PLCC-2 Super Rot LED Datenblatt - 2.0x1.25x0.8mm - Spannung 2.0V - Leistung 40mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt detailliert die technischen Spezifikationen einer hochhellen, oberflächenmontierbaren Super Rot LED im PLCC-2-Gehäuse (Plastic Leaded Chip Carrier). Sie wurde primär für anspruchsvolle Anwendungen im Automobilinnenraum entwickelt und vereint zuverlässige Leistung mit Industrienormen-Konformität. Ihre kompakte Bauform und robuste Konstruktion machen sie geeignet für platzbeschränkte, aber kritische Beleuchtungsfunktionen im Fahrzeuginnenraum.

Die Kernvorteile der LED umfassen einen weiten Betrachtungswinkel von 120° für gleichmäßige Ausleuchtung, eine typische Lichtstärke von 600 Millicandela (mcd) bei einem Standard-Vorwärtsstrom von 20 mA sowie die Einhaltung strenger Automobil- und Umweltstandards wie AEC-Q102, RoHS, REACH und halogenfrei. Diese Kombination macht sie zu einer verlässlichen Wahl für Entwickler, die auf Langlebigkeit und Leistung in Automotive-Umgebungen setzen.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Fotometrische und elektrische Kenngrößen

Die wesentlichen Betriebsparameter definieren den Leistungsbereich der LED. Der Vorwärtsstrom (IF) hat einen typischen Betriebspunkt von 20 mA, mit einem Minimum von 5 mA und einem absoluten Maximalwert von 50 mA. Bei 20 mA beträgt die typische Flussspannung (VF) 2,0 V, mit einem Bereich von minimal 1,75 V bis maximal 2,75 V. Dieser Niederspannungsbetrieb trägt zu einem effizienten Energieverbrauch bei.

Die primäre fotometrische Ausgangsgröße ist durch eine Lichtstärke (IV) von 600 mcd (typisch) charakterisiert, mit einem Minimum von 450 mcd und einem Maximum von bis zu 1120 mcd unter Standardtestbedingungen. Die Lichtemission liegt im Super Rot-Spektrum, mit einer dominanten Wellenlänge (λd) typischerweise bei 630 nm, variierend zwischen 627 nm und 639 nm. Der weite Betrachtungswinkel von 120 Grad (±5° Toleranz) gewährleistet eine breite, gleichmäßige Lichtverteilung, was für Panel- und Anzeigenbeleuchtung entscheidend ist.

2.2 Thermische Kenngrößen und absolute Maximalwerte

Das thermische Management ist entscheidend für die Lebensdauer der LED. Das Bauteil weist zwei Wärmewiderstandswerte auf: einen realen Wärmewiderstand (Rth JS real) von 160 K/W (max.) und einen elektrischen Wärmewiderstand (Rth JS el) von 125 K/W (max.). Diese Werte geben den Temperaturanstieg pro Watt Verlustleistung von der Sperrschicht zum Lötpunkt an.

Die absoluten Maximalwerte definieren die Betriebsgrenzen, die nicht überschritten werden dürfen, um dauerhafte Schäden zu vermeiden. Die maximale Verlustleistung (Pd) beträgt 137 mW. Das Bauteil hält einem Stoßstrom (IFM) von 100 mA für Pulse ≤ 10 μs mit einem sehr niedrigen Tastverhältnis (0,005) stand. Die Sperrschichttemperatur (TJ) darf 125°C nicht überschreiten, während der Betriebs- und Lagertemperaturbereich von -40°C bis +110°C spezifiziert ist, was die Eignung für Automotive-Anwendungen bestätigt. Die ESD-Empfindlichkeit (HBM) ist mit 2 kV bewertet.

3. Analyse der Kennlinien

3.1 Spektrale Verteilung und Strom-Spannungs-Beziehung

Das Diagramm der relativen spektralen Verteilung zeigt eine schmale, gipfelige Emissionskurve um 630 nm, charakteristisch für eine hochreine rote LED. Die Kurve des Vorwärtsstroms gegenüber der Flussspannung (IF-VF) zeigt die exponentielle Kennlinie der Diode. Das Diagramm der relativen Lichtstärke gegenüber dem Vorwärtsstrom zeigt einen nahezu linearen Anstieg der Lichtleistung mit dem Strom bis zum typischen 20-mA-Punkt, mit einem allmählichen Abfall bei höheren Strömen aufgrund zunehmender thermischer Effekte.

3.2 Temperaturabhängigkeit

Das Verhalten in Abhängigkeit von der Temperatur ist ein wesentlicher Designaspekt. Das Diagramm der relativen Lichtstärke gegenüber der Sperrschichttemperatur zeigt eine negative Korrelation; mit steigender Temperatur nimmt die Lichtleistung ab. Dies ist ein typisches Verhalten für LEDs. Umgekehrt zeigt die Flussspannung einen negativen Temperaturkoeffizienten und nimmt linear ab, wenn die Sperrschichttemperatur steigt. Auch die dominante Wellenlänge verschiebt sich mit der Temperatur, typischerweise steigt sie (Rotverschiebung) bei heißerer Sperrschicht. Diese Kurven sind essenziell für den Entwurf von Schaltungen mit Temperaturkompensation, um konstante Helligkeit und Farbe zu gewährleisten.

3.3 Entlastungskurve und Pulsbetrieb

Die Entlastungskurve für den Vorwärtsstrom ist entscheidend für die Zuverlässigkeit. Sie gibt den maximal zulässigen kontinuierlichen Vorwärtsstrom in Abhängigkeit von der Lötpad-Temperatur (TS) vor. Beispielsweise beträgt bei einer Lötpad-Temperatur von 110°C der maximal erlaubte Dauerstrom 35 mA. Das Diagramm spezifiziert auch einen minimalen Betriebsstrom von 5 mA. Das Diagramm der zulässigen Pulsbelastbarkeit bietet eine Anleitung für den Pulsbetrieb und zeigt den erlaubten Spitzenpulsstrom für verschiedene Pulsbreiten und Tastverhältnisse, was für Multiplexing- oder PWM-Dimm-Anwendungen nützlich ist.

4. Erläuterung des Binning-Systems

Die LED wird anhand von drei Schlüsselparametern in Bins sortiert, um Konsistenz in Produktionschargen und für die Designabstimmung sicherzustellen.

4.1 Binning der Lichtstärke

Die Lichtstärke ist in alphanumerische Bins kategorisiert, die von L1 (11,2-14 mcd) bis GA (18000-22400 mcd) reichen. Für diese spezifische Artikelnummer (65-21-SR0200H-AM) sind die möglichen Ausgangs-Bins hervorgehoben und liegen im Bereich U1 (450-560 mcd) und U2 (560-710 mcd), was mit der typischen Spezifikation von 600 mcd übereinstimmt. Dies ermöglicht es Entwicklern, bei Bedarf Bauteile mit engeren Helligkeitstoleranzen auszuwählen.

4.2 Binning der dominanten Wellenlänge

Die dominante Wellenlänge wird mit einem vierstelligen Code gebinnt. Die Bins decken ein breites Spektrum von 459 nm bis 639 nm ab. Die relevanten Bins für diese Super Rot LED sind im Bereich 627-639 nm hervorgehoben, insbesondere die Codes 2730 (627-630 nm), 3033 (630-633 nm), 3336 (633-636 nm) und 3639 (636-639 nm). Dies gewährleistet Farbkonstanz über verschiedene Produktionschargen.

4.3 Binning der Flussspannung

Die Flussspannung wird mit einem vierstelligen Code gebinnt, der die minimale und maximale Spannung in Zehntel Volt darstellt. Bins reichen von 1012 (1,00-1,25 V) bis 2730 (2,70-3,00 V). Für diese LED mit einer typischenVFvon 2,0 V sind die relevanten Bins wahrscheinlich 1720 (1,75-2,00 V) und 2022 (2,00-2,25 V). Die Abstimmung auf Spannungs-Bins kann das Design von Strombegrenzungsschaltungen in Parallel-Arrays vereinfachen.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Die LED ist in einem standardmäßigen PLCC-2-Oberflächenmontagegehäuse untergebracht. Die mechanische Zeichnung (implizit durch den Verweis auf den Abschnitt "Mechanische Abmessungen") würde typischerweise ein Gehäuse mit zwei Anschlüssen auf gegenüberliegenden Seiten zeigen. Kritische Abmessungen umfassen Gesamtlänge, -breite und -höhe, Anschlussabstand sowie Größe/Position der geformten Linse. Das Gehäuse ist für die Kompatibilität mit automatisierten Pick-and-Place- und Reflow-Lötprozessen ausgelegt, die in der Serienfertigung von Elektronik üblich sind.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Das Datenblatt spezifiziert eine maximale Reflow-Löttemperatur von 260°C für 30 Sekunden. Dies bezieht sich auf die an den Anschlüssen/Lötstellen gemessene Spitzentemperatur. Ein empfohlenes Reflow-Profil wird typischerweise bereitgestellt, das die Aufwärm-, Halte-, Reflow- und Abkühlphasen beschreibt, um thermischen Schock zu verhindern und zuverlässige Lötstellen ohne Beschädigung der internen Struktur oder Epoxidlinse der LED sicherzustellen.

6.2 Empfohlene Lötpad-Anordnung

Eine empfohlene Lötpad-Geometrie wird bereitgestellt, um eine korrekte mechanische Stabilität und die Ausbildung eines Lötfilets zu gewährleisten. Dieses Pad-Design optimiert die Festigkeit der Lötstelle und den Wärmeübertragungsweg vom thermischen Pad (falls vorhanden) oder den Anschlüssen der LED zur Leiterplatte (PCB). Die Einhaltung dieser Anordnung ist für die Fertigungsausbeute und die Langzeitzuverlässigkeit wesentlich.

6.3 Anwendungshinweise

Allgemeine Hinweise umfassen die Vermeidung von spitzen Werkzeugen während der Handhabung, um Beschädigungen der Linse oder Anschlüsse zu verhindern. Die Lagerung sollte in einer trockenen, antistatischen Umgebung gemäß der MSL (Moisture Sensitivity Level) 3-Bewertung erfolgen, die ein Trocknen der Bauteile erfordert, wenn sie vor dem Reflow-Löten länger als ihre "Floor Life" Umgebungsbedingungen ausgesetzt waren. Direkte Einwirkung von hochintensivem UV-Licht oder bestimmten Chemikalien sollte ebenfalls vermieden werden.

7. Anwendungsvorschläge

7.1 Typische Anwendungsszenarien

Wie im PDF angegeben, ist die primäre AnwendungAutomobil-Innenraumbeleuchtung. Dazu gehört die Beleuchtung von Armaturenbrettschaltern, Türgriffen, Gangwahlanzeigen, Audiosystemsteuerungen und Ambientebeleuchtung. Die zweite Schlüsselanwendung ist dieKombiinstrument-beleuchtung, also von Instrumententafeln oder Armaturenbrettanzeigen, wo eine gleichmäßige, zuverlässige Hintergrundbeleuchtung für Symbole, Zeiger und Warnleuchten erforderlich ist.

7.2 Designüberlegungen

Beim Entwurf mit dieser LED sind folgende Punkte zu beachten: Verwenden Sie stets einen Reihenstrombegrenzungswiderstand oder eine Konstantstromquelle, um den Vorwärtsstrom einzustellen, typischerweise auf 20 mA für die Nennhelligkeit. Berücksichtigen Sie das Flussspannungs-Bin und seine Toleranz bei der Berechnung des Widerstandswerts oder der Treiberausgangsspannung. Beachten Sie das thermische Management, insbesondere in geschlossenen Räumen oder bei hohen Umgebungstemperaturen; nutzen Sie die Entlastungskurve, um den maximalen Treiberstrom anzupassen. Für gleichmäßige Beleuchtung über mehrere LEDs hinweg wählen Sie Bauteile aus demselben oder benachbarten Lichtstärke- und Wellenlängen-Bin. Der weite Betrachtungswinkel reduziert in vielen diffusen Beleuchtungsanwendungen den Bedarf an Sekundäroptik.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu generischen, nicht-automotive-tauglichen PLCC-2-LEDs sind die wesentlichen Unterscheidungsmerkmale dieses Bauteils seine formalen Qualifikationen. Die AEC-Q102-Qualifikation bedeutet, dass es eine Reihe von Belastungstests für diskrete optoelektronische Bauteile in Automotive-Anwendungen bestanden hat, einschließlich Hochtemperatur-Lebensdauer, Temperaturwechsel und Feuchtigkeitsbeständigkeit. Die Bewertung "Corrosion Robustness Class B1" weist auf einen verbesserten Widerstand gegen korrosive Gase wie Schwefel hin, die in einigen Automotive-Umgebungen vorkommen können. Die Kombination aus einem weiten 120°-Betrachtungswinkel und einer typischen Intensität von 600 mcd bietet eine gute Balance zwischen Helligkeit und Streuung für Innenraumanwendungen.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich diese LED mit 30 mA für mehr Helligkeit betreiben?

A: Während der absolute Maximalwert 50 mA beträgt, ist der typische Betriebsstrom 20 mA. Ein Betrieb mit 30 mA ist möglich, erhöht jedoch die Sperrschichttemperatur und beschleunigt den Lichtstromrückgang. Sie müssen die Entlastungskurve basierend auf der Lötpad-Temperatur Ihrer Anwendung konsultieren, um sicherzustellen, dass die Sperrschichttemperatur unter 125°C bleibt.

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

A: Der reale Wärmewiderstand (Rth JS real) wird mit einem physikalischen Temperatursensor gemessen. Der elektrische Wärmewiderstand (Rth JS el) wird unter Verwendung des Flussspannungs-Temperaturkoeffizienten der LED berechnet. Für Designzwecke sollte der konservativere (höhere) Wert, in diesem Fall 160 K/W, für die Worst-Case-Thermoanalyse verwendet werden.

F: Ist eine Sperrschutzdiode notwendig?

A: Das Datenblatt besagt, dass das Bauteil "nicht für den Sperrbetrieb ausgelegt" ist. Das Anlegen einer Sperrspannung kann es beschädigen. In Schaltungen, in denen eine Sperrspannung möglich ist (z.B. in Automotive-Lastabwurfszenarien), wird der Einsatz eines externen Schutzes wie einer Seriendiode oder einer TVS-Diode dringend empfohlen.

10. Praktisches Designbeispiel

Betrachten Sie den Entwurf einer Hintergrundbeleuchtung für ein Automotive-Klimabedienpanel mit 10 identischen Anzeigen. Jede Anzeige verwendet eine LED. Die Versorgungsspannung ist das nominelle 12-V-Bordnetz des Fahrzeugs. Um Langlebigkeit zu gewährleisten, zielt das Design auf eine maximale Lötpad-Temperatur von 85°C ab. Aus der Entlastungskurve ergibt sich bei 85°C ein maximaler Dauerstrom von etwa 45 mA. Die Wahl eines sicheren Betriebspunkts von 15 mA pro LED bietet einen Sicherheitsspielraum und reduziert thermische Belastung. Mit einer typischenVFvon 2,0 V beträgt der erforderliche Reihenwiderstandswert für jede LED bei einer 12-V-Versorgung (12 V - 2,0 V) / 0,015 A = 667 Ω (verwenden Sie den Standardwert 680 Ω). Die Verlustleistung pro Widerstand beträgt (10 V)^2 / 680 Ω ≈ 0,147 W, daher ist ein 1/4-W-Widerstand ausreichend. Um Farb- und Helligkeitsgleichheit zu gewährleisten, sollten Sie bei der Beschaffung LEDs aus demselben Lichtstärke-Bin (z.B. U1) und dominanten Wellenlängen-Bin (z.B. 2730) spezifizieren.

11. Funktionsprinzip

Dies ist eine Leuchtdiode (LED), ein Halbleiter-pn-Übergangsbauelement. Wenn eine Flussspannung angelegt wird, die die Diffusionsspannung des Übergangs übersteigt, werden Elektronen und Löcher über den Übergang injiziert. Wenn diese Ladungsträger rekombinieren, wird Energie in Form von Photonen (Licht) freigesetzt. Die spezifische Materialzusammensetzung der Halbleiterschichten (typischerweise basierend auf Aluminiumgalliumarsenid - AlGaAs für rote LEDs) bestimmt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts. Das PLCC-2-Gehäuse verkapselt den Halbleiterchip, bietet mechanischen Schutz, enthält eine geformte Epoxidlinse, die den Lichtaustritt formt, um den 120°-Betrachtungswinkel zu erreichen, und bietet Anschlüsse für die elektrische Verbindung und Wärmeableitung.

12. Branchentrends

Der Trend in der Automobilinnenraumbeleuchtung geht weiterhin in Richtung höherer Integration, intelligenterer Steuerung und verbessertem Nutzererlebnis. LEDs werden zunehmend nicht nur für Funktionalität, sondern auch für Ambiente und Markenbildung eingesetzt. Dies treibt die Nachfrage nach LEDs mit höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), engerem Farb- und Helligkeits-Binning für ein konsistentes Erscheinungsbild und verbesserten Zuverlässigkeitskennzahlen an, um längeren Fahrzeuggarantien gerecht zu werden. Es gibt auch eine wachsende Integration von LEDs mit eingebauten Treibern oder Steuer-ICs (wie iC-LEDs), um den Schaltungsentwurf zu vereinfachen und erweiterte Funktionen wie individuelle Adressierbarkeit für dynamische Lichteffekte zu ermöglichen. Das hier beschriebene Bauteil mit seinen Automotive-Qualifikationen und konsistenten Leistungsdaten fügt sich in die Grundlage dieses sich entwickelnden Ökosystems ein und liefert die zuverlässige Lichtquelle für einfache wie auch komplexe Beleuchtungssysteme.