PLCC-2 Bernstein-LED Datenblatt - Phosphor-Konvertiert Bernstein - 120° Abstrahlwinkel - 3,0V @ 20mA - Automotive-Qualität

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt die Spezifikationen einer hochzuverlässigen, oberflächenmontierbaren LED im PLCC-2-Gehäuse. Das Bauteil emittiert ein phosphor-konvertiertes Bernsteinlicht (PCA) und bietet eine typische Lichtstärke von 900 Millicandela (mcd) bei einem Durchlassstrom von 20 Milliampere (mA). Der primäre Anwendungsfokus liegt auf Kfz-Innenraumapplikationen, wo konstante Leistung, Langzeitzuverlässigkeit und die Einhaltung strenger Industriestandards von größter Bedeutung sind.

Die LED zeichnet sich durch einen weiten Abstrahlwinkel von 120 Grad aus, was sie für Anwendungen geeignet macht, die eine gleichmäßige Ausleuchtung über eine große Fläche erfordern, wie z.B. die Hintergrundbeleuchtung von Schaltern und Instrumententafeln. Sie ist nach dem AEC-Q102-Standard für diskrete optoelektronische Halbleiter in Automotive-Anwendungen qualifiziert, was die Erfüllung strenger Qualitäts- und Zuverlässigkeitsanforderungen für den Einsatz in Fahrzeugen sicherstellt. Darüber hinaus entspricht das Produkt den Umweltrichtlinien RoHS, REACH und halogenfrei und erfüllt damit moderne Fertigungs- und ökologische Standards.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Lichttechnische und elektrische Kenngrößen

Die wesentlichen Betriebsparameter sind unter typischen Bedingungen eines Durchlassstroms (I_F) von 20mA und einer Umgebungstemperatur von 25°C definiert. Die Durchlassspannung (V_F) beträgt typischerweise 3,0 Volt, mit einem spezifizierten Bereich von 2,5V (min) bis 3,5V (max). Dieser Parameter ist entscheidend für den Entwurf der Treiberschaltung und die Gewährleistung einer stabilen Stromversorgung.

Die primäre lichttechnische Kenngröße ist die Lichtstärke (I_V) mit einem typischen Wert von 900 mcd. Die Minimal- und Maximalgrenzen für diese spezifische Bauteilnummer liegen bei 560 mcd bzw. 1400 mcd. Zu beachten ist die Messtoleranz für den Lichtstrom von ±8%. Die dominierenden Farbwertkoordinaten (CIE x, y) sind mit (0,56; 0,42) und einer engen Toleranz von ±0,005 spezifiziert, was eine konsistente Bernsteinfarbausgabe über alle Produktionschargen hinweg sicherstellt.

2.2 Absolute Maximalwerte und Wärmemanagement

Ein Betrieb des Bauteils außerhalb dieser Grenzwerte kann zu dauerhaften Schäden führen. Der absolute maximale Dauer-Durchlassstrom beträgt 30 mA, bei einer maximalen Verlustleistung von 75 mW. Für kurze Impulse (t ≤ 10 µs, Tastverhältnis D=0,005) kann das Bauteil einen Stoßstrom (I_FM) von bis zu 250 mA verkraften. Die Sperrschichttemperatur (T_J) darf 125°C nicht überschreiten, der Betriebstemperaturbereich (T_opr) liegt zwischen -40°C und +110°C.

Das Wärmemanagement ist entscheidend für die LED-Leistung und Lebensdauer. Das Datenblatt spezifiziert zwei Wärmewiderstandswerte: einen realen Wärmewiderstand (R_{th JS real}) von max. 160 K/W und einen elektrischen Wärmewiderstand (R_{th JS el}) von max. 120 K/W. Diese Werte repräsentieren den thermischen Widerstand von der Halbleitersperrschicht zum Lötpunkt und dienen als Grundlage für die Kühlkörperauslegung. Die Derating-Kurve für den Durchlassstrom zeigt deutlich, dass der maximal zulässige Dauerstrom mit steigender Lötpad-Temperatur reduziert werden muss und bei 110°C auf 27 mA sinkt.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Produktionsschwankungen zu handhaben, werden LEDs anhand von Schlüsselparametern in Bins sortiert. Das Verständnis dieses Systems ist für eine konsistente Auslegung unerlässlich.

3.1 Lichtstärke-Binning

Die Lichtstärke wird mittels eines alphanumerischen Codesystems sortiert, das von L1 (11,2-14 mcd) bis GA (18000-22400 mcd) reicht. Für diese spezifische Bauteilnummer (65-11-PA0200H-AM) sind die möglichen Ausgangs-Bins hervorgehoben und liegen innerhalb der Bereiche V1 (710-900 mcd) und V2 (900-1120 mcd), wobei der typische Wert von 900 mcd an der Grenze liegt.

3.2 Farbwert- und Durchlassspannungs-Binning

Die phosphor-konvertierte Bernsteinfarbe ist innerhalb spezifischer Bereiche im CIE-Farbtafeld definiert. Die angegebene Bin-Struktur zeigt Koordinaten für Codes wie 8285, 8588 und 8891, die den zulässigen Farbraum für die Bernstein-Emission definieren. Die Durchlassspannung wird ebenfalls mit Codes wie 2527 (2,50-2,75V), 2730 (2,75-3,00V) und 3032 (3,00-3,25V) gebinnt, gemessen bei I_F=20mA. Der typische Wert von 3,0V fällt in das Bin 2730.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt enthält mehrere Diagramme, die die Beziehung zwischen elektrischen, thermischen und optischen Parametern darstellen.

4.1 Elektrische und optische Zusammenhänge

Das DiagrammDurchlassstrom vs. Durchlassspannungzeigt die klassische exponentielle Diodencharakteristik. Die KurveRelative Lichtstärke vs. Durchlassstromist bis zum typischen 20mA-Punkt nahezu linear, was auf eine stabile Effizienz im normalen Betriebsbereich hinweist. Das DiagrammFarbwertkoordinaten-Verschiebung vs. Durchlassstromzeigt eine minimale Farbänderung (sowohl Δx als auch Δy sind sehr klein) bei variierendem Strom, was für eine stabile Farbausgabe wünschenswert ist.

4.2 Temperaturabhängigkeit

Die Temperatur beeinflusst die LED-Leistung erheblich. Die KurveRelative Durchlassspannung vs. Sperrschichttemperaturzeigt einen negativen Temperaturkoeffizienten, wobei V_Flinear mit steigender Temperatur abnimmt. Diese Eigenschaft kann manchmal zur Temperaturmessung genutzt werden. Umgekehrt zeigt die KurveRelative Lichtstärke vs. Sperrschichttemperatureinen deutlichen Rückgang der Lichtausbeute bei steigender Temperatur, ein Phänomen, das als thermisches Droop bekannt ist. Eine effektive thermische Auslegung ist daher entscheidend, um die Helligkeit aufrechtzuerhalten. Das DiagrammFarbwertkoordinaten-Verschiebung vs. Sperrschichttemperaturzeigt eine ausgeprägtere Farbverschiebung mit der Temperatur im Vergleich zur Stromvariation, was bei hochpräzisen Farbanwendungen berücksichtigt werden muss.

4.3 Spektrale und Strahlungsmuster

Das DiagrammWellenlängencharakteristikzeigt die relative spektrale Leistungsverteilung des phosphor-konvertierten Bernsteinlichts, typischerweise mit einem breiten Peak im gelb-bernsteinfarbenen Bereich. DasTypische Diagramm der Strahlungscharakteristikveranschaulicht die räumliche Intensitätsverteilung und bestätigt den weiten Abstrahlwinkel von 120°, bei dem die Intensität bei ±60° außerhalb der Achse auf die Hälfte des Spitzenwerts abfällt.

5. Mechanische, Montage- und Verpackungsinformationen

5.1 Abmessungen und Polarität

Das Bauteil ist in einem standardmäßigen PLCC-2-Oberflächenmontagegehäuse untergebracht. Die mechanische Zeichnung liefert präzise Abmessungen für Gehäuselänge, -breite, -höhe und Anschlussabstand. Die Kathode ist typischerweise durch eine visuelle Markierung wie eine Kerbe oder einen Punkt auf dem Gehäuse oder eine abgeschrägte Ecke gekennzeichnet, was in der Zeichnung klar angegeben ist. Die korrekte Ausrichtung während der Montage ist entscheidend.

5.2 Löt- und Reflow-Richtlinien

Ein empfohlenes Lötpad-Layout (Land Pattern) wird bereitgestellt, um zuverlässige Lötstellen und mechanische Stabilität zu gewährleisten. Das Bauteil ist für Reflow-Löten mit einer Spitzentemperatur von 260°C für maximal 30 Sekunden ausgelegt, gemäß dem bereitgestellten Reflow-Lötprofil-Diagramm. Dieses Profil definiert die kritischen Zonen: Vorwärmen, Halten, Reflow (mit Zeit oberhalb der Liquidustemperatur) und Abkühlung. Die Einhaltung dieses Profils verhindert thermische Schäden am LED-Gehäuse und am internen Chip.

5.3 Verpackung und Handhabung

Die LEDs werden auf Tape & Reel geliefert, um mit automatischen Bestückungsanlagen kompatibel zu sein. Die Verpackungsinformationen geben Details zu den Reel-Abmessungen, der Tape-Breite, dem Taschenabstand und der Ausrichtung der Bauteile auf dem Tape an. Die Feuchtesensitivitätsstufe (MSL) ist mit 3 bewertet, was bedeutet, dass die Verpackung bis zu 168 Stunden Fabrikbedingungen (≤ 30°C / 60% r.F.) ausgesetzt werden kann, bevor ein Trocknen erforderlich ist. Eine ordnungsgemäße Handhabung gemäß IPC/JEDEC-Standards wird empfohlen, um feuchtigkeitsbedingte Schäden während des Reflow-Lötens zu vermeiden.

6. Anwendungshinweise und Auslegungsüberlegungen

6.1 Primäre Anwendungsszenarien

Diese LED ist explizit ausgelegt fürKfz-Innenraumbeleuchtung. Dazu gehören, sind aber nicht beschränkt auf:

• Hintergrundbeleuchtung für Schalter und Bedienelemente:Gangwahlschalter, Fensterheberschalter, Klimabedienfelder.
• Instrumententafelbeleuchtung:Hintergrundbeleuchtung für Anzeigen und Warnleuchten.
• Allgemeine Ambientebeleuchtung:Fußraumleuchten, Getränkehalterbeleuchtung und andere Akzentbeleuchtungen im Fahrgastraum.

Die Bernsteinfarbe wird oft wegen ihrer geringeren wahrgenommenen Blendung bei Nacht und ihrer traditionellen Verwendung für Warn-/Anzeigefunktionen gewählt.

6.2 Schaltungsentwurf und Vorsichtsmaßnahmen

Wie bei allen LEDs ist eine Stromregelung zwingend erforderlich; das Bauteil sollte von einer Konstantstromquelle und nicht von einer Konstantspannungsquelle angesteuert werden, um eine stabile Lichtausgabe zu gewährleisten und thermisches Durchgehen zu verhindern. Ein serieller strombegrenzender Widerstand ist die einfachste Methode bei Verwendung einer Spannungsversorgung. Die Treiberschaltung muss die absoluten Maximalwerte einhalten, einschließlich der Sperrspannungsbegrenzung (das Bauteil ist nicht für den Sperrbetrieb ausgelegt).

Maßnahmen zum Schutz vor elektrostatischer Entladung (ESD) sollten während der Handhabung und Montage implementiert werden, da das Bauteil eine ESD-Empfindlichkeit von 8kV (Human Body Model) aufweist. Das Datenblatt enthält auch spezifischeVorsichtsmaßnahmen für die VerwendungundSchwefeltestkriterien, die potenzielle Ausfallarten in rauen Umgebungen mit korrosiven Gasen wie Schwefelwasserstoff hervorheben, die versilberte Anschlüsse angreifen können. Dies ist besonders relevant für Automotive-Anwendungen, in denen solche Umgebungen vorkommen können.

7. Technischer Vergleich und Marktkontext

Im Vergleich zu nicht-automotive-geeigneten LEDs sind die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale dieses Bauteils seine AEC-Q102-Qualifikation, der erweiterte Betriebstemperaturbereich (-40°C bis +110°C) und die erweiterten Zuverlässigkeitstests für Automotive-Umgebungen. Die Phosphor-konvertierte Bernstein-Technologie bietet im Vergleich zu einigen traditionellen Bernstein-Chip-LEDs eine konsistentere und gesättigtere Farbe mit einer besseren Toleranz gegenüber Treiberstrom- und Temperaturschwankungen. Das PLCC-2-Gehäuse bietet eine gute Balance zwischen kompakter Bauform und verbesserter thermischer Leistung gegenüber kleineren Gehäusen wie 0402 oder 0603, aufgrund seiner größeren thermischen Kontaktfläche.

8. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Was ist der Unterschied zwischen realem und elektrischem Wärmewiderstand (R_{th JS})?

A: Der elektrische R_thwird aus dem temperaturabhängigen elektrischen Parameter (der Durchlassspannung) berechnet, während der reale R_thmöglicherweise mit einem physikalischen Sensor gemessen wird. Der elektrische Wert ist oft niedriger; Entwickler sollten für eine Worst-Case-Wärmeauslegung den konservativeren (höheren) realen R_th-Wert von 160 K/W verwenden.

F: Kann ich diese LED dauerhaft mit 30mA betreiben?

A: Obwohl 30mA der absolute Maximalwert ist, wird ein Dauerbetrieb bei diesem Strom nicht empfohlen. Siehe die Derating-Kurve für den Durchlassstrom. Bei erhöhter Lötpad-Temperatur (z.B. 80°C) ist der maximal zulässige Dauerstrom deutlich niedriger als 30mA. Entwerfen Sie für den typischen Wert von 20mA oder niedriger, um Langlebigkeit und Zuverlässigkeit zu gewährleisten.

F: Wie interpretiere ich den Lichtstärke-Bin-Code für die Bestellung?

A: Die Bauteilnummer 65-11-PA0200H-AM spezifiziert eine bestimmte Bin-Kombination. Um ein anderes Intensitäts- oder Farb-Bin anzufordern, müssen Sie die Bestellinformationen konsultieren oder den Lieferanten kontaktieren, um die spezifischen Suffix-Codes zu erfragen, die den gewünschten V1-, V2- oder anderen Bins innerhalb der Produktfamilie entsprechen.

9. Design-in Fallstudie

Betrachten Sie den Entwurf einer Hintergrundbeleuchtung für ein Schalterfeld in der Mittelkonsole eines Fahrzeugs. Das Design erfordert eine gleichmäßige, blendarme Ausleuchtung mehrerer Tasten. Durch die Verwendung dieser PLCC-2 Bernstein-LED hilft der weite Abstrahlwinkel von 120°, das Licht gleichmäßig unter einem Diffusor zu verteilen. Eine Konstantstrom-Treiberschaltung wird entworfen, um jedem LED 18mA (leicht unter den typischen 20mA) zuzuführen, was einen Sicherheitsspielraum bietet und die Sperrschichttemperatur reduziert. Eine thermische Analyse des PCB-Layouts stellt sicher, dass die Lötpad-Temperatur im ungünstigsten Fall der Umgebungstemperatur im Fahrgastraum (70°C) unter 85°C bleibt und die LEDs innerhalb der Derating-Stromgrenzen hält. Die AEC-Q102-Qualifikation gibt Vertrauen in die Fähigkeit des Bauteils, Automotive-Vibrationen und Temperaturzyklen standzuhalten.

10. Technologieprinzip und Trends

Prinzip:Es handelt sich um eine Phosphor-konvertierte LED. Sie verwendet wahrscheinlich einen blauen oder nahe-UV-Halbleiterchip. Ein Teil des Primärlichts wird von einer keramischen oder silikonbasierten Phosphorschicht absorbiert, die Licht bei längeren Wellenlängen wieder emittiert. Die Kombination aus dem verbleibenden Primärlicht und dem phosphor-konvertierten Licht ergibt die wahrgenommene Bernsteinfarbe. Diese Methode bietet oft eine bessere Farbkonsistenz und -stabilität als die Verwendung eines direkt emittierenden Bernstein-Halbleitermaterials.

Trends:Der Markt für Automotive-Beleuchtung fordert weiterhin höhere Zuverlässigkeit, größere Effizienz (Lumen pro Watt) und Miniaturisierung. Es gibt einen Trend zu höherer Integration, wie z.B. LEDs mit integrierten Treibern oder Steuer-ICs. Darüber hinaus erhöht der Trend zu fortschrittlichen Fahrerassistenzsystemen (ADAS) und autonomen Fahrzeugen den Einsatz von LEDs für Innenraum-Erfassungsanwendungen (z.B. Fahrerüberwachung), was Anforderungen an spezifische spektrale Ausgaben oder Modulationsfähigkeiten vorantreiben kann. Die Einhaltung von Umweltvorschriften (RoHS, REACH, halogenfrei) bleibt ein starker und nicht verhandelbarer Trend in der gesamten Branche.