PLCC-2 Blaue LED 67-11-UB0200H-AM Datenblatt - Automotive-Qualität - 120° Abstrahlwinkel - 3,1V - 20mA - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 67-11-UB0200H-AM ist eine hochzuverlässige, oberflächenmontierbare LED-Komponente, die speziell für anspruchsvolle Automotive-Innenraumanwendungen entwickelt wurde. Mit einem PLCC-2-Gehäuse bietet dieses Bauteil eine robuste Lösung für Hintergrundbeleuchtung und Anzeigefunktionen, bei denen eine konstante Leistung unter variierenden Umgebungsbedingungen entscheidend ist. Ihre Kernvorteile umfassen einen weiten Abstrahlwinkel von 120° für eine ausgezeichnete Sichtbarkeit, die Qualifizierung nach der strengen AEC-Q101-Norm für Automotive-Komponenten sowie die Konformität mit den Umweltrichtlinien RoHS und REACH. Der primäre Zielmarkt ist die Automotive-Elektronik mit Hauptanwendungen wie der Beleuchtung von Instrumententafeln, der Schalterhintergrundbeleuchtung und allgemeiner Innenraum-Akzentbeleuchtung.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Fotometrische und optische Eigenschaften

Die LED emittiert blaues Licht mit einer typischen dominanten Wellenlänge (λd) von 468 nm im Bereich von 463 nm bis 475 nm. Der zentrale fotometrische Parameter ist ihre Lichtstärke, die typischerweise 355 Millicandela (mcd) beim Standard-Teststrom von 20 mA beträgt. Die Minimal- und Maximalwerte für diesen Bin liegen bei 224 mcd bzw. 560 mcd, was die Produktionsstreuung angibt. Ein definierendes Merkmal ist ihr sehr weiter Abstrahlwinkel (φ) von 120 Grad. Dies ist der Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres Spitzenwertes abfällt. Dies gewährleistet eine gleichmäßige Ausleuchtung über einen großen Bereich.

2.2 Elektrische und thermische Eigenschaften

Die Durchlassspannung (V_F) beträgt typischerweise 3,1 Volt bei 20 mA, mit einem Bereich von 2,75 V bis 3,75 V. Der absolute maximale Dauer-Durchlassstrom (I_F) beträgt 30 mA, der empfohlene Betriebsstrom liegt bei 20 mA. Das Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt. Das thermische Management ist entscheidend für die Lebensdauer der LED. Der thermische Widerstand zwischen Sperrschicht und Lötpunkt wird mit zwei Werten spezifiziert: einer elektrischen Messung (R_{th JS el}) von max. 100 K/W und einer realen Messung (R_{th JS real}) von max. 130 K/W. Die maximal zulässige Sperrschichttemperatur (T_J) beträgt 125°C.

2.3 Absolute Maximalwerte und Zuverlässigkeit

Strenge Grenzwerte definieren den sicheren Betriebsbereich: Die Verlustleistung (P_d) darf 112 mW nicht überschreiten. Das Bauteil hält einem Stoßstrom (I_FM) von 300 mA für Impulse ≤ 10 µs mit einem sehr niedrigen Tastverhältnis (0,005) stand. Der Betriebs- und Lagertemperaturbereich reicht von -40°C bis +110°C und ist somit für Automotive-Umgebungen geeignet. Der Schutz vor elektrostatischer Entladung (ESD) ist mit 8 kV (Human Body Model) bewertet, und die Komponente ist der Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL) 2 zugeordnet.

3. Erklärung des Binning-Systems

Die LED wird anhand von Schlüsselparametern in Bins sortiert, um die Konsistenz innerhalb einer Produktionscharge sicherzustellen.

3.1 Binning der Lichtstärke

Die Lichtstärke wird in alphanumerische Bin-Codes kategorisiert (z.B. L1, M1, N1...). Der Bin für diese spezifische Artikelnummer, wie in der Kennwerttabelle angegeben (Typ. 355 mcd), fällt in den "T1"-Bin, der den Bereich von 280 mcd bis 355 mcd abdeckt. Die Binning-Struktur erstreckt sich von sehr niedriger Intensität (L1: 11,2-14 mcd) bis zu sehr hoher Intensität und bietet somit eine breite Auswahl für unterschiedliche Helligkeitsanforderungen.

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge

Die blaue Farbe wird über Bins für die dominante Wellenlänge gesteuert. Der typische Wert von 468 nm für dieses Bauteil platziert es in den "6367"-Bin, der von 463 nm bis 467 nm reicht, oder möglicherweise in den "6771"-Bin (467-471 nm), abhängig von den exakten Min-/Max-Werten. Diese enge Toleranz (±1 nm) gewährleistet minimale Farbabweichungen zwischen einzelnen LEDs in einer Baugruppe.

4. Analyse der Kennlinien

4.1 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (IV-Kennlinie)

Das bereitgestellte Diagramm zeigt den nichtlinearen Zusammenhang zwischen Durchlassstrom und Durchlassspannung. Die Kurve ist typisch für eine blaue LED mit einer Einschaltspannung von etwa 2,7V und einem anschließend relativ steilen Anstieg. Diese Daten sind für die Auslegung der strombegrenzenden Beschaltung zur Gewährleistung eines stabilen Betriebs unerlässlich.

4.2 Temperaturabhängigkeit

Mehrere Diagramme zeigen detailliert die Leistungsänderungen in Abhängigkeit von der Temperatur. Die Durchlassspannung weist einen negativen Temperaturkoeffizienten auf und sinkt um etwa 2 mV/°C relativ zu ihrem Wert bei 25°C. Umgekehrt nimmt die Lichtstärke mit steigender Sperrschichttemperatur ab; bei 100°C beträgt die Ausgangsleistung etwa 80-85 % des Wertes bei 25°C. Die dominante Wellenlänge verschiebt sich ebenfalls leicht mit der Temperatur (typisch +0,05 bis +0,1 nm/°C für blaue LEDs).

4.3 Spektrale Verteilung und Abstrahlcharakteristik

Das Diagramm der relativen spektralen Verteilung zeigt ein Maximum im blauen Wellenlängenbereich (~468 nm) mit einer typischen Halbwertsbreite (FWHM) für eine InGaN-basierte LED. Das Abstrahldiagramm bestätigt visuell den 120°-Abstrahlwinkel und zeigt ein lambertisches Abstrahlverhalten.

4.4 Derating und Impulsbetrieb

Eine Derating-Kurve für den Durchlassstrom gibt den maximal zulässigen Dauerstrom in Abhängigkeit von der Lötpad-Temperatur (T_S) vor. Bei einer T_Svon 110°C beträgt der maximale Strom beispielsweise 30 mA. Ein separates Diagramm definiert die zulässige Impulsbelastbarkeit und zeigt den zulässigen Spitzenimpulsstrom (I_FP) für eine gegebene Impulsbreite (t_p) und ein Tastverhältnis (D).

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Die Komponente verwendet ein standardmäßiges PLCC-2-Oberflächenmontagegehäuse. Die mechanische Zeichnung (implizit durch den Abschnitt "Mechanische Abmessungen") würde die genauen Längen-, Breiten-, Höhenmaße und Anschlussabstände spezifizieren. Das Gehäuse besteht aus einem kunststoffummantelten Körper mit zwei Anschlüssen. Die Polarität wird durch die physikalische Form des Gehäuses oder eine Markierung auf der Oberseite angezeigt, typischerweise eine Kerbe oder ein grüner Punkt in der Nähe der Kathode. Das empfohlene Lötpad-Layout wird bereitgestellt, um ein korrektes Löten und einen thermischen Ausgleich während des Reflow-Prozesses zu gewährleisten.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Das Datenblatt spezifiziert eine Reflow-Lötbedingung, bei der die Komponentenanschlüsse für eine Dauer zwischen 60 und 150 Sekunden einer Temperatur über 217°C (der Liquidustemperatur des Lotpasten) ausgesetzt werden müssen. Ein detailliertes Reflow-Profil-Diagramm würde typischerweise die empfohlene Vorwärmphase, die Haltephase, die Reflow-Spitzentemperatur (die den absoluten Maximalwert der Löttemperatur der LED nicht überschreiten darf) und die Abkühlrampen zeigen.

6.2 Anwendungshinweise

Allgemeine Vorsichtsmaßnahmen umfassen: Vermeiden der Anwendung einer Sperrspannung. Verwendung eines Vorwiderstands oder einer Konstantstromquelle zur Begrenzung des Durchlassstroms. Sicherstellen, dass die maximale Sperrschichttemperatur nicht überschritten wird, indem Umgebungstemperatur, Treiberstrom und PCB-Thermikdesign berücksichtigt werden. Handhabung der Bauteile mit geeigneten ESD-Vorsichtsmaßnahmen. Einhalten der empfohlenen Lagerbedingungen (MSL 2), wenn die Verpackung geöffnet wurde.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Der Abschnitt "Verpackungsinformationen" erläutert, wie die LEDs geliefert werden, typischerweise auf geprägten Trägerbändern, die zu Rollen aufgewickelt sind. Schlüsselparameter umfassen Rollenabmessungen, Taschenabstand und die Anzahl der Komponenten pro Rolle. Die Artikelnummer 67-11-UB0200H-AM folgt einem spezifischen Codierungssystem, bei dem "67" wahrscheinlich die Serie, "11" die Größe oder Variante, "UB" die Farbe (Blau) und "200H" spezifische Leistungs-Bins angibt. Die "Bestellinformationen" würden klären, wie die Rollengröße oder andere Optionen spezifiziert werden.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese LED ist ideal für:
Automotive-Innenraumbeleuchtung:Hintergrundbeleuchtung für Tasten, Schalter, Klimabedienfelder und Türgriffe.
Instrumententafeln:Beleuchtung von Anzeigen und Warnleuchten, wovon der weite Abstrahlwinkel profitiert.
Allgemeine Anzeigefunktionen:Statusleuchten im Fahrzeuginnenraum, bei denen Blau die vorgesehene Farbe ist.

8.2 Designüberlegungen

Stromversorgung:Immer eine Konstantstromquelle oder eine Spannungsquelle mit einem Vorwiderstand verwenden. Den Widerstandswert mit R = (V_Versorgung- V_F) / I_Fberechnen. Den maximalen V_F-Wert aus dem Datenblatt verwenden, um sicherzustellen, dass der Strom bei niedrigen Temperaturen, bei denen V_Fhöher ist, die Grenzwerte nicht überschreitet.
Thermisches Management:Den thermischen Anschluss (falls vorhanden) mit einer ausreichend großen Kupferfläche auf der Leiterplatte verbinden, die als Kühlkörper dient. Dies ist entscheidend für die Aufrechterhaltung der Lichtleistung und Lebensdauer, insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen oder Betriebsströmen.
Optisches Design:Der weite Abstrahlwinkel kann Lichtleiter oder Diffusoren erfordern, um spezifische Beleuchtungsmuster zu erreichen und Hotspots zu vermeiden.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu standardmäßigen kommerziellen PLCC-2-LEDs sind die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale dieses Bauteils seineAEC-Q101-Qualifizierung, die seine Zuverlässigkeit unter Automotive-Stresstests (Temperaturwechsel, Hochtemperatur-/Feuchtigkeitsbetrieb etc.) validiert, und sein erweiterter Betriebstemperaturbereich (-40°C bis +110°C). Die 8-kV-ESD-Bewertung ist ebenfalls typischerweise höher als bei kommerziellen Teilen. Das spezifische Binning für Lichtstärke und Wellenlänge gewährleistet Farb- und Helligkeitskonsistenz, was in mehreren LED-Anzeigen im Automotive-Bereich von größter Bedeutung ist.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich diese LED direkt an eine 5V-Versorgung anschließen?
A: Nein. Bei einer typischen V_Fvon 3,1V würde ein direkter Anschluss an 5V zu übermäßigem Strom und sofortigem Ausfall führen. Sie müssen einen Vorwiderstand oder einen Konstantstromtreiber verwenden.

F: Was ist die erwartete Lebensdauer dieser LED?
A: Die LED-Lebensdauer hängt stark von den Betriebsbedingungen ab, hauptsächlich von der Sperrschichttemperatur und dem Betriebsstrom. Bei Betrieb innerhalb der spezifizierten Grenzwerte (insbesondere T_J <125°C) haben Automotive-LEDs wie diese typischerweise L70-Lebensdauern (Zeit bis auf 70 % der Anfangshelligkeit) von mehreren zehntausend Stunden.

F: Wie interpretiere ich den Lichtstärke-Bin-Code (z.B. T1) bei der Bestellung?
A: Der Bin-Code garantiert, dass die Lichtstärke der LED innerhalb des spezifizierten Bereichs liegt (z.B. T1: 280-355 mcd). Für eine konsistente Helligkeit in einem Array sollte ein einziger, enger Bin-Code spezifiziert werden.

F: Ist ein Kühlkörper notwendig?
A: Für den Dauerbetrieb bei 20 mA oder mehr, insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen, ist ein ordnungsgemäßes thermisches Management über die Leiterplatten-Kupferfläche unerlässlich. Ein separater Kühlkörper ist für eine einzelne LED normalerweise nicht erforderlich, aber das Leiterplattenlayout muss die Wärmeableitung ermöglichen.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Fallbeispiel: Entwurf einer Hintergrundbeleuchtung für einen Automotive-Drucktastschalter.
1. Anforderung:Gleichmäßige blaue Ausleuchtung einer 10 mm großen Tastenkappe.
2. Bauteilauswahl:Eine 67-11-UB0200H-AM LED ist aufgrund ihrer hohen Helligkeit und des weiten Abstrahlwinkels ausreichend.
3. Schaltungsentwurf:Das nominelle 12V-Bordnetz des Fahrzeugs (14V im Betrieb) wird genutzt. Ein Vorwiderstand wird berechnet: R = (14V - 3,1V) / 0,020A = 545 Ohm. Ein 560-Ohm-, 1/8-W-Widerstand wird gewählt. Die in der LED umgesetzte Leistung beträgt P = V_F* I_F= ~3,1V * 0,02A = 62 mW, deutlich unter dem Maximum von 112 mW.
4. Leiterplattenlayout:Die LED wird zentral unter der Taste platziert. Die Lötpads sind mit einer großzügigen Kupferfläche auf der Masseebene der Platine verbunden, um die Wärmeableitung zu unterstützen. Die Polaritätsmarkierung wird während der Montage sorgfältig beachtet.
5. Optische Integration:Ein kleiner, milchig-weißer Kunststoff-Lichtleiter wird zwischen der LED und der Tastenkappe platziert, um die Punktlichtquelle in einen gleichmäßigen Lichtkreis zu diffundieren.

12. Funktionsprinzip

Dies ist eine Halbleiter-Leuchtdiode (LED). Wenn eine Durchlassspannung, die ihre Bandlückenenergie übersteigt, zwischen Anode und Kathode angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich des Halbleiterchips (typischerweise aus Indiumgalliumnitrid - InGaN für blaues Licht). Dieser Rekombinationsprozess setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie der verwendeten Halbleitermaterialien bestimmt. Das PLCC-2-Gehäuse umschließt den winzigen Halbleiterchip, bietet mechanischen Schutz, beherbergt die Bonddrähte und enthält eine geformte Kunststofflinse, die den Lichtaustritt formt, um den 120-Grad-Abstrahlwinkel zu erreichen.

13. Technologietrends

Der Trend bei Automotive-Innenraumbeleuchtungs-LEDs geht hin zu höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), was hellere Anzeigen oder geringeren Stromverbrauch und thermische Belastung ermöglicht. Es gibt auch einen Trend zu kleineren Gehäusegrößen (z.B. Chip-Scale-Packages) für dichtere Leiterplattenlayouts und flexibleres Design. Darüber hinaus wird die Integration von Steuerelektronik, wie Konstantstromtreiber oder PWM-Dimm-Schaltungen, direkt in das LED-Gehäuse ("Smart LEDs") immer häufiger, um das Systemdesign zu vereinfachen. Farbkonsistenz und -stabilität über Temperatur und Lebensdauer bleiben kritische Schwerpunkte, getrieben von den hohen ästhetischen Ansprüchen moderner Fahrzeuginnenräume.