LED 3,2x1,6x0,7mm Gelb-Grün Datenblatt - Spannung 1,8V-2,4V - Leistung 72mW - Dominante Wellenlänge 562,5-575nm - Technische Dokumentation

1. Produktübersicht

Dieses Dokument bietet eine umfassende technische Spezifikation für eine oberflächenmontierte gelb-grüne LED, die für allgemeine Anzeige- und Displayanwendungen entwickelt wurde. Das Bauteil verwendet ein Standardgehäuse mit den Abmessungen 3,2 mm x 1,6 mm x 0,7 mm (allgemein als 3216 oder 1206 Footprint bekannt) und wird mit einem hocheffizienten gelb-grünen Chip hergestellt. Mit einem extrem breiten Abstrahlwinkel von 140 Grad eignet es sich für Anwendungen, die eine gleichmäßige Beleuchtung über eine große Fläche erfordern. Die LED ist RoHS-konform und erfüllt die Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe 3 (MSL3), was die Kompatibilität mit standardmäßigen SMT-Bestückungsprozessen gewährleistet. Zu den Hauptmerkmalen gehören geringer Stromverbrauch, hervorragende Farbstabilität und ein Schutz gegen elektrostatische Entladungen (ESD) bis zu 2000 V (HBM). Das Bauteil ist in mehreren Helligkeits-, Wellenlängen- und Durchlassspannungsbins erhältlich, sodass Entwickler die optimale Kombination für ihre spezifischen Anforderungen auswählen können.

2. Technische Parameteranalyse

2.1 Elektrische und optische Eigenschaften (bei T_s=25°C)

Die folgenden Parameter werden bei einem Durchlassstrom von 20 mA gemessen, sofern nicht anders angegeben:

• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Typischerweise 15 nm. Diese schmale spektrale Breite zeigt eine relativ reine Farbausgabe an.
• Durchlassspannung (V_F):Eingeteilt in drei Gruppen: B0 (1,8–2,0 V), C0 (2,0–2,2 V) und D0 (2,2–2,4 V). Die niedrige Durchlassspannung ermöglicht einen effizienten Betrieb in Niederspannungsschaltungen.
• Dominante Wellenlänge (λ_D):Erstreckt sich von 562,5 nm bis 575 nm und deckt mehrere Bins ab (A20, B10, B20, C10, C20). Dieser gelb-grüne Bereich wird häufig für Statusanzeigen und Warnsignale verwendet.
• Lichtstärke (I_V):Reicht von 12 mcd (B00-Bin) bis zu 100 mcd (F20-Bin) und bietet Flexibilität für unterschiedliche Helligkeitsanforderungen.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):Typischerweise 140°, was eine breite Lichtverteilung gewährleistet.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 10 µA bei V_R=5 V, was auf eine gute Sperrfähigkeit hinweist.
• Wärmewiderstand (R_THJ-S):450 °C/W (Sperrschicht zu Lötstelle). Dieser relativ hohe Wert erfordert ein sorgfältiges Wärmemanagement in Anwendungen mit hohem Strom oder hoher Dichte.

2.2 Absolute Grenzwerte

Das Bauteil darf nicht über die folgenden Grenzen hinaus betrieben werden, um dauerhafte Schäden zu vermeiden:

• Verlustleistung (P_d): 72 mW
• Durchlassstrom (I_F): 30 mA (DC), 60 mA (Impuls, 1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Impulsbreite)
• ESD (HBM): 2000 V
• Betriebstemperatur (T_opr): –40 bis +85 °C
• Lagertemperatur (T_stg): –40 bis +85 °C
• Sperrschichttemperatur (T_j): 95 °C

Anmerkung: Der maximale Durchlassstrom muss basierend auf der tatsächlichen Gehäusetemperatur herabgesetzt werden, um sicherzustellen, dass die Sperrschichttemperatur den Grenzwert nicht überschreitet.

2.3 Thermische Eigenschaften

Der Wärmewiderstand von 450 °C/W zeigt einen signifikanten Temperaturanstieg pro Einheit der Verlustleistung an. Beispielsweise beträgt bei 20 mA mit typischer V_F=2,0 V (40 mW Verlustleistung) der Temperaturanstieg von Sperrschicht zu Lötstelle etwa 18 °C. Bei Umgebungstemperaturen über 65 °C ist eine Herabsetzung erforderlich, um die Sperrschicht unter 95 °C zu halten. Das Wärmemanagement sollte die Kupferfläche der Leiterplatte, Via-Muster und Luftströmung berücksichtigen.

3. Binning-System

3.1 Wellenlängen-Bins

Die dominante Wellenlänge wird in fünf Bins unterteilt: A20 (562,5–565 nm), B10 (565–567,5 nm), B20 (567,5–570 nm), C10 (570–572,5 nm) und C20 (572,5–575 nm). Diese feine Sortierung ermöglicht es Systementwicklern, eine konsistente Farbabstimmung über mehrere LEDs in einem Array zu erreichen, was für Hintergrundbeleuchtungen oder Beschilderungen entscheidend ist.

3.2 Lichtstärke-Bins

Die Intensität wird in sechs Bins sortiert: B00 (12–18 mcd), C00 (18–28 mcd), D00 (28–43 mcd), E00 (43–65 mcd), F10 (65–80 mcd) und F20 (80–100 mcd). Jeder Bin repräsentiert einen Bereichsfaktor von etwa 1,5× und ermöglicht so eine enge Kontrolle der Helligkeitsgleichmäßigkeit.

3.3 Durchlassspannungs-Bins

Die Durchlassspannung wird in drei Bins unterteilt: B0 (1,8–2,0 V), C0 (2,0–2,2 V) und D0 (2,2–2,4 V). Dies hilft beim Design von Strombegrenzungswiderständen und gewährleistet eine konstante Verlustleistung in Parallelschaltungen.

4. Analyse der Leistungskurven

4.1 Durchlassspannung vs. Durchlassstrom (I-V-Kennlinie)

Die typische I-V-Kennlinie zeigt einen scharfen Knick bei etwa 1,8 V, wobei der Strom nach 2,0 V exponentiell ansteigt. Bei 20 mA beträgt V_Fetwa 2,0 V (typisch). Die Kurve zeigt, dass das Bauteil wie eine herkömmliche p-n-Übergangsdiode funktioniert.

4.2 Relative Intensität vs. Durchlassstrom

Die relative Intensität steigt bis zu 30 mA nahezu linear mit dem Strom an. Bei 10 mA beträgt die Intensität etwa 50 % des Wertes bei 20 mA; bei 30 mA erreicht sie etwa 150 %. Diese Linearität vereinfacht das Dimmen über Stromsteuerung.

4.3 Temperatureigenschaften

Wenn die Anschlusstemperatur von 25 °C auf 100 °C ansteigt, nimmt die relative Intensität um etwa 10–15 % ab. Die Herabsetzungskurve des Durchlassstroms zeigt, dass bei Anschlusstemperaturen über 60 °C der maximal zulässige Gleichstrom reduziert werden muss, um eine Überschreitung der Sperrschichttemperatur zu vermeiden.

4.4 Dominante Wellenlänge vs. Durchlassstrom

Die dominante Wellenlänge verschiebt sich geringfügig (etwa 1–2 nm), wenn der Strom von 5 mA auf 30 mA erhöht wird. Diese Verschiebung liegt innerhalb der Bin-Toleranz und ist für die meisten Anwendungen vernachlässigbar.

4.5 Spektrale Verteilung

Die relative spektrale Leistungsverteilung hat ihr Maximum nahe 570 nm mit einer Halbwertsbreite (FWHM) von etwa 15 nm. Das Spektrum zeigt minimale Nebenpeaks, was eine hohe Farbreinheit bestätigt.

4.6 Abstrahlcharakteristik

Die Abstrahlcharakteristik ist lambertähnlich mit einem Halbwinkel von etwa 70°, was eine gleichmäßige Intensität über einen weiten Winkelbereich liefert. Das Diagramm zeigt, dass die relative Intensität bei etwa ±70° von der Achse auf 50 % abfällt.

5. Mechanische Informationen und Gehäuseangaben

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED ist in einem Gehäuse mit den Abmessungen 3,2 mm × 1,6 mm × 0,7 mm untergebracht, mit Lötpads auf der Unterseite. Die Draufsicht zeigt eine rechteckige emittierende Fläche; die Untersicht zeigt zwei Anoden-/Kathodenpads (Pad 1 und Pad 2). Die Polarität wird durch eine kleine Markierung auf dem Gehäuse angezeigt. Das empfohlene Lötlandmuster umfasst ein Pad von 1,6 mm × 1,5 mm für die Anode und ein Pad von 2,1 mm × 1,6 mm für die Kathode, mit einem gesamten Footprint von 4,4 mm × 1,6 mm.

5.2 Lötpad-Design

Für zuverlässige Lötverbindungen sollte das PCB-Layout dem empfohlenen Muster entsprechen: ein Abstand von 0,30 mm zwischen den Pads und großzügige Kupferflächen zur Wärmeleitung. Das Gehäuse ist für Reflow-Löten ausgelegt; Handlöten ist mit einer Lötkolbentemperatur unter 300 °C und einer Dauer von weniger als 3 Sekunden zulässig.

6. Richtlinien zum Löten und zur Bestückung

6.1 Reflow-Lötprofil

Das empfohlene bleifreie Reflow-Profil gibt eine Aufheizrate ≤3 °C/s in eine Vorwärmzone (150–200 °C für 60–120 s) vor, gefolgt von einem Anstieg auf 217 °C (Zeit über 217 °C: 60–150 s) und einer Spitzentemperatur von 260 °C für maximal 10 s. Die Abkühlrate sollte ≤6 °C/s betragen. Die Gesamtzeit von 25 °C bis zur Spitze sollte 8 Minuten nicht überschreiten. Führen Sie nicht mehr als zwei Reflow-Zyklen durch; wenn das Intervall zwischen den Zyklen 24 Stunden überschreitet, müssen die LEDs zum Entfernen von Feuchtigkeit gebacken werden.

6.2 Handlöten und Nacharbeit

Wenn Handlöten unvermeidbar ist, verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Temperatur unter 300 °C und führen Sie die Verbindung innerhalb von 3 Sekunden durch. Es ist nur ein Handlötvorgang zulässig. Für Nacharbeiten wird ein Doppelkopf-Lötkolben empfohlen, um beide Anschlüsse gleichzeitig zu erhitzen. Wenden Sie während oder nach dem Löten keine mechanische Kraft auf den LED-Körper an.

6.3 Lagerung und Handhabung

Ungeöffnete Beutel können bei ≤30 °C und ≤75 % relativer Luftfeuchtigkeit bis zu einem Jahr gelagert werden. Nach dem Öffnen müssen die LEDs innerhalb von 168 Stunden bei ≤30 °C und ≤60 % relativer Luftfeuchtigkeit verwendet werden. Wenn das Trockenmittel verblasst ist oder die Lagerzeit überschritten wurde, backen Sie die LEDs bei 60±5 °C für >24 Stunden vor der Verwendung. Verwenden Sie immer eine Pinzette an der Seite des Gehäuses; vermeiden Sie direkten Kontakt mit der Silikonlinse.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Trägerband und Spule

Die LEDs werden in einem 8 mm breiten Trägerband mit einem Teilungsabstand von 4 mm geliefert. Jede Spule enthält 4000 Stück. Das Band umfasst ein Abdeckband und eine Polmarkierung. Spulenabmessungen: Außendurchmesser 178±1 mm, Nabendurchmesser 60±1 mm und Breite 8,0±0,1 mm.

7.2 Etikett und Feuchtigkeitsbarrierebeutel

Jede Spule ist mit Teilenummer, Spezifikationsnummer, Chargennummer, Bin-Code (Lichtstrom, Farbart, Spannung, Wellenlänge), Menge und Datum gekennzeichnet. Die Spule wird zusammen mit einem Trockenmittel und einer Feuchtigkeitsindikatorkarte (nicht abgebildet) in einem Feuchtigkeitsbarrierebeutel versiegelt. Ein ESD-Warnetikett ist ebenfalls angebracht.

7.3 Versandkarton

Die Spulen werden für den Versand in Kartonagen verpackt. Der äußere Karton trägt den Namen des Herstellers (aus Datenschutzgründen hier weggelassen) und Produktinformationen.

8. Zuverlässigkeitstests und Bedingungen

Die LED hat die folgenden Zuverlässigkeitstests ohne Ausfälle bestanden (Annahme/Ablehnung 0/1):

• Reflow (max. 260 °C, 10 s, 2 Zyklen)
• Temperaturzyklus (–40 °C bis 100 °C, 30 min Verweilzeit, 100 Zyklen)
• Thermoschock (–40 °C bis 100 °C, 15 min Verweilzeit, 300 Zyklen)
• Hochtemperaturlagerung (100 °C, 1000 h)
• Niedertemperaturlagerung (–40 °C, 1000 h)
• Lebensdauertest (T_a=25 °C, I_F=20 mA, 1000 h)

Ausfallkriterien: V_F> 1,1 × oberer Grenzwert, I_R> 2,0 × oberer Grenzwert oder Lichtstrom<< 0,7 × unterer Grenzwert.

9. Anwendungsempfehlungen

Diese gelb-grüne LED ist ideal für optische Anzeigen, Hintergrundbeleuchtung von Schaltern und Symbolen sowie allgemeine Statusanzeigen. Aufgrund ihres weiten Abstrahlwinkels eignet sie sich besonders für Armaturenbrettleuchten, Tastenbeleuchtungen und kleine Beschilderungen. Entwickler sollten Strombegrenzungswiderstände einbauen, um Überstrom zu verhindern. In Anwendungen mit hohen Umgebungstemperaturen oder dichten LED-Arrays ist eine thermische Analyse erforderlich, um die Sperrschichttemperatur unter 95 °C zu halten.

10. Technischer Vergleich

Im Vergleich zu herkömmlichen bedrahteten gelb-grünen LEDs bietet diese SMD-Version eine niedrigere Bauhöhe, Kompatibilität mit automatisierter Bestückung und eine bessere Gleichmäßigkeit des Abstrahlwinkels. Die schmale spektrale Breite (15 nm) sorgt für eine gesättigtere Farbe als einige Alternativen mit breiterem Spektrum. Die mehreren Sortierungsoptionen ermöglichen eine engere Farb- und Helligkeitsabstimmung, was für hochwertige Displays entscheidend ist. Allerdings ist der Wärmewiderstand von 450 °C/W relativ hoch; neuere Designs mit verbessertem Wärmemanagement können niedrigere Werte bieten (z. B. 200–300 °C/W), daher wird ein sorgfältiges PCB-Layout empfohlen.

11. Häufig gestellte Fragen

F1: Kann ich diese LED dauerhaft mit 30 mA betreiben?
Ja, aber nur, wenn die Gehäusetemperatur niedrig genug gehalten wird, sodass die Sperrschichttemperatur unter 95 °C bleibt. Bei typischer Umgebungstemperatur von 25 °C ist 30 mA sicher. Bei höherer Umgebungstemperatur entsprechend herabgesetzt.

F2: Wie wird die empfohlene Lagerung nach dem Öffnen des Beutels durchgeführt?
Lagern bei ≤30 °C und ≤60 % relativer Luftfeuchtigkeit. Innerhalb von 168 Stunden verwenden. Wenn überschritten, bei 60 °C für >24 Stunden backen.

F3: Wie kann ich ESD-Schäden vermeiden?
Verwenden Sie geerdete Arbeitsplätze, leitfähige Werkzeuge und antistatische Verpackungen. Die LED hat eine ESD-Festigkeit von 2000 V (HBM), dennoch werden Vorsichtsmaßnahmen empfohlen.

F4: Kann ich diese LED im Freien verwenden?
Der Betriebstemperaturbereich beträgt –40 bis +85 °C, was die meisten Außenumgebungen abdeckt. Die LED ist jedoch nicht für direkte UV-Einstrahlung oder hohe Luftfeuchtigkeit ohne zusätzliche Schutzbeschichtung spezifiziert.

12. Praktische Anwendungsbeispiele

In einem typischen Design werden sechs dieser gelb-grünen LEDs um einen Druckknopfschalter herum platziert, um eine 360°-Anzeige zu ermöglichen. Der weite Abstrahlwinkel von 140° sorgt für Sichtbarkeit aus jeder Richtung. Ein Strombegrenzungswiderstand von 100 Ω (bei einer 5V-Versorgung) stellt den Strom auf etwa 30 mA pro LED ein, was eine helle Beleuchtung ergibt. Der kleine Footprint ermöglicht die Montage auf einer kompakten Leiterplatte im Schaltergehäuse. Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist eine Ladezustandsanzeige für ein Batterieladegerät: Drei LEDs – rot, gelb-grün und blau – zeigen den Ladezustand an. Die gelb-grüne LED leuchtet auf, wenn der Ladevorgang abgeschlossen ist, wobei die Intensität auf die visuelle Anpassung an Rot und Blau abgestimmt ist.

13. Funktionsprinzip

Diese LED ist eine p-n-Übergangsdiode aus Galliumphosphid (GaP) oder verwandten Materialien, die Photonen emittiert, wenn Elektronen im aktiven Bereich mit Löchern rekombinieren. Die Bandlückenenergie entspricht einer Wellenlänge im gelb-grünen Spektrum (etwa 570 nm). Der Chip ist in einer klaren Silikonlinse eingekapselt, die das Licht zu einem breiten Strahl formt. Das Gehäuse verfügt über zwei Anschlüsse (Anode und Kathode) für die Verbindung mit einer Ansteuerschaltung.

14. Entwicklungstrends

Mit der Weiterentwicklung der LED-Technologie zeichnen sich Trends zu noch kleineren Gehäusen (z. B. 2,0×1,2 mm), höherer Lichtausbeute (über 150 lm/W für Grün) und geringerem Wärmewiderstand durch fortschrittliche Substratmaterialien ab. Die Sortierungsauflösung wird feiner, sodass Wellenlängenbins von 0,5 nm möglich sind. Darüber hinaus ist die Integration mit intelligenten Treiber-ICs und digitalen Schnittstellen bei intelligenten Beleuchtungslösungen üblich. Die gelb-grüne Farbe bleibt für Sicherheits- und Anzeigezwecke wichtig, und ihr Einsatz in der Automobil- und Industrieanwendung wird voraussichtlich zunehmen.