Weißer LED SMD 3,00x1,40x0,52mm Datenblatt - Durchlassspannung 2,8V - Lichtstrom 23lm - Leistung 0,192W - Automobil AEC-Q102 qualifiziert

1. Produktübersicht

Diese weiße LED wird mit einem blauen Chip in Kombination mit einem Leuchtstoff hergestellt, um ein breites weißes Lichtspektrum zu erzielen. Das Bauelement ist in einem kompakten EMC-Gehäuse (Epoxid-Harz) mit Abmessungen von 3,00 mm x 1,40 mm x 0,52 mm erhältlich. Es ist für Automobil-Innen- und Außenbeleuchtungsanwendungen ausgelegt und erfüllt vollständig die AEC-Q102-Stresstestqualifikation für diskrete Halbleiter der Automobilklasse. Die LED bietet einen extrem weiten Abstrahlwinkel von 120°, was sie für Anwendungen geeignet macht, die eine gleichmäßige Lichtverteilung erfordern. Mit Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe 2 (MSL2) und RoHS-Konformität ist das Bauelement für die Standard-SMT-Montage und Reflow-Lötprozesse optimiert.

2. Analyse der technischen Parameter

2.1 Elektrische und optische Eigenschaften

Bei einem Prüfstrom von IF = 50 mA und einer Löttemperatur von Ts = 25 °C liegt die Durchlassspannung (VF) zwischen 2,6 V (Minimum) und 3,2 V (Maximum), mit einem typischen Wert von 2,8 V. Der Sperrstrom (IR) bei VR = 5 V beträgt typischerweise weniger als 10 µA, was eine geringe Leckage gewährleistet. Der Lichtstrom (Φ) ist zwischen 19,6 lm (min.) und 26,9 lm (max.) spezifiziert, mit einem typischen Wert von 23 lm. Der Abstrahlwinkel (2θ1/2) beträgt typischerweise 120 Grad. Der Wärmewiderstand von der Sperrschicht zur Lötstelle (RTHJ-S) beträgt maximal 50 °C/W, was auf eine gute Wärmeableitungsfähigkeit hinweist.

2.2 Absolute Maximalwerte

Die maximale Verlustleistung (PD) beträgt 384 mW. Der Durchlassstrom (IF) sollte 120 mA DC nicht überschreiten, während der Spitzendurchlassstrom (IFP) bei einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Impulsbreite von 10 ms 200 mA erreichen kann. Die maximale Sperrspannung (VR) beträgt 5 V. Das Bauelement hält einer elektrostatischen Entladung (ESD) von bis zu 8000 V (HBM) mit einer Ausbeute von über 90 % stand. Der Betriebstemperaturbereich liegt zwischen -40 °C und +125 °C, die Lagertemperatur ist identisch. Die maximale Sperrschichttemperatur (TJ) beträgt 150 °C.

3. Sortiersystem

3.1 Durchlassspannungs-Bins

Bei IF = 50 mA wird die Durchlassspannung in sechs 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) und I2 (3,3–3,4 V). Diese feine Sortierung ermöglicht es Kunden, LEDs mit eng tolerierter Spannung für Parallel- oder Serienschaltungen auszuwählen.

3.2 Lichtstrom-Bins

Der Lichtstrom wird in drei Bins sortiert: KA (19,6–21,8 lm), KB (21,8–24,2 lm) und LA (24,2–26,9 lm). Zusammen mit den Spannungsbins bietet dies eine umfassende Auswahl für anwendungsspezifische Helligkeitsanforderungen.

3.3 Farbort-Bins

Das CIE-Farbdiagramm zeigt zwei Farbbins: ZG0 und ZG1. ZG0 hat die Koordinatengrenzen (0,3059,0,3112), (0,3122,0,3258), (0,3240,0,3258), (0,3177,0,3112). ZG1 ist definiert durch (0,3122,0,3258), (0,3185,0,3404), (0,3303,0,3404), (0,3240,0,3258). Diese Bins gewährleisten eine konsistente Farberscheinung über Produktionschargen hinweg.

4. Analyse der Leistungskurven

4.1 Durchlassspannung vs. Durchlassstrom

Die I-V-Kurve zeigt, dass mit steigender Durchlassspannung von 2,6 V auf 3,0 V der Durchlassstrom von 0 mA auf etwa 60 mA ansteigt. Die Kurve ist exponentiell, typisch für LEDs, was darauf hinweist, dass kleine Spannungsänderungen große Stromänderungen verursachen; daher ist die Stromregelung entscheidend.

4.2 Relative Intensität vs. Durchlassstrom

Die relative Lichtintensität steigt bis zu 70 mA nahezu linear mit dem Durchlassstrom an. Bei 50 mA beträgt die relative Intensität etwa 100 %, bei 10 mA sinkt sie auf etwa 20 %. Diese lineare Beziehung erleichtert das Dimmen durch Stromanpassung.

4.3 Löttemperatur vs. Relative Intensität

Mit steigender Löttemperatur von 20 °C auf 120 °C nimmt die relative Intensität allmählich von 100 % auf etwa 85 % ab. Dies unterstreicht die Bedeutung des Wärmemanagements zur Aufrechterhaltung der Lichtleistungsstabilität.

4.4 Löttemperatur vs. Durchlassstrom

Der maximal zulässige Durchlassstrom muss bei höheren Temperaturen reduziert werden. Bei Ts = 25 °C beträgt IF max 120 mA; bei Ts = 100 °C sinkt er auf etwa 60 mA. Eine geeignete Kühlung gewährleistet den Betrieb innerhalb sicherer Grenzen.

4.5 Durchlassspannung vs. Löttemperatur

Die Durchlassspannung nimmt mit steigender Temperatur leicht ab (etwa -2 mV/°C). Dieser negative Temperaturkoeffizient muss bei Konstantspannungsansteuerungen berücksichtigt werden.

4.6 Abstrahlcharakteristik

Das Emissionsmuster ist lambertähnlich mit einem breiten Halbwinkel von ±60°. Dies sorgt für eine gleichmäßige Ausleuchtung über eine große Fläche, ideal für Automobil-Innenbeleuchtung wie Deckenleuchten oder Leselampen.

4.7 Farbverschiebung vs. Temperatur

Bei höheren Löttemperaturen (85 °C und 105 °C) verschieben sich die Farbkoordinaten geringfügig zu höheren Y-Werten (grüner), aber die Änderung liegt innerhalb von 0,01 Einheiten, was auf eine gute Farbstabilität über die Temperatur hinweist.

4.8 Spektrale Verteilung

Die weiße LED zeigt ein breites Spektrum von 400 nm bis 750 nm mit einem Peak um 450 nm (blauer Chip) und einem sekundären Leuchtstoffpeak um 550-600 nm. Dies ergibt einen hohen Farbwiedergabeindex, der für die Allgemeinbeleuchtung geeignet ist.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das Gehäuse hat die Maße 3,00 mm x 1,40 mm x 0,52 mm. Die Draufsicht zeigt einen zentralen Emissionsbereich von 2,61 mm x 1,60 mm. Die Seitenansicht zeigt eine Dicke von 0,52 mm mit einem kleinen Vorsprung von 0,05 mm. Die Bodenansicht zeigt zwei Lötpads: eine Kathode (C) und eine Anode (A). Das Kathodenpad ist größer (0,86 mm x 1,40 mm). Die Polaritätsmarkierung ist auf der Unterseite als „-“-Symbol dargestellt.

5.2 Empfohlenes Lötmuster

Für eine optimale thermische und elektrische Verbindung wird empfohlen, das PCB-Landmuster auf 3,50 mm x 2,10 mm mit einem zentralen Padbereich von 0,91 mm x 1,00 mm auszulegen. Alle Maße sind in Millimetern mit Toleranzen von ±0,2 mm angegeben.

5.3 Polaritätserkennung

Die positiven (Anode) und negativen (Kathode) Anschlüsse sind auf der Bodenansicht deutlich gekennzeichnet. Die korrekte Ausrichtung ist für den ordnungsgemäßen Betrieb unerlässlich.

6. Löt- und Montageanleitung

6.1 SMT-Reflow-Profil

Der Reflow-Lötprozess muss folgende Parameter einhalten: durchschnittliche Aufheizrate von Tsmin bis Tp ≤ 3 °C/s; Vorheizen von 150 °C auf 200 °C für 60–120 Sekunden; Zeit über 217 °C (TL) maximal 60 Sekunden; Spitzentemperatur (Tp) von 260 °C mit einer Verweilzeit innerhalb von 5 °C von Tp für maximal 10 Sekunden; Abkühlrate ≤ 6 °C/s; Gesamtzeit von 25 °C bis Tp ≤ 8 Minuten. Es sind nur zwei Reflow-Zyklen zulässig; wenn zwischen ihnen mehr als 24 Stunden liegen, können die LEDs Feuchtigkeit aufnehmen und beschädigt werden.

6.2 Reparatur

Eine Reparatur nach dem Löten sollte vermieden werden. Falls erforderlich, verwenden Sie einen Doppelkopf-Lötkolben. Mechanische Belastung der Silikonlinse während des Erhitzens muss vermieden werden.

6.3 Vorsichtsmaßnahmen

Das Verkapselungsmaterial ist Silikon, das weich ist. Übermäßiger Druck auf die Oberseite kann den internen Schaltkreis beschädigen. Bestückungsdüsen sollten nur minimale Kraft anwenden. Montieren Sie LEDs nicht auf verzogenen Leiterplatten und biegen Sie die Platine nach dem Löten nicht. Vermeiden Sie schnelles Abkühlen nach dem Reflow.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Gurtband und Rolle

Die LEDs werden in Gurtband verpackt, mit 5000 Stück pro Rolle. Die Rollenabmessungen sind: A = 178 ± 1 mm, B = 8,0 ± 0,1 mm, C = 60 ± 1 mm, D = 13,0 ± 0,5 mm. Das Band enthält am Anfang und Ende leere Taschen für 80–100 Stück zur Handhabung.

7.2 Etikettenspezifikationen

Jede Rolle trägt ein Etikett mit Teilenummer, Spezifikationsnummer, Chargennummer, Bincode (einschließlich Lichtstrom Φ, Farbort XY, Durchlassspannung VF und Wellenlängencode WLD), Menge und Herstellungsdatum.

7.3 Feuchtigkeitsgeschützte Verpackung

Die Rollen werden in feuchtigkeitsdichten Beuteln mit Trockenmittel und Feuchtigkeitsindikatorkarten versiegelt. Die Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe beträgt 2. Nach dem Öffnen sollten die LEDs innerhalb von 24 Stunden verarbeitet werden. Wenn die Lagerung 24 Stunden überschreitet, ist vor der Verwendung ein Backen bei 60 ± 5 °C für mindestens 24 Stunden erforderlich.

8. Anwendungsempfehlungen

Diese LED ist hauptsächlich für die Automobil-Innen- und Außenbeleuchtung vorgesehen, z. B. für Armaturenbrettanzeigen, Innenraumambiente, Bremslichter, Blinker und Seitenmarkierungsleuchten. Der weite Abstrahlwinkel von 120° und die hohe Helligkeit (bis zu 26,9 lm) machen sie sowohl für direkte als auch indirekte Beleuchtung geeignet. Für eine optimale Leistung muss das thermische Design sicherstellen, dass die Löttemperatur unter 125 °C bleibt. Verwenden Sie Strombegrenzungswiderstände oder Konstantstromtreiber, um den maximalen Durchlassstrom nicht zu überschreiten. ESD-Schutzmaßnahmen wie Erdungsbänder und antistatische Arbeitsplätze sind während der Montage obligatorisch.

9. Zuverlässigkeit und Prüfung

9.1 Zuverlässigkeitstests

Die Produktqualifikation erfolgt nach AEC-Q102. Durchgeführte Tests umfassen: Reflow-Konditionierung (260 °C, 10 s, 2×), MSL2-Vorkonditionierung (85 °C/60 % RF für 168 h), Thermoschock (-40 °C bis 125 °C, 1000 Zyklen), Lebensdauertest (TA = 105 °C, IF = 50 mA, 1000 h) und Hochtemperatur-Feuchtigkeits-Lebensdauertest (85 °C/85 % RF, IF = 50 mA, 1000 h). Akzeptanzkriterium: 0 Ausfälle bei 20 Proben.

9.2 Ausfallkriterien

Ein Bauelement gilt als ausgefallen, wenn die Durchlassspannung das 1,1-fache der oberen Spezifikationsgrenze (USL) überschreitet, der Sperrstrom das 2,0-fache der USL übersteigt oder der Lichtstrom unter das 0,7-fache der unteren Spezifikationsgrenze (LSL) fällt.

10. Handhabungshinweise und Lagerung

Vermeiden Sie eine Exposition gegenüber Umgebungen mit einem Schwefelgehalt von mehr als 100 PPM. Einzelgehalte von Brom und Chlor müssen unter 900 PPM liegen, deren Summe unter 1500 PPM. VOCs aus Leuchtenmaterialien können in die Silikonverkapselung eindringen und Verfärbungen verursachen; Kompatibilitätstests werden empfohlen. Verwenden Sie keine Klebstoffe, die organische Dämpfe abgeben. Handhaben Sie das Bauteil seitlich mit einer Pinzette; berühren Sie die Silikonlinse niemals direkt. Lagern Sie ungeöffnete Beutel bei ≤ 30 °C / ≤ 75 % RF für bis zu einem Jahr. Nach dem Öffnen innerhalb von 24 Stunden verarbeiten oder vor Gebrauch backen.

11. Häufige technische Fragen

F: Kann ich diese LED mit konstanter Spannung betreiben?A: Ein Betrieb mit konstanter Spannung ist nur mit einem Vorwiderstand zur Strombegrenzung möglich, da die Durchlassspannung mit der Temperatur und dem Bin variiert. Ein Konstantstromtreiber wird empfohlen.

F: Wie hoch ist die typische Lebensdauer?A: Die LED ist für 1000 h bei 105 °C und 50 mA qualifiziert, die typische Lebensdauer bei niedrigeren Temperaturen (85 °C) kann jedoch mit allmählichem Lumenabfall 10.000 Stunden überschreiten.

F: Können mehrere LEDs parallel geschaltet werden?A: Ja, aber aufgrund von Unterschieden in der VF-Sortierung sollte jede LED einen eigenen Strombegrenzungswiderstand haben, um Stromungleichgewichte zu vermeiden.

12. Design-Fallstudien

Fall: Austausch der Innenraum-Deckenleuchte– Sechs LEDs des Bins LA (24,2–26,9 lm) bei jeweils 50 mA können über 150 lm erzeugen, ausreichend für eine 12-V-Deckenleuchte. Die Verwendung eines Konstantstromtreibers mit insgesamt 300 mA und einem geeigneten Wärmemanagement auf einer Aluminiumkernplatine gewährleistet einen zuverlässigen Betrieb bei 85 °C Umgebungstemperatur.

Fall: Äußere Seitenmarkierungsleuchte– Zwei LEDs in Reihe (insgesamt 6,4 V) mit einem 120-Ohm-Widerstand an einer 12-V-Leitung ergeben etwa 47 mA und bleiben damit innerhalb der Nennleistung von 50 mA. Der weite Abstrahlwinkel erfüllt die ECE-Vorschriften für Seitenmarkierungsleuchten.

13. Technologische Grundlagen

Weißes Licht wird durch die Kombination eines blauen InGaN-LED-Chips (Emission um 450 nm) mit einem gelb emittierenden Leuchtstoff (typischerweise YAG:Ce) erzeugt. Das blaue Licht regt den Leuchtstoff teilweise an, der einige der blauen Photonen in gelbes Licht umwandelt. Die Mischung aus blauem und gelbem Licht erscheint weiß. Das EMC-Gehäuse bietet im Vergleich zu herkömmlichen Silikongehäusen eine hohe Temperaturbeständigkeit und mechanische Robustheit.

14. Entwicklungstrends

Die Automobilbeleuchtung wechselt aufgrund von Energieeffizienz, langer Lebensdauer und Designflexibilität zunehmend von Glühlampen zu LEDs. Zu den zukünftigen Trends gehören höhere Leuchtdichten (über 30 lm pro Die bei 50 mA), kleinere Gehäuse (z. B. 2,0x1,0 mm) und die Integration in adaptive Beleuchtungssysteme. Die Verwendung von Automobil-LEDs mit AEC-Q102-Qualifikation wird für Außen- und Innenfunktionen zum Standard. Verbesserte Leuchtstofftechnologie wird die Farbkonsistenz verbessern und das thermische Quenchen reduzieren.