LED SMD 3,0x3,0x0,55mm Weiß - Technisches Datenblatt - Durchlassspannung 3,0-3,8V - Leistung 3,42W - Lichtstrom bis 300lm

1. Produktübersicht

Dieses technische Dokument beschreibt detailliert die Spezifikationen für eine hochhellige weiße Leuchtdiode (LED), die für die Oberflächenmontagetechnik (SMT) ausgelegt ist. Die LED besteht aus einem blauen Halbleiterchip, der mit einer Phosphorbeschichtung kombiniert ist, um weißes Licht zu erzeugen. Sie ist in einem kompakten SMC-Gehäuse (Surface-Mount Chip) untergebracht, was sie für automatisierte Montageprozesse geeignet macht. Das Produkt zeichnet sich durch seine hohe Lichtausbeute, den breiten Betrachtungswinkel und die Zuverlässigkeit unter Standardbetriebsbedingungen aus.

1.1 Merkmale

• SMC-Gehäuse:Das Bauteil verwendet ein robustes Oberflächenmontage-Chip-Gehäuse, das für mechanische Stabilität und effizientes Wärmemanagement konzipiert ist.
• Extrem breiter Betrachtungswinkel:Ein typischer Betrachtungswinkel (2θ1/2) von 120 Grad sorgt für eine breite und gleichmäßige Lichtverteilung, ideal für Flächenbeleuchtung und Hintergrundbeleuchtung.
• Kompatibilität mit SMT-Montage:Vollständig kompatibel mit Standard-Oberflächenmontagelinien, einschließlich Bestückungsautomaten und Reflow-Lötverfahren.
• Verpackung in Tape and Reel:Wird im Tape-and-Reel-Format geliefert, um eine schnelle, automatisierte Fertigung zu erleichtern.
• Feuchtesensitivitäslevel (MSL):Entsprechend Branchenstandards auf Level 3 eingestuft. Dies erfordert, dass das Bauteil vor dem Reflow-Löten getrocknet werden muss, wenn es länger als die spezifizierte Zeit Umgebungsbedingungen ausgesetzt war, um Popcorn-Risse zu vermeiden.
• RoHS-Konformität:Das Produkt wird gemäß der Richtlinie zur Beschränkung gefährlicher Stoffe (RoHS) hergestellt, sichergestellt blei-, quecksilber-, cadmium- und andere beschränkte Materialien frei.

1.2 Anwendungen

Diese vielseitige LED ist für ein breites Spektrum an Beleuchtungsanwendungen entwickelt, einschließlich, aber nicht beschränkt auf:

• Hintergrundbeleuchtung:Primäre Lichtquelle für LCD-Panels in Fernsehern, Computermonitoren und Instrumentenanzeigen.
• Statusleuchten:Beleuchtung für Schalter, Drucktasten und Statussymbole in Unterhaltungselektronik und Industrieausrüstung.
• Allgemeine Beleuchtung:Geeignet für innenarchitektonische Beleuchtung, Akzentbeleuchtung und röhrenförmige Leuchten.
• Anzeigesysteme:Einsatz in Innenschildern, Informationsdisplays und Werbetafeln.
• Allgemeine Beleuchtungszwecke:Jede Anwendung, die eine kompakte, effiziente und helle weiße Lichtquelle erfordert.

2. Technische Parameter - Detaillierte objektive Interpretation

2.1 Elektrische und optische Eigenschaften

Die Kernleistungskennwerte sind unter standardisierten Testbedingungen bei einer Lötstellentemperatur (Ts) von 25°C definiert. Diese Parameter sind kritisch für Schaltungsdesign und Systemintegration.

• Durchlassspannung (VF):Gemessen bei einem Durchlassstrom (IF) von 800mA, liegt der Spannungsabfall über der LED typischerweise zwischen 3,0V und 3,8V, mit einem Nennwert von 3,4V. Dieser Parameter ist entscheidend für die Bestimmung der erforderlichen Treiberspannung und Netzteilauslegung.
• Sperrstrom (IR):Bei einer angelegten Sperrspannung (VR) von 5V ist der Leckstrom auf maximal 10 µA spezifiziert. Dies zeigt die Sperrschicht-Charakteristik der Diode.
• Lichtstrom (Φ):Die gesamte sichtbare Lichtausbeute, gemessen in Lumen (lm). Bei 800mA hat der Lichtstrom einen typischen Wert von 250lm, mit einem Minimum von 210lm und einem Maximum von 300lm. Dies definiert die Helligkeitsstufe der LED.
• Betrachtungswinkel (2θ1/2):Der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke halb so groß ist wie die maximale Intensität. Ein typischer Wert von 120 Grad kennzeichnet ein sehr breites Strahlprofil.
• Wärmewiderstand (RTHJ-S):Der Wärmewiderstand vom Übergang zur Lötstelle beträgt typischerweise 12°C/W. Dieser Wert ist entscheidend für Wärmemanagement-Berechnungen, da er definiert, wie leicht Wärme vom Halbleiterübergang zur Leiterplatte abgeführt werden kann.

2.2 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Betrieb unter oder an diesen Grenzen wird nicht garantiert und sollte in zuverlässigen Designs vermieden werden.

• Verlustleistung (PD):Die maximal zulässige Verlustleistung beträgt 3420 mW. Überschreiten dieser Grenze kann zu Überhitzung und katastrophalem Ausfall führen.
• Durchlassstrom (IF):Der maximale kontinuierliche Durchlassstrom beträgt 900 mA.
• Spitzen-Durchlassstrom (IFP):Ein kurzzeitiger Spitzenstrom von 1200 mA ist unter Impulsbedingungen zulässig (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Impulsbreite).
• Sperrspannung (VR):Die maximal zulässige Sperrspannung beträgt 5V. Anlegen höherer Sperrspannung kann den Übergang zerstören.
• Elektrostatische Entladung (ESD):Die ESD-Festigkeit nach Human Body Model (HBM) beträgt 2000V. Während die Ausbeute bei diesem Level über 90% liegt, sind während der Montage dennoch geeignete ESD-Handhabungsvorkehrungen obligatorisch.
• Temperaturbereiche:Betriebstemperatur (TOPR) reicht von -40°C bis +85°C. Lagertemperatur (Tstg) liegt zwischen -40°C und +100°C. Die maximale Sperrschichttemperatur (TJ) beträgt 125°C.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Konsistenz in der Massenproduktion sicherzustellen, werden LEDs anhand wichtiger elektrischer und optischer Parameter bei IF=800mA in Bins sortiert. Dies ermöglicht es Designern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Anwendungsanforderungen an Spannung und Helligkeit erfüllen.

3.1 Durchlassspannungs-Binning (VF)

Die Durchlassspannung wird in Bins kategorisiert, die durch Codes wie G0, H0, I0, J0, K0 usw. bezeichnet werden. Jeder Code entspricht einem spezifischen Spannungsbereich (z.B. G0: 2,8-3,0V, H0: 3,0-3,2V). Dies hilft bei der Abstimmung von LEDs für Reihenschaltungen, um eine gleichmäßige Stromverteilung zu gewährleisten.

3.2 Lichtstrom-Binning (Φ)

Die Lichtstromausbeute wird mit Codes wie A210, A220, A230 usw. gebinnt, wobei die Zahl den minimalen Lichtstrom in Lumen für diesen Bin angibt (z.B. A210: 210-220 lm, A220: 220-230 lm). Dies ermöglicht eine präzise Kontrolle des Helligkeitsniveaus in der endgültigen Anwendung.

4. Analyse der Leistungskurven

Während spezifische grafische Daten im Dokument als "Typische optische Kennlinienkurven" referenziert werden, erlauben die elektrischen Parameter, wichtige Leistungstrends abzuleiten.

4.1 Strom-Spannungs-Beziehung (I-V)

Die Durchlassspannung steigt mit dem Durchlassstrom auf nichtlineare Weise, typisch für Dioden-Charakteristiken. Designer müssen dies bei der Auswahl von strombegrenzenden Widerständen oder Konstantstromtreibern berücksichtigen, um sicherzustellen, dass die LED innerhalb ihres spezifizierten Spannungsbereichs beim gewünschten Strom betrieben wird.

4.2 Temperaturabhängigkeit

Die Durchlassspannung nimmt typischerweise mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Umgekehrt verschlechtert sich die Lichtausbeute allgemein bei steigender Temperatur. Der spezifizierte Wärmewiderstand von 12°C/W ist ein Schlüsselfaktor; beispielsweise würde das Ableiten von 3W die Sperrschichttemperatur um etwa 36°C über der Lötstellentemperatur erhöhen. Eine ordnungsgemäße Wärmeableitung auf der Leiterplatte ist entscheidend, um Leistung und Lebensdauer aufrechtzuerhalten.

4.3 Spektrale Eigenschaften

Als phosphorkonvertierte weiße LED auf Basis eines blauen Chips besteht das emittierte Lichtspektrum aus einem primären blauen Peak vom Chip und einer breiteren gelben/weißen Emission vom Phosphor. Das kombinierte Spektrum definiert die korrelierte Farbtemperatur (CCT) und den Farbwiedergabeindex (CRI), obwohl spezifische Werte in diesem Dokument nicht detailliert sind.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED hat einen kompakten Footprint mit Gesamtabmessungen von 3,00mm Länge, 3,00mm Breite und einer Höhe von 0,55mm. Alle Maßtoleranzen betragen ±0,1mm, sofern nicht anders angegeben. Das Gehäuse enthält eine Linse, die zum breiten Betrachtungswinkel beiträgt.

5.2 Pad-Design und Polaritätskennzeichnung

Die Bodenansicht des Gehäuses zeigt zwei Lötpads. Das Pad mit der größeren Fläche oder einer spezifischen Markierung (oft ein "+" oder "-" Symbol oder eine abgeschrägte Ecke) kennzeichnet den Anoden- (positiven) Anschluss. Das andere Pad ist die Kathode (negativ). Die korrekte Polarisationsausrichtung während des Leiterplatten-Layouts und der Montage ist entscheidend für den ordnungsgemäßen Betrieb. Das empfohlene Lötpad-Muster wird bereitgestellt, um zuverlässige Lötstellenbildung und mechanische Festigkeit sicherzustellen.

6. Löten und Montage-Richtlinien

6.1 Anweisungen für SMT-Reflow-Löten

Die LED ist für standardmäßige Infrarot- oder Konvektions-Reflow-Lötprofile ausgelegt. Ein typisches bleifreies (SnAgCu) Reflow-Profil mit einer Spitzentemperatur von nicht mehr als 260°C wird empfohlen. Die Temperaturrampenraten und Einweichzeiten sollten den Richtlinien für MSL-Level-3-Komponenten folgen, um thermische Schocks und feuchtigkeitsbedingte Ausfälle zu vermeiden.

6.2 Handhabungs- und Reparaturvorkehrungen

• Verwendung eines Lötkolbens:Falls manuelles Löten oder Nacharbeit erforderlich ist, sollte ein temperaturgeregelter Lötkolben mit einer Spitzentemperatur unter 350°C und einer sehr kurzen Kontaktzeit (weniger als 3 Sekunden) verwendet werden, um das Kunststoffgehäuse oder die internen Bonddrähte nicht zu beschädigen.
• Reparatur:Bauteile sollten nicht öfter als zweimal nachgelötet werden. Übermäßige Hitzeexposition kann die Leistung beeinträchtigen.
• Vorsichtsmaßnahmen:Vermeiden Sie mechanische Belastung der Linse. Berühren Sie die Linsenoberfläche nicht mit bloßen Händen oder verschmutzten Werkzeugen, da Öle und Rückstände die Lichtausbeute beeinflussen und Verfärbungen verursachen können.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Verpackungsspezifikationen

Die LEDs sind in geprägter Trägerbahn mit spezifischen Taschenabmessungen verpackt, um das Bauteil sicher zu halten. Die Bahn ist auf Spulen gewickelt. Standardspulenabmessungen und die Menge pro Spule sind definiert, um in automatisierte Ausrüstung zu passen.

7.2 Etikett und Feuchtigkeitsschutz

Jede Spule enthält ein Etikett mit Artikelnummer, Menge, Bin-Codes, Datumscode und anderen Rückverfolgbarkeitsinformationen. Das Produkt ist mit feuchtigkeitsresistenten Barrieren (wie Trockenmittel und Feuchtigkeitsindikatorkarten) in versiegelten Beuteln verpackt, wie für MSL-Level-3-Komponenten erforderlich. Diese Beutel werden dann in schützenden Kartons für Versand und Lagerung platziert.

8. Anwendungsvorschläge und Design-Überlegungen

8.1 Wärmemanagement im Design

Angesichts der Verlustleistungsfähigkeit von bis zu 3,42W ist ein effektives Wärmemanagement auf der Leiterplatte (PCB) von größter Bedeutung. Designer sollten eine PCB mit ausreichender Kupferfläche (thermische Pads oder Ebenen) verwenden, die mit den Lötpads der LED verbunden ist, um als Kühlkörper zu dienen. Thermische Durchkontaktierungen können verwendet werden, um Wärme zu inneren oder unteren Lagen zu transferieren. Die Sperrschichttemperatur deutlich unter der maximalen Nennwert von 125°C zu halten, ist entscheidend für langfristige Zuverlässigkeit und zur Verhinderung von Lichtstromabfall.

8.2 Elektrische Ansteuerungs-Überlegungen

Um stabile und konsistente Lichtausbeute zu gewährleisten, wird dringend empfohlen, die LED mit einer Konstantstromquelle anzusteuern, im Gegensatz zu einer Konstantspannungsquelle mit einem Serienwiderstand. Dies kompensiert Schwankungen in der Durchlassspannung (sowohl von Einheit zu Einheit als auch mit der Temperatur). Der Treiber sollte für den maximalen kontinuierlichen Strom von 900mA ausgelegt sein und geeigneten Überstrom- und Sperrspannungsschutz bieten.

8.3 Optisches Design für Zielanwendungen

Für Hintergrundbeleuchtungsanwendungen kann ein Array dieser LEDs in Kombination mit einer Lichtleitplatte (LGP) und Diffusorfolien eine gleichmäßige Flächenbeleuchtung erzeugen. Der 120-Grad-Betrachtungswinkel ist vorteilhaft, um die Anzahl der erforderlichen LEDs zu reduzieren. Für Statusleuchten stellt der breite Winkel die Sichtbarkeit aus verschiedenen Richtungen sicher.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Während im Quelldokument kein direkter Vergleich mit anderen Produkten bereitgestellt wird, können wichtige differenzierende Merkmale dieser LED aus ihren Parametern abgeleitet werden:

• Hohe Lichtstromdichte:Bis zu 300lm aus einem 3,0x3,0mm Footpoint zu liefern, repräsentiert ein hohes Helligkeits-zu-Größen-Verhältnis.
• Ausgewogene thermische Leistung:Ein Wärmewiderstand von 12°C/W ist für ein SMC-Gehäuse wettbewerbsfähig und ermöglicht höhere Treiberströme ohne übermäßigen Temperaturanstieg bei ordnungsgemäßer Wärmeableitung.
• Robuste SMT-Kompatibilität:Die MSL-Level-3-Einstufung und Kompatibilität mit standardmäßigen Reflow-Profilen machen sie für Hochvolumen-Fertigungsumgebungen mit ordnungsgemäßer Handhabung geeignet.

10. Häufig gestellte Fragen basierend auf technischen Parametern

10.1 Welchen maximalen Strom kann ich mit dieser LED treiben?

Der absolute maximale kontinuierliche Durchlassstrom beträgt 900mA. Jedoch ist der empfohlene Betriebsstrom für den spezifizierten Lichtstrom und die Spannung 800mA. Betrieb bei 900mA erzeugt mehr Licht, aber auch mehr Wärme, was außergewöhnliches Wärmemanagement erfordert, um innerhalb der Sperrschichttemperaturgrenze zu bleiben. Der Spitzenimpulsstrom kann unter spezifischen Bedingungen 1200mA betragen.

10.2 Wie interpretiere ich die Binning-Codes beim Bestellen?

Sie müssen sowohl das Durchlassspannungs-Bin (z.B. I0 für 3,2-3,4V) als auch das Lichtstrom-Bin (z.B. A250 für 250-260 lm) angeben, um sicherzustellen, dass Sie LEDs mit den präzisen elektrischen und optischen Eigenschaften erhalten, die für Ihr Design erforderlich sind, insbesondere für Reihen- oder Parallelschaltungen.

10.3 Welche Vorsichtsmaßnahmen sind für die Lagerung vor der Montage erforderlich?

Als MSL-Level-3-Komponente muss das Bauteil in seiner ursprünglichen versiegelten Feuchtigkeitsbarriere-Beutel gelagert werden. Sobald der Beutel geöffnet ist, beträgt die "Bodenlebensdauer" (zulässige Zeit bei Umgebungsfabrikbedingungen) typischerweise 168 Stunden (7 Tage) bei ≤ 30°C/60% relativer Luftfeuchtigkeit. Wenn diese Zeit überschritten wird, müssen die Komponenten vor dem Reflow-Löten gemäß dem empfohlenen Profil (z.B. 125°C für 24 Stunden) getrocknet werden.

11. Praktische Anwendungsfälle

11.1 Fallstudie: LCD-Monitor-Hintergrundbeleuchtungseinheit

Ein Array von 50 dieser LEDs kann entlang der Kante der Lichtleitplatte eines 24-Zoll-Monitors angeordnet werden. Angesteuert mit jeweils 700mA (reduziert für längere Lebensdauer) liefern sie ausreichenden Lichtstrom für einen hellen, gleichmäßigen Bildschirm. Das SMT-Gehäuse ermöglicht ein schlankes Monitorprofil, und der breite Betrachtungswinkel der LEDs trägt zu konsistenter kantenbeleuchteter Beleuchtung bei.

11.2 Fallstudie: Industrielle Bedienfeldanzeigen

Verwendet als Statusanzeigen auf einem Fabrikmaschinen-Bedienfeld, eine einzelne LED pro Anzeige, angesteuert durch eine 5V-Versorgung über einen einfachen strombegrenzenden Widerstand, berechnet für ~800mA. Die hohe Helligkeit und der breite Betrachtungswinkel stellen sicher, dass die Anzeige für Bediener aus verschiedenen Winkeln in einer gut beleuchteten Industrieumgebung deutlich sichtbar ist.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Das weiße Licht wird durch einen Prozess namens Phosphorkonvertierung erzeugt. Der Kern der LED ist ein Halbleiterchip, der blaues Licht emittiert, wenn elektrischer Strom in Durchlassrichtung fließt (Elektrolumineszenz). Dieses blaue Licht wird dann teilweise von einer Schicht aus gelbem (oder einer Mischung aus rotem und grünem) Phosphormaterial absorbiert, das auf oder um den Chip aufgebracht ist. Der Phosphor re-emittiert diese Energie als Licht mit längeren Wellenlängen (gelb). Die Kombination aus verbleibendem blauem Licht und konvertiertem gelbem Licht erscheint für das menschliche Auge weiß. Der genaue Weißton (kalt, neutral, warm) wird durch die Zusammensetzung und Dicke der Phosphorschicht bestimmt.

13. Technologieentwicklungstrends

Die Entwicklung von SMD-weißen LEDs wie dieser wird von mehreren Schlüsseltrends vorangetrieben:Erhöhte Effizienz (lm/W):Laufende Forschung konzentriert sich auf die Verbesserung der internen Quanteneffizienz des blauen Chips und der Konversionseffizienz des Phosphors, um mehr Lumen pro Watt elektrischer Eingangsleistung zu erzielen.Verbesserte Farbqualität:Entwicklungen in der Phosphortechnologie zielen darauf ab, den Farbwiedergabeindex (CRI) zu verbessern, für natürlicher aussehendes Licht, insbesondere für High-End-Displays und allgemeine Beleuchtung.Miniaturisierung und höhere Leistungsdichte:Der Drang zu kleineren Gehäusen, die höhere Treiberströme und Verlustleistung bewältigen können, setzt sich fort, was hellere und kompaktere Beleuchtungslösungen ermöglicht.Erhöhte Zuverlässigkeit und Lebensdauer:Fortschritte in Verpackungsmaterialien, Die-Attach-Technologien und Phosphorstabilität verlängern die Betriebslebensdauer und Lumen-Wartung von LEDs unter rauen Betriebsbedingungen.