Datenblatt Blaue LED PLCC2 3,5x2,8x1,84mm - Vorwärtsspannung 3,0V - Leistung 102mW - 465-475nm

1. Produktübersicht

Die RF-BNRA30TS-BB ist eine leistungsstarke blaue LED, die für anspruchsvolle Anwendungen wie die Innenbeleuchtung von Kraftfahrzeugen und Schalter konzipiert wurde. Sie nutzt GaN-auf-Substrat-Technologie und liefert eine dominante Wellenlänge von 465-475 nm mit einer typischen Vorwärtsspannung von 3,0 V bei 20 mA. Das Bauteil ist in einem kompakten PLCC2-Gehäuse mit den Abmessungen 3,50 mm x 2,80 mm x 1,84 mm untergebracht, was es für die automatisierte SMT-Bestückung geeignet macht. Mit einem extrem weiten Abstrahlwinkel von 120 Grad und der Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe 2 bietet diese LED hervorragende Designflexibilität. Sie ist vollständig konform mit den Richtlinien RoHS und REACH und hat die Qualifizierungstests gemäß AEC-Q101 für automotive diskrete Halbleiter bestanden.

2. Vertiefung der technischen Parameter

2.1 Elektrische Kenndaten

Bei einem Prüfstrom von IF = 20 mA und Ts = 25 °C liegt die Vorwärtsspannung (VF) zwischen 2,8 V (Minimum) und 3,4 V (Maximum) mit einem typischen Wert von 3,0 V. Der Sperrstrom (IR) bei VR = 5 V ist auf maximal 10 μA begrenzt. Die Lichtstärke (IV) liegt unter denselben Prüfbedingungen zwischen 430 mcd (Minimum) und 800 mcd (Maximum), mit einem typischen Wert von 600 mcd. Die dominante Wellenlänge (Wd) wird zwischen 465 nm und 475 nm angegeben, mit einem typischen Wert bei 467 nm.

2.2 Absolute Grenzwerte

Die LED darf folgende absolute Grenzwerte nicht überschreiten: Verlustleistung (PD) 102 mW, Vorwärtsstrom (IF) 30 mA, Spitzenvorwärtsstrom (IFP) 100 mA (1/10 Tastverhältnis, 10 ms Impulsbreite), Sperrspannung (VR) 5 V, elektrostatische Entladung (ESD) 2000 V (HBM), Betriebstemperatur (TOPR) -40 bis +100 °C, Lagertemperatur (TSTG) -40 bis +100 °C und Sperrschichttemperatur (TJ) 120 °C. Die Überschreitung dieser Werte kann zu dauerhaften Schäden führen.

2.3 Thermische Kenndaten

Der Wärmewiderstand von der Sperrschicht zur Lötstelle (RthJ-S) wird mit maximal 300 °C/W angegeben. Ein angemessenes Wärmemanagement ist unerlässlich, um die Sperrschichttemperatur unter 120 °C zu halten und die langfristige Zuverlässigkeit zu gewährleisten.

3. Binning-System

3.1 Vorwärtsspannungs-Bins

Bei IF = 20 mA wird die Vorwärtsspannung in sechs Bins unterteilt: G1 (2,8-2,9 V), G2 (2,9-3,0 V), H1 (3,0-3,1 V), H2 (3,1-3,2 V), I1 (3,2-3,3 V), I2 (3,3-3,4 V). Dieses Binning ermöglicht es Kunden, LEDs mit enger VF-Toleranz auszuwählen, um eine gleichmäßige Stromverteilung in Reihen- oder Parallelschaltungen zu erreichen.

3.2 Lichtstärke-Bins

Die Lichtstärke wird in J20 (430-530 mcd), K10 (530-650 mcd) und K20 (650-800 mcd) eingeteilt. Dies gewährleistet eine gleichbleibende Helligkeit in Anwendungen, die eine angepasste Lichtausbeute erfordern.

3.3 Dominante Wellenlängen-Bins

Die dominante Wellenlänge wird in D10 (465-467,5 nm), D20 (467,5-470 nm), E10 (470-472,5 nm) und E20 (472,5-475 nm) eingeteilt. Dies ermöglicht eine enge Farbkontrolle für die Automobil-Innenbeleuchtung, bei der die Farbkonsistenz entscheidend ist.

4. Analyse der Leistungskurven

4.1 Vorwärtsspannung vs. Vorwärtsstrom

Wie in Abb. 1-7 gezeigt, steigt der Vorwärtsstrom exponentiell mit der Vorwärtsspannung. Bei 3,0 V beträgt der Strom etwa 20 mA; bei 3,2 V steigt er auf etwa 120 mA. Dies unterstreicht die Notwendigkeit von Strombegrenzungswiderständen oder Konstantstromtreibern.

4.2 Relative Intensität vs. Vorwärtsstrom

Abb. 1-8 zeigt, dass die relative Lichtstärke bis 30 mA nahezu linear mit dem Vorwärtsstrom ansteigt. Bei 20 mA beträgt die relative Intensität etwa 80 %, bei 30 mA erreicht sie etwa 100 %.

4.3 Löttemperatur vs. relative Intensität und Vorwärtsstrom

Die Abbildungen 1-9 und 1-10 zeigen, dass bei einem Anstieg der Löttemperatur von 25 °C auf 100 °C die relative Intensität auf etwa 85 % ihres Wertes bei 25 °C abfällt und der maximal zulässige Vorwärtsstrom von 30 mA auf etwa 10 mA reduziert wird. Die thermische Derating ist für einen zuverlässigen Betrieb bei erhöhten Umgebungstemperaturen unerlässlich.

4.4 Vorwärtsspannung vs. Löttemperatur

Aus Abb. 1-11 ergibt sich, dass die Vorwärtsspannung linear mit steigender Temperatur mit etwa -2 mV/°C abnimmt. Dieser negative Temperaturkoeffizient muss bei der Entwicklung von Wandlern berücksichtigt werden.

4.5 Abstrahlcharakteristik

Das Abstrahldiagramm (Abb. 1-12) zeigt eine lambertsche Verteilung mit einem Halbwinkels von etwa 120 Grad, was die Eigenschaft des weiten Abstrahlwinkels bestätigt.

4.6 Spektrum und Wellenlänge vs. Strom

Abb. 1-13 zeigt, dass die dominante Wellenlänge bei einer Änderung des Vorwärtsstroms von 0 auf 80 mA geringfügig (innerhalb von ±3 nm) schwankt. Das Spektrum (Abb. 1-14) weist eine schmale Spitze bei etwa 467 nm mit einer vollen Halbwertsbreite von etwa 25 nm auf, typisch für InGaN-blaue LEDs.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das LED-Gehäuse misst 3,50 mm x 2,80 mm x 1,84 mm (Länge x Breite x Höhe). Die Draufsicht zeigt eine rechteckige Lichtaustrittsfläche von etwa 2,40 mm x 2,18 mm. Die Unterseite zeigt zwei Lötpads mit einer Polmarkierung: Das Anodenpad ist größer (2,0 mm x 1,25 mm) und das Katodenpad ist kleiner (0,75 mm x 1,25 mm). Empfohlene Lötpads (Abb. 1-5) werden mit einem Abstand von 4,45 mm zwischen den Padmitten angegeben, um eine ordnungsgemäße Lötstellenbildung zu gewährleisten. Alle Maße sind in Millimetern mit Toleranzen von ±0,2 mm, sofern nicht anders angegeben.

5.2 Polarität und Handhabung

Die LED hat eine deutliche Polmarkierung (ein kleiner Punkt oder eine Kerbe auf dem Gehäuse), die die Katodenseite kennzeichnet. Es ist darauf zu achten, dass die Polmarkierung mit dem PCB-Siebdruck übereinstimmt. Die Silikonverkapselung ist weich; vermeiden Sie Druck direkt auf die Linsenoberfläche während der Handhabung oder beim Bestücken.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Das empfohlene Reflow-Lötprofil folgt den JEDEC-Standards: Vorwärmen von 150 °C auf 200 °C für 60-120 Sekunden, Aufheizen auf 217 °C mit einer maximalen Steigung von 3 °C/s, Verweilen über 217 °C für maximal 60 Sekunden, Spitzentemperatur 260 °C für bis zu 10 Sekunden (maximal 30 Sekunden innerhalb von 5 °C der Spitze) und Abkühlen mit einer Rate von nicht mehr als 6 °C/s. Die Gesamtzeit von 25 °C bis zur Spitze sollte weniger als 8 Minuten betragen. Nicht mehr als zweimal reflowen, und falls mehr als 24 Stunden zwischen den Reflows vergehen, müssen die LEDs vor der Wiederverwendung gebacken werden.

6.2 Handlöten

Verwenden Sie zum manuellen Löten einen Lötkolben mit weniger als 300 °C und schließen Sie die Verbindung in weniger als 3 Sekunden ab. Pro LED ist nur ein Handlöten erlaubt.

6.3 Lagerung und Backen

Ungeöffnete Feuchtigkeitssperrbeutel sollten bei ≤30 °C und ≤75% relativer Luftfeuchtigkeit gelagert und innerhalb eines Jahres nach der Versiegelung verwendet werden. Nach dem Öffnen innerhalb von 24 Stunden bei ≤30 °C und ≤60% RH verwenden. Wenn die Lagerbedingungen überschritten wurden oder der Trockenmittelindikator die Farbe geändert hat, backen Sie die LEDs bei 60±5 °C für ≥24 Stunden vor der Verwendung.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Trägerband und Spule

Die LEDs werden in Band- und Spulenverpackung mit 2000 Stück pro Spule geliefert. Das Trägerband hat eine Breite von 8,0 mm und einen Teilungsabstand von 4,0 mm (typisch für PLCC2). Der Spulendurchmesser beträgt 178 mm, der Nabendurchmesser 60 mm und der Kerndurchmesser 13,0 mm. Das Band hat ein Deckband, das auf der Oberseite heißversiegelt ist.

7.2 Etiketteninformationen

Jede Spule trägt ein Etikett mit: Teilenummer (PART NO.), Spezifikationsnummer (SPEC NO.), Chargennummer (LOT NO.), Bincode (BIN CODE), Lichtstrom (Ф), Farbort (XY), Vorwärtsspannung (VF), Wellenlänge (WLD), Menge (QTY) und Herstellungsdatum (DATE). Der Bincode ist für die Bestellung spezifischer VF/IV/Wd-Kombinationen unerlässlich.

7.3 Feuchtigkeitssperrbeutel und Karton

Die Spulen werden zusammen mit einem Trockenmittel und einer Feuchtigkeitsanzeigekarte in einem Feuchtigkeitssperrbeutel versiegelt. Der Beutel wird dann für den Versand in Kartons verpackt. Der äußere Karton trägt Warnhinweise wie "Achtung: Vorsichtsmaßnahmen für elektrostatisch gefährdete Bauteile beachten."

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungen

Diese blaue LED ist ideal für die Innenbeleuchtung von Kraftfahrzeugen wie Armaturenbrettbeleuchtung, Ambientebeleuchtung und Schalteranzeige. Sie kann auch in Statusanzeigen, Hintergrundbeleuchtung und allgemeinen Beschilderungen eingesetzt werden, bei denen eine schmalbandige blaue Lichtquelle erforderlich ist.

8.2 Designhinweise

• Integrieren Sie stets einen Strombegrenzungswiderstand oder verwenden Sie einen Konstantstromtreiber, um Überstrom aufgrund von VF-Schwankungen zu vermeiden.
• Halten Sie die Sperrschichttemperatur unter 120 °C, indem Sie eine ausreichende Kühlung bereitstellen oder den Vorwärtsstrom bei hohen Umgebungstemperaturen deraten.
• Stellen Sie in Reihen-/Parallelschaltungen sicher, dass jede LED nahezu den gleichen Strom erhält, indem Sie VF-Bins anpassen oder einzelne Stromquellen verwenden.
• Vermeiden Sie in der Umgebung oder bei angrenzenden Materialien eine Exposition gegenüber schwefelhaltigen Verbindungen über 100 ppm, Brom über 900 ppm, Chlor über 900 ppm oder einem Gesamthalogengehalt über 1500 ppm.
• Minimieren Sie flüchtige organische Verbindungen (VOCs) von nahegelegenen Klebstoffen, Dichtungsmitteln oder Kunststoffen, um eine Verfärbung des Silikons und eine Verschlechterung der Lichtausbeute zu verhindern.
• Ergreifen Sie ESD-Schutzmaßnahmen (z. B. geerdete Arbeitsplätze, Ionisatoren), da die LED empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung ist (ESD-Schwelle 2 kV HBM).

9. Technologievergleich

Im Vergleich zu Standard-PLCC2-LEDs bietet die RF-BNRA30TS-BB einen größeren Abstrahlwinkel (120° gegenüber typischen 90°) und eine engere Wellenlängenbinning (bis zu 2,5 nm Schritten). Ihre AEC-Q101-Qualifikation macht sie für automotives Belastungsbedingungen (Temperaturzyklen, hohe Luftfeuchtigkeit usw.) geeignet, die Bauteile der Unterhaltungselektronik möglicherweise nicht überstehen. Der Wärmewiderstand von 300 °C/W ist für dieses Gehäuse typisch, erfordert jedoch ein sorgfältiges Wärmemanagement in Hochleistungsanwendungen.

10. Häufig gestellte Fragen

10.1 Kann ich diese LED mit 30 mA Dauerstrom betreiben?

Ja, der absolute Grenzwert für den Vorwärtsstrom beträgt 30 mA. Bei diesem Strom kann die Sperrschichttemperatur jedoch je nach thermischer Umgebung erheblich ansteigen. Es wird empfohlen, den Strom bei erhöhten Löttemperaturen gemäß der Derating-Kurve zu reduzieren. Für eine langfristige Zuverlässigkeit ist der Betrieb bei 20-25 mA vorzuziehen.

10.2 Wie hoch ist die typische Leuchtstärke bei 20 mA?

Die typische Lichtstärke beträgt 600 mcd bei IF=20 mA. Je nach Bin kann sie zwischen 430 und 800 mcd liegen.

10.3 Wie reinige ich die LED nach dem Löten?

Verwenden Sie Isopropylalkohol als Reinigungsmittel. Vermeiden Sie Ultraschallreinigung, da diese die LED beschädigen kann. Stellen Sie sicher, dass das Reinigungsmittel die Silikonverkapselung nicht angreift.

11. Anwendungsbeispiel

Betrachten Sie einen Innenraum-Ambientlichtstreifen eines Fahrzeugs mit 20 in Reihe geschalteten LEDs. Jede LED hat eine typische VF von 3,0 V bei 20 mA. Bei einem 14-V-Bordnetz beträgt die Reihenspannung 60 V, was die Versorgungsspannung übersteigt. Stattdessen ist eine Parallelschaltung mit einzelnen Strombegrenzungswiderständen praktikabler. Für eine einzelne LED würde ein Widerstand von (14 V – 3,0 V) / 0,02 A = 550 Ω (Standardwert 560 Ω) den Strom auf etwa 19,6 mA begrenzen. Bei Verwendung mehrerer LEDs sollte jede ihren eigenen Widerstand haben, um Stromüberhöhung aufgrund von VF-Bin-Unterschieden zu vermeiden.

12. Funktionsprinzip

Die blaue LED basiert auf Galliumnitrid (GaN), das epitaktisch auf einem Saphir- oder Siliziumsubstrat gewachsen ist. Bei Durchlassvorspannung rekombinieren Elektronen und Löcher im Quantentopfbereich und emittieren Photonen mit einer Energie, die der Bandlücke des InGaN-Materials entspricht. Die dominante Wellenlänge wird durch die Indiumzusammensetzung gesteuert. Die Lichtauskopplung erfolgt durch das transparente Gehäuse und die Silikonlinse, die auch das Abstrahlmuster formt.

13. Entwicklungstrends

Blaue LEDs entwickeln sich weiter in Richtung höherer Effizienz (lm/W) und besserer Farbstabilität über Temperatur und Lebensdauer. Die Automobilindustrie fordert höhere Zuverlässigkeitsstandards wie AEC-Q102, und zukünftige Versionen dieses Produkts könnten ein verbessertes Wärmemanagement und einen erweiterten Betriebstemperaturbereich bieten. Miniaturisierung (z. B. das 2835-Gehäuse bleibt beliebt) und Integration mit intelligenter Steuerung (z. B. Matrixbeleuchtung) sind laufende Trends.