1608-UG0100M-AM Grüne LED Datenblatt - PLCC-2 Gehäuse - 1,6x0,8mm - 2,65V @10mA - 120° Abstrahlwinkel - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 1608-UG0100M-AM ist eine hochhelle, grüne Leuchtdiode (LED) für Oberflächenmontage. Sie verwendet ein PLCC-2-Gehäuse (Plastic Leaded Chip Carrier), eine gängige und zuverlässige Bauform für SMD-LEDs. Der primäre Anwendungsfokus dieser Komponente liegt in der Kfz-Innenraumbeleuchtung, was darauf hindeutet, dass ihr Design strenge Anforderungen an Zuverlässigkeit und Leistung in anspruchsvollen Umgebungen erfüllt. Ihr kompaktes 1608-Format (1,6mm x 0,8mm) macht sie geeignet für platzbeschränkte Designs, die eine gleichmäßige, helle grüne Beleuchtung erfordern.

Die Kernvorteile der LED umfassen eine hohe typische Lichtstärke von 700 Millicandela (mcd) bei einem Standardtreiberstrom von 10mA, kombiniert mit einem weiten Abstrahlwinkel von 120 Grad. Dies gewährleistet eine gute Sichtbarkeit aus verschiedenen Blickwinkeln, was für Armaturenbrett-Hintergrundbeleuchtung, Schalterbeleuchtung oder Ambientebeleuchtung entscheidend ist. Darüber hinaus ist die Komponente nach dem AEC-Q101-Standard qualifiziert, einem kritischen Maßstab für diskrete Halbleiter in Automobilanwendungen, und gewährleistet so, dass sie den Temperaturextremen, Vibrationen und Langlebigkeitsanforderungen der Automobilindustrie standhält. Die Konformität mit RoHS, REACH und halogenfreien Richtlinien macht sie umweltfreundlich und für globale Märkte geeignet.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Fotometrische und elektrische Kenngrößen

Die wesentlichen Betriebsparameter definieren die Leistung der LED unter Standardbedingungen (typischerweise bei einer Sperrschichttemperatur von 25°C und einem Durchlassstrom von 10mA). DieLichtstärke (Iv)ist mit einem typischen Wert von 700 mcd, einem Minimum von 520 mcd und einem Maximum von 820 mcd spezifiziert. Es gilt eine Messtoleranz von 8%. Dieser Parameter beschreibt die vom menschlichen Auge wahrgenommene Helligkeit des Lichtausgangs.

DieDurchlassspannung (Vf)beträgt typischerweise 2,65V, mit einem Bereich von 2,25V bis 3,25V bei 10mA. Eine enge Messtoleranz von ±0,05V ist angegeben. Dieser Spannungsabfall über der LED ist entscheidend für die Berechnung der Verlustleistung und das Design der strombegrenzenden Schaltung. Diedominante Wellenlänge (λd), welche die wahrgenommene Farbe definiert, liegt zentriert bei 525nm (grün) mit einem Bereich von 520nm bis 530nm und einer Toleranz von ±1nm.

DerAbstrahlwinkelbeträgt 120 Grad, definiert als der Winkel außerhalb der Achse, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres Spitzenwertes abfällt (Full Width at Half Maximum - FWHM). Eine Toleranz von ±5 Grad ist zulässig.

2.2 Absolute Maximalwerte und Wärmemanagement

Diese Werte definieren die Grenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden auftreten können. DerAbsolute maximale Durchlassstrom (IF)beträgt 30mA Gleichstrom. Ein höhererStoßstrom (IFM)von 50mA ist für sehr kurze Pulse (≤10μs) bei einem niedrigen Tastverhältnis (0,005) zulässig. Das Bauteil ist nicht für den Betrieb mit Sperrspannung ausgelegt.

Wärmemanagement ist für die Langlebigkeit von LEDs entscheidend. Die maximaleSperrschichttemperatur (Tj)beträgt 125°C. Die Komponente kann in Umgebungstemperaturen von -40°C bis +110°C betrieben werden. Zwei Werte für denWärmewiderstand (Rth JS)werden angegeben: 210 K/W (real, gemessen) und 190 K/W (elektrisch, berechnet). Dieser Parameter gibt an, wie effektiv Wärme vom Halbleiterübergang zum Lötpunkt abgeführt wird; ein niedrigerer Wert ist besser. Die maximaleVerlustleistung (Pd)beträgt 97,5 mW, berechnet unter Verwendung der maximalen Durchlassspannung und des maximalen Stroms.

Das Bauteil bietet ESD-Schutz bis zu 2 kV (Human Body Model) und kann eine Reflow-Lötspitzentemperatur von 260°C für 30 Sekunden aushalten.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um Konsistenz in der Massenproduktion zu gewährleisten, werden LEDs nach Leistungsklassen sortiert. Dieses Datenblatt definiert Klassen für drei Schlüsselparameter.

3.1 Binning der Lichtstärke

Die Lichtstärke wird nach Buchstaben (Q, R, S, T, U, V, A, B) und Zahlen (1, 2, 3) gruppiert, wobei jede Klasse einen spezifischen mcd-Bereich abdeckt. Für die 1608-UG0100M-AM sind die möglichen Ausgangsklassen hervorgehoben, entsprechend der typischen 700mcd-Spezifikation. Diese fallen in die Klassen U2 (520-610 mcd) und U3 (610-710 mcd) oder V1 (710-820 mcd), abhängig von der spezifischen Fertigungsloscharge.

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge

Die Farbkonsistenz wird über Klassen der dominanten Wellenlänge gesteuert. Die Klassen sind durch einen 4-stelligen Code definiert, der die minimale und maximale Wellenlänge in Nanometern darstellt. Für diese grüne LED liegen die relevanten Klassen im Bereich von 520-535nm, wobei die spezifische Klasse für das typische 525nm-Bauteil wahrscheinlich "2025" (520-525nm) oder "2530" (525-530nm) ist.

3.3 Binning der Durchlassspannung

Die Durchlassspannung wird mit einem 4-stelligen Code klassifiziert, der die minimale und maximale Spannung in Zehntel Volt darstellt (z.B. bedeutet "2225" 2,2V bis 2,5V). Für die typische Vf von 2,65V wären die entsprechenden Klassen "2527" (2,50-2,75V) oder "2730" (2,75-3,00V). Die Kenntnis der Vf-Klasse hilft beim Entwurf präziser Treiberschaltungen, insbesondere für Anwendungen, die eine gleichmäßige Helligkeit über mehrere LEDs hinweg erfordern.

4. Analyse der Kennlinien

Die bereitgestellten Diagramme bieten tiefe Einblicke in das Verhalten der LED unter variierenden Bedingungen.

4.1 IV-Kennlinie und relative Lichtstärke

Das DiagrammDurchlassstrom vs. Durchlassspannungzeigt die für Dioden typische exponentielle Beziehung. Bei 10mA liegt die Spannung bei etwa 2,65V. Die Kurve ermöglicht es Designern, Vf bei anderen Treiberströmen abzuschätzen. Das DiagrammRelative Lichtstärke vs. Durchlassstromzeigt, dass die Lichtausbeute bis zu einem gewissen Punkt überlinear mit dem Strom ansteigt. Während ein Betrieb mit höheren Strömen die Helligkeit erhöht, steigt auch die Wärmeentwicklung an und kann den Lichtstromrückgang beschleunigen.

4.2 Temperaturabhängigkeit

Das DiagrammRelative Lichtstärke vs. Sperrschichttemperaturist entscheidend. Es zeigt, dass mit steigender Sperrschichttemperatur die Lichtausbeute abnimmt. Dies ist als thermisches Löschen bekannt. Für eine zuverlässige Leistung sind eine effektive Wärmeableitung und ein angemessenes Treiberstrommanagement unerlässlich, um die Sperrschichttemperatur niedrig zu halten. Das DiagrammRelative Durchlassspannung vs. Sperrschichttemperaturzeigt einen negativen Temperaturkoeffizienten; Vf nimmt mit steigender Temperatur ab. Diese Eigenschaft kann manchmal zur Temperaturmessung genutzt werden.

Das DiagrammDominante Wellenlänge vs. Sperrschichttemperaturzeigt eine leichte Farbverschiebung (typischerweise einige Nanometer) mit der Temperaturänderung, was für farbkritische Anwendungen wichtig ist.

4.3 Entlastungskurve und Pulsbetrieb

DieEntlastungskurve für den Durchlassstromgibt den maximal zulässigen kontinuierlichen Durchlassstrom in Abhängigkeit von der Lötpastentemperatur vor. Mit steigender Pad-Temperatur nimmt der zulässige Strom linear ab, bis er bei 110°C 30mA erreicht. Das Diagramm weist ausdrücklich darauf hin, keine Ströme unter 3mA zu verwenden. Das Diagramm derZulässigen Pulsbelastbarkeitzeigt, dass die LED für sehr kurze Pulsbreiten (Mikrosekunden bis Millisekunden) Ströme deutlich über dem maximalen Gleichstrom von 30mA verarbeiten kann, vorausgesetzt, das Tastverhältnis ist niedrig genug, um eine Überhitzung zu verhindern.

Die LED ist für Reflow-Löten mit einer Spitzentemperatur von 260°C für 30 Sekunden ausgelegt, was gängigen IPC-Standards für bleifreies Löten entspricht. Ein detailliertes Reflow-Profil sollte eingehalten werden, um thermischen Schock zu vermeiden. Vorsichtsmaßnahmen umfassen die Vermeidung mechanischer Belastung der Linse, die Verhinderung von Kontamination der optischen Oberfläche und die Sicherstellung der Verwendung geeigneter Lötpaste und Schablonendesigns. Die Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL) ist 2, was bedeutet, dass die Komponente bei ≤30°C/60% relativer Luftfeuchtigkeit bis zu einem Jahr gelagert werden kann, bevor vor dem Reflow ein Backen erforderlich ist.

Das Diagramm derRelativen spektralen Verteilungzeichnet die Intensität des bei jeder Wellenlänge emittierten Lichts auf. Für eine grüne LED zeigt dies einen Peak im grünen Bereich (~525nm) mit sehr geringer Emission in anderen Farbbändern. Die Schmalheit dieses Peaks trägt zur Farbreinheit bei. DasTypische Strahlungsdiagramm(Polardiagramm) stellt den 120-Grad-Abstrahlwinkel visuell dar und zeigt, wie sich die Intensität räumlich verteilt.

5. Mechanische, Verpackungs- und Montageinformationen

5.1 Mechanische Abmessungen und Polarität

Die Komponente verwendet ein standardmäßiges PLCC-2-Oberflächenmontagegehäuse mit einem 1608 (1,6mm x 0,8mm) Footprint. Die mechanische Zeichnung (im PDF referenziert) liefert genaue Abmessungen für das Gehäuse, die Anschlusslagen und die Linse. Die korrekte Polarität ist essentiell. Das PLCC-2-Gehäuse hat typischerweise eine markierte Kathode (oft eine Kerbe, einen Punkt oder eine grüne Markierung auf der Linse oder eine abgeschrägte Ecke am Gehäuse). Das empfohlene Lötpad-Layout gewährleistet eine ordnungsgemäße Lötstellenbildung und Wärmeentlastung während des Reflow-Prozesses.

5.2 Löt- und Montagerichtlinien

The LED is rated for reflow soldering with a peak temperature of 260°C for 30 seconds, which aligns with common IPC standards for lead-free soldering. A detailed reflow profile should be followed to avoid thermal shock. Precautions include avoiding mechanical stress on the lens, preventing contamination of the optical surface, and ensuring the use of appropriate solder paste and stencil design. The Moisture Sensitivity Level (MSL) is 2, meaning the component can be stored at ≤30°C/60% RH for up to one year before requiring baking prior to reflow.

5.3 Verpackung und Bestellinformationen

Die Komponente wird auf Tape & Reel für die automatisierte Montage geliefert. Die Verpackungsinformationen spezifizieren die Reel-Abmessungen, die Tape-Breite, die Pocket-Abstände und die Ausrichtung. Die Artikelnummer 1608-UG0100M-AM folgt wahrscheinlich einer Codierungskonvention: "1608" für die Größe, "U" für die Farbe (wahrscheinlich Ultragrün), "G" für grün, "0100" könnte sich auf die Intensität oder Version beziehen, "M" könnte die Verpackung angeben und "AM" bezeichnet wahrscheinlich die Automotive-Qualifikation. Die Bestellinformationen würden die erforderlichen Bincodes für Lichtstärke, Wellenlänge und Durchlassspannung angeben, um sicherzustellen, dass die exakten Leistungsmerkmale geliefert werden.

6. Anwendungshinweise und Design-Überlegungen

6.1 Hauptanwendung: Kfz-Innenraumbeleuchtung

Diese LED ist ausdrücklich für die Kfz-Innenraumbeleuchtung konzipiert. Dazu gehören Anwendungen wie Instrumententafel-Hintergrundbeleuchtung, Mittelkonsole-Tasten, Ambientebeleuchtung im Fußraum, Türgriffbeleuchtung und Gangwahlanzeigen. Die AEC-Q101-Qualifikation, der weite Betriebstemperaturbereich (-40°C bis +110°C) und die hohe Zuverlässigkeit machen sie für diese anspruchsvollen Umgebungen geeignet, in denen Ausfälle nicht tolerierbar sind.

6.2 Schaltungsdesign-Überlegungen

Stromtreibung:LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Eine Konstantstromquelle oder ein strombegrenzender Widerstand in Reihe mit einer Spannungsquelle ist zwingend erforderlich, um thermisches Durchgehen zu verhindern. Das Design sollte auf der typischen Vf und dem gewünschten If basieren, wobei die Binning-Variationen zu berücksichtigen sind.

Thermisches Design:Das PCB-Layout sollte eine angemessene Wärmeentlastung vorsehen. Die Lötpads, insbesondere das thermische Pad falls vorhanden, sollten mit einer Kupferfläche verbunden sein, um Wärme abzuleiten. Der Durchlassstrom sollte entsprechend der erwarteten Betriebsumgebungstemperatur und dem Wärmewiderstand der Leiterplatte entlastet werden.

ESD-Schutz:Obwohl die LED über einen 2kV HBM ESD-Schutz verfügt, kann in Umgebungen mit höheren ESD-Ereignissen, wie z.B. Kfz-Kabelbäumen, zusätzlicher externer Schutz (z.B. TVS-Dioden oder Widerstände) erforderlich sein.

6.3 Optische Design-Überlegungen

Der 120-Grad-Abstrahlwinkel eignet sich für direkte Betrachtung oder bei Verwendung mit Lichtleitern und Diffusoren. Für Anwendungen, die einen stärker fokussierten Strahl erfordern, wären Sekundäroptiken (Linsen) erforderlich. Die grüne Farbe ist effektiv für Statusanzeigen und wird oft in Kombination mit anderen Farben für mehrfarbige Displays verwendet.

7. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu Standard-Grün-LEDs für den kommerziellen Bereich ist der Hauptunterscheidungsmerkmal der 1608-UG0100M-AM ihreAutomotive-Qualifikation (AEC-Q101). Diese umfasst strenge Tests für Hochtemperatur-Lebensdauer (HTOL), Temperaturwechsel, Feuchtigkeitsbeständigkeit und andere Belastungen, die generische Komponenten nicht durchlaufen. Ihre typische Lichtstärke von 700mcd ist für ihre Gehäusegröße wettbewerbsfähig. Das PLCC-2-Gehäuse bietet im Vergleich zu kleineren chipgroßen Gehäusen wie 0402 eine bessere Anschlusssteifigkeit und potenziell bessere thermische Leistung, was es robuster gegenüber Kfz-Vibrationen macht. Die spezifizierte Binning-Struktur bietet Designern vorhersagbare Leistungsparameter, was für die Aufrechterhaltung der Konsistenz in Kfz-Beleuchtungssystemen, bei denen Farb- und Helligkeitsabgleich über mehrere Einheiten hinweg kritisch ist, wesentlich ist.

8. Häufig gestellte Fragen (FAQs)

F: Was ist der minimale Treiberstrom für diese LED?

A: Das Datenblatt weist ausdrücklich darauf hin: "Nicht mit Strömen unter 3mA betreiben." Der Durchlassstrom (IF) hat einen Mindestwert von 3mA. Ein Betrieb darunter kann zu instabiler oder keiner Lichtausgabe führen.

F: Kann ich diese LED mit einer 3,3V-Versorgung ohne Widerstand betreiben?

A: Nein. Bei einer typischen Vf von 2,65V würde ein direkter Anschluss an 3,3V versuchen, einen unkontrollierten Strom durch die LED zu treiben, der wahrscheinlich den absoluten Maximalwert von 30mA überschreiten und sofortigen Ausfall verursachen würde. Ein strombegrenzender Widerstand oder ein Konstantstromtreiber ist immer erforderlich.

F: Wie interpretiere ich den Lichtstärke-Bincode "U2"?

A: Der Bincode "U2" bezieht sich auf einen spezifischen Lichtstärkebereich, der in der Binning-Tabelle definiert ist. Für Gruppe "U" entspricht Bin "2" einem Minimum von 520 mcd und einem Maximum von 610 mcd, gemessen unter Standardbedingungen (IF=10mA, Tj=25°C).

F: Ist diese LED für Kfz-Außenbeleuchtung geeignet?

A: Das Datenblatt gibt "Kfz-Innenraumbeleuchtung" als Anwendung an. Außenbeleuchtung (z.B. Rückleuchten, Blinker) erfordert typischerweise andere Gehäuse, höhere Leistung, andere Farben und oft andere Qualifikationstests für Feuchtigkeitseindringung und UV-Beständigkeit. Diese Komponente ist nicht für den Außeneinsatz spezifiziert.

F: Was ist der Unterschied zwischen den "Real"- und "Elektrisch"-Wärmewiderstandswerten?

A: Der "Real"-Wärmewiderstand (210 K/W) wird direkt mit physikalischen Methoden (z.B. Temperatursensoren) gemessen. Der "Elektrische" Wärmewiderstand (190 K/W) wird indirekt berechnet, indem die Änderung der Durchlassspannung mit der Temperatur gemessen wird (unter Verwendung des Vf-Temperaturkoeffizienten). Die elektrische Methode ist oft schneller, kann aber auf anderen Annahmen basieren. Für ein konservatives thermisches Design sollte der höhere (reale) Wert verwendet werden.

9. Praktische Design- und Anwendungsbeispiele

Beispiel 1: Armaturenbrett-Schalter-Hintergrundbeleuchtung.Ein Designer muss 10 grüne Indikatorschalter beleuchten. Er plant, jede LED mit 10mA von einer 5V-Schiene im Auto zu betreiben. Unter Verwendung der typischen Vf von 2,65V beträgt der erforderliche Serienwiderstandswert R = (5V - 2,65V) / 0,01A = 235 Ohm. Ein Standard-240-Ohm-Widerstand würde gewählt werden. Die Verlustleistung in jedem Widerstand beträgt (5V-2,65V)*0,01A = 0,0235W, daher ist ein kleiner 1/10W-Widerstand ausreichend. Das PCB-Layout würde die LEDs und Widerstände nahe beieinander platzieren, mit Wärmeabführungs-Vias unter den Lötpads der LED, die mit einer internen Massefläche zur Wärmeverteilung verbunden sind.

Beispiel 2: Pulsweitenmodulation (PWM) zur Dimmung.Für Ambientebeleuchtung, die eine Helligkeitssteuerung erfordert, kann die LED mit einem PWM-Signal angesteuert werden. Der Durchlassstrom während des "Ein"-Impulses kann auf 15-20mA eingestellt werden, um eine höhere Spitzenhelligkeit zu erreichen, während der Durchschnittsstrom (und somit Helligkeit und Wärme) durch das Tastverhältnis gesteuert wird. Das Diagramm der Pulsbelastbarkeit muss konsultiert werden, um sicherzustellen, dass die gewählte Pulsbreite und der Spitzenstrom für das gewählte Tastverhältnis innerhalb sicherer Grenzen liegen.

10. Funktionsprinzip und Technologietrends

10.1 Grundlegendes Funktionsprinzip

Eine Leuchtdiode (LED) ist eine Halbleiter-pn-Übergangsdiode. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, rekombinieren Elektronen aus dem n-dotierten Material mit Löchern aus dem p-dotierten Material im aktiven Bereich. Diese Rekombination setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlücke der verwendeten Halbleitermaterialien bestimmt (z.B. Indiumgalliumnitrid für grün). Das PLCC-Gehäuse beherbergt den Halbleiterchip, stellt elektrische Verbindungen über Anschlüsse bereit und enthält eine geformte Kunststofflinse, die den Lichtaustritt formt und den Chip schützt.

10.2 Branchentrends

Der Trend bei LEDs für die Kfz-Innenraumbeleuchtung geht zu höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), was den Stromverbrauch und die thermische Belastung reduziert. Es gibt auch einen Trend zu kleineren Gehäusegrößen (z.B. 1006/0402) für diskretere Beleuchtung und engere Integration. Fortschrittliche Merkmale umfassen integrierte Treiber-ICs innerhalb des LED-Gehäuses zur vereinfachten Steuerung. Darüber hinaus steigt die Nachfrage nach präziser und konsistenter Farbwiedergabe über weite Temperaturbereiche, was Verbesserungen in der Phosphortechnologie (für weiße LEDs) und der Konsistenz beim epitaktischen Waferwachstum (für monochromatische LEDs wie diese grüne) vorantreibt. Das Streben nach anspruchsvollerer Ambientebeleuchtung mit dynamischen Mehrfarbzonen beeinflusst ebenfalls die Entwicklung von LEDs mit engerem Binning und besserer Leistungsstabilität.