SMD Mid-Power LED 67-23ST Datenblatt - PLCC-2 Gehäuse - Spannung max. 55V - Weißlicht - Technisches Dokument DE

1. Produktübersicht

Die 67-23ST-Serie ist eine kompakte, leistungsstarke SMD (Surface-Mount Device) Mid-Power LED in einem standardmäßigen PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier) Gehäuse. Sie ist für die Emission von weißem Licht über verschiedene korrelierte Farbtemperaturen (CCT) ausgelegt. Ihre Kernvorteile umfassen hohe Lichtausbeute, exzellente Farbwiedergabeeigenschaften (mit CRI-Optionen bis mindestens 90), einen weiten Abstrahlwinkel von 120 Grad und geringen Stromverbrauch. Das Gehäuse ist bleifrei, halogenfrei und entspricht wichtigen Umweltrichtlinien wie RoHS und EU REACH, was es für ein breites Spektrum an allgemeinen und dekorativen Beleuchtungsanwendungen geeignet macht, bei denen Zuverlässigkeit und Lichtqualität von größter Bedeutung sind.

1.1 Zielanwendungen

• Allgemeine Innen- und Ambientebeleuchtung
• Dekorative und architektonische Beleuchtung
• Unterhaltungs- und Bühnenbeleuchtung
• Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsanwendungen
• Schalter- und Bedienfeldbeleuchtung

2. Vertiefung der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Der Betrieb sollte innerhalb dieser Grenzen erfolgen.

• Durchlassstrom (I_F):20 mA (Dauerbetrieb)
• Spitzendurchlassstrom (I_FP):40 mA (gepulst, Tastverhältnis 1/10, Pulsbreite 10ms)
• Verlustleistung (P_d):1100 mW
• Betriebstemperatur (T_opr):-40°C bis +85°C
• Lagertemperatur (T_stg):-40°C bis +100°C
• Wärmewiderstand (R_{th J-S}):12 °C/W (von der Sperrschicht zum Lötpunkt)
• Maximale Sperrschichttemperatur (T_j):115 °C
• Löttemperatur:Reflow: 260°C max. für 10 Sek.; Handlötung: 350°C max. für 3 Sek.

Hinweis:Dieses Bauteil ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD). Während der Montage und Handhabung müssen geeignete ESD-Schutzmaßnahmen eingehalten werden.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Gemessen bei einer Lötpunkttemperatur (T_soldering) von 25°C mit einem Durchlassstrom (I_F) von 17mA, was dem typischen Betriebszustand entspricht.

• Lichtstrom (Φ):Mindestwerte reichen von 140 lm bis 155 lm, abhängig von der CCT (siehe Serienfertigungsliste). Typische Toleranz beträgt ±11%.
• Durchlassspannung (V_F):Maximalwert ist 55,0V. Typische Binning-Bereiche liegen zwischen 50V und 55V. Toleranz beträgt ±0,1V.
• Farbwiedergabeindex (CRI/Ra):Mindestwerte von 60 bis 90 sind verfügbar (siehe CRI-Index-Tabelle). Für die Serienfertigungsliste beträgt Ra (Min.) 80. Toleranz beträgt ±2.
• R9-Wert:Für die gelisteten Produkte mit 0 (Minimum) spezifiziert, was auf eine mögliche Einschränkung bei der Wiedergabe von tiefen Rottönen hinweist – eine Eigenschaft, die für einige weiße LED-Phosphorsysteme typisch ist.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):120 Grad (typisch). Dieser weite Winkel gewährleistet eine gleichmäßige Lichtverteilung.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Das Produkt verwendet ein ANSI-standardisiertes Binning-System, um Farb- und Lichtstromkonsistenz sicherzustellen. Die Artikelnummer enthält Codes für diese Bins.

3.1 Aufschlüsselung der Artikelnummer

Beispiel:67-23ST/KKE-H27140550Z2/2T

• 67-23ST/: Gehäusetyp (PLCC-2).
• KKE: Interner Code.
• H: CRI-Index-Code (H = CRI 90 Min.). Für Serienfertigungsmodelle entspricht 'H' CRI 80 Min. (Siehe CRI-Tabelle).
• 27: Farbtemperatur-Code (27 = 2700K).
• 140: Mindestlichtstrom-Code (140 = 140 lm min).
• 550: Durchlassspannungs-Index (550 = 55,0V max).
• Z2: Durchlassstrom-Index (Z2 = I_F17mA).
• 2T: Packungsmenge pro Rolle (2T = spezifische Rollenanzahl).

3.2 Binning der Farbortkoordinaten

Der Weißpunkt (Farbe) der LED wird streng innerhalb definierter Bereiche im CIE-1931-Farbtafeld kontrolliert. Das Datenblatt stellt spezifische (x, y)-Koordinatenfelder für jede CCT (2700K, 3000K, 3500K, etc.) und Sub-Bin (A, B, C...) bereit. Für 2700K definieren beispielsweise Bins wie 27K-A, 27K-B unterschiedliche viereckige Bereiche, die sicherstellen, dass das emittierte weiße Licht innerhalb eines präzisen Farbbereichs liegt, typischerweise innerhalb einer 2- oder 4-Schritt-MacAdam-Ellipse, was minimale visuelle Farbunterschiede zwischen LEDs aus demselben Bin garantiert.

3.3 Lichtstrom-Binning

Der Lichtstrom wird in Stufen gebinnt. Beispielsweise bei 2700K:

• Bin140L10: 140 lm (Min.) bis 150 lm (Max.)
• Bin150L10: 150 lm (Min.) bis 160 lm (Max.)

Dies ermöglicht es Entwicklern, LEDs basierend auf den erforderlichen Helligkeitsstufen auszuwählen und so Konsistenz in der Lichtleistung des Endprodukts sicherzustellen.

3.4 Durchlassspannungs-Binning

Die Spannung wird in 1V-Schritten von 50V bis 55V gebinnt (z.B. 50J: 50-51V, 51J: 51-52V). Dies hilft bei der Auslegung effizienterer Treiberschaltungen durch Anpassung der LED-Spannungsbereiche und kann die Stromregelung vereinfachen.

4. Analyse der Kennlinien & Design-Überlegungen

Während spezifische Diagramme (IV, Temperatur vs. Lichtstrom) im Auszug nicht bereitgestellt werden, können Schlüsselbeziehungen aus den Parametern abgeleitet werden.

4.1 Strom vs. Lichtstrom (L-I-Beziehung)

Der Lichtstrom ist bei 17mA spezifiziert. Betrieb oberhalb dieses Stroms (bis zum absoluten Maximum von 20mA) erhöht die Lichtleistung, aber auch die Verlustleistung (V_F* I_F) und die Sperrschichttemperatur. Die Beziehung ist in einem Bereich im Allgemeinen linear, aber der Wirkungsgrad (Lumen pro Watt) kann bei höheren Strömen aufgrund erhöhter Wärmeentwicklung sinken.

4.2 Thermomanagement

Mit einem Wärmewiderstand (R_{th J-S}) von 12°C/W ist ein geeignetes PCB-Thermomanagement entscheidend. Beispielsweise beträgt bei dem Nennstrom von 17mA und einer typischen V_Fvon ~52,5V die Verlustleistung ~0,89W. Der Temperaturanstieg vom Lötpunkt zur Sperrschicht wäre ungefähr 0,89W * 12°C/W = ~10,7°C. Um die Sperrschichttemperatur (T_j) unter 115°C zu halten, muss die Lötpunkttemperatur unter ~104°C gehalten werden. Dies erfordert eine ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte (Thermal Pads) und möglicherweise Luftströmung in der finalen Anwendung.

4.3 Treiberauslegung

Die hohe Durchlassspannung (bis zu 55V) deutet darauf hin, dass diese LED wahrscheinlich mehrere in Reihe geschaltete LED-Chips in einem einzigen Gehäuse enthält. Ein Konstantstromtreiber ist zwingend erforderlich, keine Konstantspannungsquelle. Der Treiber muss so ausgelegt sein, dass er die maximale V_Fdes gewählten Spannungs-Bins verkraftet und einen stabilen Strom von 17mA (oder einen anderen ausgelegten Strom innerhalb der Grenzen) liefert.

5. Mechanische & Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das Bauteil verwendet das gängige PLCC-2-Oberflächenmontagegehäuse. Während die genauen Abmessungen (L x B x H) im bereitgestellten Text nicht spezifiziert sind, ist das PLCC-2-Formfaktor ein Industriestandard. Die Draufsicht ist die primäre Emissionsfläche. Das Gehäuseharz ist wasserklar, was optimal für hohe Lichtauskoppeleffizienz und die Beibehaltung der Farbkonsistenz ist.

5.2 Polaritätskennzeichnung

PLCC-2-Gehäuse haben typischerweise eine markierte Kathode (oft ein grüner Punkt, eine Kerbe oder eine abgeschrägte Ecke auf der Linse oder dem Gehäuse). Die korrekte Polarität muss während der PCB-Montage beachtet werden. Falsche Polarität verhindert das Leuchten der LED und kann das Bauteil belasten.

6. Löt- & Montagerichtlinien

• Reflow-Lötung:Die maximale Spitzentemperatur von 260°C sollte nicht länger als 10 Sekunden überschritten werden. Ein Standard-bleifreies Reflow-Profil ist anwendbar.
• Handlötung:Falls erforderlich, sollte die Lötspitzentemperatur auf 350°C begrenzt werden, und die Kontaktzeit sollte pro Pad 3 Sekunden nicht überschreiten, um thermische Schäden am Kunststoffgehäuse und der internen Die-Bond-Verbindung zu verhindern.
• Lagerung:Trocken und unter ESD-Schutzbedingungen innerhalb des spezifizierten Lagertemperaturbereichs (-40°C bis +100°C) lagern.

7. Anwendungsvorschläge & Designhinweise

7.1 Typische Anwendungsschaltungen

Diese LEDs benötigen einen externen Konstantstromtreiber. Eine einfache Schaltung besteht aus einer DC-Stromversorgung, einem schaltenden Konstantstrom-LED-Treiber-IC und dem LED-Modul. Der Treiber-IC muss basierend auf dem Eingangsspannungsbereich, dem erforderlichen Ausgangsstrom (17mA) und der gesamten Durchlassspannung der LED-Kette (wenn mehrere 67-23ST LEDs in Reihe verwendet werden) ausgewählt werden.

7.2 PCB-Layout-Überlegungen

• Thermal Pads:Entwerfen Sie den PCB-Footprint mit ausreichender Kupferfläche, die mit dem Thermal Pad der LED (falls vorhanden) oder den Kathoden-/Anoden-Pads verbunden ist, um als Kühlkörper zu dienen. Wärmeleitungen zu inneren oder unteren Lagen können die Wärmeableitung erheblich verbessern.
• Elektrische Isolation:Stellen Sie angemessene Kriech- und Luftstrecken sicher, insbesondere angesichts der relativ hohen Betriebsspannung (bis zu 55V).

8. Technischer Vergleich & Differenzierung

Die 67-23ST differenziert sich durch ihre Kombination ausHochspannungsbetrieb(vereinfacht Reihenschaltungen für höhere Versorgungsspannungen),hohen CRI-Optionen(bis zu 90) undweitem Abstrahlwinkel. Im Vergleich zu Niederspannungs-Mid-Power-LEDs reduziert sie den Strombedarf für eine gegebene Leistungsstufe, was Widerstandsverluste in Leiterbahnen und Steckern minimieren kann. Ihre Konformität mit halogenfreien und strengen Umweltstandards macht sie für umweltsensible und anspruchsvolle Märkte geeignet.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf Parametern)

F: Kann ich diese LED direkt mit einem 12V- oder 24V-Netzteil betreiben?

A: Nein. Die Durchlassspannung ist viel höher (50-55V). Eine Konstantstrom-Treiberschaltung, die die Eingangsspannung auf einen Wert über der V_Fder LED erhöhen kann, ist erforderlich.

F: Was bedeutet ein R9-Wert von 0 für die Lichtqualität?

A: Ein niedriger oder null R9-Wert zeigt an, dass die LED tiefrote Farben möglicherweise nicht lebhaft wiedergibt. Dies ist für viele allgemeine Beleuchtungsanwendungen akzeptabel, könnte aber für Einzelhandelsbeleuchtung (Fleisch, Obst, Stoffe) oder Museumsbeleuchtung, bei der eine genaue Rotwiedergabe entscheidend ist, eine Überlegung wert sein. Prüfen Sie, falls verfügbar, die R9-Spezifikationen im spezifischen CRI-Bin.

F: Wie viele LEDs kann ich in Reihe schalten?

A: Das hängt von der maximalen Ausgangsspannungsreserve Ihres Treibers ab. Beispielsweise könnten Sie mit einem für max. 150V ausgelegten Treiber und LEDs mit einer max. V_Fvon 55V theoretisch 2 LEDs in Reihe schalten (110V max.) mit einem Sicherheitsabstand. Planen Sie stets mit den ungünstigsten (Max. V_F) Werten.

10. Funktionsprinzip & Technologie

Dies ist eine phosphorkonvertierte weiße LED. Der Kern ist ein Halbleiterchip auf Basis von InGaN (Indiumgalliumnitrid)-Materialien, der bei Durchlassvorspannung blaues Licht emittiert. Dieses blaue Licht regt eine gelbe (und oft rote) Phosphorbeschichtung im Inneren des Gehäuses an. Die Mischung aus dem verbleibenden blauen Licht und dem konvertierten gelben/roten Licht führt zur Wahrnehmung von weißem Licht. Die genaue Zusammensetzung der Phosphore bestimmt die korrelierte Farbtemperatur (CCT - 2700K, 4000K, etc.) und den Farbwiedergabeindex (CRI). Das PLCC-2-Gehäuse bietet mechanischen Schutz, Umgebungsabdichtung und beherbergt die primäre optische Linse, die den 120-Grad-Strahl formt.