3030 Weiße LED Spezifikation - Abmessungen 3,00x3,00x0,55mm - Spannung 2,8-3,6V - Leistung ~1,5W - Technisches Datenblatt

1. Beschreibung

Dieses Dokument stellt die technischen Spezifikationen für eine hochhellige weiße LED-Komponente bereit. Das Bauteil ist für die Bestückung mit Oberflächenmontagetechnik (SMT) konzipiert und verfügt über einen industrieüblichen 3030-Gehäuse-Fußabdruck.

1.1 Übersicht

Die weiße LED wird unter Verwendung eines blauen Chips und Phosphor-Technologie zur Erzeugung von weißem Licht hergestellt. Die Komponente ist in einem EMC-Gehäuse (Epoxid-Formmasse) untergebracht, welches eine gute thermische und mechanische Stabilität für eine zuverlässige Leistung bietet.

1.1.1 Merkmale

• EMC-Gehäuse für erhöhte Zuverlässigkeit.
• Extrem weiter Abstrahlwinkel, geeignet für flächige Beleuchtung.
• Vollständig kompatibel mit Standard-SMT-Montage- und Reflow-Lötverfahren.
• Lieferung auf Gurt und Rolle für die automatisierte Bestückung mit Pick-and-Place.
• Feuchtigkeitsempfindlichkeit (MSL): Stufe 3.
• Konform mit RoHS-Umweltrichtlinien.

1.1.2 Anwendungen

• Hintergrundbeleuchtung für LCD-Panels, Fernseher und Monitore.
• Beleuchtung von Schaltern und Symbolen.
• Allgemeine optische Anzeigen.
• Innendisplay-Anwendungen.
• Röhrenförmige Leuchten.
• Allgemeine Beleuchtungszwecke.

1.2 Gehäuseabmessungen und mechanische Kontur

Die LED hat einen kompakten 3030-Fußabdruck. Wichtige mechanische Abmessungen sind wie folgt:

• Gehäuselänge: 3,00 mm (Toleranz \u00b10,2mm).
• Gehäusebreite: 3,00 mm (Toleranz \u00b10,2mm).
• Gehäusehöhe: 0,55 mm (Nominalwert).
• Die Linse hat eine gewölbte Form mit einem Durchmesser von ca. 2,6 mm.
• Anoden- und Kathoden-Pads befinden sich auf der Unterseite des Gehäuses, mit empfohlenen Lötpad-Abmessungen für das PCB-Design (2,26mm x 1,45mm pro Pad mit 0,69mm Abstand).

Alle Abmessungen sind in Millimetern angegeben, Standardtoleranz ist \u00b10,2mm sofern nicht anders spezifiziert. Eine korrekte Polungserkennung ist entscheidend; das Gehäuse enthält visuelle Markierungen zur Unterscheidung von Anode und Kathode.

1.3 Produktparameter: Elektrische und optische Kennwerte

Alle Parameter sind bei einer Sperrschichttemperatur (Tj) von 25\u00b0C spezifiziert. Das Verständnis dieser Grenzwerte ist für einen zuverlässigen Schaltungsentwurf und das Wärmemanagement wesentlich._JElektrische und optische Kennwerte (Tj=25\u00b0C)

Wichtige Leistungsdaten unter typischen Betriebsbedingungen:_SFlussspannung (Vf): 2,8V (Min) bis 3,6V (Max) bei einem Prüfstrom von 500mA. Der typische Wert liegt in diesem Bereich.

Sperrstrom (Ir): Maximal 10 \u00b5A bei einer Sperrspannung von 5V.

• Lichtstrom (\u03a6v): 115 lm (Min) bis 180 lm (Max) bei 500mA._F)Abstrahlwinkel (2\u03b8\u00bd): Typisch 120 Grad, ergibt ein sehr breites Strahlprofil.
• Thermischer Widerstand (RthJ-S): Typisch 12 \u00b0C/W, gemessen vom Übergang zum Lötpunkt._R)Absolute Maximalwerte (Tj=25\u00b0C)
• Diese Grenzwerte definieren die Limits, bei deren Überschreitung dauerhafte Schäden auftreten können. Sie dürfen im Betrieb niemals überschritten werden.Verlustleistung (Pd): Maximal 2160 mW.
• Dauerstrom (If): Maximal 600 mA._{Stoßstrom (Ifp): Maximal 900 mA unter Impulsbedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Impulsbreite).})Sperrspannung (Vr): Maximal 5 V.
• Elektrostatische Entladung (ESD) HBM: Hält bis zu 2000V (HBM) stand mit einer Ausbeute >90%, dennoch ist ESD-Schutz bei der Handhabung erforderlich._{Betriebstemperatur (Top): -10\u00b0C bis +80\u00b0C.})Lagerung Temperatur & Luftfeuchtigkeit: 5\u00b0C bis 30\u00b0C bei einer relativen Feuchte \u226460%.

Maximale Sperrschichttemperatur (Tj): 115 \u00b0C. Dies ist ein kritischer Grenzwert für die Lebensdauer der LED._SKritischer Entwurfshinweis:

Der maximale Betriebsstrom muss nach Messung der tatsächlichen Gehäusetemperatur im Betrieb ermittelt werden. Die Sperrschichttemperatur darf den Maximalwert von 115\u00b0C nicht überschreiten. Es muss darauf geachtet werden, dass die gesamte Verlustleistung (Vf x If) den absoluten Maximalwert von 2160mW nicht überschreitet.

• 1.4 Produkt-Sortierungssystem (Binning)_D)Um Farb- und Helligkeitskonstanz in Produktionsanwendungen zu gewährleisten, werden LEDs nach wichtigen Parametern bei If = 500mA sortiert.
• Flussspannung (Vf) Binning: LEDs werden in acht Bins (G1, G2, H1, H2, I1, I2, J1, J2) sortiert, die jeweils einen 0,1V-Schritt von 2,8-2,9V bis 3,5-3,6V repräsentieren. Dadurch können Entwickler LEDs mit engeren Spannungstoleranzen für die Stromanpassung in Multi-LED-Arrays auswählen._F)Lichtstrom (\u03a6v) Binning: LEDs werden in Lichtstrom-Bins sortiert, gekennzeichnet als T115, T120, T125 etc., die jeweils einen 5-Lumen-Schritt ab 115-120 lm darstellen. Dies ermöglicht eine präzise Steuerung der Gesamtlichtleistung einer Anwendung.
• Durch die Spezifikation einer Kombination von Vf- und \u03a6v-Bins können Ingenieure eine hochgradig einheitliche Leistung in ihren Endprodukten erreichen. Die Spezifikation enthält Toleranzhinweise für die Messung der Flussspannung (\u00b10,1V) und des Lichtstroms (\u00b15%)._FP)1.5 Optische Eigenschaften und Farbmetrik
• Das Dokument bezieht sich auf das C.I.E. 1931-Farbtafeldiagramm, den internationalen Standard zur Farbdefinition. Für weiße LEDs wird die Farbe durch ihre Koordinaten (x, y) in diesem Diagramm definiert. Die Spezifikation enthält eine Tabelle mit Bincodes und entsprechenden Ziel-CIE (x, y)-Koordinatenbereichen (z.B. CIE-X1, CIE-Y1, CIE-X2, CIE-Y2). Die typische Messtoleranz für diese Farbkoordinaten ist \u00b10,005. Die Auswahl von LEDs aus demselben oder benachbarten Farb-Bins ist entscheidend, um sichtbare Farbunterschiede (Farbverschiebung) zwischen einzelnen LEDs in einer Baugruppe zu vermeiden._R)2. Verpackung und Bestellinformationen
• Das Produkt wird in einem Format geliefert, das für die automatisierte Serienfertigung optimiert ist.2.1 Verpackungsspezifikationen
• Die LED wird auf profilierten Trägerbändern geliefert, die auf Rollen aufgewickelt sind. Detaillierte Abmessungen für die Taschen des Trägerbands, den Rollendurchmesser und die Nabenabmessung sind angegeben, um die Kompatibilität mit Standard-SMT-Bestückungsgeräten zu gewährleisten. Eine Etikettenspezifikation für die Rolle ist ebenfalls definiert. Der Verpackungsprozess umfasst feuchtigkeitsresistente Maßnahmen entsprechend der MSL 3-Einstufung, und die Einheiten werden weiterhin in Kartons für Versand und Lagerung verpackt._OPR)2.1.6 Zuverlässigkeitsprüfung
• Das Produkt durchläuft eine Reihe von Zuverlässigkeitstests, um die Leistung unter verschiedenen Umgebungsbelastungen sicherzustellen. Die Spezifikation listet die Testelemente und -bedingungen auf, typischerweise Tests wie Hochtemperaturlagerung, Tieftemperaturlagerung, Temperaturwechsel, Feuchtebeständigkeit und Lötwärmebeständigkeit. Spezifische Bedingungen (z.B. Temperatur, Dauer, Zyklenzahl) sind für jeden Test definiert.2.1.7 Schadenskriterien
• Klare visuelle und funktionale Kriterien sind festgelegt, um zu beurteilen, ob eine Komponente nach Zuverlässigkeitstests oder Handhabung beschädigt wurde. Dies kann Kriterien wie Gehäuseriss, Verfärbung, Anschlussabriss oder signifikante Abweichung von den ursprünglichen elektrischen/optischen Parametern umfassen._J)3. Richtlinien für die SMT-Reflow-Lötung

Richtiges Löten ist entscheidend für mechanische Integrität und thermische Leistung. Die Komponente ist für bleifreie Reflow-Lötprozesse ausgelegt.Die Richtlinien spezifizieren ein Reflow-Löt-Temperaturprofil. Dieses Profil definiert Schlüsselparameter wie Vorwärmtemperatur und -zeit, Aufheizrate, Spitzentemperatur, Zeit über Liquidus und Abkühlrate. Die Einhaltung dieses Profils verhindert einen thermischen Schock für die LED, der interne Spannungen, Delamination oder vorzeitigen Ausfall verursachen kann. Die maximale Bauteiltemperatur während des Lötens sollte das spezifizierte Limit nicht überschreiten._F3.1.1 Verwendung eines Lötkolbens (Zur Nacharbeit)_FFalls manuelle Nacharbeit notwendig ist, müssen besondere Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden. Die Temperatur der Lötspitze sollte kontrolliert werden, und die Kontaktzeit mit den LED-Anschlüssen muss minimiert werden (typischerweise weniger als 3 Sekunden), um zu verhindern, dass übermäßige Hitze in den LED-Chip eindringt und diesen oder die internen Bondverbindungen beschädigt.

3.1.2 Reparaturprozess

Ein empfohlener Prozess zum Entfernen und Ersetzen einer defekten LED wird bereitgestellt. Dieser umfasst üblicherweise vorsichtiges Erhitzen der Lötstellen zur Entfernung der alten Komponente, Reinigen der Pads, Auftragen von neuem Lotpaste und anschließendes Platzieren und Reflow-Löten der neuen Komponente unter Einhaltung des Standardprofils._F3.1.3 Allgemeine Hinweise

• Keine mechanische Belastung auf die LED-Linse ausüben._FBerühren der Linsenoberfläche mit Fingern oder Werkzeugen vermeiden, um Kontamination zu verhindern.Sicherstellen, dass das PCB-Pad-Design dem empfohlenen Lötmuster entspricht, um eine zuverlässige Lötnaht und korrekte Ausrichtung zu erreichen.
• 4. Handhabungs- und LagerungshinweiseUm Qualität und Zuverlässigkeit zu erhalten, werden mehrere Handhabungshinweise betont:

ESD-Schutz: Obwohl die LED eine 2000V HBM-ESD-Einstufung hat, ist sie dennoch ein Halbleiterbauteil. Antistatische Handhabungsverfahren (z.B. geerdete Arbeitsplätze, Handgelenkserdungsbänder) müssen verwendet werden, um Schäden durch elektrostatische Entladung zu verhindern._FFeuchtigkeitsempfindlichkeit: Als MSL-Stufe-3-Komponente kann das Gehäuse Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen. Wenn die versiegelte Feuchtigkeitsschutzverpackung geöffnet oder beschädigt wird, müssen die Komponenten innerhalb einer spezifizierten Zeit (typisch 168 Stunden bei <30\u00b0C/60% r.F.) verwendet oder gemäß vorgeschriebenem Verfahren vor der Reflow-Lötung getrocknet werden, um \"Popcorning\" (Gehäuseriss durch verdampfende Feuchtigkeit beim Reflow) zu verhindern.

Lagerungsbedingungen: Wie spezifiziert in kühler, trockener Umgebung lagern (5-30\u00b0C, r.F. \u2264 60%). Direkte Sonneneinstrahlung, korrosive Gase oder übermäßigen Staub vermeiden.

Reinigung: Falls eine Nachlötreinigung erforderlich ist, zugelassene Lösungsmittel und Methoden verwenden, die mit dem LED-Gehäusematerial kompatibel sind. Ultraschallreinigung vermeiden, es sei denn, sie wurde für die spezifische Komponente als sicher verifiziert.

5. Anwendungsrichtlinien und Entwurfsüberlegungen

5.1 Wärmemanagement im Entwurf

Der kritischste Faktor für LED-Leistung und -Lebensdauer ist die Kontrolle der Sperrschichttemperatur (Tj). Der thermische Widerstand vom Übergang zum Lötpunkt beträgt typisch 12\u00b0C/W. Zur Berechnung: Tj = Tp + (RthJ-S \u00d7 Verlustleistung), wobei Tp die Temperatur an den Lötpads auf der Leiterplatte ist. Entwickler müssen ausreichende PCB-Kupferfläche (Thermal Pads oder Ebenen) und gegebenenfalls zusätzliche Kühlung sicherstellen, um Tj deutlich unter dem Maximum von 115\u00b0C, vorzugsweise unter 85-100\u00b0C für lange Lebensdauer, zu halten. Die Verwendung eines niedrigeren Dauerstroms als der maximale 600mA ist eine effektive Methode, um Verlustleistung und Wärmeentwicklung zu reduzieren.

5.2 Treiberschaltungsentwurf

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Ein Konstantstromtreiber wird gegenüber einem Konstantspannungstreiber dringend empfohlen, um eine stabile Lichtleistung zu gewährleisten und thermisches Durchgehen zu verhindern. Der Treiber sollte so ausgelegt sein, dass er den Strom auf das erforderliche Niveau begrenzt (z.B. 500mA für Nennhelligkeit) und dabei die Flussspannungsvariation (2,8-3,6V) berücksichtigt. Bei Multi-LED-Arrays sorgt die Reihenschaltung für Stromangleichung, während Parallelschaltungen eine sorgfältige Bin-Auswahl oder individuelle Strombegrenzung erfordern, um Vf-Varianten auszugleichen.

5.3 Optische Entwurfsüberlegungen

Der 120-Grad-Abstrahlwinkel macht diese LED geeignet für Anwendungen, die breite, diffuse Beleuchtung anstelle eines fokussierten Punktes benötigen. Für Hintergrundbeleuchtungsanwendungen werden typischerweise optische Diffusoren und Lichtleiter verwendet, um das Licht gleichmäßig zu verteilen. Der initiale Lichtstrom und dessen gradueller Rückgang über die Zeit (Lichtstromerhalt) müssen in die Gesamtlichtausgabeprojekte des Systems einbezogen werden.

5.4 Typische Anwendungsschaltungen

Eine einfache Anwendungsschaltung beinhaltet einen Konstantstrom-LED-Treiber-IC oder einen einfachen Vorwiderstand in Reihe mit der LED bei Spannungsversorgung. Der Vorwiderstandswert wird berechnet als R = (Vversorgung - Vf) / If. Die Belastbarkeit des Widerstands muss ausreichend sein (P = (If)\u00b2 \u00d7 R). Diese Methode ist weniger effizient als ein schaltender Konstantstromtreiber, kann aber für einfache, leistungsschwache Anwendungen akzeptabel sein. Für den 500mA-Betrieb wird nahezu immer ein dedizierter LED-Treiber-IC für Effizienz, Steuerung und Schutz empfohlen.

Proper soldering is critical for mechanical integrity and thermal performance. The component is designed for lead-free reflow soldering processes.

The guidelines specify a reflow soldering temperature profile. This profile defines key parameters such as preheat temperature and time, the temperature ramp-up rate, the peak temperature, the time above liquidus, and the cooling rate. Adhering to this profile prevents thermal shock to the LED, which can cause internal stress, delamination, or premature failure. The maximum body temperature during soldering should not exceed the specified limit.

.1.1 Soldering Iron Use (For Rework)

If manual rework is necessary, specific precautions must be taken. The soldering iron tip temperature should be controlled, and the contact time with the LED terminals must be minimized (typically less than 3 seconds) to prevent excessive heat from traveling into the LED chip and damaging it or the internal bonds.

.1.2 Repairing Process

A recommended process for removing and replacing a faulty LED is provided. This usually involves carefully applying heat to the solder joints to remove the old component, cleaning the pad, applying new solder paste, and then placing and reflowing the new component, following the standard profile.

.1.3 General Cautions

• Do not apply mechanical stress to the LED lens.
• Avoid touching the lens surface with fingers or tools to prevent contamination.
• Ensure the PCB pad design matches the recommended solder pattern to achieve a reliable solder fillet and proper alignment.

. Handling and Storage Precautions

To maintain quality and reliability, several handling precautions are emphasized:

• ESD Protection: Although the LED has a 2000V HBM ESD rating, it is still a semiconductor device. Anti-static handling procedures (e.g., grounded workstations, wrist straps) must be used to prevent damage from electrostatic discharge.
• Moisture Sensitivity: As an MSL Level 3 component, the package can absorb moisture from the air. If the sealed moisture barrier bag is opened or damaged, the components must be used within a specified time (typically 168 hours at <30\u00b0C/60% RH) or be rebaked according to the prescribed procedure before reflow soldering to prevent \"popcorning\" (package cracking due to vaporized moisture during reflow).
• Storage Conditions: Store in a cool, dry environment as specified (5-30\u00b0C, RH \u2264 60%). Avoid exposure to direct sunlight, corrosive gases, or excessive dust.
• Cleaning: If post-solder cleaning is required, use approved solvents and methods that are compatible with the LED package material. Avoid ultrasonic cleaning unless verified to be safe for the specific component.

. Application Guidelines and Design Considerations

.1 Thermal Management in Design

The most critical factor for LED performance and lifetime is managing the junction temperature (T_J). The thermal resistance from junction to solder point is 12\u00b0C/W typical. To calculate T_J:

T_J= T_PCB+ (R_THJ-S\u00d7 Power Dissipation)

Where T_PCBis the temperature at the solder pads on the PCB. Designers must ensure adequate PCB copper area (thermal pads or planes) and possibly additional heatsinking to keep T_Jwell below the 115\u00b0C maximum, preferably below 85-100\u00b0C for long life. Using a lower forward current than the maximum 600mA is an effective way to reduce power dissipation and heat generation.

.2 Drive Circuit Design

LEDs are current-driven devices. A constant-current driver is strongly recommended over a constant-voltage driver to ensure stable light output and prevent thermal runaway. The driver should be designed to limit the current to the required level (e.g., 500mA for nominal brightness) while accounting for the forward voltage variation (2.8-3.6V). For multi-LED arrays, series connection helps ensure current matching, while parallel connections require careful bin selection or individual current limiting to account for V_F variations.

.3 Optical Design Considerations

The 120-degree viewing angle makes this LED suitable for applications requiring wide, diffuse illumination rather than a focused spot. For backlighting applications, optical diffusers and light guides are typically used to evenly distribute the light. The initial luminous flux and its gradual decrease over time (lumen maintenance) must be factored into the system's overall light output requirements.

.4 Typical Application Circuits

A basic application circuit involves a constant-current LED driver IC or a simple current-limiting resistor in series with the LED when powered from a voltage source. The series resistor value is calculated as R = (V_Supply- V_F) / I_F. The power rating of the resistor must be sufficient (P = (I_F)²\u00d7 R). This method is less efficient than a switching constant-current driver but may be acceptable for simple, low-power applications. For the 500mA operation, a dedicated LED driver IC is almost always recommended for efficiency, control, and protection.