PLCC-2 Eisblau LED Datenblatt - Automotive-Qualität - 120° Abstrahlwinkel - 355mcd @ 10mA - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt die technischen Spezifikationen einer hochzuverlässigen, oberflächenmontierbaren Eisblauen LED im PLCC-2-Gehäuse. Primär für anspruchsvolle Automotive-Innenraumanwendungen konzipiert, vereint dieses Bauteil konsistente optische Leistung mit robuster Bauweise für raue Umgebungen. Zu den Hauptvorteilen zählen die Qualifizierung nach dem AEC-Q101-Standard für Automotive-Komponenten, die Einhaltung der Umweltschutzrichtlinien RoHS und REACH sowie ein ausgewogener Satz photometrischer und elektrischer Eigenschaften. Der Zielmarkt ist die Automotive-Elektronik, insbesondere für Innenraum-Ambientebeleuchtung, Schalter-Hintergrundbeleuchtung, Anzeigen und andere Mensch-Maschine-Schnittstellenelemente, bei denen Zuverlässigkeit und konstante Farbwiedergabe entscheidend sind.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Photometrische und elektrische Eigenschaften

Die Kernleistung wird unter einer Standardtestbedingung von 10mA Durchlassstrom (IF) definiert. Bei diesem Strom beträgt die typische Lichtstärke 355 Millicandela (mcd), mit einem Minimum von 140 mcd und einem Maximum von 560 mcd gemäß der Binning-Struktur. Die Durchlassspannung (VF) beträgt typischerweise 3,00V und liegt im Bereich von 2,75V bis 3,75V. Das Bauteil emittiert eine Eisblaue Farbe mit typischen CIE-1931-Farbwertkoordinaten von x=0,19 und y=0,25. Ein weiter Abstrahlwinkel von 120 Grad gewährleistet gute Sichtbarkeit aus verschiedenen Blickwinkeln. Die Toleranz des Lichtstroms beträgt ±8 %, die Toleranz der Farbwertkoordinaten ±0,005.

2.2 Absolute Maximalwerte und thermische Eigenschaften

Um langfristige Zuverlässigkeit zu gewährleisten, darf das Bauteil nicht über seine absoluten Maximalwerte betrieben werden. Der maximale Dauer-Durchlassstrom beträgt 20mA bei einer Verlustleistungsgrenze von 75mW. Es hält einem Stoßstrom von 300mA für Impulse ≤10μs bei niedrigem Tastverhältnis stand. Die Sperrschichttemperatur (Tj) darf 125°C nicht überschreiten. Der Betriebs- und Lagertemperaturbereich ist von -40°C bis +110°C spezifiziert, was seine Eignung für Automotive-Umgebungen bestätigt. Zwei Wärmewiderstandswerte werden angegeben: ein elektrischer RthJS(el) von 125 K/W und ein realer RthJS(real) von 200 K/W, die für das thermische Management im Anwendungsdesign entscheidend sind.

3. Erklärung des Binning-Systems

Die Ausgangsleistung des Bauteils wird in Bins kategorisiert, um Konsistenz innerhalb einer Produktionscharge sicherzustellen.

3.1 Lichtstärke-Binning

Eine detaillierte Binning-Tabelle definiert Gruppen für die Lichtstärke, die von L1 (11,2-14 mcd) bis GA (18000-22400 mcd) reichen. Die spezifische Artikelnummer, die in diesem Datenblatt behandelt wird, 57-11-IB0100L-AM, entspricht Bins innerhalb des hervorgehobenen Bereichs in der Tabelle, wobei der typische Wert von 355 mcd in den T1-Bin (280-355 mcd) fällt. Dies ermöglicht es Entwicklern, den geeigneten Helligkeitsgrad für ihre Anwendung auszuwählen.

3.2 Farb-Binning

Das Datenblatt verweist auf eine standardmäßige Eisblau-Farb-Binning-Strukturkarte (grafische Darstellung im bereitgestellten Text nicht vollständig detailliert). Diese Karte würde die zulässige Abweichung in den CIE-x- und -y-Koordinaten definieren, um sicherzustellen, dass alle als \"Eisblau\" gekennzeichneten Bauteile innerhalb eines visuell akzeptablen Farbbereichs liegen. Die typischen Koordinaten (0,19; 0,25) dienen als nominelles Ziel innerhalb dieses definierten Bins.

4. Analyse der Leistungskurven

4.1 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (IV-Kurve)

Die Grafik zeigt die Beziehung zwischen Durchlassstrom (IF) und Durchlassspannung (VF) bei 25°C. Die Kurve ist charakteristisch für eine Diode und zeigt einen exponentiellen Anstieg des Stroms, sobald die Durchlassspannung einen Schwellenwert (ca. 2,7V) überschreitet. Diese Daten sind für den Entwurf der strombegrenzenden Schaltung wesentlich.

4.2 Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Diese Grafik zeigt, dass die Lichtausbeute mit dem Durchlassstrom zunimmt, jedoch nicht unbedingt in einer perfekt linearen Weise, insbesondere wenn sich der Strom dem Maximalwert nähert. Sie hilft Entwicklern, den Effizienzkompromiss beim Betrieb der LED mit verschiedenen Strompegeln zu verstehen.

4.3 Relative Lichtstärke vs. Sperrschichttemperatur

Eine kritische Grafik für die Zuverlässigkeit zeigt, wie die Lichtausbeute mit steigender Sperrschichttemperatur abnimmt. Bei der maximal zulässigen Sperrschichttemperatur von 125°C ist die relative Lichtstärke deutlich niedriger als bei 25°C. Dies unterstreicht die Bedeutung eines effektiven thermischen Managements, um konstante Helligkeit aufrechtzuerhalten.

4.4 Farbverschiebung vs. Temperatur und Strom

Separate Grafiken stellen die Verschiebung der CIE-x- und -y-Koordinaten in Abhängigkeit von der Sperrschichttemperatur und dem Durchlassstrom dar. Diese Verschiebungen, obwohl möglicherweise gering, sind für Anwendungen wichtig, die strenge Farbkonstanz erfordern, da die wahrgenommene Farbe der LED sich mit den Betriebsbedingungen ändern kann.

4.5 Durchlassstrom-Derating und Impulsbelastbarkeit

Die Derating-Kurve gibt den maximal zulässigen Dauer-Durchlassstrom in Abhängigkeit von der Lötpad-Temperatur vor. Zum Beispiel muss bei der maximalen Pad-Temperatur von 110°C der Strom auf 20mA reduziert werden. Das Diagramm zur Impulsbelastbarkeit definiert den zulässigen Stoßstrom für verschiedene Impulsbreiten und Tastverhältnisse, was für das Überstehen von Einschaltströmen oder gepulsten Betriebsarten entscheidend ist.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Das Bauteil verwendet ein PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier) Oberflächenmontage-Gehäuse. Dieser Gehäusetyp bietet gute mechanische Stabilität und eine niedrige Bauhöhe. Das Datenblatt enthält eine detaillierte mechanische Maßzeichnung (referenziert, aber im bereitgestellten Text nicht vollständig detailliert), die die exakte Länge, Breite, Höhe, Anschlussabstände und andere kritische physikalische Abmessungen für das PCB-Footprint-Design spezifiziert.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Empfohlene Lötpad-Anordnung

Ein empfohlenes Lötpad-Layout wird bereitgestellt, um eine ordnungsgemäße Lötstellenbildung, zuverlässige elektrische Verbindung und optimale Wärmeableitung während des Betriebs sicherzustellen. Die Einhaltung dieses Layouts ist entscheidend für die Fertigungsausbeute und langfristige Zuverlässigkeit.

6.2 Reflow-Lötprofil

Das Bauteil ist für Reflow-Löten mit einer Spitzentemperatur von 260°C für maximal 30 Sekunden ausgelegt. Die Einhaltung eines kontrollierten Temperaturprofils (Vorwärmen, Einweichen, Reflow, Abkühlen) ist notwendig, um thermischen Schock und Schäden am LED-Chip oder Gehäuse zu verhindern.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Das Bauteil wird in industrieüblicher Verpackung geliefert, die für automatisierte Montage geeignet ist, z.B. auf Band und Rolle. Die Artikelnummer 57-11-IB0100L-AM folgt einem spezifischen Codierungssystem, wobei \"57-11\" wahrscheinlich die Gehäusefamilie/-größe angibt, \"IB\" die Eisblaue Farbe bezeichnet, \"0100\" sich auf das Leistungs-Binning beziehen könnte und \"L-AM\" den Verpackungstyp oder andere Varianten spezifiziert. Der Abschnitt mit den Bestellinformationen würde Rollenmengen, Bandbreite und Ausrichtung detaillieren.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Die primäre Anwendung ist die Automotive-Innenraumbeleuchtung. Dazu gehören Armaturenbrett-Hintergrundbeleuchtung, Ambientebeleuchtung im Fußraum oder der Mittelkonsole, Hintergrundbeleuchtung für mechanische oder kapazitive Tastschalter, Gangwahlanzeigen und verschiedene Statusleuchten. Seine AEC-Q101-Qualifizierung macht es für diese rauen, temperaturwechselnden Umgebungen geeignet.

8.2 Designüberlegungen

Stromversorgung:Verwenden Sie stets einen Konstantstromtreiber oder einen strombegrenzenden Widerstand in Reihe mit der LED. Der Nennbetriebsstrom beträgt 10mA, aber die Schaltung sollte so ausgelegt sein, dass unter keinen Umständen der absolute Maximalwert von 20mA überschritten wird, wobei Toleranzen und Temperatureffekte zu berücksichtigen sind.

Thermisches Management:Das PCB-Layout muss die Wärmeableitung unterstützen. Verwenden Sie das empfohlene Lötpad-Design, schließen Sie Wärme-Vias nach Möglichkeit an interne Masseflächen an und vermeiden Sie es, die LED in der Nähe anderer wärmeerzeugender Komponenten zu platzieren. Überwachen Sie die Lötpad-Temperatur, um innerhalb der Derating-Kurvengrenzen zu bleiben.

ESD-Schutz:Obwohl das Bauteil eine ESD-Festigkeit nach Human Body Model (HBM) von 8kV aufweist, werden während der Montage dennoch standardmäßige ESD-Handhabungsvorkehrungen empfohlen. In empfindlichen Anwendungen kann zusätzlicher externer ESD-Schutz auf der PCB ratsam sein.

Optisches Design:Der 120°-Abstrahlwinkel bietet eine breite Abstrahlung. Für fokussiertes Licht sind Sekundäroptiken (Linsen, Lichtleiter) erforderlich. Die Eisblauen Farbkoordinaten sollten bei der Abstimmung mit Lichtleitern oder Diffusoren berücksichtigt werden, um unerwünschte Farbverschiebungen zu vermeiden.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu generischen PLCC-2-LEDs sind die Hauptunterscheidungsmerkmale dieses Bauteils seine Automotive-Qualifizierung (AEC-Q101) und die Einhaltung von RoHS/REACH. Die detaillierte Binning-Struktur für sowohl Intensität als auch Farbe bietet höhere Konsistenz, was in Automotive-Innenräumen, in denen mehrere LEDs in unmittelbarer Nähe verwendet werden, entscheidend ist. Der umfassende Satz von Derating- und Leistungsdiagrammen über den Temperaturbereich ermöglicht im Vergleich zu nur bei Raumtemperatur spezifizierten Teilen ein robusteres und vorhersehbareres Design.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich diese LED dauerhaft mit 20mA betreiben?

A: Sie können, aber nur, wenn die Lötpad-Temperatur bei oder unter 25°C gehalten wird, was oft unpraktikabel ist. Sie müssen die Durchlassstrom-Derating-Kurve (Abschnitt 4.5) konsultieren. Bei einer realistischeren Pad-Temperatur von 80°C ist der maximal zulässige Dauerstrom deutlich niedriger als 20mA.

F: Warum wird die typische Lichtstärke bei 10mA angegeben, nicht beim Maximalstrom?

A: 10mA stellt eine Standardtestbedingung dar, die gute Lichtausbeute mit Effizienz und Langlebigkeit in Einklang bringt. Der Betrieb am absoluten Maximalstrom (20mA) erhöht die Belastung, verringert die Lebensdauer und erzeugt mehr Wärme, was wiederum die Lichtausbeute reduziert (wie in den Temperaturdiagrammen zu sehen).

F: Wie interpretiere ich die beiden verschiedenen Wärmewiderstandswerte (125 K/W und 200 K/W)?

A: Der elektrische Wärmewiderstand (125 K/W) wird aus dem temperaturabhängigen elektrischen Parameter (der Durchlassspannung) abgeleitet. Der reale Wärmewiderstand (200 K/W) wird direkt über den Temperaturanstieg am Gehäuse gemessen. Für den Worst-Case-Wärmeentwurf sollte der höhere Wert (200 K/W) verwendet werden.

F: Die Farbkoordinaten verschieben sich mit der Temperatur. Wie signifikant ist das für meine Anwendung?

A: Die Diagramme in den Abschnitten 4.3 und 4.4 quantifizieren diese Verschiebung. Für die meisten allgemeinen Anzeigeanwendungen kann die Verschiebung vernachlässigbar sein. Für Anwendungen jedoch, bei denen eine präzise Farbabstimmung zwischen mehreren LEDs entscheidend ist (z.B. eine Multi-LED-Hintergrundbeleuchtungsplatine), müssen Sie sicherstellen, dass alle LEDs während des Betriebs eine ähnliche Temperatur haben, um Farbgleichmäßigkeit zu erhalten.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf einer Automotive-Schalter-Hintergrundbeleuchtung.Eine Gruppe von vier Schaltern auf einer Mittelkonsole benötigt eine Eisblaue Hintergrundbeleuchtung. Das Design erfordert gleichmäßige Helligkeit und Farbe.Umsetzung:1) Spezifizieren Sie LEDs aus demselben Intensitäts- und Farb-Bin (z.B. T1-Bin), um anfängliche Variationen zu minimieren. 2) Versorgen Sie alle LEDs mit einer identischen Konstantstromquelle, die auf 8-10mA eingestellt ist, um gleiche Betriebsbedingungen sicherzustellen und die Lebensdauer zu verlängern. 3) Entwerfen Sie das PCB-Layout so, dass es um die Lötpads jeder LED symmetrischen und ausreichenden Kupferflächen bietet, um die Wärmeableitung auszugleichen. 4) Verwenden Sie einen Lichtleiter oder eine Diffusorfolie, die für den 120°-Abstrahlwinkel ausgelegt ist, um das Licht der vier diskreten Quellen zu einem einzigen, gleichmäßig beleuchteten Bereich zu verschmelzen. 5) Validieren Sie das Design über den gesamten Automotive-Temperaturbereich (-40°C bis +85°C Umgebungstemperatur), um akzeptable Werte für Helligkeitsschwankungen und Farbverschiebung zu überprüfen.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Dies ist eine Halbleiter-Licht emittierende Diode (LED). Wenn eine Durchlassspannung, die ihre Bandlückenenergie übersteigt, zwischen Anode und Kathode angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich des Halbleiterchips (typischerweise basierend auf InGaN für blaue/weiße Farben). Dieser Rekombinationsprozess setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der Halbleiterschichten und Leuchtstoffe (falls verwendet) bestimmt die Wellenlänge und damit die Farbe des emittierten Lichts. Das PLCC-2-Gehäuse beherbergt den winzigen Halbleiterchip, bietet mechanischen Schutz, enthält einen Reflektor zur Lichtlenkung und umfasst eine geformte Kunststofflinse, die den Strahl formt und den Abstrahlwinkel bestimmt.

13. Technologietrends und Kontext

Die LED-Industrie entwickelt sich weiterhin hin zu höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), verbessertem Farbwiedergabeindex und größerer Zuverlässigkeit. Für Automotive-Innenräume umfassen die Trends die Einführung kleinerer Gehäusegrößen (z.B. Chip-Scale-Packages), höhere Integration (LEDs mit integrierten Treibern oder Controllern) und den Einsatz fortschrittlicher Materialien für bessere Leistung bei hohen Temperaturen. Es wird auch zunehmend Wert auf präzise digitale Steuerung von Farbe und Intensität für dynamische Ambientebeleuchtungssysteme gelegt. Diese PLCC-2-LED repräsentiert eine ausgereifte, gut verstandene und hochzuverlässige Technologie, die das Rückgrat vieler aktueller Automotive-Beleuchtungsdesigns bildet und Leistung, Kosten und bewährte Feldzuverlässigkeit in Einklang bringt.