Weiße LED 3,00x1,40x0,52mm 2,8-3,4V 680mW Automotive-Klasse | RF-A1F30-W1FN-B1

1. Produktübersicht

1.1 Allgemeine Beschreibung

Die RF-A1F30-W1FN-B1 ist eine weiße Leuchtdiode (LED), die durch Kombination eines blauen Chips mit Phosphorkonversion hergestellt wird. Sie ist in einem EMC-Gehäuse (Epoxidharz-Vergussmasse) mit den Abmessungen 3,00 mm x 1,40 mm x 0,52 mm untergebracht. Diese kompakte Bauform eignet sich für platzbeschränkte Anwendungen in der Automobilinnen- und Außenbeleuchtung. Die LED liefert einen typischen Lichtstrom von 26,8 bis 39,8 Lumen bei einem Durchlassstrom von 80 mA mit einer Durchlassspannung von 2,8 V bis 3,4 V. Der breite Abstrahlwinkel von 120° sorgt für eine gleichmäßige Lichtverteilung. Das Bauteil ist nach AEC-Q101 qualifiziert und erfüllt strenge Automobil-Zuverlässigkeitsstandards.

1.2 Merkmale

• EMC-Gehäuse für hohe Temperaturstabilität und Robustheit.
• Extrem breiter Abstrahlwinkel von 120°.
• Geeignet für alle SMT-Bestückungs- und Reflow-Lötprozesse.
• Lieferbar in Gurt- und Rollenverpackung (5.000 Stück/Rolle).
• Feuchteempfindlichkeitsstufe: Stufe 2 (MSL 2).
• Erfüllt die Anforderungen von RoHS und REACH.
• Qualifiziert gemäß AEC-Q101-Stresstest für Automotive-Diskrethalbleiter.

1.3 Anwendungen

Diese LED ist für Automobilbeleuchtungsanwendungen konzipiert, einschließlich Innenraumbeleuchtung, Armaturenbrettanzeigen und Außensignalleuchten. Ihre hohe Zuverlässigkeit und der weite Betriebstemperaturbereich (-40°C bis +110°C) machen sie ideal für anspruchsvolle Automobilumgebungen.

2. Technische Parameter

2.1 Elektrische und optische Kennwerte (Ts=25°C)

Die folgende Tabelle fasst die wichtigsten elektrischen und optischen Parameter zusammen, gemessen bei einem Durchlassstrom von 80 mA (sofern nicht anders angegeben).

Hinweis: Die Messtoleranzen betragen ±0,1 V für Durchlassspannung, ±10 % für Lichtstrom und ±0,005 für Farbkoordinaten.

2.2 Absolute Grenzwerte (Ts=25°C)

Die absoluten Grenzwerte dürfen nicht überschritten werden, um eine dauerhafte Beschädigung der LED zu vermeiden.

3. Binning-System

3.1 Durchlassspannungs- und Lichtstrom-Bins

Um eine gleichbleibende Leistung zu gewährleisten, wird die LED basierend auf Durchlassspannung (VF) und Lichtstrom (Φ) bei IF=80 mA in Bins einsortiert. VF-Bins werden mit V2 (2,8-2,9 V) bis V7 (3,3-3,4 V) bezeichnet. Die Lichtstrom-Bins reichen von 8P (26,8-28,7 lm) bis 9Q (37,3-39,8 lm). Dieses Binning-System ermöglicht es Kunden, Bauteile mit genau kontrollierten elektrischen und optischen Eigenschaften auszuwählen.

3.2 Chromatizitäts-Bins

Die Farbkoordinaten sind in 18 Chromatizitäts-Bins (A1 bis A9 und B1 bis B9) im CIE 1931-Farbraum unterteilt. Jeder Bin wird durch vier Eck-CIE-x,y-Koordinaten definiert. Beispielsweise deckt Bin A1 x von 0,3013 bis 0,3063 und y von 0,2943 bis 0,3135 ab. Dieses feine Binning gewährleistet ein gleichmäßiges weißes Farberscheinungsbild für Beleuchtungssysteme.

4. Analyse der Leistungskurven

4.1 Durchlassspannung vs. Durchlassstrom

Die I-V-Kennlinie (Abb. 1-7) zeigt die typische exponentielle Beziehung zwischen Durchlassspannung und Durchlassstrom. Bei 25°C ergibt eine Durchlassspannung von etwa 2,9 V einen Strom von 80 mA. Steigt die Spannung auf 3,4 V, überschreitet der Strom 200 mA. Diese Kennlinie ist für die Auslegung von Konstantstromtreibern zur Vermeidung von Überstrom unerlässlich.

4.2 Durchlassstrom vs. relativer Lichtstrom

Der relative Lichtstrom steigt nahezu linear mit dem Durchlassstrom bis zu 160 mA an (Abb. 1-8). Bei 80 mA beträgt die relative Intensität etwa 50 % des Maximums bei 200 mA. Dieses Verhalten hilft, die Helligkeit bei verschiedenen Ansteuerströmen vorherzusagen.

4.3 Temperatureinflüsse

Die Abbildungen 1-9 bis 1-11 veranschaulichen den Einfluss der Löttemperatur auf die Leistung. Mit steigender Temperatur nimmt der relative Lichtstrom ab (Abb. 1-9). Der maximal zulässige Durchlassstrom muss bei höheren Temperaturen reduziert werden (Abb. 1-10). Die Durchlassspannung sinkt ebenfalls mit steigender Temperatur mit einer Rate von etwa -2 mV/°C (Abb. 1-11). Ein ordnungsgemäßes Thermomanagement ist entscheidend, um Lichtleistung und Zuverlässigkeit zu erhalten.

4.4 Abstrahlcharakteristik

Das Abstrahldiagramm (Abb. 1-12) zeigt eine lambertähnliche Verteilung mit einem Halbwinkel von 60° (120° volle Breite bei halbem Maximum). Die relative Intensität fällt symmetrisch von 100 % bei 0° auf etwa 50 % bei ±60° ab.

4.5 Spektralverteilung

Das Spektrum (Abb. 1-14) erstreckt sich von 380 nm bis 780 nm mit einem Peak bei etwa 450 nm (blauer Chip) und einem breiten Phosphorband von 500 nm bis 700 nm. Diese Kombination ergibt je nach Bin eine warm- bis neutralweiße korrelierte Farbtemperatur.

4.6 Farbverschiebung vs. Strom und Temperatur

Abb. 1-13 zeigt, dass sich die Farbkoordinaten mit steigender Temperatur geringfügig verschieben. Die Verschiebung ist in y-Richtung stärker ausgeprägt. Diese Information ist für farbkritische Beleuchtungsanwendungen von entscheidender Bedeutung.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das Gehäuse misst 3,00 mm (Länge) × 1,40 mm (Breite) × 0,52 mm (Höhe) mit Toleranzen von ±0,2 mm. Die Draufsicht zeigt eine rechteckige Lichtemissionsfläche von 2,61 mm × 1,40 mm. Zwei Kathoden- und Anodenpads befinden sich auf der Unterseite für die Oberflächenmontage.

5.2 Lötmuster

Empfohlene Lötpad-Layout-Abmessungen: 3,50 mm (Länge) × 0,91 mm (Breite) pro Pad mit einem Rastermaß von 2,10 mm. Ein korrektes Pad-Design gewährleistet eine gute Lötstellen-Zuverlässigkeit und Wärmeableitung.

5.3 Polarität

Die Polarität der LED ist auf der Unterseite des Gehäuses mit einem (+) und (-) Zeichen markiert. Die Kathodenseite wird durch eine flache Kante an der Gehäusekontur angezeigt. Eine falsche Polarität kann die LED beschädigen.

6. Richtlinien für das SMT-Reflow-Löten

6.1 Reflow-Profil

Das empfohlene Reflow-Lötprofil basiert auf JEDEC-Standards. Wichtige Parameter: Vorheizen von 150°C auf 200°C für 60-120 Sekunden, Aufheizrate ≤3°C/s, Zeit über 217°C (TL) maximal 60 Sekunden, Spitzentemperatur 260°C mit einer Verweilzeit von 10 Sekunden und Abkühlrate ≤6°C/s. Die Gesamtzeit von 25°C bis zur Spitze sollte 8 Minuten nicht überschreiten. Führen Sie nicht mehr als zwei Reflow-Durchgänge durch.

6.2 Vorsichtsmaßnahmen

Üben Sie während des Aufheizens oder Abkühlens keine mechanische Spannung auf die LED aus. Vermeiden Sie schnelles Abkühlen. Das LED-Vergussmaterial ist Silikon, das weich ist; vermeiden Sie direkten Druck auf die Linse. Verwenden Sie eine geeignete Bestückungsdüse mit angemessener Kraft. Bauteile dürfen nicht auf verzogene Leiterplatten montiert werden.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Gurt und Rolle

Die LED wird in Gurt- und Rollenverpackung mit 5.000 Stück pro Rolle geliefert. Abmessungen des Trägergurts: Breite 8,0±0,1 mm, Teilung 4,0 mm. Rollenabmessungen: Durchmesser 178±1 mm, Nabendurchmesser 60±1 mm und Breite 13,0±0,5 mm. Der Gurt enthält einen Vorlauf und einen Nachlauf von 80-100 leeren Taschen.

7.2 Etiketteninformationen

Jede Rolle ist mit Teilenummer, Spezifikationsnummer, Chargennummer, Bin-Code (für Lichtstrom, Chromatizität, Spannung), Menge und Datum gekennzeichnet. Das Etikett enthält außerdem einen Barcode für die Bestandsverfolgung.

7.3 Feuchteempfindlichkeit

Die MSL-Stufe ist 2. Der Feuchtigkeitsschutzbeutel muss vor dem Öffnen bei ≤30°C und ≤75% relativer Luftfeuchtigkeit gelagert werden. Nach dem Öffnen müssen die LEDs innerhalb von 24 Stunden verwendet oder bei 60±5°C für mindestens 24 Stunden gebacken werden.

8. Zuverlässigkeitsprüfung

Die LED hat standardmäßige Zuverlässigkeitstests gemäß AEC-Q101-Richtlinien bestanden. Testpunkte umfassen: Reflow-Löten (260°C, 10s, 2 Mal), Feuchteempfindlichkeit (MSL2, 85°C/60%RF, 168h), Temperaturschock (-40°C bis 125°C, 1000 Zyklen), Lebensdauertest (105°C, IF=80 mA, 1000h) und Hochtemperatur-Hochfeuchte (85°C/85%RF, IF=80 mA, 1000h). Alle Tests erfordern 0 Ausfälle bei 20 Proben. Ausfallkriterien: Durchlassspannungsverschiebung >10% über USL, Sperrstrom >2x USL oder Lichtstromabfall >30% unter LSL.

9. Lagerungs- und Handhabungshinweise

9.1 Lagerbedingungen

Ungeöffnete Beutel: Bei ≤30°C und ≤75% RF bis zu 1 Jahr lagern. Nach dem Öffnen innerhalb von 24 Stunden bei ≤30°C und ≤60% RF verwenden. Bei Überschreitung bei 60±5°C für >24 Stunden backen.

9.2 ESD- und EOS-Schutz

Die LED ist empfindlich gegenüber elektrostatischen Entladungen (ESD). 90 % der Bauteile bestehen 8000 V HBM. Verwenden Sie geeignete ESD-Schutzmaßnahmen: geerdete Arbeitsplätze, Ionisatoren und antistatische Verpackungen. Elektrische Überlastung (EOS) muss ebenfalls durch Verwendung von Strombegrenzungswiderständen und geeignetem Schaltungsdesign vermieden werden.

9.3 Chemische Beständigkeit

Vermeiden Sie Einwirkung von Schwefelverbindungen >100 PPM, Brom >900 PPM, Chlor >900 PPM und Gesamt Br+Cl >1500 PPM. Verwenden Sie keine Klebstoffe, die flüchtige organische Verbindungen (VOCs) ausgasen. Zur Reinigung wird Isopropylalkohol empfohlen. Ultraschallreinigung wird nicht empfohlen, da sie die LED beschädigen kann.

10. Überlegungen zum Anwendungsdesign

10.1 Thermische Auslegung

Das Thermomanagement ist entscheidend für die Aufrechterhaltung von Lichtleistung und Lebensdauer. Der Wärmewiderstand von der Sperrschicht zur Lötstelle beträgt 50°C/W. Ausreichend Kupferfläche auf der Leiterplatte und thermische Durchkontaktierungen werden empfohlen. Die Sperrschichttemperatur darf 125°C nicht überschreiten.

10.2 Stromreduzierung

Bei Umgebungstemperaturen über 25°C muss der maximale Durchlassstrom reduziert werden. Beachten Sie die Derating-Kurve (Abb. 1-10), die zeigt, dass bei 100°C der maximale Strom auf etwa 80 mA reduziert wird. Arbeiten Sie stets im sicheren Betriebsbereich.

10.3 Schaltungsschutz

Verwenden Sie einen Konstantstromtreiber oder einen Serienwiderstand zur Strombegrenzung. Ein Widerstand mit geeignetem Wert (z. B. um 80 mA aus einer 5-V-Versorgung einzustellen) gewährleistet einen stabilen Betrieb. Ein Verpolungsschutz (z. B. eine Diode) kann erforderlich sein, um Schäden zu vermeiden.

11. Technisches Prinzip

Diese weiße LED verwendet einen blauen InGaN-Chip, der mit einem gelb emittierenden Leuchtstoff (typischerweise YAG:Ce) bedeckt ist. Das blaue Licht des Chips (Peak ~450 nm) regt den Leuchtstoff teilweise an, der gelbes Licht emittiert. Die Kombination von blauem und gelbem Licht erzeugt weißes Licht. Die spezifischen CIE-Farbkoordinaten hängen von der Zusammensetzung und Konzentration des Leuchtstoffs ab und ermöglichen verschiedene Farbtemperaturen.

12. Häufig gestellte Fragen

1. F: Kann die LED mit gepulstem Betrieb verwendet werden?A: Ja, die Spitzenstrombelastbarkeit beträgt 350 mA bei einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 10 ms. Stellen Sie sicher, dass die Durchschnittsleistung 680 mW nicht überschreitet.
2. F: Wie reinigt man die LED nach dem Löten?A: Verwenden Sie Isopropylalkohol. Keine Ultraschallreinigung verwenden. Wenn andere Lösungsmittel verwendet werden, überprüfen Sie die Kompatibilität mit dem Silikonverguss.
3. F: Was passiert, wenn die Lagerzeit nach dem Öffnen des Beutels 24 Stunden überschreitet?A: Die LED kann Feuchtigkeit aufnehmen, was ein Backen bei 60±5°C für >24 Stunden vor der Verwendung erforderlich macht.
4. F: Kann die LED in der Außenbeleuchtung von Kraftfahrzeugen im Freien verwendet werden?A: Ja, das Bauteil ist AEC-Q101-qualifiziert und arbeitet von -40°C bis +110°C, geeignet für Außenanwendungen. Es ist jedoch eine ordnungsgemäße Abdichtung gegen Feuchtigkeit und Verunreinigungen erforderlich.
5. F: Ist die LED mit bleifreiem Löten kompatibel?A: Ja, das empfohlene Reflow-Profil ist bleifrei mit einer Spitzentemperatur von 260°C.