Gelbe LED 3,0x1,4x0,52mm – Spannung 2,8-3,3V – 660mW – Automobilqualität – Technisches Datenblatt auf Deutsch

1. Produktübersicht

Diese gelbe SMD-LED wird unter Verwendung eines blauen Chips mit gelber Leuchtstoffumwandlung hergestellt. Das Gehäuse ist ein EMC-Typ (Epoxidharz-Masse) mit Abmessungen von 3,00 mm x 1,40 mm x 0,52 mm, was ultradünne Designs für platzbeschränkte Anwendungen ermöglicht. Die LED bietet einen extrem weiten Abstrahlwinkel von 120 Grad und eignet sich daher ideal für eine gleichmäßige Lichtverteilung in der Innen- und Außenbeleuchtung von Fahrzeugen. Sie ist vollständig kompatibel mit standardmäßigen SMT-Bestückungs- und Reflow-Lötprozessen und wird auf Rolle (Tape & Reel) mit einer Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe von 2 (MSL2) geliefert. Das Produkt ist RoHS-konform, und sein Qualifizierungsprüfplan folgt dem AEC-Q102-Stressteststandard für diskrete Halbleiter in Automobilqualität.

1.1 Merkmale

• Das EMC-Gehäuse bietet robuste mechanische Festigkeit und hervorragende Wärmeableitung.
• Extrem weiter Abstrahlwinkel (2θ1/2 = typisch 120°).
• Geeignet für alle SMT-Bestückungs- und Lötverfahren.
• Lieferbar auf Rolle (5.000 Stück/Rolle).
• Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe: Stufe 2 (nach Öffnung bei ≤30°C/60%rF lagern, innerhalb von 24 Stunden verarbeiten).
• RoHS-konform.
• Qualifiziert gemäß den AEC-Q102-Richtlinien für automobiltaugliche Stresstests.

1.2 Anwendungen

Fahrzeugbeleuchtung – sowohl innen (Armaturenbrett, Ambientebeleuchtung) als auch außen (Seitenmarkierungsleuchten, Fahrtrichtungsanzeiger, Rückleuchten). Der weite Abstrahlwinkel und die hohe Lichtausbeute machen sie für Anzeige- und Dekorationsbeleuchtung geeignet, bei der ein gleichmäßiges Erscheinungsbild erforderlich ist.

2. Technische Parameter (Ts=25°C)

2.1 Elektrische und optische Eigenschaften (IF=140mA)

• Vorwärtsspannung (VF): Min 2,8V, Typ –, Max 3,3V
• Sperrstrom (IR): bei VR=5V, max. 10μA
• Lichtstrom (Φ): Min 33,4 lm, Max 45,3 lm
• Abstrahlwinkel (2θ1/2): typ. 120°
• Wärmewiderstand (Rth JS real): typ. 38°C/W, max. 47°C/W
• Wärmewiderstand (Rth JS elektrisch): typ. 28°C/W, max. 35°C/W
• Photoelektrische Umwandlungseffizienz bei 25°C, Impulsbetrieb: ηe = 27%

2.2 Absolute maximale Nennwerte

• Verlustleistung (PD): max. 660 mW
• Vorwärtsstrom (IF): max. 200 mA
• Spitzenvorwärtsstrom (IFP): max. 350 mA (1/10 Tastverhältnis, 10ms Impuls)
• Sperrspannung (VR): max. 5 V
• ESD (HBM): max. 8000 V
• Betriebstemperatur (TOPR): -40°C bis +125°C
• Lagertemperatur (TSTG): -40°C bis +125°C
• Sperrschichttemperatur (TJ): max. 150°C

3. Binning-System (IF=140mA)

3.1 Vorwärtsspannungs- und Lichtstrom-Bins

Die LED wird in Spannungs-Bins (G1: 2,8-2,9V, G2: 2,9-3,0V, H1: 3,0-3,1V, H2: 3,1-3,2V, I1: 3,2-3,3V) und Lichtstrom-Bins (MB: 33,4-37 lm, NA: 37-40,9 lm, NB: 40,9-45,3 lm) sortiert. Der auf dem Etikett aufgedruckte Bin-Code stellt eine Kombination aus Spannungs- und Lichtstrom-Bin dar, z.B. G1MB.

3.2 Farbort-Bins

Das CIE-Farbartdiagramm definiert zwei Farbbins für die gelbe Emission: AM1 und AM2. Beide liegen im ECE-Farbstandardbereich für Bernsteingelb in Fahrzeugen. Die Koordinaten für AM1: (0,5490;0,4250), (0,5620;0,4380), (0,5790;0,4210), (0,5625;0,4160). Für AM2: (0,5575;0,4195), (0,5750;0,4250), (0,5885;0,4110), (0,5760;0,4070).

4. Typische optische Kennlinien

4.1 Vorwärtsspannung über Vorwärtsstrom (Abb. 1-7)

Die Kurve zeigt, dass bei 2,8V der Strom nahe Null ist, steil auf etwa 140mA bei 3,2V ansteigt und bei 3,4V etwa 200mA erreicht. Dies unterstreicht die Notwendigkeit einer Konstantstromansteuerung, um ein thermisches Durchgehen zu vermeiden.

4.2 Relativer Lichtstrom über Vorwärtsstrom (Abb. 1-8)

Der relative Lichtstrom steigt mit dem Strom von 20mA bis 200mA nahezu linear an. Bei 140mA beträgt der relative Lichtstrom etwa 100% (Referenz) und bei 200mA erreicht er etwa 140%.

4.3 Relativer Lichtstrom über Sperrschichttemperatur (Abb. 1-9)

Mit steigender Sperrschichttemperatur von -40°C auf 150°C nimmt der relative Lichtstrom annähernd linear ab. Bei 125°C beträgt der Lichtstrom etwa 80% des Wertes bei 25°C, was eine moderate thermische Empfindlichkeit zeigt, die für leuchtstoffkonvertierte LEDs typisch ist.

4.4 Maximaler Vorwärtsstrom über Löttemperatur (Abb. 1-10)

Um die Sperrschichttemperatur innerhalb der Grenzen zu halten, nimmt der maximal zulässige Vorwärtsstrom mit steigender Lötpunkttemperatur ab. Bei Ts=25°C beträgt IF,max = 200mA; bei Ts=125°C sinkt IF,max auf etwa 40mA.

4.5 Spannungsverschiebung über Sperrschichttemperatur (Abb. 1-11)

Die Vorwärtsspannung nimmt mit steigender Temperatur mit einer Rate von etwa -2mV/°C ab. Dieser Effekt muss beim Schaltungsdesign berücksichtigt werden, um einen Stromanstieg bei Konstantspannungsansteuerung zu vermeiden.

4.6 Abstrahlcharakteristik (Abb. 1-12)

Das Abstrahlmuster ist lambertähnlich, wobei die Intensität auf 50% bei ±60° abfällt, was den Abstrahlwinkel von 120° (Halbwertsbreite) bestätigt.

4.7 Verschiebung der Farbkoordinaten über Temperatur und Strom (Abb. 1-13, 1-14)

Sowohl ΔCx als auch ΔCy verschieben sich über den gesamten Temperaturbereich um ±0,01 und über den Strombereich um ±0,005, was auf eine gute Farbstabilität hinweist.

4.8 Spektrale Verteilung (Abb. 1-15)

Das Emissionsspektrum hat ein Maximum bei etwa 590-595nm (gelb) mit einer Halbwertsbreite von etwa 40nm. Die blaue Pump-Spitze bei etwa 455nm wird vollständig vom Leuchtstoff absorbiert, was eine effiziente Umwandlung bestätigt.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED-Gehäuseabmessungen betragen 3,00±0,2mm Länge, 1,40±0,2mm Breite und 0,52±0,2mm Höhe. Die Draufsicht zeigt einen rechteckigen Umriss mit einem zentrierten lichtemittierenden Bereich. Die Rückansicht identifiziert die Kathoden- und Anodenanschlüsse: Das größere Pad ist typischerweise die Kathode (gekennzeichnet mit einem „-“-Symbol). Das empfohlene PCB-Layout umfasst ein Pad von 2,10mm x 0,86mm für die Kathode und ein Pad von 1,60mm x 0,86mm für die Anode mit einem Abstand von 0,50mm dazwischen.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Die Kathodenseite wird durch eine kleinere Eckmarkierung (z.B. eine Kerbe oder einen Punkt) auf der Gehäuseoberseite angezeigt. Die Rückseite trägt eine deutliche „+“- und „-“-Markierung.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Das empfohlene Reflow-Profil umfasst: Vorwärmen von 150°C auf 200°C über 60-120 Sekunden; Anstieg auf Spitzentemperatur ≤3°C/s; Zeit über 217°C (TL) max. 60 Sekunden; Spitzentemperatur (TP) 260°C mit Verweildauer ≤10 Sekunden innerhalb von 5°C der Spitze; Abkühlung ≤6°C/s. Die Gesamtzeit von 25°C bis zur Spitze sollte 8 Minuten nicht überschreiten. Führen Sie nicht mehr als zwei Reflow-Durchgänge durch; wenn der Abstand zwischen den Durchgängen 24 Stunden überschreitet, kann die LED aufgrund von Feuchtigkeitsaufnahme beschädigt werden.

6.2 Reparatur und Handhabung

Eine Reparatur nach dem Löten wird nicht empfohlen. Falls unvermeidbar, verwenden Sie einen Doppelspitzen-Lötkolben und überprüfen Sie, dass die LED-Kennwerte nicht beeinträchtigt werden. Vermeiden Sie bei der Handhabung Druck auf die Silikonvergussfläche. Verwenden Sie geeignete Vakuumsauger mit kontrollierter Kraft. Vermeiden Sie Biegen der Leiterplatte nach dem Löten, um mechanische Spannungen auf die Lötstellen zu vermeiden.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Gurtband und Rolle

Die LEDs werden in Gurtband (8mm Breite) mit 5.000 Stück pro Rolle verpackt. Die Rolle hat einen Durchmesser von 178mm, eine Breite von 60mm und einen Nabendurchmesser von 13mm. Das Gurtband hat am Anfang und Ende jeweils 80-100 leere Taschen.

7.2 Feuchtigkeitssichere Verpackung und Etikett

Jede Rolle wird in einen Feuchtigkeitssperrbeutel mit einem Trockenmittel und einer Feuchtigkeitsanzeigekarte gelegt. Der Beutel wird versiegelt und mit Teilenummer, Spezifikationsnummer, Chargennummer, Bin-Code, Menge und Datum etikettiert. Das Etikett enthält auch Lichtstrom, Farbort-Bin, Vorwärtsspannungs-Bin und Wellenlängencode.

7.3 Lagerbedingungen

Vor dem Öffnen: ≤30°C, ≤75% rF, innerhalb von 1 Jahr ab Verpackungsdatum. Nach dem Öffnen: ≤30°C, ≤60% rF, innerhalb von 24 Stunden verarbeiten. Wenn das Trockenmittel verblasst ist oder die Lagerzeit überschritten wurde, vor der Verwendung bei 60±5°C für ≥24 Stunden backen.

8. Zuverlässigkeitsprüfungen

Die LED hat die folgenden Prüfungen gemäß AEC-Q102 und JEDEC-Standards bestanden:

• Reflow (260°C Spitze, 10 Sek.): 2 Zyklen, 0/1 Ausfall.
• MSL2 (85°C/60%rF, 168 Std.): 0/1 Ausfall.
• Thermoschock (-40°C bis +125°C, 1000 Zyklen): 0/1 Ausfall.
• Lebensdauerprüfung (Ta=105°C, IF=140mA, 1000 Std.): 0/1 Ausfall.
• Hochtemperatur-Hochfeuchte-Lebensdauerprüfung (85°C/85%rF, IF=140mA, 1000 Std.): 0/1 Ausfall.

Ausfallkriterien: VF > 1,1×U.S.L, IR > 2,0×U.S.L, Lichtstrom<< 0,7×L.S.L.

9. Handhabungshinweise

9.1 Umgebungsbedingte Verunreinigungen

Schwefelverbindungen in der Umgebung oder in den Kontaktmaterialien dürfen 100 ppm nicht überschreiten, um Korrosion der Silberkomponenten zu vermeiden. Der Halogengehalt (Br, Cl) sollte einzeln<≤ 900 ppm und insgesamt<≤ 1500 ppm betragen. VOC aus Befestigungsmaterialien können in Silikon eindringen und Verfärbungen verursachen; eine Kompatibilitätsprüfung wird empfohlen.

9.2 Elektrostatische Entladung (ESD) und elektrische Überlast (EOS)

Die LED hat eine ESD-Spannungsfestigkeit von 8 kV (HBM). Dennoch müssen standardmäßige ESD-Vorsichtsmaßnahmen beachtet werden, einschließlich geerdeter Arbeitsplätze und Ionisatoren. Legen Sie niemals Sperrspannung an; stellen Sie sicher, dass die Schaltung im Betrieb nur Vorwärtsspannung zulässt.

9.3 Wärmemanagement

Aufgrund des Wärmewiderstands von bis zu 47°C/W (real) ist eine ausreichende Kühlung entscheidend. Die Sperrschichttemperatur darf 150°C nicht überschreiten. Reduzieren Sie den Vorwärtsstrom entsprechend bei hohen Umgebungstemperaturen. Verwenden Sie thermische Simulation oder Messung, um das Design zu überprüfen.

10. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

10.1 Schaltungsdesign

Ein Konstantstromtreiber wird dringend empfohlen, um einen stabilen Lichtstrom zu gewährleisten und ein thermisches Durchgehen zu verhindern. Wenn ein Widerstand zur Strombegrenzung verwendet wird, berücksichtigen Sie den negativen Temperaturkoeffizienten von VF. Bei Reihen-/Parallelschaltungen ist aufgrund von VF-Binning und thermischer Kopplung mit Stromungleichgewichten zu rechnen.

10.2 PCB-Layout

Verwenden Sie die empfohlenen Lötpad-Abmessungen. Stellen Sie eine ausreichende Kupferfläche für die Wärmeableitung sicher, insbesondere am Kathodenpad, das den Hauptwärmepfad darstellt. Vermeiden Sie scharfe Kanten bei Leiterbahnen, um das ESD-Risiko zu verringern.

10.3 Reinigung

Falls eine Reinigung nach dem Löten erforderlich ist, verwenden Sie Isopropylalkohol. Verwenden Sie keine Ultraschallreinigung, da diese die Bonddrähte oder das Silikon beschädigen kann. Überprüfen Sie, ob andere Lösungsmittel das Gehäuse nicht angreifen.

11. Funktionsprinzip

Die gelbe LED verwendet einen blauen InGaN-Chip, der mit einem YAG:Ce-Leuchtstoff beschichtet ist. Dieser wandelt einen Teil des blauen Lichts in gelbes Licht um. Die Mischung aus Blau und Gelb ergibt eine wahrgenommene Bernsteingelb-Farbe. Der Leuchtstoff ist in einer Silikonmatrix dispergiert, die auch als primäre Optik dient. Dieser Ansatz erreicht eine hohe Effizienz (27% photoelektrische Umwandlung) und eine ausgezeichnete Farbstabilität über Temperatur und Strom.

12. Vergleich mit anderen LED-Typen

Im Vergleich zu direkt emittierenden AlInGaP-gelben LEDs bietet der leuchtstoffkonvertierte Ansatz eine breitere Farbabstimmbarkeit, eine bessere thermische Wellenlängenstabilität und eine höhere ESD-Robustheit (8kV gegenüber typischen 2kV für AlInGaP). Allerdings kann die direkte AlInGaP-Emission ein schmaleres Spektrum und möglicherweise eine höhere Effizienz bei niedrigen Strömen aufweisen. Für Automobilanwendungen, die strenge Farbbins und eine lange Lebensdauer erfordern, sind das EMC-Gehäuse und die AEC-Q102-Qualifikation diese LED zur bevorzugten Wahl.

13. Typische Anwendungsfälle

• Fahrzeug-Innenraum-Ambientebeleuchtung: Streifen entlang des Armaturenbretts oder der Türverkleidungen, die gleichmäßiges gelbes Licht erfordern.
• Externe Fahrtrichtungsanzeiger: Kombiniert mit roten LEDs für dynamische Beleuchtung.
• Markierungsleuchten für Geländefahrzeuge: wo hohe Zuverlässigkeit und ein weiter Temperaturbereich erforderlich sind.
• Instrumententafel-Anzeigen: Hintergrundbeleuchtung für Warnsymbole.

14. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

• F: Wie groß ist die typische Vorwärtsspannung bei 140mA?Typischerweise etwa 3,0-3,1V, abhängig vom Bin. Das Datenblatt gibt einen Bereich von 2,8-3,3V an.
• F: Kann ich diese LED kontinuierlich mit 200mA betreiben?Ja, vorausgesetzt die Löttemperatur beträgt ≤25°C und eine ausreichende Wärmeableitung hält die Sperrschichttemperatur unter 150°C. Bei höheren Umgebungstemperaturen ist eine Leistungsreduzierung erforderlich.
• F: Was bedeuten die Wärmewiderstandswerte?Rth JS real (38°C/W) repräsentiert den Wärmepfad von der Sperrschicht zum Lötpunkt unter realen Bedingungen; Rth JS elektrisch (28°C/W) wird aus elektrischen Methoden abgeleitet. Beide werden bei 140mA und 25°C gemessen. Verwenden Sie den realen Wert für das thermische Worst-Case-Design.
• F: Wie sollte ich geöffnete Rollen lagern?Nach dem Öffnen in einem Trockenschrank bei<≤30°C und<≤60%rF lagern und innerhalb von 24 Stunden verarbeiten. Bei Überschreitung vor der Verwendung bei 60°C für 24 Stunden backen.

15. Entwicklungstrends

Die Nachfrage nach LEDs in Automobilqualität wächst weiter mit der Einführung fortschrittlicher Beleuchtungssysteme. Von leuchtstoffkonvertierten gelben LEDs werden Verbesserungen der Effizienz (z.B. >30% photoelektrische Umwandlung), eine höhere Temperaturstabilität der Farbart und noch kleinere Gehäuseabmessungen (z.B. 2,5x1,2mm) erwartet. Die Integration mehrerer Farben in einem einzigen Gehäuse und die Kompatibilität mit adaptiven Fernlichtsystemen (ADB) sind aufkommende Trends. Die Verwendung von Keramiksubstraten anstelle von EMC könnte die thermische Leistung für Hochleistungsanwendungen weiter verbessern.