PLCC-6 RGB-LED Datenblatt - 120° Abstrahlwinkel - Rot 1,95V/900mcd, Grün 2,75V/2200mcd, Blau 3,0V/320mcd @20mA - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt detailliert die technischen Spezifikationen einer hochleistungsfähigen, oberflächenmontierbaren RGB-LED (Rot, Grün, Blau) im PLCC-6-Gehäuse. Die Komponente ist für anspruchsvolle Anwendungen entwickelt, insbesondere im Automobilsektor, wo Zuverlässigkeit, konstante Leistung und Robustheit gegenüber Umwelteinflüssen entscheidend sind. Ihre Hauptfunktion ist die Bereitstellung lebendiger, mehrfarbiger Beleuchtung für Innenraum-Ambientelicht, Schalter-Hintergrundbeleuchtung und andere Anzeigefunktionen.

Die zentralen Vorteile dieser Komponente sind ihr kompaktes PLCC-6-Format, ein weiter Abstrahlwinkel von 120 Grad für exzellente Sichtbarkeit und individuell hohe Lichtstärken für jeden Farbkanal. Sie ist konstruiert, um strengen Automotive-Qualifikationen zu genügen und langfristige Leistung unter rauen Betriebsbedingungen zu gewährleisten.

Der Zielmarkt sind primär Hersteller von Automobilelektronik, speziell für Innenraum-Beleuchtungsmodule, Armaturenbrett-Illumination, Ambientelicht-Systeme und taktile Schalter-Hintergrundbeleuchtung. Ihre Konformität mit Industriestandards macht sie auch für andere hochzuverlässige Consumer- und Industrieanwendungen geeignet.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Photometrische und elektrische Kenngrößen

Die Leistung des Bauteils ist unter Standard-Testbedingungen (Ts=25°C) definiert. Der Durchlassstrom (I_F) für alle drei Farben hat einen typischen Arbeitspunkt von 20mA, mit maximalen Grenzwerten von 50mA für Rot und 30mA für Grün und Blau. Die minimalen Durchlassströme betragen 5mA für Rot und 3mA für Grün/Blau, unterhalb derer ein Betrieb nicht empfohlen wird.

Lichtstärke (I_V):Dies ist eine zentrale Leistungskennzahl. Bei 20mA betragen die typischen Werte 900 mcd (Rot), 2200 mcd (Grün) und 320 mcd (Blau). Der Grün-Kanal bietet die höchste Ausgangsleistung, gefolgt von Rot und dann Blau. Die Messtoleranz für den Lichtstrom beträgt ±8%.

Durchlassspannung (V_F):Der Spannungsabfall über jede Diode bei 20mA beträgt typischerweise 1,95V für Rot, 2,75V für Grün und 3,00V für Blau. Diese Werte sind entscheidend für die Treiberschaltungsauslegung und die Berechnung der Verlustleistung. Die Messtoleranz der Durchlassspannung beträgt ±0,05V.

Dominante Wellenlänge (λ_d):Definiert die wahrgenommene Farbe. Typische Werte sind 626nm (Rot), 527nm (Grün) und 455nm (Blau) mit einer engen Toleranz von ±1nm. Dies gewährleistet eine konsistente Farbausgabe über alle Produktionschargen.

Abstrahlwinkel (φ):Ein konsistenter Wert von 120 Grad für alle drei Farben mit einer Toleranz von ±5°. Dieser weite Winkel sorgt für eine gleichmäßige Ausleuchtung über eine große Fläche.

2.2 Thermische und Zuverlässigkeitskenngrößen

Thermischer Widerstand (R_{th JS}):Dieser Parameter gibt an, wie effektiv Wärme vom LED-Chip (Junction) zum Lötpunkt abgeführt wird. Es werden zwei Werte angegeben: Real (optisch gemessen) und Elektrisch (über Spannungsmethode gemessen). Für den Rot-Kanal beträgt der maximale reale thermische Widerstand 160 K/W, während er für Grün und Blau 130 K/W beträgt. Der elektrische thermische Widerstand ist niedriger bei 125 K/W (Rot) und 100 K/W (Grün/Blau). Niedrigere Werte sind für das Wärmemanagement vorteilhafter.

Absolute Maximalwerte:Dies sind Belastungsgrenzen, die nicht überschritten werden dürfen, auch nicht kurzzeitig. Wichtige Grenzwerte sind eine maximale Sperrschichttemperatur (T_J) von 125°C, ein Betriebstemperaturbereich (T_opr) von -40°C bis +110°C und eine Lagertemperatur (T_stg) von -40°C bis +110°C. Das Bauteil hält einer ESD-Entladung (HBM) von bis zu 2kV stand und einer Reflow-Löttemperatur von 260°C für 30 Sekunden.

Verlustleistung (P_d):Die maximal zulässige Verlustleistung beträgt 137 mW für die rote LED und 105 mW für die grünen und blauen LEDs. Das Überschreiten dieses Limits riskiert eine Beschädigung des Bauteils.

3. Binning-Informationen und Artikelnummernsystem

Das Produkt nutzt ein Binning-System, um LEDs basierend auf wichtigen optischen und elektrischen Parametern zu kategorisieren und so Konsistenz für den Endanwender sicherzustellen. Während die vollständige Binning-Matrix im Datenblatt detailliert ist, umfassen die primären Binning-Parameter typischerweise:

• Lichtstärke-Binning:LEDs werden basierend auf ihrer gemessenen Lichtausbeute bei einem spezifischen Strom (z.B. 20mA) in Bins sortiert. Dies gewährleistet eine einheitliche Helligkeit in einer Baugruppe.
• Dominante Wellenlänge / Farbort-Binning:LEDs werden gemäß ihrer präzisen Wellenlänge oder ihrer Farbkoordinaten im CIE-Farbraumdiagramm gruppiert. Dies ist entscheidend, um konsistente und genaue Farben zu erreichen, insbesondere in Multi-LED-Arrays oder beim Erfüllen spezifischer Farbanforderungen.
• Durchlassspannungs-Binning:Die Sortierung nach V_{Fhilft bei der Auslegung effizienterer Treiberschaltungen und kann für den Stromausgleich in Parallelschaltungen wichtig sein.}

Die Artikelnummer67-63L-RGB0200H-A04-2T-AMkodiert dieses Binning und andere Produktattribute. Die spezifischen alphanumerischen Codes (wie "A04" und "2T") entsprechen den ausgewählten Bins für Intensität, Wellenlänge und Spannung der Rot-, Grün- und Blau-Chips innerhalb dieses einzelnen Gehäuses. Der Bestellinformationsabschnitt liefert den Schlüssel zur Interpretation dieses Codes für die Beschaffung.

4. Analyse der Leistungskurven

4.1 IV-Kennlinie und relative Lichtstärke

Das Diagramm "Durchlassstrom vs. Durchlassspannung" zeigt die für Dioden typische exponentielle Beziehung. Die rote LED hat die niedrigste Schwellenspannung, gefolgt von Grün, dann Blau. Dieses Diagramm ist essenziell für die Auswahl des passenden Vorwiderstands oder den Entwurf eines Konstantstrom-Treibers.

Das Diagramm "Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom" zeigt, dass die Lichtausbeute mit dem Strom ansteigt, jedoch nicht linear. Sie neigt bei höheren Strömen zur Sättigung. Diese Kurve hilft Entwicklern, den Treiberstrom für die gewünschte Helligkeit unter Berücksichtigung von Effizienz und Bauteillebensdauer zu optimieren.

4.2 Temperaturabhängigkeit

Relative Lichtstärke vs. Sperrschichttemperatur:Die Lichtausbeute nimmt mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Die Abnahmerate variiert je nach Farbe; das Diagramm zeigt, dass Blau typischerweise temperaturabhängiger ist als Rot oder Grün. Dies ist eine kritische Überlegung für das Wärmemanagement in der finalen Anwendung.

Relative Durchlassspannung vs. Sperrschichttemperatur:Die Durchlassspannung hat einen negativen Temperaturkoeffizienten – sie sinkt mit steigender Temperatur. Diese Eigenschaft kann manchmal für die indirekte Temperaturerfassung genutzt werden.

Relative Wellenlängenverschiebung vs. Sperrschichttemperatur:Die dominante Wellenlänge verschiebt sich mit der Temperatur. Im Allgemeinen nimmt die Wellenlänge zu (verschiebt sich zu längeren Wellenlängen oder "rotverschoben") bei steigender Temperatur. Diese Verschiebung muss in farbkritischen Anwendungen berücksichtigt werden.

4.3 Spektrale und Strahlungscharakteristiken

Das Diagramm "Relative spektrale Verteilung" stellt die Intensität des emittierten Lichts über das sichtbare Spektrum für jede Farbe dar. Es zeigt die Reinheit und die Peak-Wellenlängen der Rot-, Grün- und Blau-Emissionen. Die Halbwertsbreite (FWHM) dieser Peaks kann abgeleitet werden, was auf die Farbsättigung hinweist.

Die "Typischen Diagramme der Strahlungscharakteristik" (für Rot, Grün und Blau) veranschaulichen die räumliche Lichtverteilung – das Strahlungsdiagramm. Der 120° Abstrahlwinkel ist definiert als der volle Winkel, bei dem die Intensität auf 50% des Spitzenwerts (auf der Achse) abfällt. Diese Polardiagramme sind für das optische Design, z.B. die Auswahl von Diffusoren oder Linsen, von entscheidender Bedeutung.

4.4 Durchlassstrom-Derating

Separate Derating-Kurven für Rot, Grün und Blau zeigen den maximal zulässigen Durchlassstrom in Abhängigkeit von der Lötpad-Temperatur (T_S). Mit steigendem T_Smuss der maximal erlaubte I_Freduziert werden, um zu verhindern, dass die Sperrschichttemperatur ihren Grenzwert von 125°C überschreitet. Beispielsweise sinkt der maximale Strom der roten LED von 50mA bei 103°C auf 35mA bei 110°C. Diese Kurven sind für einen zuverlässigen Betrieb in Hochtemperaturumgebungen wie Fahrzeuginnenräumen zwingend erforderlich.

5. Mechanische, Verpackungs- und Montageinformationen

5.1 Mechanische Abmessungen und Polarität

Die Komponente ist in einem standardmäßigen PLCC-6-Gehäuse (Plastic Leaded Chip Carrier) untergebracht. Die mechanische Zeichnung liefert genaue Abmessungen inklusive Gehäuselänge, -breite, -höhe, Anschlussabstand und Pad-Positionen. Die Einhaltung dieser Maße ist für das PCB-Layout notwendig. Das Gehäuse enthält einen Polaritätsindikator, typischerweise eine Kerbe oder einen Punkt nahe Pin 1, der der Kathode der roten LED entspricht. Die Pinbelegung (welcher Pin Rot, Grün, Blau und gemeinsame Anode/Kathode steuert) ist in der Zeichnung eindeutig definiert.

5.2 Empfohlenes Lötpad und Reflow-Profil

Ein empfohlenes Lötpad-Layout wird bereitgestellt, um eine korrekte Lötstellenbildung, mechanische Stabilität und optimalen Wärmeübergang während des Reflow-Lötens zu gewährleisten. Die Einhaltung dieses Layouts minimiert "Tombstoning" und verbessert die Zuverlässigkeit.

Das Reflow-Lötprofil spezifiziert die kritischen Parameter für die Montage: Vorwärmen, Einweichen, Reflow-Spitzentemperatur (max. 260°C für 30 Sekunden) und Abkühlraten. Dieses Profil ist für die Kompatibilität mit Standard-Bleifrei-Lötzinn (RoHS) ausgelegt und verhindert thermische Schäden an der LED.

5.3 Verpackung und Handhabung

Das Bauteil wird auf Tape-and-Reel für die automatisierte Bestückung geliefert. Die Verpackungsinformationen detaillieren Reel-Abmessungen, Tape-Breite, Pocket-Abstand und Ausrichtung. Die Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL) ist mit 3 bewertet, was bedeutet, dass die Komponente vor dem Löten gebacken werden muss, wenn sie länger als 168 Stunden Umgebungsluft ausgesetzt war, um "Popcorning" während des Reflow zu verhindern.

6. Anwendungsrichtlinien und Designüberlegungen

6.1 Typische Anwendungsszenarien

• Automotive Innenraum-Ambientelicht:Fußraumleuchten, Armaturenbrettakzente, Türverkleidungsbeleuchtung. Der weite Abstrahlwinkel und die Farbmischfähigkeit sind ideal für die Erzeugung weicher, diffuser Lichteffekte.
• Schalter- und Steuerungs-Hintergrundbeleuchtung:Beleuchtung von Tasten, Knöpfen und Touch-Oberflächen. Die hohe Helligkeit gewährleistet Sichtbarkeit unter verschiedenen Lichtbedingungen.
• Statusanzeigen und Clusters:Mehrfarbige Indikatoren für Systemstatus, Warnungen oder Infotainment-Rückmeldungen.

6.2 Kritische Designüberlegungen

• Stromversorgung:Verwenden Sie stets einen Konstantstromtreiber oder geeignete Vorwiderstände für jeden Farbkanal. Nicht direkt an eine Spannungsquelle anschließen. Beachten Sie die Derating-Kurven für Hochtemperaturumgebungen.
• Wärmemanagement:Das PCB-Layout muss die Wärmeableitung unterstützen. Verwenden Sie das empfohlene Pad-Design, sorgen Sie für ausreichende Kupferfläche am thermischen Pad und berücksichtigen Sie die Umgebungstemperatur. Schlechtes Wärmemanagement führt zu reduzierter Lichtausbeute, Farbverschiebung und verkürzter Lebensdauer.
• ESD-Schutz:Obwohl für 2kV HBM ausgelegt, sollten während Montage und Handhabung die üblichen ESD-Vorsichtsmaßnahmen beachtet werden.
• Farbmischung:Um Weiß oder andere spezifische Farben zu erzielen, müssen die unterschiedlichen Treiberströme für die R-, G- und B-Kanäle aufgrund ihrer unterschiedlichen Lichtausbeuten sorgfältig kalibriert werden. Typischerweise wird ein Mikrocontroller mit PWM-Steuerung für dynamische Farbmischung verwendet.

7. Konformität und Materialinformationen

Das Produkt ist entwickelt und qualifiziert, um mehrere wichtige Industriestandards zu erfüllen:

• AEC-Q102:Dies ist die Stresstest-Qualifikation für diskrete optoelektronische Halbleiter in Automotive-Anwendungen. Konformität gewährleistet Zuverlässigkeit unter automotiven Temperaturzyklen, Feuchtigkeit, Vibration etc.
• RoHS-konform:Das Bauteil ist frei von beschränkten gefährlichen Stoffen wie Blei, Quecksilber und Cadmium.
• REACH-konform:Entspricht der EU-Verordnung zur Registrierung, Bewertung, Zulassung und Beschränkung chemischer Stoffe.
• Halogenfrei:Das Verpackungsmaterial hat einen sehr niedrigen Brom (Br)- und Chlor (Cl)-Gehalt (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm), was aus Umwelt- und Sicherheitsgründen bei der Entsorgung oder im Brandfall wichtig ist.
• Korrosionsbeständigkeit:Erfüllt die Anforderungen der Klasse B1, was auf einen gewissen Grad an Widerstandsfähigkeit gegenüber korrosiven Atmosphären hinweist.

8. Vorsichtsmaßnahmen und Schwefelbeständigkeit

Der Abschnitt "Vorsichtsmaßnahmen für die Verwendung" umreißt allgemeine Handhabungs- und Betriebswarnungen, wie das Vermeiden mechanischer Belastung der Linse, das Verhindern von Kontamination und das Sicherstellen der korrekten Polarität während der Installation.

Ein spezieller Hinweis betrifft dieSchwefelbeständigkeit.Silberbasierte Materialien, die in einigen LED-Gehäusen verwendet werden, können korrodieren, wenn sie schwefelhaltigen Atmosphären ausgesetzt sind (z.B. Industrieumgebungen, einige Gummiarten). Das Datenblatt verweist auf ein Schwefeltestkriterium, was darauf hinweist, dass das Bauteil getestet oder für eine gewisse Widerstandsfähigkeit gegen dieses Phänomen ausgelegt ist, was für die Langzeitzuverlässigkeit in bestimmten Anwendungen entscheidend ist.