1608-SR0100M-AM PLCC-2 Super-Rot-LED Datenblatt - Größe 1,6x0,8mm - Spannung 2,1V - Leistung 0,05W - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 1608-SR0100M-AM ist eine hochleistungsfähige, oberflächenmontierbare Super-Rot-LED in einem kompakten PLCC-2-Gehäuse. Sie wurde primär für Anwendungen in der Kfz-Innenraumbeleuchtung entwickelt und bietet eine gute Balance aus Helligkeit, Zuverlässigkeit und Effizienz. Ihre Kernpositionierung liegt in der Erfüllung strenger Automotive-Anforderungen bei gleichzeitig konsistenter optischer Leistung in einem miniaturisierten Bauraum.

Die Kernvorteile dieser Komponente umfassen ihre Qualifikation nach dem AEC-Q102-Standard für diskrete optoelektronische Bauelemente, was Zuverlässigkeit unter rauen Automotive-Umgebungsbedingungen sicherstellt. Sie verfügt zudem über einen weiten Abstrahlwinkel von 120 Grad, was sie für Anwendungen geeignet macht, die eine breite Ausleuchtung erfordern. Darüber hinaus ist das Produkt konform mit RoHS, REACH und halogenfreien Vorschriften und entspricht somit globalen Umwelt- und Sicherheitsstandards.

Der Zielmarkt liegt klar im Bereich der Automotive-Elektronik, insbesondere für Innenraum-Ambientebeleuchtung, Kontrollleuchten sowie Hintergrundbeleuchtung von Schaltern und Displays. Ihre Spezifikationen machen sie zu einer geeigneten Wahl für Entwickler, die eine robuste, kompakte und helle rote Lichtquelle benötigen.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Lichttechnische und elektrische Kenngrößen

Die primäre lichttechnische Kenngröße ist die Lichtstärke (Iv). Bei einem typischen Durchlassstrom (IF) von 10 mA liefert die LED 210 Millicandela (mcd), mit einem Minimum von 150 mcd und einem Maximum von 330 mcd. Die Durchlassspannung (VF) bei diesem Strom beträgt typischerweise 2,1 Volt, im Bereich von 1,5V bis 2,5V. Diese relativ niedrige Spannung trägt zu einer geringeren Verlustleistung bei. Die dominante Wellenlänge (λd) liegt bei 630 nm (Super Rot), mit einem Bereich von 624 nm bis 639 nm, was ihre Farbreinheit definiert.

2.2 Thermische Kenngrößen und absolute Maximalwerte

Das thermische Management ist entscheidend für die Lebensdauer der LED. Der thermische Widerstand von Sperrschicht zur Lötstelle wird mit 150 K/W (real) und 120 K/W (elektrisch) spezifiziert. Die absoluten Maximalwerte definieren die Betriebsgrenzen: ein maximaler Durchlassstrom von 20 mA, eine maximale Verlustleistung von 50 mW und einen Betriebstemperaturbereich von -40°C bis +110°C. Die maximale Sperrschichttemperatur beträgt 125°C. Das Überschreiten dieser Grenzwerte kann zu dauerhaften Schäden führen. Das Bauteil hält einem Stoßstrom von 50 mA für Impulse ≤10 μs stand. Wichtig zu beachten ist, dass diese LED nicht für den Betrieb mit Sperrspannung ausgelegt ist.

2.3 Zuverlässigkeits- und Konformitätsspezifikationen

Das Bauteil ist für eine elektrostatische Entladungsempfindlichkeit (ESD) von 2 kV (Human Body Model) ausgelegt, was einem Standardwert für Handhabungsvorsichtsmaßnahmen entspricht. Es hat einen Feuchtesensitivitätslevel (MSL) von 3, was bedeutet, dass es vor dem Löten getrocknet werden muss, wenn es länger als 168 Stunden Umgebungsbedingungen ausgesetzt war. Die Korrosionsbeständigkeit ist als B1 klassifiziert, und es ist nach dem AEC-Q102-Standard qualifiziert, was ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal für Automotive-Anwendungen darstellt.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um Konsistenz in der Serienfertigung sicherzustellen, werden LEDs anhand wichtiger Parameter in Bins (Sortierklassen) eingeteilt.

3.1 Binning der Lichtstärke

Die Lichtstärke wird mit einem zweistelligen Code (z.B. SX, SY, SZ) gebinnt. Der erste Buchstabe (Q, R, S, T, U, V, A, B) repräsentiert eine Gruppe mit ansteigenden Intensitätsbereichen. Der zweite Buchstabe (X, Y, Z) unterteilt jede Gruppe weiter. Für die 1608-SR0100M-AM fällt der typische Bin in die 'S'-Gruppe, speziell die SX-, SY- oder SZ-Bins, die Intensitätsbereichen von 180-210 mcd, 210-240 mcd bzw. 240-280 mcd entsprechen. Für Lichtstrommessungen gilt eine Toleranz von ±8%.

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge

Die dominante Wellenlänge wird mit einem vierstelligen Code (z.B. 2730, 3033) gebinnt. Diese Codes entsprechen spezifischen Nanometerbereichen. Für diese Super-Rot-LED liegen die relevanten Bins um 630 nm herum. Der typische Bin für dieses Bauteil ist 2730 (627-630 nm) oder 3033 (630-633 nm). Die Fertigungstoleranz für die dominante Wellenlänge beträgt ±1 nm.

3.3 Binning der Durchlassspannung

Die Durchlassspannung wird mit einem vierstelligen Code (z.B. 2022, 2225) gebinnt. Die typische Durchlassspannung von 2,1V für diese LED platziert sie in den 2022-Bin (2,00V - 2,25V) oder möglicherweise den 2225-Bin (2,25V - 2,50V). Dieses Binning hilft beim Schaltungsentwurf für die Stromregelung.

4. Analyse der Leistungskurven

4.1 IV-Kennlinie und relative Lichtstärke

Die Kennlinie Durchlassstrom vs. Durchlassspannung zeigt einen charakteristischen exponentiellen Zusammenhang. Die Spannung steigt mit dem Strom allmählich an. Die Kurve der relativen Lichtstärke vs. Durchlassstrom ist im typischen Arbeitsbereich (2-20 mA) nahezu linear, was auf eine gute Effizienz hinweist. Ein Betrieb der LED über 20 mA hinaus wird nicht empfohlen, da dies den absoluten Maximalwert überschreitet.

4.2 Temperaturabhängigkeit

Die Kurve der relativen Lichtstärke vs. Sperrschichttemperatur zeigt, dass die Lichtleistung mit steigender Temperatur abnimmt. Bei der maximalen Sperrschichttemperatur von 125°C beträgt die relative Intensität etwa 40-50% ihres Wertes bei 25°C. Dieser thermische Quencheffekt ist typisch für LEDs und muss im thermischen Design berücksichtigt werden. Die Kurve der relativen Durchlassspannung vs. Sperrschichttemperatur zeigt einen negativen Koeffizienten, wobei die Spannung linear mit steigender Temperatur fällt, was für die Temperaturerfassung genutzt werden kann.

4.3 Spektrale Verteilung und Wellenlängenverschiebung

Das Diagramm der Wellenlängencharakteristik zeigt einen schmalen Peak um 630 nm, was die Super-Rot-Farbe bestätigt. Das Diagramm der relativen Wellenlängenverschiebung vs. Sperrschichttemperatur zeigt, dass die dominante Wellenlänge mit steigender Temperatur leicht zunimmt (Rotverschiebung), ein häufiges Phänomen bei Halbleiterlichtquellen.

4.4 Derating und Impulsbelastbarkeit

Die Derating-Kurve für den Durchlassstrom ist entscheidend für den Entwurf. Sie zeigt, dass der maximal zulässige kontinuierliche Durchlassstrom reduziert werden muss, wenn die Temperatur der Lötstelle steigt. Bei der maximalen Betriebsumgebungstemperatur (mit einer Lötstellentemperatur von 110°C) darf der Strom 20 mA nicht überschreiten. Das Diagramm der zulässigen Impulsbelastbarkeit erlaubt höhere Spitzenströme (bis zu 60 mA) unter gepulsten Bedingungen mit niedrigen Tastverhältnissen, was für Multiplexing- oder Blinkanwendungen nützlich ist.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Abmessungen

Die LED ist in einem standardmäßigen PLCC-2-Gehäuse (Plastic Leaded Chip Carrier) untergebracht. Die Gehäuseabmessungen betragen 1,6 mm in der Länge, 0,8 mm in der Breite und etwa 0,6 mm in der Höhe (typisch für diesen Gehäusetyp, die genaue Höhe sollte jedoch dem Maßzeichnung entnommen werden). Das Bauteil verfügt über zwei Anschlüsse (Anode und Kathode).

5.2 Empfohlene Lötflächengeometrie und Polarität

Eine empfohlene Lötflächengeometrie (Land Pattern) wird bereitgestellt, um eine korrekte Lötstellenbildung und mechanische Stabilität während des Reflow-Lötens sicherzustellen. Das Lötflächen-Design berücksichtigt den Bauraum des Bauteils und hilft, Tombstoning zu verhindern. Die Polarität ist durch eine Markierung auf dem Gehäuse angegeben, typischerweise eine Kerbe oder ein Punkt in der Nähe der Kathode. Die korrekte Ausrichtung ist für den Schaltungsbetrieb wesentlich.

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 Spitzentemperatur, gemessen am Gehäuse oder an den Anschlüssen. Ein Standard-Relflow-Profil mit Aufheiz-, Halte-, Reflow- und Abkühlphase sollte eingehalten werden. Der MSL-Level 3 schreibt vor, dass bei geöffneter Feuchtigkeitsschutzverpackung die Bauteile innerhalb von 168 Stunden unter Werksbedingungen gelötet oder gemäß IPC/JEDEC-Standards getrocknet werden müssen.

6.2 Vorsichtsmaßnahmen für Gebrauch und Lagerung

Allgemeine Vorsichtsmaßnahmen umfassen die Vermeidung mechanischer Belastung der LED-Linse, die Verhinderung von Kontamination und die Verwendung geeigneter Handhabungstechniken, um ESD-Schäden zu vermeiden. Die Lagerung sollte in einer trockenen, dunklen Umgebung innerhalb des spezifizierten Temperaturbereichs von -40°C bis +110°C erfolgen. Die Schwefeltestkriterien geben Aufschluss über die Beständigkeit des Produkts gegenüber schwefelhaltiger Atmosphäre, was für bestimmte Automotive- oder Industrieumgebungen wichtig ist.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die LEDs werden auf Gurt und Rolle für die automatisierte Montage geliefert. Standardmengen pro Rolle sind typischerweise 4000 oder 5000 Stück, dies kann jedoch variieren. Die Artikelnummer 1608-SR0100M-AM folgt einer logischen Struktur: "1608" bezeichnet die Gehäusegröße (1,6x0,8mm), "SR" steht für Super Rot, "01" bezieht sich auf den Lichtstärke-Bin, "00" auf den Wellenlängen-Bin, "M" kann einen Durchlassspannungs-Bin oder ein anderes Merkmal anzeigen, und "AM" kennzeichnet die Automotive-Qualität. Die Bestellung spezifischer Bins erfordert die Konsultation der vollständigen Binning-Tabellen und die Angabe der genauen Codes.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Die primäre Anwendung ist die Kfz-Innenraumbeleuchtung. Dazu gehören die Instrumententafel-Hintergrundbeleuchtung, Ambientebeleuchtung im Fußraum, Mittelkonsole-Beleuchtung, Schalter-Hintergrundbeleuchtung und Kontrollleuchten für verschiedene Bedienelemente. Ihr weiter Abstrahlwinkel macht sie geeignet für Flächenbeleuchtung, bei der ein gleichmäßiges Erscheinungsbild gewünscht ist.

8.2 Design-Überlegungen

Beim Entwurf mit dieser LED ist die Strombegrenzung zu berücksichtigen. Ein Vorwiderstand oder Konstantstromtreiber ist zwingend erforderlich, um das Überschreiten des maximalen Durchlassstroms zu verhindern, insbesondere unter Berücksichtigung des negativen Temperaturkoeffizienten von Vf. Das thermische Design ist kritisch; stellen Sie sicher, dass das PCB-Layout eine ausreichende Wärmeableitung bietet und dass die Betriebsumgebungstemperatur kein Derating unter die erforderliche Lichtleistung erzwingt. Für PWM-Dimmung sollte die Frequenz hoch genug sein (typischerweise >100 Hz), um sichtbares Flackern zu vermeiden.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu Standard-PLCC-2-LEDs ohne Automotive-Qualifikation ist das wesentliche Unterscheidungsmerkmal der 1608-SR0100M-AM ihre AEC-Q102-Qualifikation, die strenge Tests für Temperaturwechsel, Feuchte, Hochtemperatur-Lebensdauer und andere Belastungen umfasst. Ihre Korrosionsbeständigkeit (Klasse B1) und Schwefelbeständigkeit sind ebenfalls für Automotive-Umgebungen verbessert. Die typische Lichtstärke von 210 mcd ist für ihre Gehäusegröße und Stromaufnahme wettbewerbsfähig.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Was ist der empfohlene Betriebsstrom?

A: Der typische Betriebsstrom beträgt 10 mA und bietet eine gute Balance aus Helligkeit und Effizienz. Sie kann von 2 mA (Minimum) bis zu 20 mA (absolutes Maximum) betrieben werden.

F: Wie beeinflusst die Temperatur die Helligkeit?

A: Die Helligkeit nimmt mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Bei 125°C kann die Ausgangsleistung etwa die Hälfte des Wertes bei 25°C betragen. Eine ordnungsgemäße Wärmeableitung ist für eine konsistente Leistung unerlässlich.

F: Kann ich diese LED mit einer 3,3V- oder 5V-Versorgung betreiben?

A: Ja, aber Sie müssen einen Vorwiderstand zur Strombegrenzung verwenden. Zum Beispiel, bei einer 5V-Versorgung, einem Zielstrom von 10 mA und einer typischen Vf von 2,1V, wäre der Widerstandswert R = (5V - 2,1V) / 0,01A = 290 Ohm. Ein 300-Ohm-Widerstand wäre ein geeigneter Standardwert.

F: Ist diese LED für Automotive-Außenanwendungen geeignet?

A: Das Datenblatt gibt die Anwendung als "Automotive Innenraumbeleuchtung" an. Für den Außeneinsatz müssten Faktoren wie höherer Feuchtigkeitsschutz (IP-Schutzart), größere Temperaturbereiche und andere optische Anforderungen mit dem Hersteller für ein spezifisches Außenanwendungs-Produkt verifiziert werden.

11. Praktischer Entwurf und Anwendungsbeispiel

Beispiel: Hintergrundbeleuchtung von Armaturenbrett-Tasten

Ein Entwickler entwirft ein Armaturenbrett-Bedienfeld mit 10 hinterleuchteten Tasten. Jede Taste benötigt eine einzelne Super-Rot-LED zur Beleuchtung. Bei Verwendung der 1608-SR0100M-AM mit jeweils 10 mA beträgt der Gesamtstrom 100 mA. Ein einfacher Entwurf nutzt die 12V-Bordnetzspannung. Für jede LED ist ein strombegrenzender Widerstand erforderlich. Der Widerstandswert wird berechnet als (12V - 2,1V) / 0,01A = 990 Ohm. Ein 1 kΩ, 1/8W Widerstand wird gewählt. Die LEDs sind auf einer Leiterplatte hinter lichtdurchlässigen Tasten platziert. Der weite 120°-Abstrahlwinkel gewährleistet eine gleichmäßige Ausleuchtung der Tastenoberfläche. Eine thermische Analyse bestätigt, dass in der geschlossenen Armaturenbrettumgebung die Sperrschichttemperatur aufgrund der geringen Gesamtverlustleistung (ca. 0,21W für alle 10 LEDs) deutlich unter dem Maximalwert bleibt.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiterbauelemente, die Licht emittieren, wenn ein elektrischer Strom durch sie fließt. Dieses Phänomen wird als Elektrolumineszenz bezeichnet. Bei einer roten LED wie der 1608-SR0100M-AM hat das Halbleitermaterial (typischerweise basierend auf Aluminiumgalliumarsenid - AlGaAs) eine spezifische Bandlückenenergie. Wenn sich Elektronen mit Elektronenlöchern innerhalb des Bauelements rekombinieren, wird Energie in Form von Photonen (Lichtteilchen) freigesetzt. Die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Energie der Bandlücke bestimmt; eine größere Bandlücke erzeugt Licht mit kürzerer Wellenlänge (blaueres Licht). Das PLCC-2-Gehäuse beherbergt den Halbleiterchip, stellt elektrische Verbindungen über zwei Anschlüsse bereit und enthält eine geformte Kunststofflinse, die den Lichtaustritt formt, um den spezifizierten 120-Grad-Abstrahlwinkel zu erreichen.

13. Technologietrends und Entwicklungen

Der Trend in der Automotive-LED-Beleuchtung geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), was einen geringeren Stromverbrauch und eine reduzierte thermische Belastung ermöglicht. Miniaturisierung ist ebenfalls ein Schlüsselfaktor, wobei Gehäuse wie 1608 (1,6x0,8mm) und sogar noch kleinere immer häufiger werden, um schlankere Designs zu ermöglichen. Integration ist ein weiterer Trend, mit Multi-Chip-Gehäusen oder LEDs, die mit Treibern und Sensoren in einem einzigen Modul kombiniert sind. Für farbspezifische LEDs wie Super Rot führen Verbesserungen in der Phosphortechnologie (falls verwendet) oder in epitaktischen Wachstumstechniken zu engeren Wellenlängen-Bins und einer verbesserten Farbkonstanz über Temperatur und Lebensdauer, was für Anwendungen entscheidend ist, bei denen Farbabgleich über mehrere Lichtquellen hinweg wichtig ist.