PLCC-3 Grüne LED Datenblatt - Gehäuse 3,2x2,8x1,9mm - Spannung 2,75-3,65V - Leistung 110mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt die Spezifikationen einer hochleistungsfähigen grünen LED in einem PLCC-3-Oberflächenmontagegehäuse. Die Baugruppe ist für Anwendungen konzipiert, die zuverlässige Anzeigen und effiziente Hintergrundbeleuchtungslösungen erfordern. Ihre Kernvorteile ergeben sich aus einer Kombination von hoher Lichtausbeute, einem durch ein integriertes Interreflektor-Design ermöglichten großen Betrachtungswinkel und einer robusten Bauweise, die für automatisierte Montageprozesse geeignet ist.

Die primären Zielmärkte umfassen Unterhaltungselektronik, Büroautomatisierungsgeräte und Industrie-Steuerpanele, bei denen klare visuelle Signalisierung und platzsparende Hintergrundbeleuchtung für LCDs, Schalter und Symbole erforderlich sind. Der geringe Strombedarf macht sie auch ideal für batteriebetriebene tragbare Geräte.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Die Betriebsgrenzen der Baugruppe sind definiert, um langfristige Zuverlässigkeit sicherzustellen. Die maximale Sperrspannung beträgt 5V, darüber hinaus kann der Halbleiterübergang beschädigt werden. Der Nennwert des Dauerstroms beträgt 30mA, mit einer Spitzenstromfähigkeit von 100mA für gepulsten Betrieb (1/10 Tastverhältnis bei 1kHz). Die maximale Verlustleistung beträgt 110mW bei einer Umgebungstemperatur (T_A) von 25°C. Die Baugruppe hält einer elektrostatischen Entladung (ESD) von 150V (Human Body Model) stand. Der Betriebstemperaturbereich reicht von -40°C bis +85°C, die Lagerbedingungen von -40°C bis +90°C.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Die wichtigsten Leistungsparameter werden bei einem Standard-Prüfstrom von 30mA gemessen. Die Lichtstärke (I_v) hat einen typischen Bereich von 715mcd bis 1800mcd, kategorisiert in Bins. Der Betrachtungswinkel (2θ_1/2) ist mit 120 Grad sehr groß und bietet eine breite Sichtbarkeit. Die dominierende Wellenlänge (λ_d) definiert die grüne Farbe und reicht von 520nm bis 535nm. Die Flussspannung (V_F) liegt typischerweise zwischen 2,75V und 3,65V beim Prüfstrom. Die Toleranzen sind mit ±10% für die Lichtstärke, ±1nm für die dominierende Wellenlänge und ±0,1V für die Flussspannung spezifiziert.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden die LEDs basierend auf Schlüsselparametern in Bins sortiert.

3.1 Binning der dominierenden Wellenlänge

Die grüne Farbe wird in drei Bins kategorisiert: Bin-Code X (520-525nm), Y (525-530nm) und Z (530-535nm). Dies ermöglicht es Designern, LEDs mit einem spezifischen Grünton für ihre Anwendung auszuwählen.

3.2 Binning der Lichtstärke

Die Helligkeit wird in vier Bins sortiert: V1 (715-900mcd), V2 (900-1120mcd), W1 (1120-1420mcd) und W2 (1420-1800mcd). Dies ermöglicht eine Auswahl basierend auf dem erforderlichen Helligkeitsniveau.

3.3 Binning der Flussspannung

Die Betriebsspannung ist in drei Bins gruppiert: E5 (2,75-3,05V), 6 (3,05-3,35V) und 7 (3,35-3,65V). Dies ist entscheidend für den Entwurf stabiler Stromtreiberschaltungen, insbesondere wenn mehrere LEDs in Reihe geschaltet sind.

4. Analyse der Leistungskurven

Während spezifische grafische Kurven im Datenblatt referenziert werden, sind ihre Implikationen kritisch. Die typische Strom-Spannungs-Kennlinie (I-V-Kurve) zeigt die exponentielle Beziehung und unterstreicht die Notwendigkeit von strombegrenzenden Widerständen. Die Kurve der Lichtstärke über dem Vorwärtsstrom zeigt, wie die Ausgabe mit dem Strom bis zum maximalen Nennwert ansteigt. Die spektrale Verteilungskurve bestätigt die Spitzen- und dominierende Wellenlänge und definiert die Reinheit der grünen Farbe. Das Verständnis dieser Kurven ist wesentlich, um die Treiberbedingungen zu optimieren und die Leistung unter verschiedenen Betriebsszenarien vorherzusagen.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das PLCC-3-Gehäuse hat Nennabmessungen von 3,2mm Länge, 2,8mm Breite und 1,9mm Höhe. Alle nicht spezifizierten Toleranzen betragen ±0,1mm. Das Gehäuse weist einen weißen Körper und eine farblose klare Linse auf.

5.2 Polaritätskennzeichnung und Lötflächenlayout

Die Kathode ist typischerweise markiert. Ein empfohlenes Lötflächenlayout wird bereitgestellt, um ein korrektes Löten, mechanische Stabilität und Wärmeableitung während Reflow-Prozessen sicherzustellen. Die Einhaltung dieses Layouts ist entscheidend für die Fertigungsausbeute und Zuverlässigkeit.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Die Baugruppe ist sowohl für Reflow- als auch Wellenlötprozesse geeignet. Für Reflow-Löten sollte die maximale Spitzentemperatur 260°C für eine Dauer von 10 Sekunden nicht überschreiten. Für Handlöten sollte die Lötspitzentemperatur auf 350°C begrenzt werden, maximal 3 Sekunden pro Anschluss. Diese Grenzwerte verhindern thermische Schäden am Kunststoffgehäuse sowie am internen Chip und den Bonddrähten.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die LEDs werden auf 8mm-Trägerband geliefert, auf Spulen aufgewickelt. Jede Spule enthält 2000 Stück. Die Verpackung umfasst feuchtigkeitsresistente Maßnahmen: Die Spule wird zusammen mit einem Trockenmittel in einen aluminiumbeschichteten Feuchtigkeitsschutzbeutel gelegt, und eine Feuchtigkeitsindikatorkarte ist enthalten. Das Produktetikett erläutert die Binning-Codes für Lichtstärke (CAT), dominierende Wellenlänge (HUE) und Flussspannung (REF).

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese LED ist ideal für Statusanzeigen und Hintergrundbeleuchtung in Audio/Video-Geräten, Haushaltsgeräten und Büromaschinen. Ihr großer Betrachtungswinkel und die effiziente Lichteinkopplung machen sie besonders geeignet für den Einsatz mit Lichtleitern, um Licht zu bestimmten Paneelpositionen zu führen. Sie wird auch für die flache Hintergrundbeleuchtung von LCDs, Folientastaturen und beleuchteten Symbolen verwendet.

8.2 Kritische Designüberlegungen

Strombegrenzung ist zwingend erforderlich:Ein externer Reihenwiderstand muss immer verwendet werden, um den Vorwärtsstrom zu begrenzen. Die exponentielle I-V-Charakteristik der LED bedeutet, dass eine kleine Spannungserhöhung einen großen, zerstörerischen Stromanstieg verursachen kann. Der Widerstandswert sollte basierend auf der Versorgungsspannung, der Flussspannung der LED (unter Berücksichtigung von Bin- und Temperatureffekten) und dem gewünschten Betriebsstrom (nicht mehr als 30mA Dauerstrom) berechnet werden.

Thermisches Management:Obwohl das Gehäuse 110mW abführen kann, erhöht der Betrieb bei hohen Umgebungstemperaturen oder bei maximalem Strom die Sperrschichttemperatur, was die Lichtausbeute und Lebensdauer verringern kann. Eine ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte um die Lötflächen herum kann bei der Wärmeableitung helfen.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu einfacheren LED-Gehäusen ist der wichtigste Unterscheidungsfaktor dieses PLCC-3-Bauteils der integrierte Interreflektor. Dieses Merkmal fängt seitlich emittiertes Licht auf und lenkt es nach oben, was den Betrachtungswinkel und den Gesamtwirkungsgrad der Lichtausbeute von der Oberseite signifikant verbessert. Dies macht es einfachen Chip-LEDs für Anwendungen, die große Betrachtungswinkel erfordern oder mit Lichtleitern gekoppelt sind, überlegen. Das Gehäuse ist auch robuster und für automatisierte Bestückungsmaschinen einfacher zu handhaben als Zweibein-Gehäuse.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Kann ich diese LED direkt von einer 5V-Versorgung betreiben?

A: Nein. Sie müssen einen strombegrenzenden Widerstand verwenden. Zum Beispiel, bei einer 5V-Versorgung, einer LED-V_Fvon 3,0V (typisch) und einem gewünschten I_Fvon 20mA, wäre der Widerstandswert R = (5V - 3,0V) / 0,020A = 100Ω. Die Nennleistung des Widerstands sollte mindestens I²R = (0,02)²* 100 = 0,04W betragen, daher ist ein 1/8W- oder 1/4W-Widerstand geeignet.

F: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominierender Wellenlänge?

A: Die Spitzenwellenlänge (λ_P) ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung maximal ist. Die dominierende Wellenlänge (λ_d) ist die einzelne Wellenlänge von monochromatischem Licht, die der wahrgenommenen Farbe der LED entspricht. Die dominierende Wellenlänge ist für die Farbangabe relevanter.

F: Wie interpretiere ich die Bin-Codes auf dem Etikett?

A: Die Etikettencodes (z.B. aus der Geräteauswahlhilfe) geben das spezifische Leistungs-Bin für diese Charge von LEDs an. "CAT" bezieht sich auf das Lichtstärke-Bin (z.B. W2), "HUE" auf das dominierende Wellenlängen-Bin (z.B. Y) und "REF" auf das Flussspannungs-Bin (z.B. 6). Dies ermöglicht eine präzise Auswahl und Abstimmung in der Produktion.

11. Design- und Anwendungsfallstudie

Szenario: Hintergrundbeleuchtung einer Folientastatur.Ein Designer muss aufgrund von Platzbeschränkungen vier Symbole auf einem Bedienfeld mit einer einzigen LED gleichmäßig ausleuchten. Er wählt diese PLCC-3 grüne LED aufgrund ihrer hohen Helligkeit und des großen Betrachtungswinkels. Ein kundenspezifischer Acryl-Lichtleiter wird mit vier Armen entworfen, um das Licht von der zentral montierten LED zu jedem Symbol zu leiten. Der große 120-Grad-Betrachtungswinkel der LED gewährleistet eine effiziente Einkopplung des Lichts in den Eingang des Lichtleiters. Die LED wird über einen strombegrenzenden Widerstand von einer 3,3V-Mikrocontroller-Schiene mit 25mA betrieben. Das gewählte Lichtstärke-Bin (W1) liefert auch nach Verlusten im Lichtleiter ausreichende Helligkeit. Die konsistente Farbe aus dem Wellenlängen-Bin (Y) stellt sicher, dass alle vier Symbole den gleichen Grünton haben.

12. Funktionsprinzip

Dies ist eine Halbleiter-Leuchtdiode. Wenn eine Flussspannung angelegt wird, die die Schwellenspannung des Übergangs überschreitet, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich des InGaN-Chips (Indiumgalliumnitrid). Dieser Rekombinationsprozess setzt Energie in Form von Photonen frei und erzeugt Licht. Die spezifische Zusammensetzung der Halbleitermaterialien bestimmt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts, in diesem Fall grün. Das Kunststoffgehäuse dient zum Schutz des Chips, bietet eine Primärlinse zur Formung des Lichtaustritts und enthält reflektierende Oberflächen zur Effizienzsteigerung.

13. Branchentrends

Der Markt für SMD-LEDs wie die PLCC-3 entwickelt sich weiter. Allgemeine Trends umfassen das Streben nach noch höherer Lichtausbeute (mehr Lichtleistung pro Watt elektrischer Eingangsleistung), was die Energieeffizienz verbessert. Es gibt auch einen Fokus auf die Verbesserung der Farbkonstanz und -stabilität über Temperatur und Lebensdauer. Darüber hinaus zielen Fortschritte in der Verpackungstechnologie darauf ab, Bauteile noch kleiner zu machen und dabei die optische Leistung und Zuverlässigkeit beizubehalten oder zu verbessern, um der Miniaturisierung elektronischer Geräte gerecht zu werden. Die Prinzipien des großen Betrachtungswinkels und der effizienten Lichteinkopplung, wie sie im Interreflektor-Design dieses Bauteils zu sehen sind, bleiben zentral für diese Entwicklungen.