PLCC-6 Kaltweiß-LED Datenblatt - Gehäuse 3,2x2,8x1,9mm - Spannung 3,2V - Leistung 0,48W - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument erläutert die Spezifikationen einer leistungsstarken, oberflächenmontierbaren Kaltweiß-LED im PLCC-6-Gehäuse (Plastic Leaded Chip Carrier). Das Bauteil ist für anspruchsvolle Anwendungen entwickelt, insbesondere im Automotive-Bereich, wo Zuverlässigkeit und Performance unter rauen Bedingungen entscheidend sind. Die Kernvorteile umfassen hohe Lichtstärke, einen weiten Abstrahlwinkel und einen robusten Aufbau, der Automotive-Standards erfüllt.

Der primäre Zielmarkt ist die Kfz-Beleuchtung, sowohl für Außenanwendungen wie Tagfahrlichter, Positionsleuchten, als auch für Innenraumbeleuchtung wie Instrumententafelausleuchtung, Ambientebeleuchtung und Schalterhintergrundbeleuchtung. Die AEC-Q101-Qualifikation und die Einhaltung der RoHS- und REACH-Richtlinien unterstreichen die Eignung für globale Automotive-Lieferketten.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Lichttechnische und elektrische Kenngrößen

Die wesentlichen Betriebsparameter sind unter typischen Bedingungen eines Durchlassstroms (I_F) von 150 mA und einer Umgebungstemperatur von 25°C definiert.

• Durchlassstrom (I_F):Der empfohlene Betriebsstrom beträgt 150 mA, mit einem maximalen absoluten Grenzwert von 200 mA. Ein Mindeststrom von 20 mA ist für den Betrieb erforderlich.
• Lichtstärke (I_V):Der typische Wert beträgt 10.000 Millicandela (mcd) bei 150 mA, mit einem Minimum von 7.100 mcd und einem Maximum von bis zu 18.000 mcd, abhängig vom Bin. Die Messtoleranz beträgt ±8%.
• Durchlassspannung (V_F):Typischerweise 3,2 Volt, im Bereich von minimal 2,50 V bis maximal 3,75 V bei 150 mA. Die Spannungsmesstoleranz beträgt ±0,05 V.
• Abstrahlwinkel:Ein weiter Winkel von 120 Grad (2θ_½) gewährleistet eine breite und gleichmäßige Lichtverteilung.
• Farbortkoordinaten (CIE x, y):Die typischen Koordinaten sind (0,3; 0,3). Die Toleranz für diese Koordinaten beträgt ±0,005.

2.2 Thermische Kenngrößen und absolute Grenzwerte

Das Verständnis der Grenzwerte ist für ein zuverlässiges Design entscheidend.

• Verlustleistung (P_d):Maximal 750 mW.
• Sperrschichttemperatur (T_j):Absolutes Maximum von 125°C.
• Betriebs- & Lagertemperatur:Bereich von -40°C bis +110°C.
• Thermischer Widerstand:Der thermische Widerstand Sperrschicht-Lötstelle ist mit 40 K/W (real) und 30 K/W (elektrisch) spezifiziert.
• ESD-Empfindlichkeit (HBM):Bewertet mit 8 kV, was auf eine gute Handhabungsrobustheit hinweist.
• Stoßstrom (I_FM):Kann 750 mA Impulse für ≤10 µs bei einem niedrigen Tastverhältnis standhalten.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Die LED-Ausgabe wird in Bins kategorisiert, um Konsistenz zu gewährleisten. Entwickler müssen geeignete Bins entsprechend ihren Anwendungsanforderungen auswählen.

3.1 Binning der Lichtstärke

Die Lichtstärke wird mittels eines alphanumerischen Codes (z.B. L1, EA, FB) gebinnt. Die bereitgestellte Tabelle listet Bins von L1 (11,2-14 mcd) bis GA (18000-22400 mcd) auf. Für dieses spezifische Produkt sind die möglichen Ausgangsbins hervorgehoben, wobei die typische Intensität von 10.000 mcd in die EA- (7100-9000 mcd) oder EB-Bins (9000-11200 mcd) fällt. Der genaue Bin muss aus den Bestellinformationen bestätigt werden.

3.2 Binning des Farborts (Farbe)

Die Weißfarbe wird gemäß CIE 1931 (x, y)-Koordinaten gebinnt. Das Datenblatt definiert spezifische Bins (z.B. 64A, 64B, 64C, 64D, 60A, 60B) mit engen Koordinatengrenzen und korrelierten Farbtemperaturbereichen (CCT), typischerweise um 6240K bis 6680K, was einem kaltweißen Erscheinungsbild entspricht. Die typischen Koordinaten (0,3; 0,3) würden in einen dieser definierten Bins fallen.

4. Analyse der Kennlinien

Grafische Daten geben Aufschluss über das Verhalten der LED unter verschiedenen Bedingungen.

4.1 Spektrale Verteilung und Abstrahlcharakteristik

Das Diagramm der relativen spektralen Verteilung zeigt ein Maximum im blauen Wellenlängenbereich, typisch für eine phosphorkonvertierte Weiß-LED. Das Diagramm der Abstrahlcharakteristik bestätigt die lambertähnliche Verteilung mit einem 120-Grad-Abstrahlwinkel, bei dem die Intensität auf die Hälfte des Spitzenwerts abfällt.

4.2 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kennlinie)

Die Kennlinie verdeutlicht den exponentiellen Zusammenhang. Bei 150 mA beträgt die Spannung etwa 3,2 V. Diese Kurve ist für den Entwurf der strombegrenzenden Treiberschaltung essenziell.

4.3 Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Die Lichtausbeute steigt mit dem Strom, jedoch nicht linear. Die Kennlinie zeigt, dass die relative Intensität bei höheren Strömen sättigt, was die Bedeutung des Betriebs im empfohlenen Bereich für Effizienz und Lebensdauer unterstreicht.

4.4 Temperaturabhängigkeit

Relative Lichtstärke vs. Sperrschichttemperatur:Die Lichtausbeute nimmt mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Bei der maximalen Sperrschichttemperatur von 125°C ist die relative Intensität deutlich niedriger als bei 25°C. Eine angemessene Wärmemanagement ist entscheidend, um die Helligkeit aufrechtzuerhalten.

Relative Durchlassspannung vs. Sperrschichttemperatur:Die Durchlassspannung hat einen negativen Temperaturkoeffizienten und nimmt linear mit steigender Temperatur ab. Dies kann in einigen Anwendungen zur indirekten Temperaturüberwachung genutzt werden.

Farbortverschiebung vs. Temperatur und Strom:Die Diagramme zeigen, wie sich die CIE x- und y-Koordinaten mit der Sperrschichttemperatur und dem Durchlassstrom ändern. Die Verschiebungen sind generell gering, müssen jedoch in farbkritischen Anwendungen berücksichtigt werden.

4.5 Durchlassstrom-Derating und Impulsbelastbarkeit

Die Derating-Kurve gibt den maximal zulässigen Durchlassstrom in Abhängigkeit von der Lötstellen-Temperatur (T_S) an. Zum Beispiel beträgt bei einer T_Svon 100°C der maximale I_F110 mA. Das Diagramm zur Impulsbelastbarkeit zeigt den zulässigen Spitzen-Durchlassstrom (I_FA) für verschiedene Impulsbreiten (t_p) und Tastverhältnisse (D).

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Mechanische Abmessungen

Die LED verwendet ein standardmäßiges PLCC-6-Oberflächenmontagegehäuse. Die genauen Abmessungen (Länge, Breite, Höhe) und Anschlussabstände sind in der mechanischen Zeichnung (Abschnitt 7 des originalen PDFs) definiert. Der Gehäuseumriss ist entscheidend für das Leiterplatten-Footprint-Design.

5.2 Empfohlene Lötflächengeometrie

Eine Lötflächengeometrie wird bereitgestellt, um ein korrektes Löten, Wärmeübertragung und mechanische Stabilität zu gewährleisten. Die Befolgung dieser Empfehlung verhindert "Tombstoning" und verbessert die Zuverlässigkeit der Lötstellen.

5.3 Polaritätskennzeichnung

Das PLCC-6-Gehäuse hat eine markierte Ecke oder ein anderes Merkmal, um die Kathode anzuzeigen. Die korrekte Ausrichtung ist für den Schaltungsbetrieb entscheidend.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Ein spezifisches Reflow-Profil wird empfohlen, mit einer Spitzentemperatur von 260°C für maximal 30 Sekunden. Dieses JEDEC-konforme Profil verhindert thermische Schäden am Kunststoffgehäuse und am Chip.

6.2 Anwendungshinweise

• ESD-Schutz:Obwohl für 8 kV HBM bewertet, sollten während der Handhabung Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen beachtet werden.
• Stromregelung:Die LED sollte stets mit einer Konstantstromquelle und nicht mit einer Konstantspannung betrieben werden, um thermisches Durchgehen zu verhindern.
• Wärmemanagement:Die Leiterplatte sollte mit ausreichender Wärmeableitung entworfen werden, unter Verwendung der empfohlenen Lötflächengeometrie und gegebenenfalls Wärmeleitungen zur Wärmeableitung.
• Schwefelbeständigkeit:Das Bauteil verfügt über Schwefelrobustheit, ein wichtiges Merkmal für Automotive-Umgebungen, in denen schwefelhaltige Gase versilberte Bauteile korrodieren können.
• MSL (Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe):Bewertet mit MSL 2. Dies bedeutet, dass das Bauteil innerhalb eines Jahres nach dem Versiegelungsdatum verwendet und vor dem Reflow-Löten gebacken werden muss, wenn es länger als seine Bodenlebensdauer Umgebungsbedingungen ausgesetzt war.

7. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

7.1 Typische Anwendungsszenarien

• Automotive-Außenbeleuchtung:Tagfahrlichter (DRL), Seitenmarkierungsleuchten, dritte Bremsleuchte (CHMSL). Die hohe Helligkeit und der weite Winkel sind vorteilhaft.
• Automotive-Innenraumbeleuchtung:Instrumententafel-Hintergrundbeleuchtung, Infotainment-Systemtasten, Ambientebeleuchtungsstreifen, Innenraumleuchten.

7.2 Designüberlegungen

• Treiber-Schaltung:Ein Schalt- oder Linear-Konstantstromtreiber ist erforderlich. Berechnen Sie den erforderlichen strombegrenzenden Widerstand oder die Treibereinstellungen basierend auf der typischen V_Fund der Versorgungsspannung.
• Optik:Der weite 120-Grad-Winkel kann sekundäre Optiken (Linsen, Lichtleiter) erfordern, um den Strahl für spezifische Anwendungen zu kollimieren oder zu formen.
• Thermisches Design:Nutzen Sie den thermischen Widerstand (R_thJS) und die Derating-Kurve, um die erwartete Sperrschichttemperatur zu berechnen. Stellen Sie sicher, dass T_junter allen Betriebsbedingungen unter 125°C bleibt. Ein Kühlkörper auf der Leiterplatte kann für Hochstrom- oder Hochtemperaturbetrieb notwendig sein.
• Bin-Auswahl:Für Anwendungen, die eine konsistente Helligkeit oder Farbe über mehrere LEDs hinweg erfordern, sollten enge Bins für Lichtstärke und Farbortkoordinaten spezifiziert werden.

8. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Wie hoch ist der typische Leistungsverbrauch dieser LED?

A: Am typischen Betriebspunkt von 150 mA und 3,2 V beträgt die Leistung P = I_F* V_F= 0,150 A * 3,2 V = 0,48 Watt.

F: Wie interpretiere ich das Lichtstärke-Bin 'EA'?

A: Das 'EA'-Bin entspricht einem Lichtstärkebereich von 7.100 bis 9.000 mcd, gemessen bei 150 mA. Jede mit diesem Bin gekennzeichnete LED hat eine Intensität innerhalb dieses Bereichs.

F: Kann diese LED direkt in einer 12V-Kfz-Schaltung verwendet werden?

A: Nein. Die LED benötigt einen Konstantstromtreiber. Ein direkter Anschluss an eine 12V-Quelle würde einen übermäßigen Stromfluss verursachen und das Bauteil sofort zerstören. Es muss eine strombegrenzende Schaltung oder ein dedizierter LED-Treiber-IC verwendet werden.

F: Was bedeutet 'Schwefelrobustheit'?

A: Es bedeutet, dass die Verpackungsmaterialien und Oberflächen der LED gegenüber Korrosion durch schwefelhaltige Gase (üblich in industriellen und einigen Automotive-Umgebungen) beständig sind, was die Langzeit-Zuverlässigkeit erhöht.

9. Praktisches Designbeispiel

Szenario:Entwurf eines Tagfahrlicht-Moduls (DRL) unter Verwendung dieser LED.

Schritte:

1. Anforderungen bestimmen:Ziel-Lichtstärke pro LED, Lichtverteilung, Betriebsspannung (z.B. 12V-Bordnetz).
2. Treiber auswählen:Wählen Sie einen Automotive-tauglichen Abwärtswandler-Konstantstrom-LED-Treiber-IC, der einen Eingang von 9-16V akzeptiert und einen stabilen Ausgang von 150 mA liefert.
3. Thermische Berechnung:Schätzen Sie die Leiterplattentemperatur. Wenn die Umgebungstemperatur im Motorraum 85°C erreichen kann, verwenden Sie die Derating-Kurve. Bei T_S= 95°C beträgt der maximale I_F~200 mA. Der Betrieb bei 150 mA bietet einen Sicherheitsabstand. Berechnen Sie, ob die Kupferfläche der Leiterplatte ausreicht, um T_Sunter diesem Niveau zu halten.
4. Optisches Design:Kombinieren Sie die LED mit einer TIR-Linse (Total Internal Reflection), um den 120-Grad-Ausgang zu einem für ein DRL geeigneten, regulierten Strahl zu kollimieren.
5. Bin-Spezifikation:Für ein einheitliches Erscheinungsbild spezifizieren Sie für alle LEDs im Modul einen einzigen, engen Farbort-Bin (z.B. 64B) und einen Lichtstärke-Bin (z.B. EB).