PLCC-2 LED 67-11-PA0602H-AM Datenblatt - Phosphor-Konvertiertes Bernstein/Gelb - 120° Abstrahlwinkel - 3,1V - 60mA - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument erläutert die Spezifikationen einer hochhellen, oberflächenmontierbaren LED im PLCC-2-Gehäuse. Das Bauteil nutzt Phosphor-Konvertierungstechnologie, um Licht im Bernstein/Gelb-Spektrum zu emittieren, und eignet sich somit für Anwendungen, die hohe Sichtbarkeit und Zuverlässigkeit erfordern. Das primäre Einsatzgebiet sind Innenraumumgebungen in Kraftfahrzeugen sowie andere industrielle Anwendungen, bei denen konstante Leistung unter variierenden Bedingungen entscheidend ist.

Die Kernvorteile dieser LED umfassen ihre hohe typische Lichtstärke von 4500 Millicandela (mcd) bei einem Standardtreiberstrom von 60mA, kombiniert mit einem breiten Abstrahlwinkel von 120 Grad. Dies gewährleistet eine gleichmäßige Lichtverteilung. Darüber hinaus ist die Komponente nach dem AEC-Q102-Standard für diskrete optoelektronische Halbleiter in Automotive-Anwendungen qualifiziert, was die Einhaltung strenger Zuverlässigkeitsanforderungen hinsichtlich Temperaturwechsel, Feuchtigkeitsbeständigkeit und Langzeitbetrieb sicherstellt.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Lichttechnische und Farbkennwerte

Der zentrale lichttechnische Parameter ist die Lichtstärke, die mit einem typischen Wert von 4500 mcd bei IF=60mA spezifiziert ist. Die Minimal- und Maximalwerte liegen bei 2800 mcd bzw. 9000 mcd und zeigen die Fertigungstoleranz. Die dominante Wellenlänge wird durch die CIE-1931-Farbortkoordinaten definiert, mit einem typischen Wert von (0,57; 0,42). Auf diese Koordinaten wird eine Toleranz von ±0,005 angewendet. Der breite Abstrahlwinkel von 120 Grad (±5 Grad Toleranz) resultiert aus dem Gehäuse- und Linsendesign und bietet ein breites Abstrahlmuster, ideal für Hintergrundbeleuchtung und Anzeigeanwendungen.

2.2 Elektrische und thermische Parameter

Die Flussspannung (VF) hat einen typischen Wert von 3,1V bei 60mA, mit einem Bereich von 2,50V bis 3,75V. Der absolute maximale Dauer-Flussstrom beträgt 80mA bei einer Verlustleistungsgrenze von 300mW. Der thermische Widerstand von der Sperrschicht zum Lötpunkt ist ein kritischer Parameter für die Zuverlässigkeit. Zwei Werte werden angegeben: ein \"realer\" thermischer Widerstand (Rth JS real) von 130 K/W und ein \"elektrischer\" thermischer Widerstand (Rth JS el) von 100 K/W. Die elektrische Methode wird typischerweise aus dem temperaturabhängigen Flussspannungsparameter abgeleitet und dient zur In-situ-Schätzung der Sperrschichttemperatur.

2.3 Absolute Maximalwerte und Zuverlässigkeit

Strenge Grenzwerte definieren den sicheren Betriebsbereich. Die Sperrschichttemperatur (TJ) darf 125°C nicht überschreiten. Das Bauteil hält einem Stoßstrom (IFM) von 250mA für Impulse ≤10μs bei niedrigem Tastverhältnis stand. Es ist für eine ESD-Festigkeit von 8 kV (Human Body Model) ausgelegt. Der Lötprozess muss einem Reflow-Profil mit einer Spitzentemperatur von 260°C für maximal 30 Sekunden folgen. Der Betriebs- und Lagertemperaturbereich liegt zwischen -40°C und +110°C.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Der LED-Fertigungsprozess führt zu natürlichen Schwankungen. Ein Binning-System stellt sicher, dass Kunden Bauteile innerhalb spezifizierter Leistungsfenster erhalten.

3.1 Lichtstärke-Binning

Die Lichtstärke wird in alphanumerische Bins sortiert, die einen weiten Bereich von 11,2 mcd bis über 22.400 mcd abdecken. Jedes Bin, wie z.B. \"CA\" oder \"DB\", definiert einen Minimal- und Maximalwert für die Lichtstärke. Für dieses spezifische Produkt fällt die typische Ausgangsleistung von 4500 mcd in das \"DA\"-Bin (4500-5600 mcd). Das Datenblatt hebt die \"möglichen Ausgangs-Bins\" für diese Produktvariante hervor.

3.2 Farbortkoordinaten-Binning

Die Bernstein/Gelb-Farbe wird durch Farbortkoordinaten-Bins im CIE-1931-Diagramm gesteuert. Zwei primäre Bincodes sind definiert: YA und YB. Jeder Code wird durch einen Satz von drei (x, y)-Koordinatenpaaren definiert, die ein Dreieck im Farbdiagramm bilden. Die typischen Koordinaten (0,57; 0,42) liegen innerhalb des definierten Bereichs, und die Bauteile werden sortiert, um sicherzustellen, dass ihre Farbe innerhalb eines dieser spezifizierten Dreiecke mit einer Messunsicherheit von ±0,005 liegt.

3.3 Flussspannungs-Binning

Eine partielle Flussspannungs-Binning-Tabelle wird gezeigt, mit einem Beispiel-Bincode \"1012\" für einen Spannungsbereich von 1,00V bis 1,25V. Dies zeigt, dass auch die Spannungs-Binning-Klassifizierung Teil der Produktklassifizierung ist, obwohl die spezifischen Bins für die typische Flussspannung von 3,1V dieser Bernstein-LED im bereitgestellten Auszug nicht aufgeführt sind.

4. Analyse der Leistungskurven

4.1 Spektrale Verteilung und Abstrahlcharakteristik

Das Diagramm der relativen spektralen Verteilung zeigt eine breite Emissionsspitze, charakteristisch für eine phosphorkonvertierte LED, zentriert im Bernstein/Gelb-Bereich ohne eine scharfe Blau- oder UV-Spitze vom Primäremitter, was auf eine gute Phosphor-Konvertierungseffizienz hindeutet. Das Diagramm der Abstrahlcharakteristik ist typisch für einen lambert'schen oder nahezu lambert'schen Emitter in einem PLCC-Gehäuse und bestätigt den breiten Abstrahlwinkel.

4.2 Strom vs. Spannung und Lichtstärke

Die Flussstrom vs. Flussspannung (I-V)-Kurve zeigt die exponentielle Beziehung, die für eine Diode typisch ist. Das Diagramm der relativen Lichtstärke vs. Flussstrom zeigt, dass die Lichtausbeute sublinear mit dem Strom ansteigt, was die Bedeutung unterstreicht, die LED bei ihrem spezifizierten Nennstrom (60mA) zu betreiben, um optimale Effizienz und Lebensdauer zu erreichen.

4.3 Temperaturabhängigkeit

Mehrere Diagramme beschreiben Temperatureffekte im Detail. Die Kurve der relativen Flussspannung vs. Sperrschichttemperatur hat eine negative Steigung, was dem Prinzip der elektrischen thermischen Widerstandsmessung zugrunde liegt. Das Diagramm der relativen Lichtstärke vs. Sperrschichttemperatur zeigt, dass die Lichtstärke mit steigender Temperatur abnimmt – eine wichtige Überlegung für das Wärmemanagement in der Anwendung. Die Verschiebung der Farbortkoordinaten vs. Sperrschichttemperatur deutet auf eine geringe Farbverschiebung mit der Temperatur hin, die gut kontrolliert ist.

4.4 Entlastung und gepulster Betrieb

Die Flussstrom-Entlastungskurve ist für das Design entscheidend. Sie zeigt, dass der maximal zulässige Dauer-Flussstrom reduziert werden muss, wenn die Lötpastentemperatur (Ts) steigt. Bei Ts=110°C beträgt der maximale Strom beispielsweise nur 31mA. Das Diagramm der zulässigen Pulsbelastbarkeit definiert den erlaubten Stoßstrom (IFA) für eine gegebene Pulsbreite (tp) und ein gegebenes Tastverhältnis (D), was kurzzeitiges Überstromtreiben in gemultiplexten oder gepulsten Anwendungen ermöglicht.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Die LED verwendet ein standardmäßiges PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier)-Oberflächenmontagegehäuse. Dieser Gehäusetyp zeichnet sich durch einen Kunststoffkörper mit Anschlüssen auf zwei Seiten aus, die eine \"Möwenflügel\"-Form für die Lötung bilden. Die mechanische Zeichnung (implizit in Abschnitt 7) würde die genauen Längen-, Breiten-, Höhenmaße, Anschlussabstände und Toleranzen definieren. Das Gehäuse beinhaltet eine geformte Linse, die den Lichtaustritt formt, um den 120-Grad-Abstrahlwinkel zu erreichen.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Empfohlene Lötpad-Anordnung und Polarität

Eine empfohlene Lötpad-Anordnung (Abschnitt 8) wird bereitgestellt, um zuverlässige Lötstellen und eine ordnungsgemäße Wärmeableitung zu gewährleisten. Das Pad-Design beinhaltet typischerweise thermische Entlastungsmuster. Die Polarität wird durch die Gehäusemarkierung oder die interne Chipstruktur angezeigt; Anode und Kathode müssen korrekt angeschlossen werden.

6.2 Reflow-Lötprofil

Ein spezifisches Reflow-Lötprofil (Abschnitt 9) muss eingehalten werden. Der kritische Parameter ist die Spitzentemperatur von 260°C, die das Gehäuse maximal 30 Sekunden lang aushält. Das Profil umfasst Aufheiz-, Halte-, Reflow- und Abkühlphasen, um thermischen Schock zu minimieren und eine ordnungsgemäße Lötstellenbildung ohne Beschädigung der LED-Komponente sicherzustellen.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die LEDs werden in Tape-and-Reel-Verpackung geliefert, die für automatisierte Bestückungsmaschinen geeignet ist. Die Bestellinformationen (Abschnitt 6) und die Bauteilenummernstruktur (Abschnitt 5) ermöglichen die Auswahl spezifischer Bins für Lichtstärke, Farbe und Flussspannung, was eine präzise Anpassung an die Anwendungsanforderungen erlaubt.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Die primär aufgeführten Anwendungen sind Innenraumbeleuchtung in Kraftfahrzeugen, Hintergrundbeleuchtung für Schalter und Instrumententafeln. Die AEC-Q102-Qualifizierung, der weite Temperaturbereich und die Schwefelrobustheit (Klasse B1) machen sie speziell für die raue Umgebung im Fahrzeuginneren geeignet, wo Exposition gegenüber extremen Temperaturen, Feuchtigkeit und atmosphärischen Verunreinigungen üblich ist.

8.2 Designüberlegungen

Konstrukteure müssen mehrere Faktoren berücksichtigen:

• Strombegrenzung:Verwenden Sie stets einen Vorwiderstand oder eine Konstantstromquelle, um den Flussstrom einzustellen, unter Beachtung der absoluten Maximalwerte und der Entlastungskurve.
• Wärmemanagement:Der hohe thermische Widerstand erfordert eine ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte (thermisches Pad), um Wärme abzuleiten und die Lötpunkttemperatur niedrig zu halten, um die Lichtausbeute und Lebensdauer zu erhalten.
• ESD-Schutz:Obwohl für 8kV HBM ausgelegt, werden während der Montage standardmäßige ESD-Handhabungsvorkehrungen empfohlen.
• Schwefelbeständigkeit:Für Anwendungen in schwefelreichen Umgebungen sollte die Einstufung Klasse B1 gegen die spezifischen Anwendungsanforderungen verifiziert werden.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu Standard-LEDs ohne Automotive-Qualifizierung sind die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale dieses Produkts seine formale AEC-Q102-Qualifizierung und spezifizierte Schwefelrobustheit. Im Vergleich zu anderen Automotive-LEDs ist die Kombination aus hoher Helligkeit (4500mcd typ.) aus einem kleinen PLCC-2-Gehäuse und einem sehr breiten 120-Grad-Abstrahlwinkel ein signifikanter Vorteil für platzbeschränkte, großflächige Beleuchtungsaufgaben wie Schalter-Hintergrundbeleuchtung.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich diese LED dauerhaft mit 80mA betreiben?

A: Nur, wenn die Lötpastentemperatur (Ts) gemäß der Entlastungskurve bei oder unter 86°C gehalten wird. Bei höheren Umgebungstemperaturen muss der Strom reduziert werden.

F: Was ist der Unterschied zwischen \"realem\" und \"elektrischem\" thermischen Widerstand?

A: Der \"reale\" Rth (130 K/W) wird direkt gemessen. Der \"elektrische\" Rth (100 K/W) wird unter Verwendung des Temperaturkoeffizienten der Flussspannung berechnet und dient als praktische Methode zur Schätzung der Sperrschichttemperatur während des Betriebs.

F: Wie stabil ist die Farbe über Strom und Temperatur?

A: Die Diagramme zeigen sehr geringe Verschiebungen der CIE-Koordinaten (Δx, Δy) sowohl mit variierendem Strom als auch mit Sperrschichttemperatur, was auf eine gute Farbstabilität hindeutet. Dies ist wichtig für ein einheitliches Erscheinungsbild in Multi-LED-Anwendungen.

11. Praktische Anwendungsfallstudie

Betrachten Sie eine Mittelkonsole im Auto mit hinterleuchteten Tasten für Klimaregelung und Infotainment. Ein Konstrukteur würde diese LED aus mehreren Gründen verwenden: Ihre Bernsteinfarbe ist eine gängige Automotive-UI-Farbe, der breite 120-Grad-Winkel gewährleistet gleichmäßige Hintergrundbeleuchtung unter einem Diffusor, und die AEC-Q102-Qualifizierung garantiert, dass sie die Lebensdauer des Fahrzeugs übersteht. Der Konstrukteur muss den erforderlichen strombegrenzenden Widerstand basierend auf dem 12V- (oder 24V-)Bordnetz des Fahrzeugs unter Berücksichtigung von Spannungsschwankungen berechnen. Er muss auch die Leiterplatte mit ausreichender Kupferfläche, die mit dem thermischen Pad der LED verbunden ist, entwerfen, um die Verlustleistung von ~180mW (3,1V * 60mA) zu managen und Überhitzung zu verhindern, die die LEDs abdunkeln würde.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Dies ist eine Phosphor-Konvertierte (PC) Bernstein-LED. Sie enthält typischerweise einen blauen oder nahe-UV-Halbleiterchip. Dieser Chip emittiert kurzwelliges Licht. Eine Schicht aus Phosphormaterial, die direkt auf dem Chip abgeschieden ist, absorbiert einen Teil dieses Primärlichts und emittiert es bei längeren Wellenlängen im Gelb/Rot-Spektrum wieder. Die Mischung aus nicht konvertiertem blauem Licht und dem vom Phosphor emittierten gelben/roten Licht ergibt die wahrgenommene Bernstein- oder Gelbfarbe. Der genaue Farbton wird durch die Phosphorzusammensetzung und -konzentration bestimmt, die streng kontrolliert wird, um innerhalb der spezifizierten Farbort-Bins zu liegen.

13. Technologietrends und Entwicklungen

Der Trend bei solchen Komponenten geht hin zu höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), verbesserter Farbkonstanz (engere Binning) und gesteigerter Zuverlässigkeit unter noch extremeren Bedingungen. Es gibt auch Bestrebungen zu höheren maximalen Sperrschichttemperaturen, um kleinere Bauformen und weniger aufwändiges Wärmemanagement zu ermöglichen. Der Schritt zu umfassenderer Umweltkonformität (RoHS, REACH, halogenfrei) ist mittlerweile Standard. Zukünftige Versionen könnten mehr Funktionen integrieren, wie z.B. integrierten ESD-Schutz oder On-Chip-Diagnosefunktionen, obwohl bei einer einfachen Anzeige-LED wie dieser Kosteneffizienz und bewährte Zuverlässigkeit oberste Priorität behalten.