Weiße LED 1,6x0,8x0,7mm - Durchlassspannung 2,8-3,4V - Leistung 105mW - Technisches Datenblatt

1. Produktübersicht

Die weiße LED-Serie RF-BWB190DS-DD ist ein leistungsstarkes oberflächenmontierbares Bauelement (SMD), das auf einem blauen InGaN-Chip mit einer Leuchtstoffbeschichtung basiert, um weißes Licht zu erzeugen. Die kompakten Abmessungen von 1,6 mm x 0,8 mm x 0,7 mm machen sie ideal für platzbeschränkte Anwendungen und ermöglichen eine hochdichte PCB-Bestückung. Die LED ist für alle standardmäßigen SMT-Bestückungs- und Lötprozesse ausgelegt, bietet einen weiten Abstrahlwinkel von 140° und eine Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe 3 (MSL 3). Sie ist vollständig RoHS-konform und gewährleistet Umweltverträglichkeit.

1.1 Allgemeine Beschreibung

Diese weiße LED wird durch Anregung eines blauen Chips mit einer Leuchtstoffschicht hergestellt, die einen Teil des blauen Lichts in gelbe und grüne Wellenlängen umwandelt, wodurch ein breites weißes Spektrum entsteht. Das Produkt ist in mehreren Helligkeits- und Farbklassen erhältlich, um verschiedene Anwendungsanforderungen zu erfüllen. Das Gehäusedesign umfasst eine klare Silikonvergussmasse, die Lichtauskopplung und Zuverlässigkeit verbessert.

1.2 Merkmale

• Extrem weiter Abstrahlwinkel: 140 Grad, geeignet für Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsanwendungen.
• Kompatibel mit allen standardmäßigen SMT-Bestückungs- und Lötprozessen (Reflow-kompatibel bis 260°C).
• Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe: Stufe 3 (gemäß J-STD-020), mit angegebenen Lagerbedingungen.
• RoHS-konform; frei von Blei, Quecksilber, Cadmium und anderen gefährlichen Substanzen.
• Niedriger Wärmewiderstand: typ. 450°C/W, erfordert sorgfältiges thermisches Management im Design.
• Elektrostatische Entladung (ESD) Beständigkeit: 1000V (HBM), bietet angemessene ESD-Robustheit.

1.3 Anwendungen

• Optische Anzeigen: Statusleuchten, Tastenbeleuchtung.
• Schalter- und Symbolhintergrundbeleuchtung: Automobil, Unterhaltungselektronik, Industriebedienfelder.
• Allgemeine Beleuchtung: Dekorationsbeleuchtung, Notbeleuchtung von Schildern.
• Display-Hintergrundbeleuchtung: kleine LCD- oder Segmentanzeigen.

2. Technische Parameter – Objektive Tiefenanalyse

Die elektrischen und optischen Kennwerte werden bei einer Umgebungstemperatur von 25°C gemessen, sofern nicht anders angegeben. Die LED wird bei einem Prüfstrom von 20 mA (DC) spezifiziert.

2.1 Durchlassspannung (VF)

Die Durchlassspannung ist in mehrere Bereiche unterteilt (F2 bis J1) von mindestens 2,7 V bis maximal 3,5 V, mit typischen Werten zwischen 2,8 V und 3,4 V. Diese breite Klasseneinteilung berücksichtigt Fertigungsabweichungen und ermöglicht es Kunden, Spannungsgruppen für Reihen-/Parallelschaltungen auszuwählen. Die Messtoleranz beträgt ±0,1 V. Bei absoluten maximalen Nennwerten kann der Durchlassstrom bis zu 30 mA Dauerbetrieb erreichen, aber die spezifizierte Prüfbedingung für die typische Leistung ist 20 mA.

2.2 Lichtstärke (IV)

Die Lichtstärkeklassen reichen von 1BE (550 mcd min) bis 1FB (950 mcd min, bis zu 1000 mcd max), gemessen bei 20 mA. Höhere Intensitätsklassen werden durch engere Leuchtstoffkontrolle und Chipauswahl erreicht. Die Messtoleranz beträgt ±10 %. Für Anwendungen, die eine gleichbleibende Helligkeit erfordern, wird empfohlen, eine einzige Intensitätsklasse zu spezifizieren.

2.3 Abstrahlwinkel

Der Abstrahlwinkel (2θ1/2) beträgt typisch 140 Grad, was ein sehr breites Abstrahlmuster anzeigt. Dies macht die LED geeignet für Anwendungen, bei denen die Anzeige aus einem weiten Winkelbereich sichtbar sein muss, wie z. B. in Armaturenbrettbeleuchtungen oder Stadtmöbeln.

2.4 Sperrstrom und Wärmewiderstand

Der Sperrstrom ist auf maximal 10 µA bei VR = 5 V (Impulsmessung) begrenzt. Der Wärmewiderstand von der Sperrschicht zum Lötpunkt (RTHJ-S) beträgt maximal 450°C/W. Dieser relativ hohe Wert bedeutet, dass die LED ohne ausreichende Kühlung nicht für den Hochleistungsbetrieb geeignet ist; die maximale Verlustleistung beträgt 105 mW. Entwickler müssen sicherstellen, dass die Sperrschichttemperatur 95°C nicht überschreitet.

2.5 Absolute maximale Nennwerte

• Verlustleistung: 105 mW
• Durchlassstrom: 30 mA (DC), 60 mA Spitze (10% Einschaltdauer, 0,1 ms Impuls)
• ESD (HBM): 1000 V
• Betriebstemperatur: -40°C bis +85°C
• Lagertemperatur: -40°C bis +85°C
• Sperrschichttemperatur: max. 95°C

Die Überschreitung dieser Nennwerte kann zu dauerhaften Schäden führen. Geeignete Strombegrenzungswiderstände und Wärmemanagement sind unerlässlich.

3. Binning-System

Die LED wird in Klassen für Durchlassspannung, Lichtstärke und Farbkoordinaten sortiert, um eine engere Leistungstreue zu gewährleisten.

3.1 Durchlassspannungsklassen

Die Durchlassspannung ist in Codes F2, G1, G2, H1, H2, I1, I2, J1 unterteilt, die von 2,7-2,8 V bis 3,4-3,5 V reichen. Jede Klasse ist 0,1 V breit. Dies ermöglicht Benutzern die Auswahl eines engen Spannungsbereichs für eine gleichmäßige Stromverteilung in parallelen Strängen.

3.2 Lichtstärkeklassen

Die Intensitätsklassen sind als 1BE (550-600 mcd) bis 1FB (950-1000 mcd) gekennzeichnet, mit Abstufungen von 50 mcd pro Klasse. Höhere Klassen sind auf Anfrage erhältlich, erfordern jedoch möglicherweise eine Sonderbestellung.

3.3 Farbortklassen (Chromatizität)

Die LED wird in mehreren Weiß-Farbklassen (W31, W32, W51, W52, W71, W72) angeboten, die durch spezifische CIE 1931 Koordinaten definiert sind. Diese Klassen decken einen Bereich korrelierter Farbtemperaturen (CCT) von ca. 6000K bis 3000K ab, geeignet für verschiedene Weißabgleichspräferenzen. Die Toleranz der Farbkoordinaten beträgt ±0,005.

4. Analyse der Leistungskurven

Typische optische Kennwerte werden in den Datenblattkurven bereitgestellt. Wichtige Erkenntnisse:

4.1 Durchlassspannung über Durchlassstrom

Die VF-IF-Kurve zeigt eine typische Durchlassspannung von etwa 3,2 V bei 20 mA. Bei niedrigeren Strömen (z. B. 5 mA) fällt VF auf etwa 2,8 V. Bei 30 mA steigt VF auf etwa 3,4 V. Dies unterstreicht die Bedeutung der Verwendung eines Konstantstromtreibers oder eines Strombegrenzungswiderstands, um thermisches Durchgehen zu verhindern.

4.2 Durchlassstrom über relative Intensität

Die relative Lichtstärke steigt nahezu linear mit dem Durchlassstrom bis etwa 30 mA an. Bei 20 mA beträgt die Intensität etwa 100 % (relativ). Bei 10 mA sinkt sie auf etwa 50 %. Diese Linearität macht die LED für das Dimmen durch Stromreduzierung geeignet.

4.3 Temperatureffekte

Mit steigender Löttemperatur nimmt die relative Intensität ab. Bei 85°C (Löttemperatur) sinkt die Intensität auf etwa 80 % des Werts bei 25°C. Die Durchlassspannung sinkt ebenfalls mit der Temperatur, was zu einem Stromanstieg führen kann, wenn die Spannung nicht geregelt wird. Das thermische Design muss sicherstellen, dass die Sperrschicht unter 95°C bleibt.

4.4 Wellenlänge und spektrale Verteilung

Die Spektralkurve hat einen Peak bei etwa 450 nm (blau) mit einem breiten sekundären Peak von 500-700 nm (gelb/rot) aufgrund des Leuchtstoffs. Die dominante Wellenlänge verschiebt sich leicht mit dem Strom: höherer Strom erhöht den blauen Anteil und verschiebt die Farbe in Richtung kälteres Weiß.

4.5 Abstrahlcharakteristik

Die Abstrahlcharakteristik ist lambertähnlich mit einem weiten Halbwinkel von 70° (insgesamt 140°). Die relative Intensität bei 90° beträgt noch etwa 10 % des Achswerts, was auf eine sehr breite Abdeckung hinweist.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

• Länge: 1,60 mm
• Breite: 0,80 mm
• Höhe: 0,70 mm (Gehäuse), 0,80 mm mit Lötpads
• Toleranzen: ±0,2 mm, sofern nicht anders angegeben

5.2 Lötpad-Design

Das empfohlene Lötmuster umfasst zwei rechteckige Pads (0,8 mm x 0,8 mm) mit einem Mittenabstand von 2,4 mm. Die Kathode ist durch eine Kerbe in der Unteransicht gekennzeichnet.

5.3 Polarität

Die Polarität der LED ist durch einen grünen Punkt oder eine Kerbe auf der Kathodenseite gekennzeichnet. Falsche Polarität kann Schäden verursachen; vor dem Löten immer die Ausrichtung überprüfen.

6. Montage- und Lötrichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Das Reflow-Löten muss dem angegebenen Profil folgen:

• Durchschnittliche Aufheizrate: max. 3°C/s (von Tsmin bis Tp)
• Vorwärmen: 150°C bis 200°C für 60-120 Sekunden
• Zeit über 217°C: max. 60 Sekunden
• Spitzentemperatur: 260°C, max. 10 Sekunden
• Abkühlrate: max. 6°C/s
• Gesamtzeit von 25°C bis Spitze: max. 8 Minuten

Reflow darf nicht mehr als zweimal durchgeführt werden. Wenn zwischen den Lötzyklen mehr als 24 Stunden vergehen, müssen die LEDs erneut gebacken werden, um Feuchtigkeit zu entfernen. Manuelles Löten: Temperatur unter 300°C, Dauer unter 3 Sekunden, nur einmal.

6.2 Handhabungshinweise

• Während oder nach dem Löten keine mechanische Belastung auf die LED ausüben.
• Schnelles Abkühlen nach dem Reflow vermeiden.
• LEDs nicht auf verzogenen Leiterplatten montieren; die Leiterplatte nach dem Löten nicht verziehen.
• Während der gesamten Handhabung ESD-Schutz verwenden.
• Sicherstellen, dass der Schwefelgehalt in der Betriebsumgebung<100 ppm; Brom und Chlor jeweils<900 ppm, insgesamt<1500 ppm (empfohlen, nicht garantiert).
• Vermeiden Sie flüchtige organische Verbindungen (VOCs), die die Silikonvergussmasse beschädigen können.

6.3 Lagerbedingungen

• Vor dem Öffnen des Feuchtigkeitsschutzbeutels: ≤30°C, ≤75% relative Luftfeuchtigkeit, Haltbarkeit 1 Jahr ab Datum.
• Nach dem Öffnen: ≤30°C, ≤60% relative Luftfeuchtigkeit, nutzbar für 168 Stunden.
• Bei Überschreitung der Bedingungen vor Gebrauch 60±5°C für ≥24 Stunden backen.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Verpackungsdetails

Standardverpackung: 4.000 Stück pro Rolle. Trägerbandabmessungen: 8 mm Breite, 2,0 mm Transportlochabstand, 4,0 mm Bauteilabstand. Rollenabmessungen: 178 mm Durchmesser (7\"), 60 mm Naben-Durchmesser, 13 mm Nabenloch.

7.2 Etiketteninformationen

Jede Rolle ist mit Teilenummer, Spezifikationsnummer, Chargennummer, Bincode (einschließlich Lichtstrom, Farbart, Durchlassspannung, Wellenlänge), Menge und Datumscode gekennzeichnet.

7.3 Bestellcode

Das Modell RF-BWB190DS-DD gibt die Serie an. Für die genaue Binning-Auswahl wenden Sie sich an den Vertrieb; kundenspezifische Bins sind möglicherweise verfügbar.

8. Zusammenfassung der Zuverlässigkeitstests

Die LED hat die folgenden Zuverlässigkeitstests bestanden (22 Proben pro Test, Akzeptanzkriterium 0/1):

• Reflow: 260°C, 10 Sek., 2 Mal
• Temperaturwechsel: -40°C bis 100°C, 100 Zyklen
• Thermoschock: -40°C bis 100°C, 300 Zyklen
• Hochtemperaturlagerung: 100°C, 1000 h
• Niedertemperaturlagerung: -40°C, 1000 h
• Lebensdauertest: 25°C, 20 mA, 1000 h

Ausfallkriterien: VF-Änderung > 10%, IR > 2-facher Spezifikationswert, Lichtstrom<70% des Anfangswerts.

9. Designüberlegungen

9.1 Strom- und Temperaturderating

Um eine lange Lebensdauer zu gewährleisten, betreiben Sie die LED mit maximal 20 mA Dauerstrom. Verwenden Sie einen Strombegrenzungswiderstand oder einen Konstantstromtreiber. Bei hohen Umgebungstemperaturen reduzieren Sie den Durchlassstrom, um die Sperrschichttemperatur unter 95°C zu halten. Das thermische Pad (Lötpunkt) sollte eine gute Wärmeableitung zur Kupferfläche der Leiterplatte haben.

9.2 Schutzbeschaltung

Immer einen Vorwiderstand zur Strombegrenzung einfügen. Bei Verwendung in Arrays ist das Binning der Durchlassspannung entscheidend, um Stromungleichgewichte zu vermeiden. Für raue Umgebungen werden ESD-Schutzdioden im Treiberkreis empfohlen.

9.3 Materialverträglichkeit

Vermeiden Sie den Kontakt der Silikonvergussmasse mit aggressiven Chemikalien (z. B. starke Säuren, Basen, Lösungsmittel). Verwenden Sie Klebstoffe, die keine organischen Dämpfe ausgasen. Schützen Sie die LED-Baugruppe vor Schwefel- und Halogenverunreinigungen.

10. Funktionsprinzip

Die weiße LED arbeitet durch Elektrolumineszenz: Eine Durchlassspannung führt dazu, dass Elektronen und Löcher im blauen InGaN-Chip rekombinieren und blaue Photonen (ca. 450 nm) emittieren. Diese Photonen treffen auf eine Leuchtstoffschicht (typischerweise YAG:Ce), die einen Teil des blauen Lichts absorbiert und in einem breiten gelb-grünen Spektrum wieder abstrahlt. Die Kombination aus durchgelassenem blauen und gelben Licht erzeugt weißes Licht. Die Leuchtstoffzusammensetzung bestimmt die korrelierte Farbtemperatur und den Farbwiedergabeindex.

11. Umwelt- und Regulierungsaspekte

Das Produkt ist RoHS-konform und enthält kein absichtlich zugesetztes Blei, Quecksilber, Cadmium, sechswertiges Chrom, PBB oder PBDE. Allerdings kann der Leuchtstoff geringe Mengen Cer enthalten, das ausgenommen ist. Anwender müssen die lokalen Vorschriften zur Entsorgung einhalten. Die LED wird nach aktuellen REACH- und WEEE-Richtlinien nicht als gefährlich eingestuft.

12. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

12.1 Wie hoch ist die typische Lebensdauer dieser LED?

Unter Nennbedingungen (20 mA, Tj<85°C) kann die LED über 50.000 Stunden mit<30% Lichtstromabnahme halten, basierend auf Industriedaten für ähnliche Produkte.

12.2 Kann ich diese LED für Hochleistungsbeleuchtung verwenden?

Nein, die maximale Leistung beträgt 105 mW. Sie ist für Anzeige- und Signalzwecke ausgelegt, nicht für Allgemeinbeleuchtung.

12.3 Wie wähle ich die richtige Klasse für mein Design aus?

Wählen Sie Spannungsklassen passend zu Ihrer Treiberspannung und Toleranzen; wählen Sie Intensitätsklassen für Helligkeitskonsistenz; wählen Sie Chromatizitätsklassen für Farbgleichmäßigkeit. Für Reihenschaltungen verwenden Sie dieselbe Spannungsklasse.

12.4 Was passiert, wenn ich die absoluten maximalen Nennwerte überschreite?

Die Überschreitung der Nennwerte kann sofortigen Ausfall, vorzeitige Degradation oder Farbverschiebung verursachen. Immer Sicherheitsmargen einplanen.

13. Fallstudien (Beispiele zur Veranschaulichung)

13.1 Anzeigelampe in einem Haushaltsgerät

Ein Waschmaschinenhersteller verwendete die weiße LED 1,6x0,8 mm für die Betriebsanzeige. Der weite Abstrahlwinkel ermöglichte Sichtbarkeit aus jeder Richtung. Sie wählten die Spannungsklasse H1 (3,0-3,1 V) und verwendeten einen 150-Ω-Vorwiderstand mit einer 5-V-Versorgung, was 13 mA lieferte und die LED-Lebensdauer an die Gerätegarantie anpasste.

13.2 Automobil-Schalterhintergrundbeleuchtung

Ein Automobilzulieferer der ersten Reihe verwendete diese LED für die Hintergrundbeleuchtung von Fensterhebelschaltern. Der Abstrahlwinkel von 140° sorgte für gleichmäßige Ausleuchtung. Sie benötigten die Farbklasse W31 (kaltweiß) passend zur Farbtemperatur des Armaturenbretts. Sie implementierten eine PWM-Dimmung bei 200 Hz, um die Helligkeit nachts anzupassen. Die LED bestand Temperaturwechseltests bei 85°C gemäß AEC-Q101 (äquivalent).

14. Zukünftige Entwicklungstrends

Der Trend für solche kleinen weißen LEDs geht zu höherer Effizienz und besserer Farbstabilität. Zukünftige Versionen könnten durch effizientere Leuchtstoffe (z. B. Nitrid-Rot-Grün-Leuchtstoffe für hohen CRI) und verbesserte Chip-Designs eine Effizienz von 150 lm/W erreichen. Die Miniaturisierung schreitet fort, wobei 1005 (1,0x0,5 mm) und 0603-Gehäuse üblich werden. Die Industrie bewegt sich auch in Richtung standardisierter Chromatizitätsklassen (MacAdam-Ellipsen), um Farbabweichungen zu reduzieren.