SMD Mid-Power LED 67-22ST Datenblatt - PLCC-2 Gehäuse - 19,0V max. - 50mA - Weißlicht - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Der 67-22ST ist eine oberflächenmontierbare (SMD) Mid-Power LED in einem PLCC-2-Gehäuse. Er ist als weiße LED konzipiert und bietet eine Kombination aus hoher Lichtausbeute, hohem Farbwiedergabeindex (CRI), niedrigem Stromverbrauch und einem großen Abstrahlwinkel. Seine kompakte Bauform macht ihn für ein breites Spektrum an Beleuchtungsanwendungen geeignet, bei denen Platzbedarf und gute Lichtqualität wichtig sind.

1.1 Kernvorteile

Die wichtigsten Merkmale dieses Produkts sind seine hohe Lichtstärke, die eine helle Ausleuchtung gewährleistet. Der große Abstrahlwinkel sorgt für eine gleichmäßige Lichtverteilung über eine große Fläche. Er ist aus bleifreien Materialien gefertigt und entspricht den wichtigsten Umwelt- und Sicherheitsvorschriften, einschließlich RoHS, EU REACH und halogenfreien Standards (mit Brom <900ppm, Chlor <900ppm, Br+Cl <1500ppm). Das Produkt verwendet ANSI-Standard-Binning für eine konsistente Farb- und Leistungsklassifizierung.

1.2 Zielmarkt und Anwendungen

Diese LED ist eine ideale Lösung für verschiedene Beleuchtungsanwendungen. Ihre Hauptanwendungen sind die Allgemeinbeleuchtung in Wohn- und Gewerberäumen. Sie eignet sich auch gut für dekorative und Unterhaltungsbeleuchtung, bei der Farbqualität und Zuverlässigkeit entscheidend sind. Darüber hinaus kann sie für Kontrollleuchten und allgemeine Beleuchtungszwecke in elektronischen Geräten und Leuchten verwendet werden.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte Aufschlüsselung der Betriebsgrenzen und Leistungsmerkmale der LED unter spezifizierten Bedingungen.

2.1 Absolute Maximalwerte

Die absoluten Maximalwerte definieren die Grenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Diese Werte sind bei einer Lötstellen-Temperatur (T_Lötstelle) von 25°C spezifiziert.

• Durchlassstrom (I_F):60 mA (kontinuierlich).
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP):120 mA, zulässig unter Pulsbedingungen mit einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 10 ms.
• Verlustleistung (P_d):1080 mW.
• Betriebstemperatur (T_opr):-40°C bis +85°C.
• Lagertemperatur (T_stg):-40°C bis +100°C.
• Thermischer Widerstand (R_{th J-S}):17 °C/W (von der Sperrschicht zur Lötstelle).
• Sperrschichttemperatur (T_j):115 °C (maximal).
• Löttemperatur:Für Reflow-Löten sind 260°C für 10 Sekunden spezifiziert. Für Handlöten beträgt die Grenze 350°C für 3 Sekunden.

Wichtiger Hinweis:Diese Komponente ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD). Während der Montage und Handhabung müssen geeignete ESD-Schutzmaßnahmen befolgt werden, um Schäden zu vermeiden.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Die typische Leistung wird bei einem Durchlassstrom (I_F) von 50 mA und einer Lötstellentemperatur von 25°C gemessen.

• Lichtstrom (Φ):Der minimale Lichtstrom beginnt bei 118 Lumen, abhängig vom spezifischen Produkt-Bin (siehe Abschnitt 3). Typische Werte für die Serienfertigung sind die 133 lm- und 145 lm-Serien. Die Toleranz beträgt ±11%.
• Durchlassspannung (V_F):Die maximale Durchlassspannung beträgt 19,0 V bei 50 mA. Der typische Bereich liegt zwischen 17,0 V und 19,0 V, entsprechend gebinnt. Die Toleranz beträgt ±0,1 V.
• Farbwiedergabeindex (Ra / CRI):Der minimale CRI beträgt 80 für die Standardserie, mit einem R9-Wert von 0. Die Toleranz beträgt ±2.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):Der typische Halbwertswinkel beträgt 120 Grad, was einen sehr breiten Lichtkegel ergibt.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Konsistenz in der Anwendung zu gewährleisten, werden die LEDs anhand wichtiger Leistungsparameter in Bins sortiert.

3.1 Farbwiedergabeindex (CRI) Binning

Das Produkt verwendet ein einzelnes Buchstabensymbol, um den minimalen Farbwiedergabeindex zu kennzeichnen. Für die aufgeführte 67-22ST-Serie wird das Symbol 'M' verwendet, was einem minimalen CRI von 80 entspricht. Andere mögliche Bins sind N (65), L (70), Q (75), K (80), P (85), H (90) und R (90 mit R9 >50).

3.2 Durchlassstrom-Index

Das Symbol 'Z5' zeigt an, dass der Betriebsdurchlassstrom 50 mA beträgt.

3.3 Durchlassspannungs-Index

Der Code '190' in der Artikelnummer bedeutet eine maximale Durchlassspannung von 19,0 V.

3.4 Lichtstrom-Binning

Zwei Haupt-Lichtstromserien sind relativ zu einer Farbtemperatur von 4000 K definiert: eine 133-Lumen (min)-Serie und eine 145-Lumen (min)-Serie. Jede Serie ist weiter in Bins mit 5-Lumen-Schritten unterteilt. Zum Beispiel umfasst die 133Lm-Serie Bins wie 118L5 (118-123 lm), 123L5 (123-128 lm) bis hin zu 148L5 (148-153 lm).

3.5 Durchlassspannungs-Binning

Die Durchlassspannung wird in 0,5-V-Schritten von 17,0 V bis 20,0 V gebinnt. Bincodes sind z.B. 170E (17,0-17,5 V), 175E (17,5-18,0 V) bis hin zu 195E (19,5-20,0 V).

3.6 Farbort (Farbe) Binning

Die LEDs werden gemäß dem ANSI C78.377-Standard für weiße LEDs gebinnt, unter Verwendung eines MacAdam-5-Schritt-Ellipsen-Systems. Dies stellt sicher, dass LEDs innerhalb desselben Bins farblich visuell nicht unterscheidbar sind. Bincodes werden für korrelierte Farbtemperaturen (CCT) bereitgestellt, einschließlich 2700 K, 3000 K, 3500 K, 4000 K, 5000 K, 5700 K, 6000 K und 6500 K, zusammen mit ihren Ziel-Farbortkoordinaten (Cx, Cy) im CIE-1931-Diagramm.

4. Analyse der Leistungskurven

Grafische Daten helfen, das Verhalten der LED unter verschiedenen Bedingungen zu verstehen.

4.1 Spektralverteilung

Das Datenblatt enthält eine Spektralverteilungskurve, die die relative Intensität des emittierten Lichts über verschiedene Wellenlängen zeigt. Für eine weiße LED, die auf einem blauen Chip mit einer Phosphorbeschichtung basiert, zeigt diese Kurve typischerweise einen starken blauen Peak vom Chip und eine breitere gelbe/grüne/rote Emission vom Phosphor, die sich zu weißem Licht kombiniert. Die genaue Form bestimmt die Farbtemperatur und die Farbwiedergabeeigenschaften.

4.2 Typische elektro-optische Kennlinien

Zwei wichtige Kurven werden dargestellt:

Abbildung 1: Durchlassspannungsverschiebung vs. Sperrschichttemperatur.Diese Kurve zeigt, wie die Durchlassspannung (V_F) abnimmt, wenn die Sperrschichttemperatur (T_j) steigt. Dies ist ein negatives Temperaturkoeffizienten-Verhalten, das typisch für Halbleiter-LEDs ist. Dies zu verstehen ist entscheidend für das Wärmemanagement und das Design von Konstantstrom-Treibern.

Abbildung 2: Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom.Diese Kurve veranschaulicht die Beziehung zwischen Treiberstrom und Lichtausgang. Die Lichtstärke steigt typischerweise mit dem Strom, kann aber bei höheren Strömen aufgrund von Effizienzabfall und erhöhter Wärme sublinear werden.

5. Bauteilauswahl und Bestellinformationen

5.1 Erklärung der Artikelnummer

Die Artikelnummer 67-22ST/KKES-5MXXXXX190Z5/2T ist strukturiert, um wichtige Spezifikationen zu übermitteln:

- 67-22ST/KKES:Basis-Produktserie und Gehäusecode.

- 5M:Bezieht sich wahrscheinlich auf den Lichtstrom/Leistungslevel und das CRI-Bin (M=CRI 80 min).

- XX:Stellt den Code für die korrelierte Farbtemperatur (CCT) dar (z.B. 40 für 4000 K).

- XX:Stellt den Code für den minimalen Lichtstrom dar (z.B. 133 für 133 lm).

- XXX:Platzhalter für andere mögliche Codes.

- 190:Maximaler Durchlassspannungs-Index (19,0 V).

- Z5:Durchlassstrom-Index (50 mA).

- /2T:Zeigt wahrscheinlich den Verpackungstyp (Tape & Reel) und Menge oder andere Varianteninformationen an.

5.2 Serienfertigungsliste

Das Datenblatt bietet eine detaillierte Tabelle der verfügbaren Produkte innerhalb der 133 lm- und 145 lm-Serien über acht CCTs (2700 K bis 6500 K). Jeder Eintrag enthält die vollständige Artikelnummer, minimalen CRI (80), minimales R9 (0), minimalen Lichtstrom und maximale Durchlassspannung (19,0 V). Dies ermöglicht es Designern, die genaue Kombination aus Farbtemperatur und Helligkeit für ihre Anwendung auszuwählen.

6. Anwendungsrichtlinien und Designüberlegungen

6.1 Wärmemanagement

Mit einem thermischen Widerstand von 17°C/W von der Sperrschicht zur Lötstelle ist eine effektive Wärmeableitung entscheidend für die Aufrechterhaltung von Leistung und Lebensdauer. Betrieb bei oder nahe dem maximalen Durchlassstrom erzeugt erhebliche Wärme. Das Leiterplattendesign muss ausreichend große Kupferflächen oder Wärmeleitungen enthalten, um die Wärme von den LED-Lötstellen abzuführen und die Sperrschichttemperatur deutlich unter dem Maximalwert von 115°C zu halten.

6.2 Elektrische Ansteuerung

Diese LED sollte mit einer Konstantstromquelle und nicht mit einer Konstantspannungsquelle betrieben werden. Der empfohlene Betriebsstrom beträgt 50 mA. Aufgrund des negativen Temperaturkoeffizienten von V_Fstellt ein Konstantstrom-Treiber eine stabile Lichtleistung sicher, unabhängig von geringen Temperaturschwankungen. Der Treiber muss in der Lage sein, die erforderliche Spannung bereitzustellen, die bis zu 19,0 V pro LED betragen kann. Für Designs, die mehrere LEDs in Reihe verwenden, muss die Treiberspannung entsprechend ausgelegt sein.

6.3 Optisches Design

Der große 120-Grad-Abstrahlwinkel macht diese LED für Anwendungen geeignet, die breite, diffuse Beleuchtung ohne Sekundäroptik erfordern. Für fokussiertere Strahlen können externe Linsen oder Reflektoren verwendet werden. Designer sollten das typische räumliche Abstrahlverhalten bei der Planung der Lichtverteilung berücksichtigen.

6.4 Löten und Montage

Die Einhaltung der spezifizierten Lötprofile ist entscheidend. Für Reflow-Löten darf die Spitzentemperatur 260°C für nicht mehr als 10 Sekunden überschreiten. Für Handlöten sollte die Lötspitzentemperatur auf maximal 350°C kontrolliert werden, mit einer Kontaktzeit von maximal 3 Sekunden. Immer Standard-SMD-Montage- und ESD-Schutzpraktiken befolgen.

7. Technischer Vergleich und Marktkontext

Der 67-22ST, als Mid-Power LED in einem PLCC-2-Gehäuse, besetzt eine spezifische Nische. Im Vergleich zu Hochleistungs-LEDs bietet er eine geringere thermische Dichte und oft einfachere Ansteuerungsanforderungen, was ihn für kostensensitive, hochvolumige Anwendungen wie Lichtpaneele, Einbauleuchten und Lampenersatz geeignet macht. Im Vergleich zu kleineren, niederleistungsstarken LEDs bietet er einen deutlich höheren Lichtstrom, wodurch weniger Bauteile benötigt werden, um die gleiche Gesamtlichtleistung zu erreichen, was das optische und mechanische Design vereinfachen kann. Seine wichtigsten Unterscheidungsmerkmale in seiner Klasse sind die Kombination aus einer relativ hohen Spannung (ermöglicht einfachere Reihenschaltung mit netzbetriebenen Treibern), gutem CRI (80) und der Einhaltung moderner Umweltstandards.

8. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Wie hoch ist der tatsächliche Stromverbrauch dieser LED?

A: Leistung (P) wird berechnet als Durchlassspannung (V_F) × Durchlassstrom (I_F). Am typischen Betriebspunkt von 50 mA und einer ungefähren V_Fvon 18 V beträgt die Leistung etwa 0,9 W (900 mW).

F: Kann ich diese LED kontinuierlich mit 60 mA betreiben?

A: Während der absolute Maximalwert 60 mA beträgt, sind die empfohlenen Betriebsbedingungen und alle Leistungsdaten bei 50 mA spezifiziert. Betrieb bei 60 mA kann die Lebensdauer verringern, die Sperrschichttemperatur erhöhen und möglicherweise Farbparameter verschieben. Es ist ratsam, für optimale Zuverlässigkeit für 50 mA oder weniger zu dimensionieren.

F: Warum beträgt der R9-Wert in den Spezifikationen 0?

A: Ein R9-Wert von 0 zeigt an, dass die LED minimalen Tiefrot-Anteil im Spektrum hat. Dies ist bei Standard-Weiß-LEDs mit einem CRI von 80 üblich. Für Anwendungen, die eine ausgezeichnete Farbwiedergabe erfordern, insbesondere für rote Objekte, sollten LEDs aus Bins mit höheren CRI- und R9-Werten (z.B. 'R'-Bin) ausgewählt werden.

F: Wie interpretiere ich den Lichtstrom-Bin-Code, z.B. 133L5?

A: Die '133' gibt den minimalen Lichtstrom in Lumen für dieses Bin an. 'L5' bezeichnet wahrscheinlich die Bin-Schrittweite (5 Lumen) und die Serie. Daher bedeutet 133L5, dass der Lichtstrom der LED zwischen 133 lm (min) und 138 lm (max des nächstniedrigeren Bins) liegt.

9. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf einer 4000 K, 1000-Lumen LED-Panel-Leuchte.

1. LED-Auswahl:Wählen Sie den 67-22ST/KKES-5M40145190Z5/2T aus der Serienfertigungsliste. Dies ergibt 4000 K CCT, mindestens 145 lm Lichtstrom, CRI 80, V_Fmax19,0 V bei 50 mA.

2. Mengenberechnung:Ziel-Lichtstrom / LED-Lichtstrom = 1000 lm / 145 lm ≈ 6,9 LEDs. Um Binning und Toleranzen zu berücksichtigen, verwenden Sie 8 LEDs. Dies bietet einen Design-Sicherheitsabstand.

3. Elektrisches Design:Schalten Sie die 8 LEDs in Reihe. Die erforderliche Treiberspannung beträgt maximal 8 × 19,0 V = 152 V. Wählen Sie einen Konstantstrom-Treiber mit einer Ausgangsspannung von ~150 V und 50 mA.

4. Thermisches Design:Entwerfen Sie die Metallkern-Leiterplatte (MCPCB) oder Standard-Leiterplatte mit ausreichender Wärmeableitung, um die Lötstellentemperatur niedrig zu halten. Berechnen Sie die erwartete T_jbasierend auf Umgebungstemperatur, thermischem Widerstand und Gesamtleistung (8 × 0,9 W = 7,2 W).

5. Optisches Design:Der native 120-Grad-Strahl kann für einen Panel-Diffusor ausreichend sein. Ein Diffusorblatt wird über die LEDs gelegt, um die einzelnen Lichtquellen zu einer gleichmäßigen Panel-Beleuchtung zu vermischen.

10. Funktionsprinzip und Technologietrends

10.1 Grundlegendes Funktionsprinzip

Eine weiße SMD-LED wie der 67-22ST verwendet typischerweise einen Halbleiterchip aus Indiumgalliumnitrid (InGaN), der blaues Licht emittiert, wenn elektrischer Strom durch ihn fließt (Elektrolumineszenz). Dieses blaue Licht trifft dann auf eine Phosphorbeschichtung (YAG:Ce oder ähnlich), die im Gehäuse aufgebracht ist. Der Phosphor absorbiert einen Teil des blauen Lichts und emittiert es als gelbes Licht neu. Die Kombination aus dem verbleibenden blauen Licht und dem konvertierten gelben Licht wird vom menschlichen Auge als weißes Licht wahrgenommen. Das genaue Verhältnis von Blau zu Gelb und die Verwendung von Mehrkomponenten-Phosphoren bestimmen die korrelierte Farbtemperatur (CCT) und den Farbwiedergabeindex (CRI).

10.2 Branchentrends

Das Mid-Power-LED-Segment entwickelt sich weiter mit mehreren klaren Trends:Erhöhte Effizienz:Fortlaufende Verbesserungen in der Chip-Technologie und Phosphor-Effizienz führen zu höheren Lumen pro Watt (lm/W), was den Energieverbrauch bei gleicher Lichtleistung reduziert.Verbesserte Farbqualität:Es gibt eine Marktverschiebung hin zu höheren CRI-Werten (90+) und besserer spezifischer Farbsättigung (z.B. R9), insbesondere in der gewerblichen und Wohnraumbeleuchtung.Miniaturisierung und Integration:Gehäuse werden kleiner und integrierter, manchmal werden mehrere LED-Chips kombiniert oder Treiber-ICs im Gehäuse integriert (COB - Chip-on-Board oder integrierte Module).Intelligente und einstellbare Beleuchtung:LEDs werden zunehmend für Steuerungssysteme ausgelegt, die Dimmen und Einstellen der CCT (von warm- zu kaltweiß) ermöglichen.Fokus auf Nachhaltigkeit:Die Einhaltung strenger Umweltvorschriften (RoHS, REACH, halogenfrei) ist heute eine Standardanforderung, was Innovationen in der Materialwissenschaft für Gehäuse und Phosphore vorantreibt.