SMD LED 3210 Gelb / Gelbgrün Datenblatt - Abmessungen 3,2x1,0x1,48mm - Spannung 1,8-2,4V - Leistung 48mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt detailliert die Spezifikationen einer kompakten, oberflächenmontierbaren LED-Komponente. Das Bauteil wird aus einer Kombination eines gelbgrünen und eines gelben Chips gefertigt und ist in einem Miniaturgehäuse mit den Abmessungen 3,2mm x 1,0mm x 1,48mm untergebracht. Es ist für allgemeine Anzeige- und Beleuchtungsanwendungen konzipiert, bei denen Platz knapp ist und eine zuverlässige Leistung erforderlich ist.

1.1 Kernvorteile

• Extrem großer Betrachtungswinkel:Bietet einen typischen Betrachtungswinkel (2θ1/2) von 140 Grad und gewährleistet so eine hohe Sichtbarkeit aus verschiedenen Positionen.
• SMT-Kompatibilität:Vollständig geeignet für alle standardmäßigen Oberflächenmontage- (SMT) Bestückungs- und Reflow-Lötprozesse.
• Feuchtigkeitsempfindlichkeit:Eingestuft als Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL) 3, was spezifische Handhabungs- und Trocknungsanforderungen vor dem Reflow-Löten definiert.
• Umweltkonformität:Das Produkt entspricht der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).

1.2 Zielanwendungen

• Status- und Stromversorgungsanzeigen in Unterhaltungselektronik, Haushaltsgeräten und Industrieanlagen.
• Hintergrundbeleuchtung für Schalter, Tasten und Symbole auf Bedienfeldern.
• Allgemeine Beleuchtungs- und Anzeigeanwendungen, die kompakte, zuverlässige Lichtquellen erfordern.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Elektrische & Optische Kenngrößen

Die folgenden Parameter sind unter Standardtestbedingungen einer Umgebungstemperatur (Ts) von 25°C und einem Durchlassstrom (IF) von 20mA spezifiziert, sofern nicht anders angegeben.

2.1.1 Optische Parameter

• Dominante Wellenlänge (λd):Definiert die wahrgenommene Farbe.
  • Gelb (Y):Verfügbar in zwei Bins: Code 2K (585-590 nm) und Code 2L (590-595 nm).
  • Gelbgrün (YG):Verfügbar in drei Bins: Code A20 (562,5-565 nm), B10 (565-567,5 nm) und B20 (567,5-570 nm).
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Etwa 15 nm für beide Varianten (Gelb und Gelbgrün), was auf eine relativ reine Farbemission hinweist.
• Lichtstärke (Iv):Die Lichtausbeute, gemessen in Millicandela (mcd).
  • Gelb (Y):Wird in drei Intensitätsstufen angeboten: 1AP (90-120 mcd), G20 (120-150 mcd) und 1AW (150-200 mcd).
  • Gelbgrün (YG):Code 1EO spezifiziert einen Intensitätsbereich von 30-50 mcd.

2.1.2 Elektrische Parameter

• Durchlassspannung (VF):Liegt für beide Farbtypen bei 20mA im Bereich von 1,8V bis 2,4V. Der typische Wert liegt etwa in der Mitte dieses Bereichs.
• Sperrstrom (IR):Maximal 10 μA bei einer angelegten Sperrspannung (VR) von 5V, was auf gute Diodeneigenschaften hinweist.
• Wärmewiderstand (RθJ-S):Der Wärmewiderstand zwischen Sperrschicht und Lötpunkt ist mit 450 °C/W spezifiziert. Dieser Parameter ist entscheidend für die Berechnung des Sperrschichttemperaturanstiegs während des Betriebs.

2.2 Absolute Maximalwerte

Belastungen über diese Grenzwerte hinaus können das Bauteil dauerhaft beschädigen.

• Verlustleistung (Pd):48 mW
• Dauer-Durchlassstrom (IF):20 mA
• Spitzen-Durchlassstrom (IFP):60 mA (gepulst, 1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite)
• Elektrostatische Entladung (ESD) HBM:2000 V
• Betriebstemperatur (Topr):-40°C bis +85°C
• Lagertemperatur (Tstg):-40°C bis +85°C
• Maximale Sperrschichttemperatur (Tj):95°C

3. Analyse der Kennlinien

Die Spezifikation enthält mehrere charakteristische Diagramme, die einen tieferen Einblick in das Verhalten der LED unter verschiedenen Bedingungen geben.

3.1 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (IV-Kennlinie)

Die Kurve zeigt einen typischen exponentiellen Zusammenhang. Die Durchlassspannung steigt mit dem Strom, ausgehend von der Schwellenspannung. Entwickler nutzen dies, um geeignete strombegrenzende Widerstände für ihre Treiberschaltungen auszuwählen.

3.2 Durchlassstrom vs. Relative Lichtstärke

Dieses Diagramm zeigt, dass die Lichtausbeute bis zum Nennmaximum annähernd linear mit dem Durchlassstrom ansteigt. Ein Betrieb über 20mA bringt abnehmende Erträge und riskiert, die thermischen Grenzwerte zu überschreiten.

3.3 Temperaturabhängigkeit

• Anschlusstemperatur vs. Relative Intensität:Die Lichtstärke nimmt ab, wenn die Anschluss- (und damit die Sperrschicht-) Temperatur steigt. Dies ist eine grundlegende Eigenschaft von LEDs aufgrund erhöhter nichtstrahlender Rekombination bei höheren Temperaturen.
• Anschlusstemperatur vs. Durchlassstrom:Zeigt die Reduzierung des maximal zulässigen Durchlassstroms mit steigender Umgebungs-/Anschlusstemperatur, um die Sperrschichttemperatur innerhalb der 95°C-Grenze zu halten.

3.4 Durchlassstrom vs. Dominante Wellenlänge

Separate Diagramme für gelbe und gelbgrüne LEDs zeigen, dass sich die dominante Wellenlänge leicht mit dem Treiberstrom verschiebt. Bei Gelbgrün steigt die Wellenlänge von ~567,5nm auf ~574,5nm, wenn der Strom von 0 auf 30mA ansteigt. Bei Gelb steigt sie von ~587,5nm auf ~592,5nm. Diese Verschiebung sollte in farbkritischen Anwendungen berücksichtigt werden.

4. Mechanische & Gehäuseinformationen

4.1 Gehäuseabmessungen

Die LED entspricht einem 3210-Gehäuse-Fußabdruck (3,2mm Länge x 1,0mm Breite). Die Gesamthöhe beträgt 1,48mm. Detaillierte Drauf-, Seiten-, Boden- und Polungsansichten sind in den Spezifikationszeichnungen enthalten. Alle Maßtoleranzen betragen ±0,2mm, sofern nicht anders angegeben.

4.2 Polungskennzeichnung & Lötmuster

Die Kathode (Minuspol) ist deutlich gekennzeichnet. Für das Leiterplattendesign wird ein empfohlenes Lötflächenmuster (Footprint) bereitgestellt, mit Paddimensionen von 1,30mm x 0,80mm und einem Abstand (Raster) von 2,00mm zwischen den Pads. Ein Abstand von 0,30mm zwischen Pad und Bauteilkörper wird empfohlen.

5. Löt- & Bestückungsrichtlinien

5.1 SMT Reflow-Lötanleitung

Das Bauteil ist für bleifreie Reflow-Lötprozesse ausgelegt. Aufgrund seiner MSL-3-Einstufung muss das Bauteil gemäß dem relevanten IPC/JEDEC-Standard (typischerweise 125°C für 4-8 Stunden) getrocknet werden, wenn die Feuchtigkeitssperrbeutel geöffnet wurden oder die Expositionszeitgrenze überschritten wurde. Das spezifische Reflow-Temperaturprofil (Vorwärmen, Einweichen, Reflow-Spitzentemperatur und Abkühlraten) sollte den Empfehlungen für ähnliche SMD-Bauteile und den Leiterplattenbestückungsspezifikationen folgen. Die maximale Bauteiltemperatur während des Lötens sollte die spezifizierte Lagertemperatur nicht überschreiten.

5.2 Handhabungshinweise

• LEDs stets unter Beachtung von ESD-Schutzmaßnahmen (Elektrostatische Entladung) handhaben.
• Vermeiden Sie mechanische Belastung der Linse und der Anschlüsse.
• Verwenden Sie keine Reinigungsmittel (z.B. Ketone), die die Epoxidlinse beschädigen könnten.
• Befolgen Sie strikt die Verfahren für feuchtigkeitsempfindliche Verpackungen.

6. Verpackung & Zuverlässigkeit

6.1 Verpackungsspezifikation

Die LEDs werden auf Wickelspulen in geprägter Trägerbahn für die automatisierte Pick-and-Place-Bestückung geliefert. Die Spezifikation enthält detaillierte Abmessungen für die Taschen der Trägerbahn, den Spulendurchmesser und die Nabenmaße. Eine Etikettenspezifikation für die Spule ist ebenfalls definiert.

6.2 Feuchtigkeitsbeständige Verpackung

Die Spulen sind in Feuchtigkeitssperrbeuteln mit Trockenmittel und einer Feuchtigkeitsindikatorkarte verpackt, um die MSL-3-Integrität während Lagerung und Transport zu gewährleisten.

6.3 Zuverlässigkeitstestpunkte

Das Dokument verweist auf standardmäßige Zuverlässigkeitstestbedingungen, die wahrscheinlich Tests wie beinhalten:

• Hochtemperatur-Lagerung
• Tieftemperatur-Lagerung
• Temperaturwechsel
• Feuchtigkeitstest
• Löthitzebeständigkeit

Spezifische Bedingungen und Pass/Fail-Kriterien sind definiert, um die Produktlebensdauer sicherzustellen.

7. Anwendungsvorschläge & Designüberlegungen

7.1 Schaltungsdesign

• Stets einen Reihen-Strombegrenzungswiderstand verwenden. Berechnen Sie den Widerstandswert mit R = (Vversorgung - VF) / IF, wobei VF die typische oder maximale Durchlassspannung aus dem Datenblatt ist, um sicherzustellen, dass der Strom 20mA nicht überschreitet.
• Für konstante Helligkeit über Temperatur oder in Multi-LED-Arrays sollte die Verwendung eines Konstantstromtreibers anstelle einer einfachen Spannungsquelle mit Widerstand in Betracht gezogen werden.
• Berücksichtigen Sie die Durchlassspannungstoleranz bei der Auslegung für Niederspannungsversorgungen, um einen ausreichenden Stromtreiber zu gewährleisten.

7.2 Thermomanagement

Obwohl das Gehäuse klein ist, ist das Thermomanagement entscheidend für die Zuverlässigkeit. Der Wärmewiderstand von 450 °C/W bedeutet, dass bei vollem 20mA-Betrieb (ca. 48mW Verlustleistung) die Sperrschichttemperatur etwa 21,6°C über der Lötpunkttemperatur liegt (48mW * 450°C/W). Stellen Sie sicher, dass die Leiterplatte diese Wärme abführen kann, insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen oder in geschlossenen Räumen, um Tj unter 95°C zu halten.

7.3 Optisches Design

Der 140-Grad-Betrachtungswinkel macht diese LED für Anwendungen geeignet, die Weitwinkelsichtbarkeit ohne Sekundäroptik erfordern. Für gerichtetes Licht können externe Linsen oder Lichtleiter erforderlich sein.

8. Technischer Vergleich & Differenzierung

Die primären Unterscheidungsmerkmale dieser Komponente sind ihrkompakter 3210-Fußabdruckkombiniert mit einerrelativ hohen Lichtstärkefür ihre Größe, insbesondere in der gelben Version. Die Verfügbarkeit präziser Wellenlängen- und Intensitäts-Bins (z.B. YG A20/B10/B20) ermöglicht eine bessere Farbkonsistenz in der Serienproduktion im Vergleich zu LEDs mit breiteren Bins. Die MSL-3-Einstufung bietet einen Kompromiss zwischen Feuchtigkeitsschutz und der Notwendigkeit des Vortrocknens vor der Bestückung, was für viele SMD-Gehäuse üblich ist.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

9.1 Kann ich diese LED mit 30mA für mehr Helligkeit betreiben?

Antwort:Nein. Der absolute Maximalwert für den Dauer-Durchlassstrom beträgt 20mA. Das Überschreiten dieses Wertes führt zu einer übermäßigen Sperrschichttemperatur, was zu beschleunigtem Lichtstromrückgang und möglicherweise katastrophalem Ausfall führt. Verwenden Sie den gepulsten Stromwert (60mA) nur für sehr kurze Tastverhältnisse, wie spezifiziert.

9.2 Warum scheint die Lichtstärke der gelbgrünen LED niedriger zu sein als die der gelben?

Antwort:Dies hängt mit der spektralen Empfindlichkeit des menschlichen Auges (photopische Reaktion) zusammen. Das Auge ist für grünes Licht (~555 nm) am empfindlichsten. Gelbgrün (565-570 nm) liegt nahe der Spitzenempfindlichkeit, daher wird weniger Strahlungsleistung benötigt, um eine bestimmte wahrgenommene Helligkeit (Lichtstärke in mcd) zu erreichen. Gelbes Licht (585-595 nm) liegt in einem Bereich geringerer Augenempfindlichkeit, erfordert also mehr Strahlungsleistung, um die gleiche wahrgenommene Helligkeit zu erreichen, daher die höheren mcd-Werte bei ähnlicher Chip-Technologie und Treiberstrom.

9.3 Wie wähle ich das richtige Bin für meine Anwendung aus?

Antwort:Für farbkritische Anwendungen (z.B. Statusanzeigen, die einer bestimmten Unternehmensfarbe oder anderen LEDs auf einem Panel entsprechen müssen) geben Sie das engste Wellenlängen-Bin an, das Ihrem Kostenziel entspricht (z.B. YG B10 statt des breiteren A20-Bereichs). Für allgemeine Anzeigen, bei denen die absolute Farbe weniger kritisch ist, sind die Standard- oder breiteren Bins akzeptabel. Wählen Sie ebenso das Intensitäts-Bin basierend auf der erforderlichen Helligkeit und dem geplanten Treiberstrom.

10. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario:Entwurf eines kompakten IoT-Sensormoduls mit einer mehrfarbigen Status-LED. Der Platz auf der Leiterplatte ist extrem begrenzt.

Umsetzung:Das 3210-Gehäuse ist ideal. Eine gelbgrüne LED (z.B. Bin B20, 567,5-570nm) könnte für eine "Eingeschaltet/Aktiv"-Anzeige verwendet werden. Eine gelbe LED (Bin 2L, 590-595nm) könnte einen "Warn"- oder "Standby"-Zustand anzeigen. Beide können über die GPIO-Pins des Mikrocontrollers (3,3V) mit separaten strombegrenzenden Widerständen angesteuert werden. Berechnung für die gelbe LED (angenommen VF typ=2,1V, Ziel-IF=15mA für längere Lebensdauer): R = (3,3V - 2,1V) / 0,015A = 80 Ohm. Verwenden Sie den nächsthöheren Standardwert (82 Ohm). Der tatsächliche Strom wird etwas niedriger sein und die Intensität wird proportional niedriger sein als der 20mA-Nennwert, was für eine Statusanzeige akzeptabel ist.

11. Funktionsprinzip

Diese LED arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in Halbleitermaterialien. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Schwellenspannung der Diode überschreitet, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich des Halbleiterchips injiziert. Ihre Rekombination setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifischen Materialien (z.B. Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid - AlGaInP für gelb/rot oder Galliumphosphid - GaP-Varianten für grün) bestimmen die Bandlückenenergie und damit die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts. Das Gehäuse enthält eine Epoxidlinse, die den Lichtaustritt formt und Umweltschutz bietet.

12. Technologietrends

Der Markt für SMD-LEDs wie die 3210 fordert weiterhin:Erhöhte Effizienz:Höhere Lichtausbeute (mehr Lichtleistung pro elektrischem Watt), um hellere Anzeigen oder geringeren Stromverbrauch zu ermöglichen.Miniaturisierung:Noch kleinere Gehäuse (z.B. 2016, 1515) bei gleichbleibender oder verbesserter optischer Leistung.Verbesserte Farbkonsistenz:Engere Binning-Toleranzen für Wellenlänge und Intensität, um Farbvariationen in Endprodukten ohne manuelle Sortierung zu reduzieren.Erhöhte Zuverlässigkeit:Verbesserte Materialien und Verpackungstechniken, um höheren Reflow-Temperaturen (für bleifreie Prozesse) und raueren Betriebsumgebungen standzuhalten.Integrierte Lösungen:Wachstum von LED-Komponenten mit integrierter Stromregelung (Konstantstrom-LED-Treiber) oder Steuerschaltungen (adressierbare RGB-LEDs), wobei die hier beschriebene einfache Indikator-LED ein grundlegendes und weit verbreitetes Bauteil bleibt.