 nm (leicht grünstichiges Blau)
Bin AD: 470,0 - 475,0 nm (leicht reineres Blau)

4. Analyse der Kennlinien

Während im Datenblatt auf spezifische grafische Kurven verwiesen wird (z.B. Abb.1, Abb.6), kann ihr typisches Verhalten basierend auf der Technologie beschrieben werden.

4.1 Vorwärtsstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kennlinie)

Der InGaN-Halbleiter hat eine charakteristische Schwellspannung von etwa 2,8V. Oberhalb dieser Schwelle steigt der Strom exponentiell mit einem kleinen Anstieg der Spannung. Die Kurve zeigt einen scharfen Knick, typisch für Diodenverhalten. Der Betrieb bei den empfohlenen 20mA stellt sicher, dass das Bauteil deutlich über dem Knickpunkt für eine stabile Lichtemission arbeitet.

4.2 Lichtstärke vs. Vorwärtsstrom (L-I-Kennlinie)

Die Lichtausbeute (Lichtstärke) ist bis zu einem gewissen Punkt annähernd proportional zum Vorwärtsstrom. Allerdings kann die Effizienz bei sehr hohen Strömen aufgrund erhöhter Wärmeentwicklung im Chip abfallen (Droop-Effekt). Die 20mA-Nennung wurde gewählt, um Helligkeit mit Effizienz und Lebensdauer in Einklang zu bringen.

4.3 Temperaturcharakteristiken

Die LED-Leistung ist temperaturabhängig. Typischerweise gilt bei steigender Sperrschichttemperatur:
- Die Durchlassspannung (V_F) nimmt leicht ab.
- Die Lichtstärke nimmt ab. Der genaue Derating-Faktor ist anwendungsspezifisch, muss aber für Designs berücksichtigt werden, die bei hohen Umgebungstemperaturen oder mit hohen Treiberströmen arbeiten.
- Die dominante Wellenlänge kann sich leicht verschieben (bei blauen LEDs meist zu längeren Wellenlängen).

4.4 Spektrale Verteilung

Das Emissionsspektrum ist eine gaußähnliche Kurve, die um die Spitzenwellenlänge (468 nm) zentriert ist, mit einer Halbwertsbreite von 25 nm. Die wasserklare Linse verändert dieses Spektrum im Gegensatz zu Linsen mit Phosphorbeschichtung, wie sie bei weißen LEDs verwendet werden, nicht signifikant.

5. Mechanische & Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das Bauteil entspricht einem EIA-Standardgehäuse (Electronic Industries Alliance). Wichtige Abmessungen umfassen eine Gesamthöhe (H) von 0,80mm, was es zu einer \"extra dünnen\" Komponente macht. Weitere kritische Abmessungen für das PCB-Layout sind in den Zeichnungen des Datenblatts angegeben, mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,10mm, sofern nicht anders angegeben.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Wie alle Dioden hat die LED einen Anoden- (Plus) und einen Kathodenanschluss (Minus). Das Gehäuse verwendet typischerweise eine visuelle Markierung, wie eine Kerbe, einen Punkt oder eine abgeschrägte Ecke auf der Kathodenseite. Die vorgeschlagene Lötpad-Anordnung im Datenblatt zeigt die korrekte Ausrichtung für das PCB-Design an.

5.3 Band- und Spulenspezifikationen

Die Komponente wird in geprägter Trägerbandverpackung mit Schutzdeckband geliefert, aufgewickelt auf Spulen mit 7 Zoll (178mm) Durchmesser. Die Standardmenge pro Spule beträgt 3000 Stück. Die Verpackung folgt den ANSI/EIA-481-Spezifikationen. Wichtige Hinweise: Leere Taschen sind versiegelt, eine Mindestpackmenge von 500 Stück für Restposten und maximal zwei aufeinanderfolgende fehlende Komponenten pro Spule sind erlaubt.

6. Löt- & Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Das Bauteil ist mit Infrarot (IR) Reflow-Lötprozessen kompatibel, die für bleifreie Montage unerlässlich sind. Ein empfohlenes Profil wird bereitgestellt, das JEDEC-Standards entspricht. Wichtige Parameter sind:
- Vorwärmen:150–200°C
- Vorwärmzeit:Maximal 120 Sekunden, um gleichmäßiges Aufheizen und Lösungsmittelverdunstung zu ermöglichen.
- Spitzentemperatur:Maximal 260°C.
- Zeit oberhalb Liquidus (TAL):Das vorgeschlagene Profil zeigt eine spezifische Zeit innerhalb der kritischen Reflow-Zone; das Datenblatt spezifiziert maximal 10 Sekunden bei Spitzentemperatur.
- Anzahl Durchläufe:Maximal zwei Reflow-Zyklen.

6.2 Handlöten

Falls Handlöten notwendig ist, verwenden Sie eine temperaturgeregelte Lötspitze.
- Lötspitzentemperatur:Maximal 300°C.
- Lötzeit:Maximal 3 Sekunden pro Pad.
- Anzahl Durchläufe:Nur einmal. Übermäßige Hitze kann das Kunststoffgehäuse und den Halbleiterchip beschädigen.

6.3 Lagerbedingungen

Feuchtigkeitsempfindlichkeit ist ein kritischer Faktor für SMD-Bauteile.
- Versiegelte Verpackung:Lagern bei ≤30°C und ≤90% relativer Luftfeuchtigkeit (RH). Verwenden Sie innerhalb eines Jahres nach dem Versiegelungsdatum der Beutel, wenn mit Trockenmittel verpackt.
- Geöffnete Verpackung:Für Komponenten, die aus der Feuchtigkeitsschutzverpackung entnommen wurden, sollte die Lagerumgebung 30°C / 60% RH nicht überschreiten. Es wird empfohlen, den IR-Reflow innerhalb einer Woche nach dem Öffnen abzuschließen.
- Langzeitlagerung (geöffnet):In einem versiegelten Behälter mit Trockenmittel oder in einem Stickstoff-Exsikkator lagern.
- Trocknen (Baking):Wenn Komponenten länger als eine Woche Umgebungsbedingungen ausgesetzt waren, vor dem Löten bei etwa 60°C für mindestens 20 Stunden trocknen, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und \"Popcorning\" während des Reflows zu verhindern.

6.4 Reinigung

Verwenden Sie keine nicht spezifizierten chemischen Reinigungsmittel. Falls nach dem Löten eine Reinigung erforderlich ist, tauchen Sie die LED bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol. Aggressive Lösungsmittel können die Kunststofflinse und das Gehäuse beschädigen.

7. Anwendungsvorschläge

7.1 Typische Anwendungsszenarien

• Hintergrundbeleuchtung:Tastaturen, kleine LCD-Displays, Symbolbeleuchtung.
• Statusanzeigen:Einschalten, Standby, Verbindungsstatus, Batterieladestatus in tragbaren Geräten, Routern und Haushaltsgeräten.
• Dekorative Beleuchtung:Akzentbeleuchtung in Unterhaltungselektronik.
• Frontpanel-Anzeigen:Gerätefrontplatten.

7.2 Designüberlegungen

• Strombegrenzung:Verwenden Sie stets einen Reihen-Strombegrenzungswiderstand oder eine Konstantstromquelle. Berechnen Sie den Widerstandswert mit R = (V_versorgung- V_F) / I_F. Verwenden Sie den maximalen V_F-Wert aus dem Bin oder Datenblatt, um sicherzustellen, dass der Strom unter ungünstigsten Bedingungen 20mA nicht überschreitet.
• ESD-Schutz:LEDs sind empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD). Handhaben Sie sie mit entsprechenden ESD-Vorkehrungen (Armbänder, geerdete Arbeitsplätze). Integrieren Sie ESD-Schutzdioden auf den Leiterplatten, wenn die LED an einer exponierten Stelle positioniert ist.
• Wärmemanagement:Obwohl die Verlustleistung gering ist, sorgen Sie für ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte oder Wärmeabführungs-Vias unter den LED-Pads, um Wärme abzuleiten, insbesondere in Umgebungen mit hoher Umgebungstemperatur oder bei Betrieb nahe dem Maximalstrom.
• Optisches Design:Der 130° Abstrahlwinkel bietet eine breite Abdeckung. Für gerichtetes Licht können externe Linsen oder Lichtleiter erforderlich sein.

8. Technischer Vergleich & Differenzierung

Im Vergleich zu älteren bedrahteten LEDs oder größeren SMD-Gehäusen (z.B. 0603, 0805) ist das Hauptunterscheidungsmerkmal dieses Bauteils seine 0,8mm Bauhöhe, die dünnere Endprodukte ermöglicht. Im Vergleich zu anderen \"Chip\"-LEDs bietet die InGaN-Technologie höhere Helligkeit und Effizienz für blaue Lichtemission als ältere Technologien. Die Kombination aus flachem Profil, hoher Helligkeit und Kompatibilität mit automatisierter, hochtemperaturbeständiger bleifreier Montage macht es für moderne, kosteneffektive und zuverlässige Massenproduktion geeignet.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich diese LED mit 3,3V ohne Widerstand betreiben?
A: Nein. Die Durchlassspannung liegt zwischen 2,8V und 3,8V. Ein direkter Anschluss an 3,3V könnte zu übermäßigem Strom führen, wenn die V_Fder LED am unteren Ende des Bereichs liegt (z.B. 2,9V), und sie möglicherweise beschädigen. Verwenden Sie immer einen Strombegrenzungsmechanismus.

F: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?
A: Spitzenwellenlänge (λ_P) ist das physikalische Maximum des Lichtspektrums (468 nm). Dominante Wellenlänge (λ_d) ist die einzelne Wellenlänge, die das menschliche Auge als Farbe wahrnimmt (465-475 nm), berechnet aus Farbkoordinaten. Für monochromatische LEDs wie diese blaue sind sie nahe beieinander, aber nicht identisch.

F: Warum ist die Lagerfeuchteanforderung für geöffnete Verpackungen strenger?
A: Kunststoff-SMD-Gehäuse absorbieren Feuchtigkeit aus der Luft. Während der hohen Hitze des Reflow-Lötens kann diese eingeschlossene Feuchtigkeit schnell verdampfen und internen Druck erzeugen, der das Gehäuse reißen lassen kann (\"Popcorning\" oder \"Delamination\"). Die strengeren Grenzwerte und Trocknungsverfahren verhindern diesen Fehlermodus.

F: Kann ich diese für eine Sperrspannungsanzeige verwenden?
A: Nein. Das Datenblatt stellt ausdrücklich klar, dass das Bauteil nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt ist. Der 5V-Sperrstromtest dient nur der Charakterisierung. Das Anlegen einer kontinuierlichen Sperrspannung wird die LED wahrscheinlich beschädigen.

10. Praktisches Designbeispiel

Szenario:Entwurf einer Statusanzeige für ein USB-betriebenes Gerät (5V Versorgung).
Schritt 1 - Bauteilauswahl:Wählen Sie einen Helligkeits-Bin (z.B. Bin P für mittlere Helligkeit) und einen Durchlassspannungs-Bin (z.B. Bin D9 für die Designberechnung).
Schritt 2 - Schaltungsentwurf:Berechnen Sie den Reihenwiderstand. Verwenden Sie max. V_Faus Bin D9 (3,4V) und Ziel-I_Fvon 20mA: R = (5V - 3,4V) / 0,020A = 80 Ohm. Wählen Sie den nächstgelegenen Normwert (82 Ohm). Aktuellen Strom neu berechnen: I_F= (5V - 3,2V*) / 82Ω ≈ 21,95mA (sicher). *Verwendung des typischen V_F.
Schritt 3 - PCB-Layout:Platzieren Sie den 82Ω-Widerstand in Reihe mit der LED-Anode. Befolgen Sie die vorgeschlagenen Lötpad-Abmessungen aus dem Datenblatt. Integrieren Sie eine kleine Wärmeentlastung oder zusätzliche Kupferfläche zur Wärmeableitung.
Schritt 4 - Montage:Befolgen Sie das empfohlene Reflow-Profil. Lagern Sie geöffnete Spulen in einem Trockenschrank, wenn sie nicht sofort verwendet werden.

11. Funktionsprinzip

Diese LED basiert auf einer Halbleiter-Heterostruktur aus Indiumgalliumnitrid (InGaN). Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich des Halbleiters injiziert. Sie rekombinieren und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der InGaN-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die wiederum die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts bestimmt – in diesem Fall blau. Die wasserklare Epoxidharzlinse verkapselt und schützt den Halbleiterchip und formt gleichzeitig den Lichtausgangsstrahl.

12. Entwicklungstrends

Der Trend bei SMD-LEDs für Anzeigeanwendungen geht weiterhin in Richtung kleinerer Bauraum, geringerer Bauhöhe und höherer Helligkeitseffizienz (mehr Lichtausbeute pro elektrischer Leistungseinheit). Es gibt auch einen starken Trend zu verbesserter Zuverlässigkeit unter Hochtemperatur-Lötprozessen, um bleifreie Vorgaben zu erfüllen. Die Integration mit Onboard-Treibern oder intelligenteren Verpackungen für vereinfachte Montage könnten ebenfalls Entwicklungsbereiche sein. Die zugrundeliegende InGaN-Materialtechnologie reift weiter und bietet bessere Leistung und Stabilität.