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

1. Produktübersicht

Dieses Dokument erläutert die Spezifikationen einer hochhelligen, oberflächenmontierbaren gelben LED im PLCC-2-Gehäuse (Plastic Leaded Chip Carrier). Diese Komponente wurde primär für die Automobilindustrie entwickelt und bietet zuverlässige Leistung in anspruchsvollen Umgebungen. Ihr Haupteinsatzgebiet liegt in Kfz-Innenraumbeleuchtungssystemen, einschließlich Instrumententafeln und allgemeiner Kabinenbeleuchtung, wo konstante Farbwiedergabe und langfristige Zuverlässigkeit von größter Bedeutung sind.

Die Kernvorteile dieser LED umfassen ihre kompakte Bauform, die hohe Lichtstärke für ihre Gehäusegröße und einen weiten Betrachtungswinkel von 120°, der eine gute Sichtbarkeit gewährleistet. Sie ist konstruiert, um strengen Automotive-Standards zu genügen, einschließlich der AEC-Q102-Qualifikation für diskrete optoelektronische Bauteile und spezifischen Anforderungen an Korrosionsbeständigkeit. Darüber hinaus entspricht sie wichtigen Umweltvorschriften wie RoHS, REACH und halogenfreien Standards, was sie für moderne, umweltbewusste Designs geeignet macht.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Lichttechnische und elektrische Eigenschaften

Die primäre lichttechnische Kenngröße ist die Lichtstärke mit einem typischen Wert von 900 Millicandela (mcd) bei einem Durchlassstrom (I_F) von 20mA. Der spezifizierte Bereich reicht von mindestens 560 mcd bis maximal 1400 mcd, was auf mögliche Schwankungen zwischen Produktionschargen hinweist, die durch das später beschriebene Binning-System verwaltet werden. Die dominante Wellenlänge, die die wahrgenommene gelbe Farbe definiert, beträgt typischerweise 592 Nanometer (nm), mit einem Bereich von 585 nm bis 594 nm. Der weite Betrachtungswinkel von 120 Grad (mit einer Toleranz von ±5°) bietet ein breites Abstrahlverhalten, das sich für Hintergrundbeleuchtungen und Anzeigeanwendungen eignet.

Elektrisch weist das Bauteil eine typische Durchlassspannung (V_F) von 2,0 Volt bei 20mA auf, mit einem Bereich von 1,75V bis 2,75V. Der absolute maximale Dauer-Durchlassstrom beträgt 50 mA. Der Wärmewiderstand, ein kritischer Parameter für das Wärmemanagement, ist vom Übergang zum Lötpunkt spezifiziert. Es werden zwei Werte angegeben: ein \"realer\" Wärmewiderstand (R_{th JS real}) von 160 K/W und ein \"elektrischer\" Wärmewiderstand (R_{th JS el}) von 125 K/W. Die elektrische Methode wird typischerweise aus einer Änderung der Durchlassspannung abgeleitet und oft für In-situ-Schätzungen verwendet, während der reale Wert den tatsächlichen Wärmepfad besser repräsentiert.

2.2 Absolute Maximalwerte und thermische Grenzen

Die Einhaltung der absoluten Maximalwerte ist für die Lebensdauer des Bauteils entscheidend. Die maximale Verlustleistung beträgt 137 mW. Die Sperrschichttemperatur (T_J) darf 125°C nicht überschreiten. Das Bauteil ist für Betrieb und Lagerung im Temperaturbereich von -40°C bis +110°C ausgelegt, was seine Eignung für Automotive-Umgebungen bestätigt. Es hält einem Stoßstrom (I_FM) von 100 mA für sehr kurze Impulse (≤10 μs) bei niedrigem Tastverhältnis stand. Die Empfindlichkeit gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD) beträgt 2 kV (Human Body Model), ein Standardwert, der grundlegende Handhabungsvorsichtsmaßnahmen erfordert. Das Löttemperaturprofil erlaubt Reflow-Löten mit einer Spitzentemperatur von 260°C für bis zu 30 Sekunden.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um die Konsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs nach Leistungsklassen sortiert. Dies ermöglicht es Entwicklern, Bauteile auszuwählen, die bestimmte Schwellenwerte für Schlüsselparameter erfüllen.

3.1 Binning der Lichtstärke

Die Lichtstärke wird mittels eines alphanumerischen Codesystems sortiert, das von L1 (11,2-14 mcd) bis GA (18000-22400 mcd) reicht. Für diese spezifische Artikelnummer (65-21-UY0200H-AM) sind die möglichen Ausgangsklassen im Datenblatt hervorgehoben und konzentrieren sich um die Gruppen V1 (710-900 mcd) und V2 (900-1120 mcd), was mit der typischen 900 mcd Spezifikation übereinstimmt. Es gilt eine Messtoleranz von ±8%.

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge

Die dominante Wellenlänge, die den Gelbton bestimmt, wird ebenfalls sortiert. Die Klassen sind durch dreistellige Codes definiert, die die minimale Wellenlänge in Nanometern darstellen. Für diese gelbe LED liegen die relevanten Klassen im Bereich 585-600 nm, speziell Codes wie 8588 (585-588 nm), 8891 (588-591 nm), 9194 (591-594 nm) und 9497 (594-597 nm). Der typische Wert von 592 nm fällt in die Klasse 9194. Eine enge Toleranz von ±1 nm ist spezifiziert.

3.3 Binning der Durchlassspannung

Die Durchlassspannung ist in drei Gruppen eingeteilt: 1012 (1,00-1,25V), 1215 (1,25-1,50V) und 1517 (1,50-1,75V). Die typische V_Fvon 2,0V für dieses Bauteil liegt bemerkenswert höher als das Maximum dieser Klassen, was darauf hindeutet, dass für dieses spezifische Produkt die Spannungs-Binning-Tabelle möglicherweise ein standardisiertes Unternehmensraster darstellt und die tatsächliche V_F-Charakteristik durch die Min/Typ/Max-Werte in der Eigenschaftentabelle definiert ist.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt enthält mehrere Diagramme, die das Verhalten der LED unter verschiedenen Bedingungen darstellen.

4.1 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve)

Die I-V-Kurve zeigt die für eine Diode typische exponentielle Beziehung. Während der Durchlassstrom von 0 auf 60 mA ansteigt, erhöht sich die Durchlassspannung von etwa 1,75V auf 2,2V. Diese Kurve ist entscheidend für den Entwurf der strombegrenzenden Schaltung, um einen stabilen Betrieb zu gewährleisten.

4.2 Optische Eigenschaften vs. Strom und Temperatur

DasDiagramm für relative Lichtstärke vs. Durchlassstromzeigt, dass die Lichtleistung zunächst überlinear mit dem Strom ansteigt, bevor sie bei höheren Strömen zur Sättigung tendiert. Dies unterstreicht die Bedeutung des Betriebs innerhalb des empfohlenen Bereichs für Effizienz. DasDiagramm für relative Lichtstärke vs. Sperrschichttemperaturdemonstriert thermisches Quenchen: Wenn die Sperrschichttemperatur von -40°C auf 140°C ansteigt, nimmt die Lichtleistung signifikant ab und sinkt bei 125°C auf etwa 60% ihres Wertes bei 25°C. Dies betont die Notwendigkeit eines effektiven Wärmemanagements in der Anwendung.

DasDiagramm für dominante Wellenlänge vs. Durchlassstromzeigt eine leichte Abnahme der Wellenlänge (eine \"Blauverschiebung\") mit steigendem Strom, während dasDiagramm für relative Wellenlängenverschiebung vs. Sperrschichttemperatureine deutliche \"Rotverschiebung\" (Zunahme der Wellenlänge) mit steigender Temperatur zeigt. Diese Verschiebungen sind für farbkritische Anwendungen wichtig.

4.3 Entlastung und Impulsverhalten

DieEntlastungskurve für den Durchlassstromist entscheidend für die Zuverlässigkeit. Sie zeigt den maximal zulässigen Dauer-Durchlassstrom in Abhängigkeit von der Lötpastentemperatur. Zum Beispiel beträgt bei einer Lötpastentemperatur von 110°C der maximale Strom nur noch 35 mA, verglichen mit 50 mA bei niedrigeren Temperaturen. DasDiagramm für zulässige Impulsbelastbarkeitdefiniert den erlaubten Spitzenimpulsstrom für verschiedene Impulsbreiten und Tastverhältnisse, was für Multiplexing- oder Blinkanwendungen nützlich ist.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Die LED verwendet ein standardmäßiges PLCC-2-Oberflächenmontagegehäuse. Die mechanische Zeichnung zeigt typischerweise eine Gehäusegröße von etwa 2,0 mm Länge, 1,25 mm Breite und 0,8 mm Höhe (dies sind gängige PLCC-2-Abmessungen; die genauen Werte sollten dem Abschnitt \"Mechanische Abmessungen\" entnommen werden). Das Bauteil hat zwei Anschlüsse. Die Polarität wird durch eine Markierung auf dem Gehäuse angezeigt, typischerweise eine Kerbe oder eine abgeschrägte Ecke auf der Kathodenseite. Ein empfohlenes Lötpastenlayout wird bereitgestellt, um eine zuverlässige Lötstelle und eine ordnungsgemäße thermische Verbindung zur Leiterplatte sicherzustellen.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Die Komponente eignet sich für Reflow-Lötprozesse, die in der Oberflächenmontage üblich sind. Ein spezifisches Reflow-Lötprofil wird empfohlen, mit einer Spitzentemperatur von nicht mehr als 260°C für 30 Sekunden. Dieses Profil muss eingehalten werden, um Schäden am Kunststoffgehäuse oder den internen Chips und Bonddrähten zu verhindern. Allgemeine Vorsichtsmaßnahmen umfassen die Vermeidung mechanischer Belastung des Gehäuses, die Anwendung geeigneter ESD-Schutzmaßnahmen während der Handhabung und die Sicherstellung, dass die Leiterplatte und die Lötpaste sauber sind, um Korrosion oder schwefelinduzierten Abbau zu verhindern, für die separate Testkriterien erwähnt werden.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die LEDs werden in Band- und Rollenverpackung geliefert, die mit automatischen Bestückungsmaschinen kompatibel ist. Der Verpackungsinformationsabschnitt erläutert die Rollenabmessungen, Bandbreite, Taschenabstand und Ausrichtung der Komponenten im Band. Die Artikelnummer 65-21-UY0200H-AM folgt einem spezifischen Codierungssystem, das wahrscheinlich Gehäusetyp, Farbe, Helligkeitsklasse, Wellenlängenklasse und andere Attribute angibt. Die Bestellinformationen würden die Mindestbestellmenge, den Verpackungstyp (z.B. Rollengröße) und möglicherweise Optionen für spezifische Klassenkombinationen spezifizieren.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Die primäre Anwendung ist die Kfz-Innenraumbeleuchtung. Dazu gehört die Hintergrundbeleuchtung für Instrumententafeln, Warnleuchten, Infotainment-Systemtasten und allgemeine Kabinenumgebungsbeleuchtung. Ihre AEC-Q102-Qualifikation und ihr großer Temperaturbereich machen sie direkt für diese anspruchsvollen Umgebungen geeignet.

8.2 Designüberlegungen

Stromtreiber:Ein Konstantstromtreiber wird gegenüber einer Konstantspannungsquelle mit einem Vorwiderstand dringend empfohlen, um bessere Stabilität und Langlebigkeit zu erreichen, insbesondere unter Berücksichtigung der V_F-Variation und Temperaturabhängigkeit. Der Betriebsstrom sollte basierend auf der erforderlichen Helligkeit und thermischen Entlastung gewählt werden. 20mA ist die typische Testbedingung.

Wärmemanagement:Der Wärmewiderstand vom Übergang zum Lötpunkt ist signifikant. Um Leistung und Zuverlässigkeit aufrechtzuerhalten, muss das Leiterplattenlayout eine ausreichend große thermische Lötfläche bieten, die mit Kupferflächen verbunden ist, um Wärme abzuleiten. Eine niedrige Lötpastentemperatur ist der Schlüssel zur Maximierung der Lichtleistung und Lebensdauer.

Optisches Design:Der 120°-Betrachtungswinkel eignet sich für die Beleuchtung großer Flächen. Für fokussierteres Licht können Sekundäroptiken (Linsen) erforderlich sein. Die leichte Wellenlängenverschiebung mit Strom und Temperatur sollte berücksichtigt werden, wenn Farbkonstanz über verschiedene Betriebsbedingungen hinweg kritisch ist.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu generischen kommerziellen LEDs sind die Hauptunterscheidungsmerkmale dieses Bauteils seine Automotive-Qualifikationen (AEC-Q102, Korrosionsbeständigkeit) und der erweiterte Temperaturbereich. Innerhalb des Automotive-LED-Marktes zielt die Kombination aus PLCC-2-Gehäuse (gute Balance zwischen Größe und thermischer Leistung), hoher typischer Helligkeit (900mcd) und spezifischer gelber Wellenlänge auf Innenraum-Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsaufgaben ab. Die umfassende Binning-Struktur ermöglicht im Vergleich zu nicht sortierten Bauteilen eine engere systemweite Farb- und Helligkeitsabstimmung.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich diese LED kontinuierlich mit 50 mA betreiben?

A: Ja, aber nur, wenn die Lötpastentemperatur gemäß der Entlastungskurve ausreichend niedrig gehalten wird. Bei erhöhten Temperaturen ist der maximal zulässige Dauerstrom deutlich reduziert. Ein Betrieb bei 20mA ist typisch für eine gute Balance zwischen Helligkeit und Effizienz.

F: Warum nimmt die Lichtleistung bei hoher Temperatur ab?

A: Dies ist ein grundlegendes Phänomen der Halbleiterphysik, genannt \"thermisches Quenchen\". Erhöhte Gitterschwingungen bei höheren Temperaturen fördern die nichtstrahlende Rekombination von Elektron-Loch-Paaren, was die Effizienz der Lichterzeugung verringert.

F: Wie interpretiere ich die beiden verschiedenen Wärmewiderstandswerte?

A: Der \"reale\" Wärmewiderstand (160 K/W) wurde wahrscheinlich mit einem physikalischen Temperatursensor gemessen. Der \"elektrische\" Wert (125 K/W) wird unter Verwendung der temperaturabhängigen Durchlassspannung als Stellvertreter für die Sperrschichttemperatur berechnet. Für Designzwecke ist es sicherer, den höheren (konservativeren) Wert zur Abschätzung des Temperaturanstiegs zu verwenden.

F: Ist ein strombegrenzender Widerstand ausreichend, um diese LED anzusteuern?

A: Für einfache, nicht-kritische Anwendungen mit einer stabilen Versorgungsspannung kann ein Vorwiderstand verwendet werden. Der Wert wird berechnet als R = (V_Versorgung- V_F) / I_F. Aufgrund der V_F-Variation und ihrer Temperaturabhängigkeit wird der Strom jedoch nicht perfekt stabil sein. Für Automotive-Anwendungen, bei denen Zuverlässigkeit entscheidend ist, wird ein spezieller Konstantstromtreiber-IC oder -Schaltung bevorzugt.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Beispiel: Warnleuchte in der Instrumententafel

Ein Entwickler entwirft eine Warnleuchte für eine Motorkontrollleuchte. Das Licht muss unter allen Umgebungslichtbedingungen klar sichtbar sein, Automotive-Zuverlässigkeitsstandards erfüllen und eine konsistente gelbe Farbe haben. Diese PLCC-2 gelbe LED wird ausgewählt. Das Design verwendet einen Konstantstromtreiber, der auf 18mA eingestellt ist, um ausreichende Helligkeit zu bieten, während er unterhalb des typischen 20mA-Punkts bleibt, um eine bessere Lebensdauer zu erreichen. Das Leiterplattenlayout enthält eine großzügige thermische Lötfläche, die mit einer internen Massefläche verbunden ist, um die Sperrschichttemperatur niedrig zu halten. Der Entwickler spezifiziert LEDs aus der Wellenlängenklasse 9194 und den Helligkeitsklassen V1/V2, um Farb- und Helligkeitskonsistenz über alle Einheiten in der Produktionslinie sicherzustellen.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Diese LED ist eine Halbleiterlichtquelle. Ihr Kern ist ein Chip aus Verbindungshalbleitermaterialien (typischerweise basierend auf Aluminiumgalliumindiumphosphid - AlGaInP für gelbes Licht). Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich des Chips injiziert, wo sie rekombinieren. Ein Teil dieser Rekombinationsenergie wird in Form von Photonen (Licht) freigesetzt. Die spezifische Zusammensetzung der Halbleiterschichten bestimmt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts. Das PLCC-2-Gehäuse verkapselt diesen Chip, stellt elektrische Verbindungen über Anschlussrahmen bereit und enthält eine geformte Kunststofflinse, die den Lichtaustritt formt, um den 120°-Betrachtungswinkel zu erreichen.

13. Technologietrends

Der allgemeine Trend bei Automotive-Beleuchtungs-LEDs geht hin zu höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), was den Stromverbrauch und die thermische Belastung reduziert. Es gibt auch einen Trend zur Miniaturisierung, der schlankere und flexiblere Designs für Innenverkleidungen ermöglicht. Darüber hinaus wird die Integration intelligenter Funktionen, wie eingebettete ICs zur Diagnose oder Adressierbarkeit, immer häufiger. Speziell für die Innenraumbeleuchtung wächst das Interesse an einstellbaren weißen und mehrfarbigen LEDs für Umgebungsbeleuchtungssysteme, die ihre Farbe je nach Fahrerstimmung oder Funktion ändern können. Während diese spezifische Komponente eine monochrome gelbe LED ist, sind die zugrundeliegenden Verpackungs- und Qualifikationsprozesse grundlegend für diese fortschrittlicheren Geräte.