Technisches Datenblatt für SMD Mid-Power LED 67-22ST - PLCC-2-Gehäuse - 65mA - 2,9V max. - Weißlicht - Deutsche Dokumentation

1. Produktübersicht

Die 67-22ST-Serie umfasst eine Familie von SMD (Surface-Mount Device) Mid-Power LEDs im industrieüblichen PLCC-2-Gehäuse (Plastic Leaded Chip Carrier). Diese Bauteile sind für eine hocheffiziente Weißlicht-Ausgabe ausgelegt und eignen sich somit für ein breites Spektrum an Allgemein- und Dekorationsbeleuchtungsanwendungen. Das zentrale Designkonzept zielt auf eine optimale Balance zwischen Lichtleistung, Energieeffizienz, Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit ab.

Die LED nutzt InGaN-Chip-Technologie (Indium-Gallium-Nitrid), die in klarem Harz eingekapselt ist. Diese Kombination erzeugt das weiße Licht. Das Gehäuse zeichnet sich durch einen kompakten Bauraum und einen typischen Betrachtungswinkel von 120 Grad aus, was eine gleichmäßige Lichtverteilung ermöglicht. Ein wesentliches Merkmal dieser Serie ist die Einhaltung moderner Umwelt- und Sicherheitsstandards, darunter bleifrei (Pb-free), RoHS-konform, REACH-konform und halogenfrei (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm).

Die primären Zielmärkte für diese LED umfassen allgemeine Umgebungsbeleuchtung, dekorative und architektonische Beleuchtung, Entertainment-Beleuchtung, Hintergrundbeleuchtung für Anzeigen sowie verschiedene Beleuchtungsaufgaben, bei denen konstantes, hochwertiges Weißlicht erforderlich ist. Ihr Gehäuseformat und ihre Leistungsparameter eignen sich gut für die Integration in LED-Streifen, Module, Lichtpaneele und Retrofit-Leuchtmittel.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte Aufschlüsselung der kritischen Parameter, die die Betriebsgrenzen und die Leistung der LED unter Standardbedingungen (TLötstelle = 25°C) definieren.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter oder an diesen Grenzen ist nicht garantiert und sollte in zuverlässigen Designs vermieden werden.

• Durchlassstrom (IF):180 mA (Dauerbetrieb).
• Spitzen-Durchlassstrom (IFP):300 mA (gepulst, Tastverhältnis 1/10, Pulsbreite 10ms). Dieser Wert ist entscheidend für Designs mit PWM-Dimmung (Pulsweitenmodulation).
• Verlustleistung (Pd):522 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das Gehäuse ohne Überschreiten seiner thermischen Grenzen abführen kann.
• Betriebstemperatur (Topr):-40°C bis +85°C. Das Bauteil ist für den Betrieb in einem weiten Umgebungstemperaturbereich ausgelegt.
• Lagertemperatur (Tstg):-40°C bis +100°C.
• Thermischer Widerstand (RθJ-S):21 °C/W (Sperrschicht zur Lötstelle). Dies ist ein kritischer Parameter für das Wärmemanagement-Design. Er gibt an, dass die Sperrschichttemperatur pro Watt Verlustleistung um 21°C über der Temperatur an der Lötstelle ansteigt.
• Maximale Sperrschichttemperatur (Tj):115°C. Diese Temperatur darf von der Halbleitersperrschicht nicht überschritten werden.
• Löttemperatur:Reflow-Löten ist bei 260°C für maximal 10 Sekunden spezifiziert. Handlöten ist bei 350°C für maximal 3 Sekunden zulässig. Diese Grenzwerte müssen während der PCB-Montage strikt eingehalten werden.

Wichtiger Hinweis:Diese LEDs sind empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD). Während der Montage und Handhabung müssen geeignete ESD-Schutzmaßnahmen (geerdete Handgelenkbänder, leitfähige Matten etc.) befolgt werden.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Diese Parameter definieren die typische Leistung der LED bei ihrem Nenndurchlassstrom von 65mA.

• Lichtstrom (Φ):Die minimale Lichtausbeute variiert je nach Produktvariante (Farbtemperatur - CCT) und reicht von 36 lm bis 39 lm, wie in der Serienfertigungstabelle aufgeführt. Eine typische Toleranz von ±11% gilt.
• Durchlassspannung (VF):Der Maximalwert beträgt 2,9V bei 65mA, mit einer typischen Toleranz von ±0,1V. Der tatsächliche VF-Wert wird gebinnt (siehe Abschnitt 3).
• Farbwiedergabeindex (CRI - Ra):Der Minimalwert für den Bincode "K" beträgt 80, mit einer Toleranz von ±2. Der R9-Wert (Rot-Sättigung) ist mit einem Minimum von 0 spezifiziert.
• Betrachtungswinkel (2θ1/2):Typischerweise 120 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres Spitzenwertes abfällt.
• Lichtausbeute:Die typische Lichtausbeute beträgt für bestimmte Varianten (z.B. 4000K, 5000K) bis zu 225 lm/W, berechnet unter der Bedingung eines Durchlassstroms von 65mA.
• Sperrstrom (IR):Maximal 50 µA bei einer angelegten Sperrspannung (VR) von 5V.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs in Bins sortiert. Die 67-22ST-Serie verwendet ein umfassendes Binning-System für Schlüsselparameter.

3.1 Farbwiedergabeindex (CRI) Binning

Die Artikelnummer enthält einen Code für den CRI. Für diese Serie wird der Code "K" verwendet, der einem minimalen CRI (Ra) von 80 entspricht.

3.2 Lichtstrom Binning

Der Lichtstrom wird gemäß der CCT der LED gebinnt. Der Bincode (z.B. 36L2, 39L2) definiert einen minimalen und maximalen Lichtstrombereich in Lumen.

• 2700K:Bins umfassen 36L2 (36-38 lm), 38L2 (38-40 lm), 40L2 (40-42 lm).
• 3000K/3500K:Bins umfassen 38L2 (38-40 lm), 40L2 (40-42 lm), 42L2 (42-44 lm).
• 4000K/5000K/5700K/6500K:Bins umfassen 39L2 (39-41 lm), 41L2 (41-43 lm), 43L2 (43-45 lm).

Die Toleranz für den Lichtstrom beträgt ±11%.

3.3 Durchlassspannung (VF) Binning

Die Durchlassspannung wird gruppiert und gebinnt, um die Schaltungsauslegung für einen konstanten Stromantrieb zu unterstützen. Der Bincode ist Teil der Artikelnummer (z.B. "29" in 5M403929U6).

• Gruppe 2629:Diese Gruppe umfasst die Bins 26A (2,6-2,7V), 27A (2,7-2,8V) und 28A (2,8-2,9V). Das Artikelnummernbeispiel verwendet die Obergrenze dieser Gruppe, 2,9V max.

Die Toleranz für die Durchlassspannung beträgt ±0,1V.

3.4 Farbort (Chromaticity) Binning

Die LEDs werden für jede Farbtemperatur (CCT) innerhalb einer 5-Schritt-MacAdam-Ellipse gebinnt. Dies stellt sicher, dass alle LEDs derselben bestellten CCT (2700K, 3000K, 3500K, 4000K, 5000K, 5700K, 6500K) visuell farbkonsistent erscheinen, da sie innerhalb eines sehr kleinen Bereichs im CIE-1931-Farbtafeld liegen. Die bereitgestellte Tabelle listet die Zielkoordinaten Cx, Cy und die Ellipsenparameter (a, b, theta) für jeden CCT-Schritt auf. Die Toleranz für die Farbortkoordinaten beträgt ±0,01.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt enthält mehrere Diagramme, die die Beziehung zwischen Schlüsselparametern veranschaulichen. Das Verständnis dieser ist für ein robustes Systemdesign von entscheidender Bedeutung.

4.1 Durchlassspannungsänderung vs. Sperrschichttemperatur (Abb. 1)

Diese Kurve zeigt, dass die Durchlassspannung (VF) der LED mit steigender Sperrschichttemperatur (Tj) linear abnimmt. Dies ist eine Eigenschaft von Halbleiterdioden. Für das Wärmemanagement oder die Auslegung einer Konstantstromquelle muss dieser negative Temperaturkoeffizient berücksichtigt werden, um ein thermisches Durchgehen bei Verwendung einer Konstantspannungsquelle zu vermeiden.

4.2 Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom (Abb. 2)

Die Lichtausbeute ist nicht linear proportional zum Strom. Während die Ausgabe mit dem Strom ansteigt, tendiert die Beziehung bei höheren Strömen aufgrund von Efficiency Droop und verstärkten thermischen Effekten zu sublinear. Ein Betrieb deutlich über dem Nennwert von 65mA bringt abnehmende Erträge an Lichtausbeute pro Watt und erzeugt mehr Wärme.

4.3 Relativer Lichtstrom vs. Sperrschichttemperatur (Abb. 3)

Dies ist eine der kritischsten Kurven. Sie zeigt die Reduzierung der Lichtausbeute bei steigender Sperrschichttemperatur der LED. Hohe Sperrschichttemperaturen führen direkt zu geringerer Effizienz (Lumen pro Watt) und beschleunigtem Lichtstromrückgang (kürzere Lebensdauer). Eine effektive Wärmeableitung ist entscheidend, um Leistung und Langlebigkeit zu erhalten.

4.4 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (Abb. 4)

Dies ist die klassische I-V-Kennlinie (Strom-Spannungs-Kennlinie) einer Diode. Sie zeigt den exponentiellen Zusammenhang. Für einen auf 65mA eingestellten Konstantstromtreiber liegt die Spannung über der LED je nach spezifischem VF-Bin und Temperatur bei etwa 2,9V oder weniger.

4.5 Maximaler Betriebsstrom vs. Löttemperatur (Abb. 5)

Dieses Diagramm definiert die Reduzierung (Derating) des maximal zulässigen Durchlassstroms basierend auf der Temperatur an der Lötstelle (Ts). Mit steigendem Ts muss der maximal sichere Betriebsstrom reduziert werden, um zu verhindern, dass die Sperrschichttemperatur ihren Grenzwert von 115°C überschreitet. Diese Tabelle ist wesentlich für die Auslegung von Anwendungen, die in hohen Umgebungstemperaturen arbeiten.

4.6 Strahlungsdiagramm (Abb. 6)

Dieses Polardiagramm stellt die räumliche Verteilung der Lichtstärke visuell dar. Die 67-22ST zeigt ein lambertisches oder nahezu lambertisches Verteilungsmuster, typisch für PLCC-Gehäuse mit einer Linsenkuppel, was zu dem weiten Betrachtungswinkel von 120 Grad führt.

4.7 Spektralverteilung

Das Datenblatt enthält ein Diagramm der spektralen Leistungsverteilung (Wellenlänge vs. relative Intensität). Dies zeigt das Emissionsprofil der LED über das sichtbare Spektrum. Bei weißen LEDs ist dies typischerweise ein blauer Peak (vom InGaN-Chip) kombiniert mit einer breiteren Emission des gelben Leuchtstoffs. Die Form dieser Kurve beeinflusst direkt den Farbwiedergabeindex (CRI) und die wahrgenommene Qualität des weißen Lichts.

5. Anwendungsrichtlinien und Design-Überlegungen

5.1 Elektrische Ansteuerung

Konstantstrom-Ansteuerung ist zwingend erforderlich:LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Ein Konstantstromtreiber (CC) wird dringend empfohlen, um eine stabile Lichtausgabe zu gewährleisten und thermisches Durchgehen zu verhindern. Der Nennbetriebsstrom beträgt 65mA. Während der absolute Maximalwert bei 180mA liegt, verringert ein Betrieb über dem Nennstrom die Effizienz und Lebensdauer. Für die Dimmung ist PWM (Pulsweitenmodulation) die bevorzugte Methode, da sie die Farbkonstanz erhält.

5.2 Thermische Auslegung

Dies ist der wichtigste Faktor für Zuverlässigkeit und Leistung.

• Wärmeableitung:Die Leiterplatte muss als effektiver Kühlkörper fungieren. Verwenden Sie eine Platine mit ausreichender Kupferfläche (Copper Pour), die mit dem thermischen Pad (Lötstellen) der LED verbunden ist.
• Wärmepfad:Minimieren Sie den thermischen Widerstand von der LED-Sperrschicht zur Umgebung. Der RθJ-S von 21°C/W ist der Widerstand von der Sperrschicht zum Lötpunkt auf Ihrer Platine. Sie müssen den Widerstand von der Platine zur Umgebung hinzufügen.
• Berechnung:Schätzen Sie Tj mit: Tj = Ts + (Pd * RθJ-S), wobei Ts die gemessene Temperatur am Lötpunkt auf der PCB ist. Stellen Sie sicher, dass Tj unter allen Betriebsbedingungen deutlich unter 115°C bleibt.

5.3 Optische Integration

Der weite Abstrahlwinkel von 120 Grad eignet sich für Anwendungen, die diffuse, gleichmäßige Ausleuchtung erfordern. Für fokussiertere Strahlen sind Sekundäroptiken (Linsen, Reflektoren) erforderlich. Das klare Harzgehäuse ist mit den meisten gängigen optischen Materialien kompatibel.

6. Vergleich und Abgrenzung

Die 67-22ST-Serie positioniert sich im wettbewerbsintensiven Mid-Power-LED-Markt durch mehrere Schlüsselattribute:

• Ausgewogene Leistung:Sie bietet eine starke Kombination aus Effizienz (bis zu 225 lm/W typ.), gutem CRI (80 min.) und einem breiten CCT-Bereich, was sie zu einer vielseitigen Allzweckkomponente macht.
• Standardisiertes Gehäuse:Das PLCC-2-Gehäuse ist allgegenwärtig und gewährleistet breite Kompatibilität mit bestehenden Fertigungsprozessen, Bestückungsautomaten und optischen Systemen.
• Umfassendes Binning:Das detaillierte Binning für Lichtstrom, Spannung und Farbort (5-Schritt-MacAdam-Ellipse) bietet Designern die für eine konsistente Endproduktqualität benötigte Vorhersagbarkeit, insbesondere in Multi-LED-Arrays.
• Umweltkonformität:Die volle Konformität mit RoHS, REACH und halogenfreien Standards macht Designs für globale Märkte mit strengen Vorschriften zukunftssicher.

7. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

7.1 Kann ich diese LED mit einer Konstantspannungsquelle betreiben?

Es wird nicht empfohlen. Der negative Temperaturkoeffizient von VF kann bei Ansteuerung mit konstanter Spannung zu thermischem Durchgehen führen. Ein Konstantstromtreiber ist für einen stabilen und sicheren Betrieb unerlässlich.

7.2 Was bedeutet die Kennzeichnung "U6" in der Artikelnummer?

"U6" ist der Durchlassstrom-Index, der den Nennbetriebsdurchlassstrom (IF) von 65mA spezifiziert.

7.3 Im Datenblatt ist ein minimaler R9-Wert von 0 angegeben. Was bedeutet das für die Farbqualität?

Ein R9-Wert von 0 zeigt an, dass diese LED keine verbesserte Wiedergabe von tiefroten Tönen garantiert. Während sie die allgemeine CRI-Ra-Anforderung von 80+ erfüllt, können Anwendungen, bei denen eine genaue Wiedergabe von Rottönen entscheidend ist (z.B. Einzelhandelsbeleuchtung für Fleisch oder Obst), LEDs mit einem höheren spezifizierten R9-Wert (z.B. >50) erfordern.

7.4 Wie viele LEDs kann ich in Reihe schalten?

Die Anzahl hängt vom Ausgangsspannungsbereich Ihres Treibers ab. Bei einem maximalen VF von 2,9V pro LED bei 65mA könnte ein 24V-Treiber theoretisch etwa 8 LEDs in Reihe betreiben (8 * 2,9V = 23,2V), wobei etwas Spielraum bleibt. Berücksichtigen Sie stets Spannungstoleranzen und Temperatureffekte.

8. Praktisches Designbeispiel

Szenario:Entwurf eines linearen LED-Moduls für Unterbauleuchten mit 10 LEDs, CCT 4000K, betrieben mit 65mA.

1. Bauteilauswahl:Wählen Sie 67-22ST/KKX-5M403929U6/2T. Dies spezifiziert: CRI 80+ (K), CCT 4000K (4039), Min. Lichtstrom 39 lm (39), Max. VF 2,9V (29), Strom 65mA (U6).
2. Elektrisches Design:Wählen Sie einen Konstantstromtreiber mit einer Ausgabe von 65mA. Der Ausgangsspannungsbereich des Treibers muss mindestens 10 * (VF min) bis 10 * (VF max) = ~26V bis 29V abdecken, plus Reserve.
3. Thermisches Design:Verwenden Sie eine Aluminiumkern-Leiterplatte (MCPCB) oder eine Standard-FR4-Platine mit einer großen, ununterbrochenen Kupferebene auf der Oberseite, die mit den LED-Pads verbunden ist. Stellen Sie sicher, dass das Leuchtengehäuse einen Weg für die Wärmeableitung bietet.
4. Optisches Design:Für diffuse Beleuchtung können die LEDs ohne weitere Optik verwendet werden. Für ein gleichmäßigeres Erscheinungsbild kann eine Diffusorabdeckung über das Array gesetzt werden.
5. Erwartete Leistung:Der Gesamtlichtstrom beträgt etwa 10 * [39 bis 41 lm] = 390 bis 410 lm (Minimum, basierend auf dem Bin), wobei die Systemeffizienz stark vom thermischen Design und der Treibereffizienz abhängt.