PLCC-2 Rote LED Datenblatt - 1608 Gehäuse (1,6x0,8mm) - 2,1V typ. - 10mA - Automobil-Innenraumbeleuchtung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für eine hochzuverlässige, oberflächenmontierbare rote LED im PLCC-2-Gehäuse mit einem 1608-Fußabdruck (1,6mm x 0,8mm). Das Bauteil ist speziell für anspruchsvolle Automobil-Innenraumbeleuchtungsanwendungen entwickelt und bietet eine ausgewogene Kombination aus Leistung, Zuverlässigkeit und kompakter Bauform.

Die Kernvorteile dieser LED umfassen ihre Qualifikation nach dem strengen AEC-Q102-Standard für diskrete optoelektronische Bauelemente in Automobilanwendungen, was eine zuverlässige Funktion unter rauen Umgebungsbedingungen gewährleistet. Sie weist eine typische Lichtstärke von 350 Millicandela (mcd) bei einem Standardtreiberstrom von 10mA auf, mit einem breiten Abstrahlwinkel von 120 Grad für eine gleichmäßige Ausleuchtung. Das Produkt entspricht wichtigen Umweltvorschriften wie RoHS, REACH und ist halogenfrei, wodurch es sich für moderne Elektronikbaugruppen mit strengen Materialanforderungen eignet.

Der Zielmarkt sind in erster Linie Hersteller von Automobilelektronik, die zuverlässige, kompakte Lichtquellen für die Instrumententafel-Hintergrundbeleuchtung, Schalterbeleuchtung, Ambientebeleuchtung und andere Innenraumfunktionen benötigen, bei denen eine konsistente Farbe und langfristige Leistungsfähigkeit entscheidend sind.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Lichttechnische und elektrische Kenngrößen

Die wesentlichen Betriebsparameter definieren die Leistung der LED unter Standardbedingungen (T_s= 25°C). Der Durchlassstrom (I_F) hat einen absoluten Maximalwert von 20mA, mit einem typischen Arbeitspunkt von 10mA. Bei diesem Strom beträgt die typische Durchlassspannung (V_F) 2,1V, mit einem Bereich von 1,5V (Min.) bis 2,5V (Max.). Dieser Parameter ist entscheidend für das Design der Treiberschaltung und die Berechnung der Verlustleistung.

Die primäre lichttechnische Ausgangsgröße ist die Lichtstärke (I_V), mit einem typischen Wert von 350 mcd bei I_F=10mA, im Bereich von 280 mcd (Min.) bis 450 mcd (Max.). Die dominante Wellenlänge (λ_d) beträgt typischerweise 617nm und definiert den Rottönung, mit einem Bereich von 612nm bis 621nm. Der breite Abstrahlwinkel von 120 Grad (φ) gewährleistet eine breite, gleichmäßige Lichtverteilung, was für Flächenbeleuchtungsaufgaben in Automobilinnenräumen wesentlich ist.

2.2 Absolute Maximalwerte und thermisches Management

Die Einhaltung der absoluten Maximalwerte ist für die Langzeitbeständigkeit des Bauteils unerlässlich. Der maximale Dauer-Durchlassstrom beträgt 20mA, mit einer maximalen Verlustleistung (P_d) von 50mW. Für den Pulsbetrieb ist unter bestimmten Bedingungen (t ≤ 10μs, Tastverhältnis D=0,005) ein Stoßstrom (I_FM) von 50mA zulässig. Das Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt.

Das thermische Management ist kritisch. Die maximale Sperrschichttemperatur (T_J) beträgt 125°C, mit einem Umgebungsbetriebstemperaturbereich (T_opr) von -40°C bis +110°C. Zwei Wärmewiderstandswerte werden angegeben: Der reale Wärmewiderstand von der Sperrschicht zum Lötpunkt (R_{th JS real}) beträgt 150 K/W, während der elektrisch abgeleitete Wert (R_{th JS el}) 120 K/W beträgt. Diese Werte sind entscheidend für die Berechnung des Sperrschichttemperaturanstiegs unter gegebenen Betriebsbedingungen und um sicherzustellen, dass dieser innerhalb sicherer Grenzen bleibt. Die Strombelastbarkeitskurve zeigt deutlich, dass der maximal zulässige Strom reduziert werden muss, sobald die Lötpastentemperatur über 25°C steigt.

2.3 Zuverlässigkeits- und Konformitätsspezifikationen

Diese LED erfüllt mehrere Industriestandards für Zuverlässigkeit und Umweltsicherheit. Sie ist nach AEC-Q102, dem Automobilstandard für diskrete Optoelektronik, qualifiziert. Sie erreicht die Korrosionsrobustheitsklasse B1, was einen spezifischen Widerstand gegen korrosive Gase anzeigt. Die Empfindlichkeit gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD), getestet nach dem Human Body Model (HBM) mit R=1,5kΩ und C=100pF, ist mit 2kV bewertet. Die Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL) ist 3, was spezifische Handhabungs- und Trocknungsanforderungen vor dem Reflow-Löten vorgibt. Das Bauteil entspricht auch RoHS, EU REACH und ist halogenfrei (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl < 1500ppm).

3. Erläuterung des Binning-Systems

Der Hersteller verwendet ein umfassendes Binning-System, um LEDs basierend auf Leistungsvariationen zu kategorisieren, wodurch Entwickler Bauteile auswählen können, die präzise Anwendungsanforderungen erfüllen.

3.1 Lichtstärke-Binning

Die Lichtstärke wird in Gruppen von Q bis B sortiert, wobei jede Gruppe die Untergruppen X, Y und Z enthält, die aufsteigende Intensitätsbereiche repräsentieren. Für diese spezifische Artikelnummer (1608-UR0100M-AM) sind die möglichen Ausgangsgruppen hervorgehoben und fallen in die T-Gruppe, was einem Lichtstärkebereich von 280 mcd bis 450 mcd bei I_F=10mA entspricht. Dies stimmt mit dem typischen Wert von 350 mcd aus der Kennwerttabelle überein.

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge

Die dominante Wellenlänge, die mit der wahrgenommenen Farbe korreliert, wird mit hoher Präzision gebinnt. Die Gruppen sind durch 3nm oder 4nm Bereiche definiert (z.B. 612-615nm, 615-618nm). Die hervorgehobene Gruppe für dieses Produkt ist 612-621nm, was mit dem Bereich der Kennwerttabelle von 612nm (Min.) bis 621nm (Max.) und einem typischen Wert von 617nm übereinstimmt. Diese enge Kontrolle gewährleistet ein konsistentes Farbbild über alle Produktionschargen hinweg.

3.3 Binning der Durchlassspannung

Die Durchlassspannung wird in 0,25V-Schritten gebinnt (z.B. 2,00-2,25V, 2,25-2,50V). Der typische V_F-Wert von 2,1V deutet darauf hin, dass das Bauteil wahrscheinlich in die 2,00-2,25V-Gruppe fällt. Die Kenntnis der Spannungsgruppe hilft beim Entwurf effizienter Stromtreiberschaltungen und beim Management der Stromverteilung in Multi-LED-Arrays.

4. Analyse der Leistungskurven

4.1 IV-Kennlinie und Spektralverteilung

Die Kennlinie "Durchlassstrom über Durchlassspannung" zeigt die klassische exponentielle Beziehung einer Diode. Die Kurve ermöglicht es Entwicklern, den genauen Spannungsabfall für jeden gegebenen Treiberstrom innerhalb des Arbeitsbereichs zu bestimmen, was für ein präzises Treiberdesign entscheidend ist. Das Diagramm der relativen spektralen Verteilung bestätigt die monochromatische rote Ausgabe, mit einem Peak im Bereich von ~617nm und minimaler Emission außerhalb des roten Spektrums.

4.2 Analyse der Temperaturabhängigkeit

Mehrere Diagramme beschreiben das Verhalten der LED über die Temperatur. Die Kurve "Relative Lichtstärke über Sperrschichttemperatur" zeigt, dass die Lichtausgabe mit steigender Temperatur abnimmt – ein typisches Verhalten für LEDs. Entwickler müssen diese Entlastung in Anwendungen mit hohen Umgebungstemperaturen berücksichtigen. Umgekehrt zeigt die Kurve "Relative Durchlassspannung über Sperrschichttemperatur", dass V_Flinear mit steigender Temperatur abnimmt, was für eine grobe Temperaturmessung genutzt werden kann. Die Darstellung "Dominante Wellenlänge über Sperrschichttemperatur" zeigt eine leichte Rotverschiebung (Zunahme der Wellenlänge) bei steigender Temperatur, was für farbkritische Anwendungen wichtig ist.

4.3 Stromabhängigkeit und Pulsbetrieb

Das Diagramm "Relative Lichtstärke über Durchlassstrom" ist im unteren Strombereich nahezu linear und zeigt eine gute Effizienz. Das Diagramm "Dominante Wellenlänge über Durchlassstrom" zeigt eine minimale Verschiebung mit dem Strom, was auf eine stabile Farbe hindeutet. Das Diagramm "Zulässige Pulsbelastbarkeit" ist für Entwickler, die Pulsansteuerungsschemata verwenden (z.B. zur Dimmung oder Multiplexing), wesentlich, da es den maximal zulässigen Pulsstrom für verschiedene Pulsbreiten und Tastverhältnisse definiert.

5. Mechanik, Montage und Verpackung

5.1 Abmessungen und Polarität

Die mechanische Zeichnung gibt die genauen Abmessungen des 1608 PLCC-2-Gehäuses an. Wichtige Maße sind die Gesamtlänge (1,6mm ±0,1mm), Breite (0,8mm ±0,1mm) und Höhe. Die Zeichnung zeigt deutlich die Kathoden- und Anodenanschlüsse, was für die korrekte Ausrichtung auf der Leiterplatte entscheidend ist. Das empfohlene Lötpastenlayout wird bereitgestellt, um eine zuverlässige Lötstelle und einen angemessenen Wärmeabfluss während des Reflow-Lötens zu gewährleisten.

5.2 Löt- und Montagerichtlinien

Ein detailliertes Reflow-Lötprofil wird spezifiziert, mit einer Spitzentemperatur von 260°C für maximal 30 Sekunden. Die Einhaltung dieses Profils ist zwingend erforderlich, um thermische Schäden am LED-Gehäuse oder der internen Die-Bond-Verbindung zu verhindern. Allgemeine Vorsichtsmaßnahmen für die Verwendung umfassen Standard-ESD-Handhabungsverfahren, die Vermeidung mechanischer Belastung der Linse und das Nichtüberschreiten der absoluten Maximalwerte.

5.3 Verpackungsinformationen

Die LEDs werden auf Gurt und Rolle für die automatisierte Montage geliefert. Die Verpackungsspezifikation enthält Details zu Rollenabmessungen, Gurtbreite, Taschenabstand und Ausrichtung der Bauteile im Gurt. Diese Informationen sind für die Konfiguration von Bestückungsautomaten in der Produktionslinie notwendig.

6. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

6.1 Typische Anwendungsszenarien

Die primäre Anwendung ist die Automobil-Innenraumbeleuchtung. Dies umfasst eine breite Palette von Anwendungen wie: Instrumententafel-Hintergrundbeleuchtung, Beleuchtung von Mittelkonsolen-Displays, Tasten- und Schalter-Hintergrundbeleuchtung, Fußraumbeleuchtung, Türgriff-/Taschentaschenbeleuchtung und allgemeine Ambientebeleuchtung. Die AEC-Q102-Qualifikation und der weite Betriebstemperaturbereich machen sie für diese rauen Umgebungen geeignet.

6.2 Kritische Designüberlegungen

• Stromansteuerung:Verwenden Sie stets einen Konstantstromtreiber oder einen strombegrenzenden Widerstand in Reihe mit einer Spannungsquelle. Der Nenntreiberstrom beträgt 10mA, aber gemäß den Kenngrößen kann sie von 2mA bis 20mA betrieben werden.
• Thermisches Design:Verwenden Sie die Wärmewiderstandswerte und Entlastungskurven, um die erwartete Sperrschichttemperatur in der Anwendung zu berechnen. Stellen Sie eine ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte (unter Verwendung des empfohlenen Pad-Designs) als Kühlkörper sicher, um T_Junter 125°C zu halten.
• Optisches Design:Der 120° Abstrahlwinkel bietet eine breite Streuung. Für fokussiertes Licht können sekundäre Optiken (Linsen) erforderlich sein. Berücksichtigen Sie in farbempfindlichen Anwendungen die Möglichkeit von Farbverschiebungen (Wellenlänge vs. Temperatur/Strom).
• ESD-Schutz:Implementieren Sie während der Handhabung und Montage Standard-ESD-Schutzmaßnahmen, da das Bauteil für 2kV HBM ausgelegt ist.

7. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu Standard-PLCC-2-LEDs für den kommerziellen Bereich sind die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale dieses Bauteils seine automobiltauglichen Zuverlässigkeitszertifizierungen (AEC-Q102, Korrosionsklasse B1) und sein erweiterter Betriebstemperaturbereich (-40°C bis +110°C). Die typische Lichtstärke von 350mcd ist für seine Gehäusegröße wettbewerbsfähig. Die umfassende Binning-Struktur bietet im Vergleich zu nicht gebinnten oder grob gebinnten Bauteilen eine bessere Konsistenz für die Serienproduktion. Die Berücksichtigung von Schwefelbeständigkeitskriterien (impliziert durch den Schwefeltestabschnitt) ist ein weiteres Merkmal, das für Automobil- und Industrieumgebungen, in denen atmosphärischer Schwefel versilberte Komponenten korrodieren kann, entscheidend ist.

8. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

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

A: Ja, 20mA ist der absolute Maximalwert für den Dauer-Durchlassstrom. Sie müssen jedoch sicherstellen, dass die Sperrschichttemperatur 125°C nicht überschreitet. Konsultieren Sie die Strombelastbarkeitskurve; bei der maximalen Betriebsumgebungstemperatur von 110°C beträgt der maximal zulässige Strom 20mA, dies setzt jedoch eine perfekte Kühlung voraus. In der Praxis wird für eine optimale Lebensdauer und Effizienz der Betrieb mit dem typischen Wert von 10mA empfohlen.

F: Was ist der Unterschied zwischen realem und elektrischem Wärmewiderstand?

A: Der reale Wärmewiderstand (150 K/W) wird mit einer physikalischen Temperaturmessmethode gemessen. Der elektrische Wärmewiderstand (120 K/W) wird aus der Änderung der Durchlassspannung mit der Temperatur abgeleitet, was eine praktische In-situ-Messtechnik ist. Für ein konservatives thermisches Design verwenden Sie den höheren (realen) Wert.

F: Wie interpretiere ich die Binning-Codes für die Bestellung?

A: Die Artikelnummer 1608-UR0100M-AM beinhaltet wahrscheinlich feste Binning-Auswahlen für Lichtstärke (T-Gruppe), Wellenlänge (~617nm-Gruppe) und Spannung. Für individuelle Binning-Gruppen müssen Sie den vollständigen Bestellleitfaden des Herstellers konsultieren, der zusätzliche Suffix-Codes verwendet, um die gewünschten Lichtstärke- (z.B. TY), dominante Wellenlängen- (z.B. 1821) und Durchlassspannungsgruppen (z.B. 2022) anzugeben.

F: Ist ein strombegrenzender Widerstand notwendig?

A: Ja, bei Verwendung einer Spannungsquelle (z.B. einer 5V- oder 12V-Automobilleitung) ist ein Vorwiderstand zwingend erforderlich, um den Betriebsstrom einzustellen. Der Wert wird mit dem Ohmschen Gesetz berechnet: R = (V_supply- V_F) / I_F. Verwenden Sie für ein konservatives Design, das sicherstellt, dass I_Funter allen Bedingungen niemals das Maximum überschreitet, den maximalen V_F-Wert aus dem Datenblatt (2,5V).

9. Funktionsprinzipien und Kontext

Dieses Bauteil ist eine Leuchtdiode (LED), ein Halbleiter-p-n-Übergang, der Licht durch Elektrolumineszenz emittiert. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die das eingebaute Potenzial der Diode übersteigt, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die spezifische Materialzusammensetzung der Halbleiterschichten bestimmt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts; in diesem Fall ein rot emittierendes Material. Das PLCC-2-Gehäuse (Plastic Leaded Chip Carrier) beherbergt den winzigen Halbleiterchip, stellt elektrische Verbindungen über zwei Anschlüsse bereit und enthält eine geformte Kunststofflinse, die den Lichtaustritt formt, um den 120-Grad-Abstrahlwinkel zu erreichen. Das Gehäuse dient auch dazu, den Chip vor mechanischen und Umweltschäden zu schützen.

10. Branchentrends und Designbeispiel

10.1 Relevante Technologietrends

Der Trend in der Automobil-Innenraumbeleuchtung geht hin zu höherer Integration, intelligenterer Steuerung und personalisierten Ambienteeindrücken. Dies treibt die Nachfrage nach zuverlässigen, kompakten LEDs wie diesem 1608 PLCC-2-Bauteil an. Der Einsatz von mehrfarbigen und adressierbaren LED-Arrays für dynamische Beleuchtungsszenarien nimmt zu. Obwohl es sich hier um eine einfarbige rote LED handelt, ist die zugrunde liegende Verpackungs- und Zuverlässigkeitstechnologie grundlegend. Darüber hinaus setzt sich branchenweit der Druck zu höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt) und engerer Farbkonstanz (kleinere Binning-Bereiche) fort, neben Forderungen nach noch höheren Temperaturwerten und Robustheit gegenüber neuen Umweltbelastungen.

10.2 Hypothetische Design-Fallstudie: Instrumententafel-Schalter-Hintergrundbeleuchtung

Szenario:Entwurf der Hintergrundbeleuchtung für einen Satz von 10 Drucktastenschaltern auf einer Automobil-Mittelkonsole.

Anforderungen:Gleichmäßige rote Beleuchtung, betreibbar von -40°C bis +85°C (lokale Umgebung nahe der Konsole), gespeist aus dem 12V-Bordnetz des Fahrzeugs.

Designschritte:

1. LED-Auswahl:Diese 1608-UR0100M-AM LED ist aufgrund ihrer Farbe, Größe, AEC-Q102-Bewertung und ihres Temperaturbereichs geeignet.

2. Optisches Design:Der 120° Abstrahlwinkel ist ausreichend, um eine Tastenkappe mit einem Lichtleiter oder Diffusor gleichmäßig auszuleuchten.

3. Elektrisches Design:Für eine 12V-Versorgung und einen Zielstrom von 10mA pro LED. Unter Verwendung des maximalen V_F-Werts von 2,5V für Sicherheit: R = (12V - 2,5V) / 0,01A = 950Ω. Ein Standard-1kΩ-Widerstand würde I_F≈ (12V-2,1V)/1000Ω = 9,9mA ergeben, was akzeptabel ist. Zehn identische Schaltungen würden verwendet.

4. Thermische Analyse:Mit 10mW pro LED (10mA * 2,1V) und unter Annahme einer moderaten Kupferfläche auf der Leiterplatte wird der Temperaturanstieg minimal sein, wodurch T_Jdeutlich innerhalb der Grenzwerte bleibt.

5. Ergebnis:Eine zuverlässige, automobiltaugliche Hintergrundbeleuchtungslösung, die alle Spezifikationen erfüllt.