Vollfarbige Top-View-LEDs der Serie 67-23 - Gehäuse 3,2x2,8x1,9mm - Durchlassspannung 2,0-4,0V - Leistung 60-130mW - Technisches Datenblatt

1. Produktübersicht

Die 67-23-Serie stellt eine Familie vollfarbiger, von oben betrachtbarer Leuchtdioden (LEDs) dar, die für Oberflächenmontage-Anwendungen konzipiert ist. Diese LEDs zeichnen sich durch ihr kompaktes P-LCC-4-Gehäuse (Plastic Leaded Chip Carrier, 4-polig) mit farblos klarem Fenster aus, das ein breites und gleichmäßiges Lichtabstrahlmuster bietet. Das primäre Designkonzept zielt darauf ab, eine optimale Leistung in Hintergrundbeleuchtungs- und Lichtleitersystemen zu erreichen, was sie ideal für Anwendungen macht, bei denen Platz- und Energieeffizienz entscheidend sind.

Die Kernvorteile dieser Serie umfassen ihren außergewöhnlich großen Betrachtungswinkel, der durch das Gehäusedesign und einen integrierten Inter-Reflektor ermöglicht wird. Diese Eigenschaft gewährleistet eine gleichmäßige Leuchtdichte über einen großen Bereich, was für Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsanwendungen entscheidend ist. Darüber hinaus sind die Bauteile für den Betrieb mit niedrigem Strom ausgelegt, mit einem typischen Durchlassstrom von 20mA und der Fähigkeit, bis hinunter zu 2mA zu funktionieren. Dieser geringe Leistungsbedarf macht sie besonders geeignet für batteriebetriebene tragbare Elektronik und andere Geräte, bei denen die Minimierung des Energieverbrauchs Priorität hat. Die Serie ist in mehreren Emissionsfarben erhältlich, darunter Tiefrot, Brillant-Gelbgrün und Blau, was vielseitige Designimplementierungen ermöglicht.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Elektro-optische Eigenschaften

Die Leistung jeder LED-Farbvariante wird durch spezifische elektro-optische Parameter definiert, die unter Standardbedingungen von 25°C Umgebungstemperatur und einem Durchlassstrom (I_F) von 20mA gemessen werden.

• Lichtstärke (I_V):Dieser Parameter gibt die wahrgenommene Helligkeit der LED an. Die Tiefrot-Variante (SDR) bietet die höchste typische Intensität mit 112 mcd (Millicandela). Die Brillant-Gelbgrün- (SYG) und Blau-Varianten (UB) bieten typische Intensitäten von 20 mcd bzw. 18 mcd. Entwickler müssen diese Werte berücksichtigen, wenn sie die erforderliche Anzahl von LEDs für ein bestimmtes Helligkeitsziel bestimmen.
• Wellenlängencharakteristika:Die emittierte Lichtfarbe ist präzise definiert. Die Tiefrot-LED hat eine typische Spitzenwellenlänge (λ_p) von 650 nm und eine dominante Wellenlänge (λ_d) von 639 nm. Die Gelbgrün-LED emittiert bei 575 nm (Spitze) und 573 nm (dominant). Die Blau-LED arbeitet bei 468 nm (Spitze) und 470 nm (dominant). Die spektrale Bandbreite (Δλ), die die Farbreinheit beeinflusst, beträgt etwa 20 nm für die roten und gelbgrünen LEDs und 26 nm für die blaue LED.
• Betrachtungswinkel (2θ_1/2):Ein Hauptmerkmal dieser Serie ist ihr 120-Grad-Betrachtungswinkel. Dieser große Winkel stellt sicher, dass die LED aus einem breiten Spektrum von Blickwinkeln sichtbar bleibt, was für Panel-Anzeigen und Hintergrundbeleuchtung, bei denen die Blickposition des Benutzers variieren kann, wesentlich ist.

2.2 Elektrische und thermische Parameter

Das Verständnis der elektrischen Grenzwerte und des thermischen Verhaltens ist für ein zuverlässiges Schaltungsdesign entscheidend.

• Durchlassspannung (V_F):Der Spannungsabfall über der LED im Betrieb. Die roten und gelbgrünen LEDs haben eine typische V_Fvon 2,0V (max. 2,4V), während die blaue LED eine höhere typische V_Fvon 3,5V (max. 4,0V) benötigt. Dieser Unterschied muss in der Treiberschaltung berücksichtigt werden, insbesondere bei Mehrfarben-Designs.
• Absolute Maximalwerte:Dies sind Belastungsgrenzen, die unter keinen Umständen überschritten werden dürfen, um dauerhafte Schäden zu verhindern. Zu den wichtigsten Grenzwerten gehört eine Sperrspannung (V_R) von 5V für alle Farben. Der maximale kontinuierliche Durchlassstrom (I_F) beträgt 25mA für Rot/Gelbgrün und 30mA für Blau. Der Spitzen-Durchlassstrom (I_FP) für gepulsten Betrieb (1/10 Tastverhältnis bei 1kHz) ist höher und liegt bei 60mA für Rot/Gelbgrün und 100mA für Blau. Die maximale Verlustleistung (P_d) beträgt 60mW für Rot/Gelbgrün und 130mW für Blau, was direkt mit dem Wärmemanagement zusammenhängt.
• Betriebs- und Lagertemperatur:Die Bauteile sind für einen Betriebstemperaturbereich (T_opr) von -40°C bis +85°C und einen Lagerungstemperaturbereich (T_stg) von -40°C bis +100°C ausgelegt, was die Funktionalität in rauen Umgebungen sicherstellt.
• Elektrostatische Entladung (ESD):Die ESD-Toleranz nach dem Human Body Model (HBM) beträgt 2000V für die roten und gelbgrünen LEDs und 1000V für die blaue LED. Während der Montage werden ordnungsgemäße ESD-Handhabungsverfahren empfohlen.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Produkt verwendet ein Binning-System, um LEDs basierend auf wichtigen Leistungsparametern zu kategorisieren und so die Konsistenz innerhalb einer Produktionscharge sicherzustellen. Die Beschriftung auf der Rolle zeigt drei primäre Bins an:

• CAT (Lichtstärke-Rang):Dieser Code gruppiert LEDs gemäß ihrer gemessenen Lichtstärke. Entwickler können einen spezifischen CAT-Bin auswählen, um einen Mindesthelligkeitsgrad für ihre Anwendung zu garantieren, was für ein einheitliches Erscheinungsbild in Multi-LED-Arrays entscheidend ist.
• HUE (Dominante Wellenlänge-Rang):Dieser Bin kategorisiert LEDs basierend auf ihrer dominanten Wellenlänge, die den genauen Farbpunkt definiert. Die Auswahl eines engen HUE-Bins ist für Anwendungen, die eine präzise Farbabstimmung erfordern, wie Statusanzeigen oder Mehrfarben-Displays, bei denen Farbkonsistenz von größter Bedeutung ist, entscheidend.
• REF (Durchlassspannung-Rang):Dieser Code sortiert LEDs nach ihrem Durchlassspannungsabfall. Die Verwendung von LEDs aus demselben REF-Bin kann das Design des Strombegrenzungswiderstands vereinfachen und dazu beitragen, eine gleichmäßige Stromaufteilung sicherzustellen, wenn mehrere LEDs parallel geschaltet sind, was die Lebensdauer und gleichmäßige Helligkeit fördert.

4. Analyse der Leistungskurven

Während spezifische grafische Daten im Datenblatt referenziert werden, würden die typischen elektro-optischen Kennlinien im Allgemeinen die Beziehung zwischen Schlüsselparametern veranschaulichen. Dazu gehören typischerweise:

• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I-V-Kurve):Diese Kurve zeigt, wie die Lichtausgabe mit dem Treiberstrom zunimmt. Sie ist typischerweise nichtlinear, und der Betrieb nahe dem Maximalstrom kann abnehmende Helligkeitsgewinne bei gleichzeitiger Erhöhung von Wärme und Belastung des Bauteils bringen.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom:Dieses Diagramm zeigt die Einschaltcharakteristik der Diode. Die Spannung steigt nach Erreichen der Schwellenspannung logarithmisch mit dem Strom an.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Die LED-Lichtausgabe nimmt im Allgemeinen mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Das Verständnis dieser Derating-Kurve ist für Anwendungen, die bei hohen Umgebungstemperaturen arbeiten, wesentlich, um sicherzustellen, dass die erforderliche Helligkeit aufrechterhalten wird.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die die Form und Breite des Emissionsspektrums für jede Farbvariante zeigt.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen und Layout

Die LED ist in einem P-LCC-4-Gehäuse untergebracht mit Gesamtabmessungen von etwa 3,2mm Länge, 2,8mm Breite und 1,9mm Höhe (ohne die Linsenkalotte). Das Gehäuse verfügt über vier Anschlüsse. Eine Draufsicht-Darstellung zeigt deutlich die Anoden- und Kathodenanschlüsse für jeden der drei Farbchips (Rot, Grün, Blau) innerhalb des einzelnen Gehäuses, was für das korrekte PCB-Footprint-Design und die Ausrichtung während der Montage entscheidend ist. Das empfohlene Lötflächenmuster (Lötpad-Design) wird bereitgestellt, um zuverlässige Lötstellenbildung während Reflow-Prozessen sicherzustellen.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Das Datenblatt enthält ein Diagramm, das die Polarität jedes Chips anzeigt. Die korrekte Identifizierung von Anode und Kathode für die roten, grünen und blauen Dioden ist wesentlich, um eine Sperrspannung während des Betriebs zu verhindern, die die LED beschädigen könnte.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Diese SMD-LEDs sind mit Standard-Automatikbestückungsgeräten und Lötprozessen kompatibel.

• Reflow-Löten:Die Bauteile sind für Dampfphasen- und Infrarot-Reflow-Löten geeignet. Das maximal empfohlene Löttemperaturprofil erreicht einen Spitzenwert von 260°C für eine Dauer von nicht mehr als 10 Sekunden. Dieses Profil muss strikt eingehalten werden, um thermische Schäden am Kunststoffgehäuse und den internen Bonddrähten zu verhindern.
• Handlöten:Falls manuelles Löten erforderlich ist, sollte die Lötspitzentemperatur 350°C nicht überschreiten, und die Kontaktzeit sollte auf 3 Sekunden oder weniger pro Anschluss begrenzt werden. Ein Kühlkörper kann am Anschluss zwischen Lötstelle und Gehäusekörper verwendet werden.
• Lagerung und Handhabung:Die LEDs werden in feuchtigkeitsempfindlicher Verpackung geliefert. Der Beutel sollte erst geöffnet werden, wenn die Bauteile einsatzbereit sind. Vor dem Öffnen sollten die Lagerbedingungen 30°C/90% rF oder weniger betragen. Nach dem Öffnen haben die Bauteile eine spezifizierte Bodenlebensdauer (Expositionszeit gegenüber Umgebungsbedingungen in der Fabrik) von 168 Stunden (7 Tagen). Wird diese Zeit überschritten, kann vor dem Reflow ein Trocknungsvorgang (Baking) erforderlich sein, um \"Popcorning\" oder Delamination während des Lötens zu verhindern.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die LEDs werden auf Trägerband und Rolle für die automatische Montage geliefert. Die Trägerbandbreite beträgt 8mm. Jede Standardrolle enthält 2000 Stück. Das Rollenetikett enthält kritische Informationen, einschließlich der Bauteilnummer (CPN), Menge (QTY), Losnummer (LOT NO) und der spezifischen Binning-Codes (CAT, HUE, REF) für die LEDs auf dieser Rolle. Die feuchtigkeitsbeständige Verpackung besteht aus der Rolle, die zusammen mit einem Trockenmittel und einer Feuchtigkeitsindikatorkarte in einem Aluminiumlamellen-Feuchtigkeitsschutzbeutel verpackt ist, um die Bauteile während Lagerung und Transport zu schützen.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• Automobil-Innenraum:Hintergrundbeleuchtung für Armaturenbrett-Instrumentencluster, Bedienschalter und Infotainment-System-Tasten.
• Telekommunikationsgeräte:Statusanzeigen und Tastatur-Hintergrundbeleuchtung in Tischtelefonen, Mobilgeräten und Faxgeräten.
• Unterhaltungselektronik:Hintergrundbeleuchtung für LCD-Displays in Geräten, flache Beleuchtung für Symbole auf Bedienfeldern und allgemeine Anzeigelampen.
• Lichtleiter-/Lichtführungssysteme:Der große Betrachtungswinkel und das Inter-Reflektor-Design machen diese LEDs besonders effektiv für die Einkopplung von Licht in Acryl- oder Polycarbonat-Lichtleiter, wodurch die Beleuchtung von Etiketten, Tasten oder grafischen Overlays von der Kante aus ermöglicht wird.

8.2 Designüberlegungen und Vorsichtsmaßnahmen

• Strombegrenzung:Es istzwingend erforderlich, einen externen Strombegrenzungswiderstand in Reihe mit jeder LED oder LED-Kette zu verwenden. Die Durchlassspannung der LED hat einen negativen Temperaturkoeffizienten und eine Fertigungstoleranz. Ein leichter Anstieg der Versorgungsspannung ohne einen Reihenwiderstand kann einen großen, möglicherweise zerstörerischen Anstieg des Durchlassstroms verursachen. Der Widerstandswert kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (V_Versorgung- V_F) / I_F.
• Wärmemanagement:Obwohl die Verlustleistung gering ist, kann die Sicherstellung einer ausreichenden PCB-Kupferfläche um die thermische Lötfläche (falls vorhanden) oder die Anschlüsse herum helfen, Wärme abzuführen, insbesondere in Umgebungen mit hoher Umgebungstemperatur oder beim Betrieb bei oder nahe dem Maximalstrom. Dies hilft, die Lichtausgabe und die langfristige Zuverlässigkeit aufrechtzuerhalten.
• ESD-Schutz:Während der Handhabung und Montage sind Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen zu implementieren. Erwägen Sie, auf empfindlichen Leitungen Transientenspannungsunterdrückungsdioden (TVS) oder andere Schutzschaltungen hinzuzufügen, wenn die Anwendung in einer Umgebung stattfindet, die zu statischen Entladungen neigt.

9. Zuverlässigkeit und Qualitätssicherung

Das Datenblatt beschreibt einen umfassenden Satz von Zuverlässigkeitstests, die durchgeführt werden, um die Produktrobustheit unter verschiedenen Umwelt- und Betriebsbelastungen sicherzustellen. Diese Tests werden mit einem Konfidenzniveau von 90% und einer Los-Toleranz-Prozent-Defekt (LTPD) von 10% durchgeführt. Zu den wichtigsten Testpunkten gehören:

• Reflow-Lötbeständigkeit (260°C)
• Temperaturwechsel (-40°C bis +100°C)
• Thermoschock (-10°C bis +100°C)
• Hochtemperaturlagerung (100°C)
• Tieftemperaturlagerung (-40°C)
• DC-Betriebslebensdauer (1000 Stunden bei 20mA)
• Hochtemperatur-/Hohe Feuchtigkeitslagerung (85°C/85% rF)

Das Bestehen dieser strengen Tests bestätigt die Eignung der LED für anspruchsvolle Anwendungen, einschließlich Automobil- und Industrieanwendungen.

10. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die 67-23-Serie differenziert sich auf dem Markt durch mehrere Schlüsselmerkmale. Im Vergleich zu Standard-Top-View-LEDs sind ihr integrierter Inter-Reflektor und ihre Gehäuseoptik speziell für die Lichtleitereinkopplungseffizienz optimiert, wodurch optische Verluste reduziert werden. Die Fähigkeit, bei sehr niedrigen Strömen (bis hinunter zu 2mA) effektiv zu arbeiten, ist ein bedeutender Vorteil für Ultra-Niedrigleistungs-Designs, ein Merkmal, das bei konkurrierenden Produkten nicht immer betont wird. Darüber hinaus bietet die Bereitstellung von drei verschiedenen Primärfarben in einem einzigen, kompakten P-LCC-4-Gehäuse Designflexibilität für Vollfarben-Anzeigeanwendungen, ohne zusätzlichen PCB-Platz für separate monochrome LEDs zu benötigen.

11. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Kann ich diese LEDs ohne einen Strombegrenzungswiderstand betreiben, wenn meine Stromversorgung genau auf die typische Durchlassspannung der LED geregelt ist?

A:No.Davon wird dringend abgeraten und es wird wahrscheinlich zum Ausfall der LED führen. Die Durchlassspannung variiert mit der Temperatur und von Einheit zu Einheit. Selbst eine kleine positive Abweichung der Versorgungsspannung kann einen übermäßigen Strom verursachen. Verwenden Sie immer einen Reihenwiderstand oder einen speziellen Konstantstrom-LED-Treiber.

F: Was ist der Zweck der Binning-Codes (CAT, HUE, REF)?

A: Binning stellt elektrische und optische Konsistenz sicher. Wenn beispielsweise visuelle Farbgleichmäßigkeit in einem Array entscheidend ist, ist die Spezifikation eines engen HUE-Bins notwendig. Wenn Helligkeitskonsistenz entscheidend ist, spezifizieren Sie einen CAT-Bin. Die Verwendung von gebinnten Teilen verhindert auffällige Unterschiede zwischen LEDs im Endprodukt.

F: Wie interpretiere ich die \"Bodenlebensdauer\" von 168 Stunden?

A: Nach dem Öffnen des Feuchtigkeitsschutzbeutels absorbieren die Bauteile Feuchtigkeit aus der Luft. Wenn sie nach zu starker Feuchtigkeitsaufnahme (über die 168-Stunden-Bodenlebensdauer hinaus) einem Reflow-Lötprozess unterzogen werden, kann die schnelle Erwärmung internen Dampfdruck verursachen, was zu Gehäuserissen (\"Popcorning\") führt. Wird die Bodenlebensdauer überschritten, müssen die Bauteile gemäß dem entsprechenden IPC/JEDEC-Standard (z.B. 125°C für 24 Stunden) getrocknet (gebaked) werden, um Feuchtigkeit vor dem Löten zu entfernen.

12. Design-in-Fallstudienbeispiel

Szenario: Entwurf einer hintergrundbeleuchteten Membranschalterplatine für ein Medizingerät.

Anforderungen:Gleichmäßige weiße Hintergrundbeleuchtung für mehrere Tasten, extrem niedriger Stromverbrauch für Batterielebensdauer und zuverlässiger Betrieb.

Implementierung:Eine Lichtleitplatte (LGP) aus klarem Acryl ist so gestaltet, dass sie hinter der grafischen Overlay-Anzeige sitzt. Mehrere 67-23-Serie Blau- (UB) und Gelbgrün-LEDs (SYG) werden entlang der Kante der LGP platziert. Der große 120-Grad-Betrachtungswinkel der LEDs gewährleistet eine effiziente Einkopplung von Licht in die Kante des Acryls. Das Licht wird dann durch Mikrostrukturen, die auf die LGP gedruckt sind, gleichmäßig über die Tastenbereiche gestreut. Durch das Mischen von blauem und gelbgrünem Licht im richtigen Verhältnis (angesteuert durch separate PWM-gesteuerte Schaltungen) kann eine neutrale weiße Hintergrundbeleuchtung erreicht werden. Der niedrige Mindestbetriebsstrom von 2mA ermöglicht es, die Hintergrundbeleuchtung für den nächtlichen Gebrauch auf sehr niedrige Pegel zu dimmen, was die Batterielebensdauer erheblich verlängert. Das P-LCC-4-Gehäuse ermöglicht ein kompaktes PCB-Layout entlang der Gerätekante.

13. Funktionsprinzip

Leuchtdioden sind Halbleiterbauelemente, die Licht durch Elektrolumineszenz emittieren. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen aus dem n-Typ-Material mit Löchern aus dem p-Typ-Material im aktiven Bereich. Dieser Rekombinationsprozess setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlücke der im aktiven Bereich verwendeten Halbleitermaterialien bestimmt. Die 67-23-Serie verwendet verschiedene Materialsysteme: AlGaInP für die roten und gelbgrünen Chips und InGaN/SiC für den blauen Chip. Die Gehäuselinse und der interne Reflektor werden dann verwendet, um das emittierte Licht in das gewünschte Betrachtungsmuster zu formen und zu lenken.

14. Technologietrends und Kontext

Die Entwicklung von LEDs wie der 67-23-Serie ist Teil breiterer Trends in der Optoelektronik. Es gibt einen kontinuierlichen Drang zu höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), was entweder hellere Ausgangsleistung bei gleicher Leistung oder die gleiche Ausgangsleistung bei niedrigerer Leistung ermöglicht – beides vorteilhaft für tragbare und energiebewusste Anwendungen. Die Miniaturisierung von Gehäusen ist ein weiterer Schlüsseltrend, der es ermöglicht, LEDs in immer kleinere Geräte zu integrieren. Darüber hinaus gibt es eine zunehmende Nachfrage nach LEDs mit präzisen und konsistenten Farbcharakteristiken, um den Anforderungen fortschrittlicher Display- und Signalgebungssysteme gerecht zu werden. Die Betonung großer Betrachtungswinkel und der Kompatibilität mit Lichtleitern spiegelt die wachsende Bedeutung anspruchsvoller Mensch-Maschine-Schnittstellen (HMIs) in Automobil-, Industrie- und Konsumgütern wider, bei denen gleichmäßige und ansprechende Beleuchtung ein Schlüsselelement des Designs ist.