Datenblatt für weiße LED RF-A3E31-WYSH-B2 - Abmessungen 3,0x3,0x0,55 mm - Spannung 3,1 V - Leistung 1,1 W - Deutsches Technisches Dokument

2. Produktübersicht

2.1 Allgemeine Beschreibung

Die RF-A3E31-WYSH-B2 ist eine leistungsstarke weiße LED, die durch Kombination eines blauen LED-Chips mit einer Phosphorkonvertierung hergestellt wird. Sie ist in einem kompakten 3,0 mm × 3,0 mm × 0,55 mm großen oberflächenmontierbaren EMC-Gehäuse (Epoxid-Formmasse) untergebracht, das eine hervorragende thermische Beständigkeit und Zuverlässigkeit bietet. Diese LED wurde für anspruchsvolle Automobilbeleuchtungsanwendungen im Innen- und Außenbereich entwickelt und erfüllt die strengen AEC-Q102-Stresstestqualifikationsrichtlinien für automobile diskrete Halbleiter.

2.2 Hauptmerkmale

• EMC-Gehäuse:Die Verwendung von EMC-Material bietet im Vergleich zu herkömmlichen Kunststoffgehäusen eine überlegene Wärmeableitung und mechanische Festigkeit.
• Extrem weiter Abstrahlwinkel:Mit einem Halbwinkel von 120° wird eine gleichmäßige Lichtverteilung für verschiedene Beleuchtungsdesigns gewährleistet.
• SMT-Kompatibilität:Geeignet für alle standardmäßigen SMT-Bestückungs- und Reflow-Lötprozesse.
• Gurt- und Rollenverpackung:Erhältlich auf 8-mm-Gurtband und 180-mm-Rolle, 5.000 Stück pro Rolle, für effiziente automatisierte Bestückung.
• Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe:MSL Level 2, mit minimalen Handhabungsvorkehrungen für feuchtigkeitsempfindliche Bauteile.
• Umweltkonformität:RoHS- und REACH-konform, frei von gefährlichen Substanzen.
• AEC-Q102-Qualifikation:Der Qualifikationstestplan des Produkts basiert auf den Richtlinien von AEC-Q102 und gewährleistet die Zuverlässigkeit für automobilen Umgebungen.

2.3 Anwendungen

• Automobilbeleuchtung:Innenbeleuchtung (Armaturenbrett, Innenleuchten) und Außenbeleuchtung (Rückleuchten, Blinker, Tagfahrlicht).
• Allgemeinbeleuchtung:Geeignet für jede Anwendung, die hohe Helligkeit und einen weiten Abstrahlwinkel auf kleinem Raum erfordert.

3. Eingehende technische Parameteranalyse

3.1 Elektrische und optische Eigenschaften

Getestet bei einer Löttemperatur von 25 °C und einem Vorwärtsstrom von 350 mA zeigt die LED die folgenden Nennkennwerte:

• Vorwärtsspannung (VF):Mindestens 2,8 V, typisch 3,1 V, maximal 3,4 V. Diese enge Verteilung ermöglicht ein konsistentes Design in Serien-Parallel-Anordnungen.
• Lichtstrom (Φ):Mindestens 83,7 lm, typisch 102 lm, maximal 117 lm. Dieser Bereich entspricht einer hohen Effizienz bei einem Treiberstrom von 0,35 A und eignet sich sowohl für Signal- als auch für Umgebungsbeleuchtung.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):120° (Halbwertsbreite), ermöglicht eine weitflächige Beleuchtung.
• Wärmewiderstand (RTHJ-S):12 °C/W, was auf eine effiziente Wärmeübertragung vom Sperrschicht zum Lötpunkt hinweist, entscheidend für das Wärmemanagement bei Hochstrombetrieb.
• Sperrstrom (IR):Nicht für Sperrbetrieb ausgelegt; es sollte keine Sperrspannung angelegt werden.

3.2 Absolute Grenzwerte

Die sicheren Betriebsgrenzen der LED sind klar definiert:

• Verlustleistung (PD):Maximal 1700 mW.
• Vorwärtsstrom (IF):500 mA Dauerstrom; 700 mA gepulst (1/10 Tastverhältnis, 10 ms Pulsbreite).
• Sperrspannung (VR):Nicht für Sperrbetrieb ausgelegt.
• ESD (HBM):Hält 8000 V stand, mit einer Ausbeute über 90 %.
• Betriebstemperatur (TOPR):-40 °C bis +125 °C.
• Lagertemperatur:-40 °C bis +125 °C.
• Sperrschichttemperatur (TJ):Maximal 150 °C.

Hinweis: Alle Messungen werden unter standardisierten Bedingungen durchgeführt. Der maximale Strom sollte nach Messung der Gehäusetemperatur bestimmt werden, um sicherzustellen, dass die Sperrschichttemperatur den Nenngrenzwert nicht überschreitet.

3.3 Thermische Eigenschaften

Mit einem Wärmewiderstand von 12 °C/W vom Sperrschicht zum Lötpunkt bietet die LED eine gute thermische Leistung. Bei 350 mA mit einer typischen VF von 3,1 V beträgt die Leistung etwa 1,085 W, was zu einem Temperaturanstieg von ca. 13 °C zwischen Sperrschicht und Lötpunkt führt. Eine angemessene Wärmeableitung ist unerlässlich, um die Sperrschichttemperatur unter 150 °C zu halten, insbesondere bei höheren Strömen oder erhöhten Umgebungstemperaturen.

4. Erklärung des Binning-Systems

4.1 Vorwärtsspannungs-Bins

Die LED wird bei 350 mA in sechs Spannungs-Bins sortiert: G1 (2,8-2,9 V), G2 (2,9-3,0 V), H1 (3,0-3,1 V), H2 (3,1-3,2 V), I1 (3,2-3,3 V), I2 (3,3-3,4 V). Dieses enge Binning gewährleistet eine gleichbleibende Helligkeit und einen gleichbleibenden Stromverbrauch in der Massenproduktion.

4.2 Lichtstrom-Bins

Drei Lichtstrom-Bins sind definiert: RA (83,7-93,2 lm), RB (93,2-105 lm), SA (105-117 lm). Die Auswahl geeigneter Lichtstrom-Bins ermöglicht es Kunden, spezifische Helligkeitsanforderungen zu erfüllen und gleichzeitig die Farbgleichmäßigkeit zu wahren.

4.3 Farbort-Bins

Die LED wird im Farbort-Bin 5E angeboten, definiert durch vier CIE-Koordinaten: (0,5536;0,4221), (0,5764;0,4075), (0,5883;0,4111), (0,5705;0,4289). Dies entspricht einem warmweißen Farbbereich (amber-weiß), der typischerweise in automobilen Signalleuchten wie Blinkern und Rückleuchten verwendet wird.

5. Analyse der Leistungskurven

5.1 Vorwärtsspannung vs. Vorwärtsstrom (I-V-Kurve)

Die I-V-Kurve zeigt, dass die Vorwärtsspannung bei 100 mA etwa 2,7 V, bei 350 mA etwa 3,1 V und bei 500 mA etwa 3,4 V beträgt. Die Kurve ist typisch für GaN-basierte blaue LEDs mit einem dynamischen Widerstand, der bei höheren Strömen leicht ansteigt.

5.2 Vorwärtsstrom vs. relative Intensität

Die relative Lichtintensität steigt nahezu linear mit dem Vorwärtsstrom bis etwa 300 mA an und beginnt dann aufgrund von Erwärmung und Effizienzverlust zu sättigen. Bei 500 mA beträgt die relative Intensität etwa 160 % der Intensität bei 350 mA, was auf eine gute Stromtragfähigkeit hinweist.

5.3 Temperaturabhängigkeit

Die Leistung der LED variiert mit der Lötpunkttemperatur (TS):

• Relative Intensität vs. TS:Bei TS = 125 °C sinkt die relative Intensität auf etwa 65 % des Wertes bei 25 °C, was die thermische Empfindlichkeit unterstreicht.
• Vorwärtsstrom-Derating:Um die Sperrschichttemperatur ≤ 150 °C zu halten, wird der maximale Vorwärtsstrom von 500 mA bei TS = 25 °C auf etwa 200 mA bei TS = 125 °C reduziert.
• Vorwärtsspannung vs. TS:VF sinkt mit steigender Temperatur (negativer Koeffizient von ca. -2 mV/°C), typisch für LEDs.

5.4 Abstrahlcharakteristik

Das Abstrahldiagramm zeigt eine lambertähnliche Verteilung mit einem Halbwinkel von 60° (120° FWHM). Die Intensität ist bei 0° maximal und fällt bei ±60° auf 50 % ab, was eine gleichmäßige Ausleuchtung über eine große Fläche ermöglicht.

5.5 Farbortverschiebung vs. Vorwärtsstrom

Mit steigendem Vorwärtsstrom von 0 auf 500 mA verschiebt sich die CIE-x-Koordinate um ca. +0,012 und die y-Koordinate um +0,006. Diese Verschiebung ist auf die Änderung der spektralen Leistungsverteilung bei unterschiedlichen Stromdichten zurückzuführen. Entwickler sollten diese Farbverschiebung bei Anwendungen mit engen Farbtoleranzen berücksichtigen.

5.6 Spektrale Verteilung

Das Spektrum entspricht dem einer typischen weißen LED: ein blaues Maximum bei ca. 450 nm und eine breite gelbe Phosphoremission mit einem Maximum bei ca. 560 nm. Die relative Intensität des blauen Peaks beträgt etwa 0,2 im Vergleich zum Phosphorpeak, was auf ein warmweißes Erscheinungsbild hinweist. Das Spektrum erstreckt sich von 430 nm bis 750 nm.

6. Mechanische und Verpackungsinformationen

6.1 Gehäuseabmessungen

Das LED-Gehäuse misst 3,00 mm × 3,00 mm × 0,55 mm (Länge × Breite × Höhe). Die Ansicht von unten zeigt zwei Kathodenpads und zwei Anodenpads: das größere Pad (2,60 mm × 1,50 mm) ist die Anode, das kleinere Pad (2,40 mm × 0,65 mm) ist die Kathode. Detaillierte Abmessungen sind in den Zeichnungen des Datenblatts angegeben. Sofern nicht anders angegeben, haben alle Abmessungen eine Toleranz von ±0,2 mm.

6.2 Empfohlene Lötmuster

Das empfohlene PCB-Landmuster umfasst zwei rechteckige Pads: eines für die Anode (1,55 mm × 0,65 mm) und eines für die Kathode (0,65 mm × 0,55 mm) mit entsprechendem Abstand zum Gehäuseboden. Eine korrekte Pad-Auslegung gewährleistet eine gute Lötstellenbildung und Wärmeübertragung.

6.3 Polaritätskennzeichnung

Die Polarität ist auf dem Gehäuse deutlich gekennzeichnet: Eine Kerbe oder ein Punkt auf der Oberseite zeigt die Kathodenseite an. Die Ansicht von unten zeigt ebenfalls, dass das größere Pad der Anode entspricht. Eine falsche Polarität kann zu LED-Schäden führen, da ein Sperrbetrieb nicht zulässig ist.

7. Löt- und Bestückungsrichtlinien

7.1 Reflow-Lötparameter

Die LED ist für bleifreies Reflow-Löten geeignet. Das empfohlene Reflow-Profil umfasst:

• Durchschnittliche Aufheizrate:Max. 3 °C/s (von Tsmin bis Tp).
• Vorwärmen:150 °C bis 200 °C für 60-120 Sekunden.
• Zeit über 217 °C:60-120 Sekunden.
• Spitzentemperatur:260 °C, mit einer Zeit innerhalb von 5 °C der Spitze von max. 10 Sekunden.
• Abkühlrate:Max. 6 °C/s.
• Zeit von 25 °C bis zur Spitze:Max. 8 Minuten.

Das Reflow-Löten sollte nicht mehr als zweimal durchgeführt werden. Wenn zwischen den Lötvorgängen mehr als 24 Stunden vergehen, können die LEDs durch absorbierte Feuchtigkeit beschädigt werden. Handlöten ist mit einem Lötkolben bei ≤300 °C für ≤3 Sekunden möglich, jedoch nur einmal.

7.2 Handhabungshinweise

• Mechanische Belastung:Keinen Druck auf die Silikonlinsenoberfläche ausüben, da diese weich ist und interne Schaltkreise beschädigen kann. Verwenden Sie geeignete Werkzeuge zur Handhabung von der Seite.
• Verzug:Keine Komponenten auf verzogenen Leiterplatten montieren; vermeiden Sie ein Biegen der Schaltung nach dem Löten.
• Abkühlung:Nach dem Reflow eine allmähliche Abkühlung zulassen; schnelles Abkühlen oder Vibration während des Abkühlens kann Schäden verursachen.
• Reinigung:Isopropylalkohol wird zur Reinigung empfohlen. Ultraschallreinigung wird nicht empfohlen, da sie die LED beschädigen kann.
• Feuchtigkeitslagerung:Ungeöffnete Beutel: ≤30 °C, ≤75 % RH für bis zu 1 Jahr. Nach dem Öffnen: ≤30 °C, ≤60 % RH, innerhalb von 24 Stunden verwenden. Wird dies überschritten, bei 60±5 °C für ≥24 Stunden backen.
• ESD-Schutz:Die LED ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung; während der Handhabung sind geeignete ESD-Vorsichtsmaßnahmen zu treffen.

8. Verpackungs- und Bestellinformationen

8.1 Verpackungsspezifikationen

Die LED wird in Gurt- und Rollenverpackung geliefert: 5.000 Stück pro Rolle. Das Gurtband hat die Abmessungen: A0=3,30±0,1 mm, B0=3,30±0,1 mm, K0=0,90±0,1 mm, mit einer standardmäßigen 8-mm-Gurtbreite. Der Rollendurchmesser beträgt 180 mm, der Nabendurchmesser 60 mm und das Bohrungsloch 13 mm. Die Rollen werden in feuchtigkeitsdichten Beuteln mit Trockenmittel und Feuchtigkeitsindikator verpackt.

8.2 Etiketteninformationen

Jede Rolle trägt ein Etikett mit: Teilenummer (Modell), Spezifikationsnummer, Chargennummer, Bincode (Lichtstrom, Farbort, Spannung), Menge und Datum. Dies erleichtert die Rückverfolgbarkeit und Bestandsverwaltung.

9. Anwendungsempfehlungen

9.1 Typische Anwendungsszenarien

Aufgrund ihrer hohen Helligkeit, des weiten Abstrahlwinkels und der AEC-Q102-Qualifikation ist die RF-A3E31-WYSH-B2 ideal für:

• Automobil-Außenbeleuchtung:Rückleuchten, Blinker, Bremsleuchten, Tagfahrlicht (DRL).
• Automobil-Innenbeleuchtung:Innenleuchten, Kartenleseleuchten, Umgebungsbeleuchtungsstreifen.
• Industrie- und Gewerbebeleuchtung:Beschilderung, Dekorationsbeleuchtung, Notbeleuchtung.

9.2 Designüberlegungen

• Wärmemanagement:Sorgen Sie für eine ausreichende Wärmeableitung, um die Lötpunkttemperatur für eine optimale Lebensdauer unter 125 °C zu halten. Verwenden Sie thermische Durchkontaktierungen und Kupferflächen unter den LED-Pads.
• Stromregelung:Verwenden Sie Konstantstromtreiber oder Vorwiderstände, um den Strom zu begrenzen und ein thermisches Durchgehen aufgrund von VF-Schwankungen zu verhindern. Vermeiden Sie Sperrspannung.
• Schwefel- und Halogenkontrolle:Die Betriebsumgebung sollte weniger als 100 ppm Schwefelverbindungen enthalten. Der Gehalt an Brom und Chlor in den umgebenden Materialien sollte jeweils unter 900 ppm und insgesamt unter 1500 ppm liegen, um Korrosion und Verfärbung der Silikonlinse zu vermeiden.
• Flüchtige organische Verbindungen (VOCs):Vermeiden Sie Klebstoffe und Vergussmassen, die organische Dämpfe ausgasen, da diese in das Silikon eindringen und eine Vergilbung sowie einen Lichtstromabfall verursachen können.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Kann ich diese LED dauerhaft mit 500 mA betreiben?
A: Der absolute maximale Dauer-Vorwärtsstrom beträgt 500 mA, jedoch nur, wenn die Lötpunkttemperatur niedrig genug ist, um die Sperrschichttemperatur ≤150 °C zu halten. In der Praxis ist bei hohen Umgebungstemperaturen eine Herabsetzung erforderlich. Beachten Sie die Derating-Kurve (Abb. 1-10) als Richtwert.

F: Was ist die typische Farbtemperatur dieser LED?
A: Basierend auf dem Farbort-Bin 5E (CIE-Koordinaten ca. 0,57;0,41) beträgt die korrelierte Farbtemperatur etwa 2700-3000 K, was warmweiß/amber entspricht. Dies ist typisch für automobile Signalleuchten.

F: Wie verhält sich die LED unter Sperrspannung?
A: Diese LED ist nicht für den Sperrbetrieb ausgelegt. Das Anlegen einer Sperrspannung kann zu dauerhaften Schäden führen. Stellen Sie stets sicher, dass der Schaltungsentwurf Sperrspannungen verhindert.

F: Wie lautet die empfohlene Lagerbedingung nach dem Öffnen des Feuchtigkeitsschutzbeutels?
A: Die LED sollte bei ≤30 °C und ≤60 % RH gelagert und innerhalb von 24 Stunden verwendet werden. Bei Nichtgebrauch vor dem Reflow bei 60±5 °C für ≥24 Stunden backen.

F: Kann ich nach dem Löten eine Ultraschallreinigung durchführen?
A: Ultraschallreinigung wird nicht empfohlen, da sie mechanische Schäden an der LED, insbesondere an den Bonddrähten und der Silikonlinse, verursachen kann. Verwenden Sie Isopropylalkohol und schonende Reinigungsmethoden.

11. Praktische Anwendungsbeispiele

11.1 Automobil-Blinkermodul

In einem typischen Blinkermodul werden 6-8 LEDs dieses Typs in Reihe mit einem Strombegrenzungswiderstand geschaltet und von einem 12-V-Autobordnetz gespeist. Bei einer typischen VF von 3,1 V und 350 mA benötigen sechs LEDs in Reihe 18,6 V zuzüglich des Spannungsabfalls am Widerstand. Für eine hohe Effizienz wird ein Aufwärts-/Abwärts-Konstantstromtreiber empfohlen. Der weite Abstrahlwinkel von 120° sorgt für Sichtbarkeit aus allen Winkeln.

11.2 Innenraum-Umgebungsbeleuchtungsstreifen

Für die Umgebungsbeleuchtung können die LEDs mit einem Abstand von 10-15 mm auf einer flexiblen Leiterplatte platziert werden. Bei einem Betriebsstrom von 100-200 mA erzeugen sie ein weiches, warmweißes Licht. Zur Vermeidung von Hotspots können Silikondiffusoren verwendet werden. Aufgrund von MSL Level 2 muss die Bestückung innerhalb von 24 Stunden nach dem Öffnen des Beutels erfolgen, und die Leiterplatte muss frei von Verunreinigungen gehalten werden.

12. Funktionsprinzip

Diese weiße LED arbeitet nach dem Prinzip der phosphorkonvertierten LED (pc-LED). Ein blauer InGaN/GaN-LED-Chip emittiert blaues Licht bei etwa 450 nm. Dieses blaue Licht regt einen gelb emittierenden Leuchtstoff (typischerweise YAG:Ce oder ähnlich) an, der auf dem Chip aufgebracht ist. Die Kombination von blauem und gelbem Licht erzeugt weißes Licht. Der genaue Farbpunkt (Farbort) wird durch die Dicke und Zusammensetzung der Leuchtstoffschicht bestimmt. Das Bauteil wird mit einem Konstantstrom betrieben; der Strom steuert direkt die Helligkeit und beeinflusst aufgrund des unterschiedlichen thermischen Verhaltens von Leuchtstoff und Chip auch geringfügig die Farbtemperatur.

13. Branchentrends und Entwicklungsrichtung

Die Automobilbeleuchtungsbranche stellt sich rasch von herkömmlichen Halogen- und Xenonlampen auf LED-basierte Lösungen um. Zu den wichtigsten Trends gehören:

• Höhere Effizienz:Kontinuierliche Verbesserungen der Leuchtstoffeffizienz und Chiptechnologie treiben die Effizienz weißer LEDs auf über 150 lm/W.
• Miniaturisierung:Kleinere Gehäuse wie 3,0 × 3,0 mm ermöglichen dünnere und flexiblere Beleuchtungsdesigns.
• Farbabstimmung:Mehrfarbige und abstimmbare weiße LEDs gewinnen für adaptive Scheinwerfer und stimmungsvolle Umgebungsbeleuchtung an Beliebtheit.
• Zuverlässigkeit:Standards wie AEC-Q102 gewährleisten eine automobile Zuverlässigkeit mit strengen Tests hinsichtlich Temperaturwechsel, Feuchtigkeit und Vibration.
• Intelligente Beleuchtung:Die Integration mit Sensoren und Kommunikationsmodulen (Li-Fi, V2X) ist die nächste Grenze.

Die RF-A3E31-WYSH-B2 LED ist mit ihrer AEC-Q102-Qualifikation und hohen Leistung bestens positioniert, um diese sich entwickelnden Anforderungen im Automobilsektor zu erfüllen.