PLCC-2 Kaltweiß-LED Datenblatt - Gehäuse 3,2x2,8x1,9mm - Spannung 3,1V - Leistung 0,062W - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument erläutert die Spezifikationen einer oberflächenmontierbaren LED-Komponente im PLCC-2-Gehäuse (Plastic Leaded Chip Carrier). Das Bauteil emittiert kaltweißes Licht und ist für Zuverlässigkeit und Leistung in anspruchsvollen Umgebungen ausgelegt. Das primäre Einsatzgebiet sind Beleuchtungssysteme im Automobilinnenraum, wo konstante Farbe, Helligkeit und Langzeitstabilität entscheidend sind.

Die Kernvorteile dieser LED sind ihre kompakte Bauform, der weite Abstrahlwinkel von 120° für diffuse Beleuchtung und der robuste Aufbau, der nach dem Automobilstandard AEC-Q101 qualifiziert ist. Sie ist zudem konform mit den Umweltrichtlinien RoHS und REACH. Die typische Lichtstärke beträgt 1800 Millicandela (mcd) bei einem Standardstrom von 20 Milliampere (mA).

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Lichttechnische und elektrische Kenngrößen

Die wesentlichen Betriebsparameter sind unter Standardtestbedingungen definiert. Der Durchlassstrom (I_F) hat einen empfohlenen Arbeitspunkt von 20 mA, mit einem Minimum von 2 mA und einem absoluten Maximum von 30 mA. Bei 20 mA beträgt die typische Durchlassspannung (V_F) 3,10 Volt, innerhalb eines Bereichs von 2,75V bis 3,75V. Dies führt zu einer typischen Verlustleistung von etwa 62 Milliwatt (0,062 Watt).

Die primäre lichttechnische Ausgangsgröße ist die Lichtstärke. Der typische Wert beträgt 1800 mcd, mit einem Minimum von 1120 mcd und einem Maximum von 2800 mcd bei 20 mA. Die Farbe wird durch die CIE-1931-Farbtafelkoordinaten definiert, mit einem typischen Zielwert von (0,3; 0,3). Die Toleranz dieser Koordinaten beträgt ±0,005, was Farbkonstanz gewährleistet. Der Abstrahlwinkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte des Spitzenwerts abgefallen ist, beträgt 120° mit einer Toleranz von ±5°.

2.2 Absolute Maximalwerte und Wärmemanagement

Um die Lebensdauer des Bauteils zu gewährleisten, dürfen die Betriebsbedingungen die absoluten Maximalwerte niemals überschreiten. Der maximal zulässige Dauer-Durchlassstrom beträgt 30 mA. Das Bauteil hält einen kurzzeitigen Stoßstrom (I_FM) von 250 mA für Impulse ≤ 10 Mikrosekunden aus. Die maximale Sperrschichttemperatur (T_J) beträgt 125°C. Der empfohlene Betriebsumgebungstemperaturbereich liegt zwischen -40°C und +110°C.

Die thermische Leistung wird durch den Wärmewiderstand quantifiziert. Der reale Wärmewiderstand von der Sperrschicht zum Lötpunkt (R_th_JS_real) beträgt maximal 180 K/W. Der elektrische Wärmewiderstand (R_th_JS_el), abgeleitet aus der Durchlassspannungsmethode, beträgt maximal 120 K/W. Ein ordnungsgemäßes thermisches Leiterplattendesign ist essenziell, um die Sperrschichttemperatur innerhalb sicherer Grenzen zu halten, insbesondere bei höheren Treiberströmen oder erhöhten Umgebungstemperaturen.

3. Analyse der Leistungskennlinien

3.1 Spektrale Verteilung und Abstrahlcharakteristik

Das Diagramm der relativen spektralen Verteilung zeigt das Emissionsprofil der phosphorkonvertierten Kaltweiß-LED. Es weist einen breiten Peak im blauen Bereich vom primären Chip und einen breiteren sekundären Peak im gelb/grünen Bereich vom Phosphor auf, die sich zu weißem Licht kombinieren. Das typische Abstrahldiagramm bestätigt die lambertähnliche Verteilung mit dem spezifizierten 120°-Abstrahlwinkel.

3.2 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kennlinie)

Die Kennlinie, die den Durchlassstrom über der Durchlassspannung aufträgt, zeigt die charakteristische exponentielle Beziehung einer Diode. Für den Schaltungsentwurf ist es entscheidend sicherzustellen, dass der Treiber die notwendige Spannung bereitstellen kann, insbesondere unter Berücksichtigung derV_FSchwankung über Temperatur und zwischen einzelnen Bauteilen.

3.3 Temperaturabhängigkeit

Mehrere Diagramme veranschaulichen das Verhalten des Bauteils über Temperatur. Die relative Lichtstärke nimmt mit steigender Sperrschichttemperatur ab, ein bei allen LEDs übliches Phänomen. Die Durchlassspannung hat einen negativen Temperaturkoeffizienten und sinkt linear mit steigender Temperatur. Die Farbtafelkoordinaten (CIE x, y) verschieben sich ebenfalls mit dem Durchlassstrom und der Sperrschichttemperatur, was eine wichtige Überlegung für farbkritische Anwendungen ist.

3.4 Entlastungskurve und Pulsbetrieb

Die Durchlassstrom-Entlastungskurve gibt den maximal zulässigen Dauerstrom in Abhängigkeit von der Lötpastentemperatur (T_S) vor. Beispielsweise beträgt bei einer Lötpastentemperatur von 110°C der maximale Strom 22 mA. Das Diagramm zur zulässigen Pulsbelastbarkeit bietet eine Richtlinie für gepulste Ansteuerungen und zeigt den zulässigen Spitzenpulsstrom (I_FP) für eine gegebene Pulsbreite (t_p) und ein gegebenes Tastverhältnis (D).

4. Erläuterung des Binning-Systems

Das Produkt wird anhand von Lichtstärke und Farbtafelkoordinaten in Bins sortiert, um Leistungskonsistenz innerhalb einer Produktionscharge zu garantieren.

4.1 Lichtstärke-Binning

Die Lichtstärke ist in alphanumerische Bin-Codes von L1 (11,2-14 mcd) bis GA (18000-22400 mcd) kategorisiert. Für dieses spezifische Produkt liegt die typische Ausgangsleistung in den Bins AB (1400-1800 mcd) und BA (1800-2240 mcd), wie im Datenblatt hervorgehoben. Die Toleranz für den Lichtstrommesswert beträgt ±8%.

4.2 Farb-Binning (Kaltweiß)

Die Kaltweiß-Farbe ist innerhalb spezifischer Regionen auf der CIE-1931-Farbtafel definiert. Das Datenblatt liefert die Eckkoordinaten für mehrere Bin-Codes (z.B. FK0, GK0, HK0, IK0, NK0, PK0, FL0, GL0). Dies ermöglicht es Entwicklern, einen Bin auszuwählen, der ihren genauen Farbtemperatur- und Farbtonanforderungen entspricht. Das typische Ziel ist Bin NK0 mit den Koordinaten (0,3339; 0,3336).

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Mechanische Abmessungen

Die LED verwendet ein standardmäßiges PLCC-2-Oberflächenmontagegehäuse. Die mechanische Zeichnung spezifiziert die kritischen Abmessungen inklusive Gesamtlänge, -breite, -höhe, Anschlussabstand und Pad-Positionen. Die Einhaltung dieser Maße ist für das Leiterplatten-Layout und die automatisierte Bestückung entscheidend.

5.2 Empfohlenes Lötpad-Layout & Polarität

Ein empfohlenes Lötpad-Layout wird bereitgestellt, um zuverlässige Lötstellenbildung und angemessene Wärmeableitung zu gewährleisten. Das Diagramm zeigt deutlich die Anoden- und Kathoden-Pads an. Die korrekte Polarisierungsausrichtung während der Bestückung ist für die Funktion des Bauteils zwingend erforderlich.

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Die Komponente ist für Reflow-Lötprozesse geeignet. Das Datenblatt spezifiziert ein Profil mit einer Spitzentemperatur von 260°C, die nicht länger als 30 Sekunden überschritten werden sollte. Die Aufheiz-, Halte-, Reflow- und Abkühlraten sollten gemäß den Standard-IPC/JEDEC-Richtlinien für feuchtigkeitsempfindliche Bauteile (MSL 2) kontrolliert werden.

6.2 Vorsichtsmaßnahmen für die Verwendung

Allgemeine Handhabungshinweise umfassen die Vermeidung mechanischer Belastung der Linse, den Schutz des Bauteils vor elektrostatischer Entladung (ESD-Bewertung 8 kV HBM) und die Lagerung unter geeigneten Bedingungen zur Aufrechterhaltung der MSL-2-Bewertung. Die LED ist nicht für den Betrieb mit Sperrspannung ausgelegt.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die Artikelnummer lautet 57-11-C70200H-AM. Die Bestellinformation umfasst typischerweise die Basis-Artikelnummer und kann die Spezifikation gewünschter Bins für Lichtstärke und Farbe beinhalten. Die Verpackung erfolgt üblicherweise auf Band und Rolle für die Kompatibilität mit Hochgeschwindigkeits-Bestückungsautomaten. Die genauen Rollenabmessungen und die Bauteilausrichtung sind im Verpackungsinformationsabschnitt detailliert.

8. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

8.1 Typische Anwendungen

Die primäre Anwendung ist die Automobilinnenraumbeleuchtung, wie z.B. die Beleuchtung von Armaturenbrettschaltern, Bedienfeldern, Ambientebeleuchtung und Anzeigelampen. Ihre Zuverlässigkeit und Qualifizierung macht sie auch für andere anspruchsvolle Umgebungen geeignet.

8.2 Schaltungsentwurfsüberlegungen

Entwickler müssen eine Konstantstrom-Treiberschaltung implementieren, um eine stabile Lichtausgabe zu gewährleisten und thermisches Durchgehen zu verhindern. Der Strom sollte für den typischen Betrieb bei oder unter 20 mA eingestellt werden, wobei die Entlastungsanforderungen basierend auf dem thermischen Umfeld der Anwendung zu berücksichtigen sind. Ein strombegrenzender Widerstand ist für Präzisionsanwendungen aufgrund derV_FSchwankung unzureichend. Der weite Abstrahlwinkel macht in vielen diffusen Beleuchtungsszenarien sekundäre Optiken überflüssig.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu generischen PLCC-2-LEDs sind die wesentlichen Unterscheidungsmerkmale dieses Bauteils seine AEC-Q101-Automobilqualifizierung, die strenge Belastungstests für Feuchtigkeit, Temperaturwechsel und Betriebslebensdauer umfasst, sowie seine engere Binning-Struktur für Lichtstärke und Farbe. Die 8-kV-ESD-Bewertung übertrifft auch typische kommerzielle Angebote und bietet eine verbesserte Robustheit gegenüber elektrostatischen Ereignissen während Handhabung und Bestückung.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Welcher Mindeststrom ist erforderlich, damit die LED leuchtet?

A: Der Durchlassstrom kann bis zu 2 mA betragen, aber die Lichtstärke wird deutlich niedriger sein als der Nennwert bei 20 mA.

F: Wie beeinflusst Temperatur die Lichtausbeute?

A: Die Lichtstärke nimmt mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Das Diagramm in Abschnitt 3.3 quantifiziert diesen Zusammenhang und zeigt eine Reduktion auf etwa 40% des Raumtemperaturwerts bei einer Sperrschichttemperatur von 140°C.

F: Kann ich diese LED mit einer 5V-Versorgung und einem Widerstand betreiben?

A: Ja, aber mit Vorsicht. Bei einer typischenV_Fvon 3,1V müsste ein Vorwiderstand bei 20 mA 1,9V abfallen lassen, was einen 95-Ohm-Widerstand erfordert. Diese Methode ist empfindlich gegenüberV_Fund Versorgungsspannungsschwankungen, was zu Helligkeitsänderungen führt. Für eine stabile Leistung wird ein Konstantstromtreiber empfohlen.

F: Was bedeutet MSL 2 für die Lagerung?

A: Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe 2 zeigt an, dass das Gehäuse in einer Werksumgebung (

11. Design-in Fallstudie

Betrachten Sie eine Anwendung zur Hintergrundbeleuchtung einer Mittelkonsole im Automobil. Mehrere LEDs sind hinter einer lichtdurchlässigen Kunststoffabdeckung platziert. Durch den 120°-Abstrahlwinkel können im Vergleich zu einem Bauteil mit engerem Winkel möglicherweise weniger LEDs für eine gleichmäßige Ausleuchtung benötigt werden. Der Entwickler wählt den BA-Lichtstärke-Bin und den NK0-Farb-Bin, um konsistente Helligkeit und Farbe über alle Einheiten hinweg sicherzustellen. Ein dedizierter LED-Treiber-IC liefert einen konstanten Strom von 18 mA zu jeder LED-Reihe, leicht unter dem typischen Wert von 20 mA, um die Lebensdauer zu verlängern und lokale Erwärmung zu berücksichtigen. Wärmeleitungen werden unter den Lötpads auf der Leiterplatte platziert, um Wärme zu einer internen Massefläche abzuleiten und so die Lötpastentemperatur unter 85°C zu halten, um den vollen Strombetrieb gemäß der Entlastungskurve zu ermöglichen.

12. Funktionsprinzip

Es handelt sich um eine phosphorkonvertierte weiße LED. Der Kern ist ein Halbleiterchip (typischerweise auf InGaN-Basis), der bei Durchlassbetrieb (Elektrolumineszenz) blaues Licht emittiert. Dieses blaue Licht wird teilweise von einer Schicht aus Yttrium-Aluminium-Granat (YAG)-Phosphor absorbiert, die den Chip überzieht. Der Phosphor re-emittiert diese Energie als breites Spektrum gelben Lichts. Die Kombination aus dem verbleibenden blauen Licht und dem konvertierten gelben Licht wird vom menschlichen Auge als weißes Licht wahrgenommen, speziell im "kaltweißen" Farbtemperaturbereich.

13. Technologietrends

Der Trend bei SMD-LEDs für Automobil- und Allgemeinbeleuchtung geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), verbessertem Farbwiedergabeindex (CRI) und größerer Zuverlässigkeit bei höheren Betriebstemperaturen. Die Gehäusetechnologie entwickelt sich weiter, um eine höhere Leistungsdichte und ein besseres Wärmemanagement vom Chip zur Leiterplatte zu ermöglichen. Ein weiterer Fokus liegt auf engerem Farb- und Lichtstrom-Binning, um Systemkosten zu senken, indem der Bedarf an elektronischer Farbkorrektur minimiert wird. Die zugrundeliegenden Halbleiter- und Phosphormaterialien werden ständig für Effizienz und Langlebigkeit optimiert.