PLCC-2 Eisblau LED Datenblatt - Gehäuse 3,2x2,8x1,9mm - Spannung 3,1V - Leistung 0,031W - Technische Dokumentation

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt detailliert die technischen Spezifikationen einer hochwertigen, oberflächenmontierbaren Eisblau-LED im PLCC-2-Gehäuse (Plastic Leaded Chip Carrier). Die Komponente wurde primär für Automotive-Innenraumanwendungen entwickelt und bietet eine ausgewogene Kombination aus Helligkeit, Zuverlässigkeit und kompakter Bauform. Zu den Hauptmerkmalen zählen eine typische Lichtstärke von 355 Millicandela (mcd) bei einem Durchlassstrom von 10mA, ein breiter Betrachtungswinkel von 120 Grad sowie die Konformität mit strengen Automotive- und Umweltstandards wie AEC-Q101, RoHS und REACH.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die primären Vorteile dieser LED sind ihre Zuverlässigkeit unter Automotive-Betriebsbedingungen (-40°C bis +110°C), ihre Widerstandsfähigkeit gegen elektrostatische Entladung (ESD-Bewertung 8kV HBM) und ihre Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL 2), die für Standard-Oberflächenmontageprozesse geeignet ist. Der Zielmarkt liegt eindeutig im Bereich der Automotive-Elektronik, mit typischen Anwendungen wie Innenraum-Ambientebeleuchtung, Hintergrundbeleuchtung für Schalter und Instrumententafeln sowie Statusanzeigen. Die Eisblaue Farbe mit typischen CIE-Koordinaten von (0,18; 0,23) verleiht ein modernes und markantes visuelles Erscheinungsbild.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Lichttechnische und elektrische Kenngrößen

Die grundlegenden Betriebsparameter definieren den Leistungsbereich der LED. Der Durchlassstrom (I_F) hat einen empfohlenen Betriebsbereich von 2mA bis 20mA, wobei 10mA als typischer Testzustand dient. Bei diesem Strom beträgt die typische Durchlassspannung (V_F) 3,1V, maximal 3,75V. Die Lichtstärke (I_V) wird mit einem Minimum von 140 mcd, einem typischen Wert von 355 mcd und einem Maximum von 560 mcd bei I_F=10mA spezifiziert. Die Messtoleranzen sind kritisch zu beachten: Lichtstrom (±8%) und Durchlassspannung (±0,05V). Der Betrachtungswinkel, definiert als der Winkel, bei dem die Intensität auf die Hälfte des Spitzenwerts abfällt, beträgt 120 Grad mit einer Toleranz von ±5°.

2.2 Absolute Grenzwerte und Wärmemanagement

Das Überschreiten der absoluten Grenzwerte kann zu dauerhaften Schäden führen. Der maximale Dauer-Durchlassstrom beträgt 20mA bei einer maximalen Verlustleistung von 75mW. Die Bauteile halten einem kurzzeitigen Stoßstrom von 300mA für Impulse ≤10μs stand. Die Sperrschichttemperatur (T_J) darf 125°C nicht überschreiten. Das Wärmemanagement ist entscheidend; der Wärmewiderstand von der Sperrschicht zum Lötpunkt (R_thJS) ist ein Schlüsselparameter. Das Datenblatt spezifiziert zwei Werte: einen elektrisch äquivalenten R_thJS(el)von 95 K/W und einen realen R_thJS(real)von 120 K/W. Eine ordnungsgemäße PCB-Layoutgestaltung und Wärmeableitung sind erforderlich, um die Sperrschichttemperatur innerhalb sicherer Grenzen zu halten, insbesondere bei Betrieb nahe dem maximalen Strom.

3. Analyse der Leistungskennlinien

3.1 Strom-Spannungs-Kennlinie und Lichtausbeute

Die Kennlinie von Durchlassstrom zu Durchlassspannung zeigt den charakteristischen exponentiellen Zusammenhang. Die Spannung steigt nichtlinear mit dem Strom an, beginnend bei etwa 2,8V bei sehr niedrigen Strömen und erreicht etwa 3,3V bei 20mA. Die Kennlinie der relativen Lichtstärke in Abhängigkeit vom Durchlassstrom zeigt, dass die Lichtleistung bis zum typischen Betriebspunkt etwa linear mit dem Strom ansteigt, die Effizienz jedoch bei höheren Strömen aufgrund zunehmender thermischer Effekte abnehmen kann.

3.2 Temperaturabhängigkeit

Die Leistung einer LED wird maßgeblich von der Temperatur beeinflusst. Die Kennlinie der relativen Lichtstärke in Abhängigkeit von der Sperrschichttemperatur zeigt, dass die Lichtleistung mit steigender Temperatur abnimmt. Bei der maximalen Betriebssperrschichttemperatur von 125°C beträgt die relative Intensität etwa 40% ihres Wertes bei 25°C. Umgekehrt zeigt die Kennlinie der relativen Durchlassspannung in Abhängigkeit von der Sperrschichttemperatur einen negativen Temperaturkoeffizienten; die Durchlassspannung sinkt um etwa 0,2V, wenn die Temperatur von 25°C auf 125°C ansteigt. Die Diagramme zur Verschiebung der Farbartkoordinaten zeigen minimale Änderungen mit dem Strom, aber eine deutlichere Verschiebung ins Grüne (Anstieg von CIE-y) mit steigender Temperatur.

3.3 Spektrale Verteilung und Abstrahlcharakteristik

Das Diagramm der relativen spektralen Verteilung bestätigt die Eisblaue Farbe mit einer dominanten Wellenlänge typischerweise um 470-490nm. Das Abstrahldiagramm ist lambertförmig, charakteristisch für eine Top-View-LED mit diffundierender Linse, die den breiten 120-Grad-Betrachtungswinkel ermöglicht.

4. Erläuterung des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonstanz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs in Bins sortiert.

4.1 Binning der Lichtstärke

Die Lichtstärke wird mittels eines alphanumerischen Codes (z.B. L1, M2, T1) gebinnt. Die Bins folgen einer logarithmischen Progression, wobei jeder Schritt etwa einer 25%igen Steigerung der Mindestintensität entspricht. Für dieses Produkt sind die möglichen Ausgangsbins hervorgehoben, wobei das typische Bauteil (355 mcd) in das T1-Bin (280-355 mcd) oder T2-Bin (355-450 mcd) fällt. Entwickler müssen diesen Bereich bei der Auslegung auf Mindesthelligkeitsanforderungen berücksichtigen.

4.2 Binning der Farbart

Die Eisblaue Farbe ist innerhalb einer spezifischen Region im CIE-1931-Farbtafeld definiert. Das Datenblatt bietet eine detaillierte Bin-Struktur mit Codes wie CM0, CM1, CL3 usw., die jeweils einen kleinen viereckigen Bereich zulässiger (x, y)-Koordinaten definieren. Die typischen Koordinaten (0,18; 0,23) liegen innerhalb dieser Struktur. Die Toleranz für die Farbartkoordinaten beträgt ±0,005, was eine enge Farbkontrolle gewährleistet.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Physikalische Abmessungen

Die LED ist in einem standardmäßigen PLCC-2-Oberflächenmontagegehäuse erhältlich. Die mechanische Zeichnung spezifiziert die Gesamtabmessungen, den Anschlussabstand und die Linsengeometrie. Kritische Abmessungen umfassen den Bauraum und die Höhe, die für das PCB-Layout und Freigabeprüfungen in der Endmontage entscheidend sind.

5.2 Empfohlene Lötpadgestaltung und Polarität

Ein empfohlenes Lötpadlayout wird bereitgestellt, um zuverlässiges Löten und mechanische Stabilität zu gewährleisten. Das Pad-Design berücksichtigt die thermische Ausdehnung der Komponente und die Ausbildung des Lötfilets. Die Polarität ist auf dem Bauteil selbst klar markiert, typischerweise mit einer Kathodenkennzeichnung (wie eine Kerbe oder eine grüne Markierung auf der Kathodenseite). Der PCB-Footprint sollte eine entsprechende Polaritätskennzeichnung enthalten.

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Die Komponente ist für Reflow-Löten mit einer Spitzentemperatur von 260°C für maximal 30 Sekunden ausgelegt. Ein typisches Reflow-Profil sollte eingehalten werden, mit kontrollierten Vorwärm-, Halte-, Reflow- und Abkühlphasen, um thermischen Schock zu minimieren und eine ordnungsgemäße Lötstellenbildung sicherzustellen. Die Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL) ist 2, was bedeutet, dass die Bauteile innerhalb eines Jahres nach Werksversiegelung verwendet werden müssen, wenn sie bei ≤30°C/60% r.F. gelagert werden, oder vor der Verwendung getrocknet werden müssen, wenn die Verpackung geöffnet wurde oder die Lagerdauer überschritten wurde.

6.2 Anwendungshinweise

Wichtige Hinweise umfassen: Vermeidung von Sperrspannung, da das Bauteil nicht dafür ausgelegt ist; Verwendung von strombegrenzenden Widerständen in Reihe mit der LED zur Vermeidung von Überstrom; Sicherstellung, dass die maximale Sperrschichttemperatur nicht überschritten wird, indem Umgebungstemperatur und Wärmewiderstand berücksichtigt werden; und Einhaltung ordnungsgemäßer ESD-Handhabungsverfahren während der Montage aufgrund der 8kV-HBM-Empfindlichkeit.

7. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

7.1 Typische Anwendungsschaltungen

In einer typischen Anwendung wird die LED von einer Konstantstromquelle oder häufiger von einer Spannungsquelle mit einem Reihenstrombegrenzungswiderstand angesteuert. Der Widerstandswert wird mit dem Ohmschen Gesetz berechnet: R = (V_Versorgung- V_F) / I_F. Unter Verwendung der typischen V_Fvon 3,1V und einem gewünschten I_Fvon 10mA bei einer 5V-Versorgung wäre der Widerstand (5V - 3,1V) / 0,01A = 190Ω. Ein Standard-200Ω-Widerstand wäre geeignet. Für PWM-Dimmung muss die Frequenz hoch genug sein (typischerweise >100Hz), um sichtbares Flackern zu vermeiden.

7.2 Design für Automotive-Umgebungen

Für Automotive-Innenräume ist der weite Betriebstemperaturbereich zu berücksichtigen. Die Strom-Derating-Kurve ist essenziell: Mit steigender Lötpad-Temperatur sinkt der maximal zulässige Dauerstrom. Beispielsweise beträgt bei der maximalen Lötpad-Temperatur von 110°C der maximale Strom 20mA. Entwickler sollten unterhalb dieser Kurve arbeiten, um die Zuverlässigkeit zu erhöhen. Zudem sind mögliche Spannungstransienten im Bordnetz zu berücksichtigen und gegebenenfalls geeignete Schutzkreise zu implementieren.

8. Technischer Vergleich und FAQs

8.1 Abgrenzung zu ähnlichen Produkten

Im Vergleich zu generischen PLCC-2-LEDs sind die Hauptunterscheidungsmerkmale dieses Produkts seine AEC-Q101-Qualifikation für Automotive-Anwendungen, sein spezifisches Eisblau-Farbart-Binning und seine detaillierte Charakterisierung über Temperatur und Strom. Die 8kV-ESD-Bewertung und MSL-2-Stufe weisen ebenfalls auf eine Robustheit hin, die für automatisierte, hochzuverlässige Fertigungsumgebungen geeignet ist.

8.2 Häufig gestellte Fragen

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

A: Ja, aber nur, wenn die Lötpad-Temperatur (T_S) gemäß der Derating-Kurve bei oder unter 25°C gehalten wird. In den meisten praktischen Anwendungen mit erhöhter Umgebungstemperatur sollte der Strom reduziert werden. Für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb wird ein Design mit I_F= 10mA oder weniger empfohlen.



F: Was ist der Unterschied zwischen R_thJS(el)und R_thJS(real)?

A: R_thJS(el)wird aus elektrischen Messungen (der Änderung der Durchlassspannung mit der Leistung) abgeleitet, während R_thJS(real)direkt mit einem Temperatursensor gemessen wird. Für eine genaue thermische Modellierung, insbesondere bei höheren Strömen, sollte der R_thJS(real)-Wert von 120 K/W verwendet werden.



F: Wie interpretiere ich die Binning-Codes bei der Bestellung?

A: Die Artikelnummer enthält Codes für Helligkeits- und Farb-Bins. Sie müssen die erforderlichen Bins basierend auf den Helligkeits- und Farbgleichmäßigkeitsanforderungen Ihrer Anwendung spezifizieren. Wenn nicht spezifiziert, liefert der Hersteller Bauteile aus Standard-Bins.

9. Praktische Design-Fallstudie

Betrachten Sie das Design einer Hintergrundbeleuchtung für einen Automotive-Schalthebelanzeige mit dieser LED. Die Anforderung ist eine gleichmäßige Eisblaubeleuchtung über vier Symbole. Die Designschritte umfassen: 1) Bestimmung der erforderlichen Lichtstärke pro LED basierend auf der Lichtleitereffizienz und der gewünschten Panelhelligkeit, wahrscheinlich Auswahl von LEDs aus einem spezifischen Helligkeits-Bin (z.B. T1 oder T2). 2) Entwurf einer Konstantstrom-Treiberschaltung, die mit dem 12V-Bordnetz betrieben werden kann und Lastabwurf-Transienten kompensiert. 3) Erstellung eines PCB-Layouts mit den empfohlenen Lötpads, Sicherstellung einer ausreichenden Wärmeableitung und Leiterbahnbreite für den Treiberstrom. 4) Implementierung einer PWM-Dimmung, die über den CAN-Bus des Fahrzeugs gesteuert wird, um die Helligkeit basierend auf den Umgebungslichtverhältnissen anzupassen. 5) Validierung der Farbgleichmäßigkeit durch Spezifikation eines engen Farbart-Bins (z.B. CM2/CL4) für alle LEDs in der Baugruppe.