PLCC-6 Super Red LED A09K-SR1501H-AM Datenblatt - Gehäuse 3,2x2,8x1,9mm - Spannung 2,15V - Leistung 0,32W - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Der A09K-SR1501H-AM ist eine hochhelle Super-Rot-Leuchtdiode (LED) in einem oberflächenmontierbaren PLCC-6-Gehäuse. Sein primärer Entwicklungsfokus liegt auf Zuverlässigkeit und Leistung in anspruchsvollen Automobilumgebungen. Das Bauteil bietet eine typische Lichtstärke von 4500 Millicandela (mcd) bei einem Betriebsstrom von 150 mA, was es für verschiedene Signal- und Beleuchtungsfunktionen geeignet macht, bei denen hohe Sichtbarkeit entscheidend ist. Ein wesentliches Merkmal ist die Konformität mit dem AEC-Q101-Qualifikationsstandard, der seine Robustheit für den Automobileinsatz bestätigt. Darüber hinaus entspricht es den RoHS- und REACH-Umweltrichtlinien und verfügt über Schwefelrobustheit, was seine Lebensdauer unter rauen Betriebsbedingungen erhöht.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die Kernvorteile dieser LED ergeben sich aus der Kombination von hoher optischer Leistung, einem weiten Abstrahlwinkel von 120 Grad und automobiltauglicher Zuverlässigkeit. Die hohe Lichtstärke gewährleistet eine ausgezeichnete Sichtbarkeit selbst bei hellem Tageslicht, was für sicherheitskritische Anwendungen wie Bremsleuchten unerlässlich ist. Der weite Abstrahlwinkel sorgt für eine gleichmäßige Lichtverteilung und verbessert die Wahrnehmbarkeit des Signals aus verschiedenen Blickwinkeln. Der primäre Zielmarkt ist die Automobilindustrie, insbesondere für Außenbeleuchtungsmodule. Seine Qualifikationen machen ihn zur bevorzugten Wahl für Entwickler, die Bauteile benötigen, die strengen Automobilqualitäts- und Langlebigkeitsstandards entsprechen.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Interpretation der im Datenblatt angegebenen wesentlichen elektrischen, optischen und thermischen Parameter.

2.1 Lichttechnische und elektrische Kenngrößen

Der zentrale lichttechnische Parameter ist dieLichtstärke (I_V), angegeben mit einem typischen Wert von 4500 mcd bei I_F=150 mA, mit einem Minimum von 3550 mcd und einem Maximum von 7100 mcd. Diese große Bandbreite wird durch ein Binning-System verwaltet (später erläutert). Die Messtoleranz für den Lichtstrom beträgt ±8 %, gemessen bei einer Lötpad-Temperatur von 25 °C. DieFlussspannung (V_F)beträgt typischerweise 2,15 V bei 150 mA, im Bereich von 1,75 V bis 3,0 V. Das Datenblatt stellt fest, dass dieser V_F-Bereich 99 % der Produktionsausbeute darstellt, mit einer Messtoleranz von ±0,05 V. Diedominante Wellenlänge (λ_d)definiert die wahrgenommene Farbe; für diese Super-Rot-LED beträgt sie typischerweise 629 nm, innerhalb eines Bereichs von 627 nm bis 639 nm, mit einer Messtoleranz von ±1 nm. DerAbstrahlwinkel (2φ)beträgt 120 Grad, mit einer Toleranz von ±5 Grad.

2.2 Absolute Maximalwerte und thermisches Management

Absolute Maximalwerte definieren die Grenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden führen kann. Dermaximale Dauer-Vorwärtsstrom (I_F)beträgt 200 mA. DieVerlustleistung (P_d)ist mit 600 mW angegeben. Ein wesentlicher thermischer Parameter ist derWärmewiderstand. Es werden zwei Werte angegeben: eine elektrische Messung (R_{th JS el}) von max. 50 K/W und eine reale Messung (R_{th JS real}) von max. 60 K/W, jeweils vom Chip (Junction) zum Lötpunkt. Der höhere \"reale\" Wert ist für das Design konservativer. DieSperrschichttemperatur (T_J)darf 125 °C nicht überschreiten. Der Betriebs- und Lagertemperaturbereich reicht von -40 °C bis +110 °C. Das Bauteil hält einemStoßstrom (I_FM)von 1000 mA für Impulse ≤10 μs bei einem niedrigen Tastverhältnis (D=0,005) stand. Der Schutz vor elektrostatischer Entladung (ESD) ist mit 8 kV (Human Body Model) bewertet.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um natürliche Schwankungen in der Halbleiterfertigung zu handhaben, werden LEDs nach Leistungsklassen sortiert. Dies gewährleistet Konsistenz für den Endanwender.

3.1 Binning der Lichtstärke

Die Lichtstärke wird mit einem alphanumerischen Code (z. B. CB, DA, DB) klassifiziert. Das Datenblatt enthält eine umfangreiche Tabelle. Für den A09K-SR1501H-AM zeigt die \"hervorgehobene schwarze Box\" die möglichen Ausgangs-Bins an. Basierend auf der typischen Intensität von 4500 mcd und dem Bereich (3550-7100 mcd) sind die relevanten Bins CA (2800-3550 mcd), CB (3550-4500 mcd), DA (4500-5600 mcd) und DB (5600-7100 mcd). Das spezifische Bin für eine bestimmte Produktionscharge muss in den Bestellinformationen bestätigt werden.

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge

Die dominante Wellenlänge wird ebenfalls mit einem numerischen Code klassifiziert. Der Zielbereich für diese Super-Rot-LED ist 627-630 nm (typisch 629 nm). Bezugnehmend auf die Binning-Tabelle entspricht der Code \"2730\" dem Bereich 627-630 nm. Benachbarte Bins wie \"3033\" (630-633 nm) und \"2427\" (624-627 nm) können ebenfalls Teil der Produktionsstreuung sein. Die Toleranz beträgt ±1 nm.

4. Analyse der Leistungskurven

Die Diagramme im Datenblatt veranschaulichen, wie sich wesentliche Parameter unter verschiedenen Betriebsbedingungen ändern, was für ein robustes Schaltungsdesign entscheidend ist.

4.1 IV-Kennlinie und relative Intensität

Das DiagrammVorwärtsstrom vs. Flussspannungzeigt eine nichtlineare Beziehung, die für Dioden typisch ist. Die Spannung steigt mit dem Strom, beginnend bei etwa 1,4 V bei niedrigem Strom und erreicht etwa 2,15 V bei 150 mA. Das DiagrammRelative Lichtstärke vs. Vorwärtsstromist bis zum typischen Wert von 150 mA nahezu linear, was auf einen guten Wirkungsgrad im empfohlenen Betriebsbereich hinweist.

4.2 Temperaturabhängigkeit

Die Temperatur beeinflusst die LED-Leistung erheblich. Das DiagrammRelative Lichtstärke vs. Sperrschichttemperaturzeigt, dass die Ausgangsleistung mit steigender Temperatur abnimmt. Bei der maximalen Betriebstemperatur des Lötpads von 110 °C (siehe Derating-Kurve) beträgt die relative Intensität etwa 60 % ihres Wertes bei 25 °C. Dies muss im thermischen Design berücksichtigt werden. Das DiagrammRelative Flussspannung vs. Sperrschichttemperaturhat eine negative Steigung, d. h. V_Fsinkt mit steigender Temperatur (ca. -1,5 mV/°C). Das DiagrammRelative Wellenlänge vs. Sperrschichttemperaturzeigt eine positive Verschiebung; die Wellenlänge nimmt leicht mit der Temperatur zu (ca. +0,05 nm/°C).

3.3 Spektrale Verteilung und Derating

Die Kurve derrelativen spektralen Verteilungbestätigt die monochromatische Natur der LED mit einem scharfen Peak im roten Spektrum (~629 nm). DieDerating-Kurve für den Vorwärtsstromist entscheidend für die Zuverlässigkeit. Sie gibt den maximal zulässigen Dauer-Vorwärtsstrom in Abhängigkeit von der Lötpad-Temperatur (T_S) vor. Bei der maximalen Umgebungs-/Lötpunkt-Temperatur von 110 °C sinkt der maximal zulässige Dauerstrom auf etwa 84 mA. Die Kurve gibt auch einen minimalen Betriebsstrom von 20 mA an. Das Diagramm derzulässigen Pulsbelastbarkeitermöglicht es dem Entwickler, sichere Einzelpuls- oder Pulsbetriebsströme für verschiedene Pulsbreiten (t_p) und Tastverhältnisse (D) zu berechnen.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Abmessungen und Polarität

Die LED verwendet ein standardmäßiges PLCC-6 (Plastic Leaded Chip Carrier) Oberflächenmontage-Gehäuse. Die mechanische Zeichnung zeigt die Draufsicht und Seitenansicht mit kritischen Abmessungen. Die Gehäuselänge beträgt 3,2 mm, die Breite 2,8 mm und die Höhe 1,9 mm. Die Zeichnung zeigt deutlich die Polarisierungsmarkierung (typischerweise eine abgeschrägte Ecke oder ein Punkt auf der Oberseite des Gehäuses), die der Kathode entspricht. Die korrekte Ausrichtung während der Montage ist wesentlich.

5.2 Empfohlenes Lötpad-Layout

Ein empfohlenes Land Pattern (Footprint) für das Leiterplattendesign wird bereitgestellt. Dieses Muster gewährleistet eine ordnungsgemäße Lötstellenbildung während des Reflow-Lötens und bietet die notwendige thermische und elektrische Verbindung. Die Einhaltung dieses Layouts ist wichtig für die Fertigungsausbeute und die langfristige Zuverlässigkeit.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Das Datenblatt spezifiziert ein Reflow-Lötprofil, das mit bleifreien (Pb-free) Prozessen kompatibel ist. Die maximale Löttemperatur sollte 260 °C nicht überschreiten, und die Zeit über 240 °C sollte begrenzt sein. Ein spezifisches Zeit-Temperatur-Diagramm wird bereitgestellt, das Aufheiz-, Halte-, Reflow- und Abkühlzonen zeigt. Die Einhaltung dieses Profils verhindert thermische Schäden am LED-Gehäuse und am internen Chip.

6.2 Vorsichtsmaßnahmen für die Verwendung

Allgemeine Vorsichtsmaßnahmen umfassen die Vermeidung mechanischer Belastung der Linse, die Verhinderung von Kontamination und die Sicherstellung, dass das Bauteil nicht über seine absoluten Maximalwerte hinaus betrieben wird. Besondere Aufmerksamkeit sollte dem Schutz vor elektrostatischer Entladung (ESD) während der Handhabung und Montage gewidmet werden, wie durch die 8-kV-HBM-Bewertung spezifiziert.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die LEDs werden auf Gurt und Rolle für die automatisierte Montage geliefert. Die Verpackungsinformationen geben die Rollenabmessungen, Gurtbreite, Taschenabstand und Ausrichtung der Bauteile auf dem Gurt an. Die Bestellinformationen umfassen typischerweise die Basisteilenummer (A09K-SR1501H-AM) zusammen mit Codes für spezifische Lichtstärke- und Wellenlängen-Bins, obwohl das genaue Format im bereitgestellten Auszug nicht detailliert ist.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Die aufgeführten Hauptanwendungen liegen alle im Bereich der Automobil-Außenbeleuchtung:Zentrale Hochmontierte Bremsleuchte (CHMSL), RückleuchtenundBremsleuchten. Seine hohe Helligkeit und rote Farbe sind ideal für diese sicherheitsrelevanten Signalfunktionen. Er kann auch für andere rote Indikatoranwendungen geeignet sein, die hohe Zuverlässigkeit erfordern.

8.2 Designüberlegungen

Wesentliche Designüberlegungen umfassen:
Treiber-Schaltung:Ein Konstantstromtreiber wird empfohlen, um eine stabile Lichtausgabe aufrechtzuerhalten, da die LED-Helligkeit eine Funktion des Stroms und nicht der Spannung ist. Die Schaltung muss den Strom auf maximal 200 mA Dauerstrom begrenzen, mit Derating für die Temperatur.
Thermisches Management:Das Leiterplattenlayout muss einen ausreichenden Wärmeleitpfad von den Lötpads der LED zu einem Kühlkörper oder den Kupferebenen der Platine bereitstellen, um die Sperrschichttemperatur innerhalb der Grenzen zu halten, insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen oder hohen Treiberströmen.
Optisches Design:Der 120°-Abstrahlwinkel kann sekundäre Optiken (Linsen, Reflektoren) erfordern, um den Lichtstrahl für spezifische Anwendungen wie CHMSL zu formen.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu Standard-Rot-LEDs für Nicht-Automobilanwendungen sind die wesentlichen Unterscheidungsmerkmale des A09K-SR1501H-AM seineAEC-Q101-QualifikationundSchwefelrobustheit. Diese werden typischerweise nicht in kommerziellen LEDs getestet. Die hohe typische Lichtstärke (4500 mcd) ist ebenfalls ein Leistungsvorteil für Anwendungen, die Sichtbarkeit über große Entfernungen erfordern. Das PLCC-6-Gehäuse bietet im Vergleich zu kleineren oder größeren Gehäusen eine gute Balance aus Größe, thermischer Leistung und einfacher Montage.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich diese LED direkt an eine 12-V-Autobatterie anschließen?
A: Nein. Sie müssen eine strombegrenzende Schaltung oder einen Konstantstromtreiber verwenden. Ein direkter Anschluss an 12 V würde einen übermäßigen Stromfluss verursachen und die LED sofort zerstören.
F: Warum ist die Lichtausgabe bei hohen Temperaturen geringer?
A: Dies ist eine grundlegende Eigenschaft von Halbleitermaterialien. Eine erhöhte Temperatur steigert die nichtstrahlende Rekombination innerhalb des LED-Chips und verringert dessen interne Quanteneffizienz (Lichtausgabe pro elektrischer Eingangsleistung).
F: Was bedeutet \"MSL: 2a\"?
A: Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe 2a gibt an, dass das Gehäuse bis zu 4 Wochen in einer trockenen Umgebung (≤30 °C/60 % rF) gelagert werden kann, bevor es vor dem Reflow-Löten getrocknet werden muss. Dies ist wichtig für die Fertigungsprozesskontrolle.
F: Wie wähle ich das richtige Bin für meine Anwendung aus?
A: Für farbkritische Anwendungen (z. B. das Angleichen mehrerer LEDs in einer Rückleuchte) geben Sie ein enges Wellenlängen-Bin an (z. B. 2730). Für helligkeitskritische Anwendungen, bei denen die Mindestintensität entscheidend ist, geben Sie das Mindestlichtstärke-Bin an, das Ihrem Designziel entspricht.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwicklung eines CHMSL-Moduls.Ein Entwickler muss eine CHMSL mit gleichmäßiger Helligkeit entwerfen, die regulatorische lichttechnische Anforderungen erfüllt. Er wählt den A09K-SR1501H-AM aufgrund seiner Zuverlässigkeit. Er entscheidet sich, jede LED mit 100 mA (unterhalb des typischen 150-mA-Punkts) zu betreiben, um Langlebigkeit zu gewährleisten und Hochtemperatur-Derating zu berücksichtigen. Unter Verwendung der Derating-Kurve ist bei einer berechneten maximalen Lötpunkt-Temperatur von 85 °C der 100-mA-Betrieb sicher. Er entwirft eine Konstantstrom-Treiberanordnung. Um Farb- und Helligkeitskonsistenz zu gewährleisten, arbeitet er mit dem Lieferanten zusammen, um LEDs aus einer einzigen Produktionscharge innerhalb spezifischer Intensitäts- (z. B. DA-Bin) und Wellenlängenbereiche (2730-Bin) zu beschaffen. Das Leiterplattenlayout verwendet das empfohlene Pad-Design mit Wärmeleit-Vias, die mit einer internen Masseebene zur Wärmeableitung verbunden sind.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Leuchtdioden sind Halbleiterbauelemente, die elektrische Energie direkt in Licht umwandeln, durch einen Prozess namens Elektrolumineszenz. Wenn eine Flussspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, werden Elektronen aus dem n-dotierten Bereich und Löcher aus dem p-dotierten Bereich in den aktiven Bereich injiziert. Wenn diese Ladungsträger rekombinieren, setzen sie Energie frei. In dieser LED ist das Halbleitermaterial (typischerweise auf AlInGaP-Basis für Rot/Orange/Bernstein) so ausgelegt, dass diese freigesetzte Energie in Form von Photonen (Licht) mit einer Wellenlänge entsprechend rotem Licht (~629 nm) erfolgt. Das Kunststoffgehäuse verkapselt und schützt den winzigen Halbleiterchip, enthält Anschlussrahmen für die elektrische Verbindung und beinhaltet eine geformte Linse, die die Lichtausgabe formt und den Abstrahlwinkel bestimmt.

13. Technologietrends

Der Trend in der Automobil-LED-Beleuchtung geht hin zu höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), höherer Leistungsdichte und erhöhter Integration. Dies ermöglicht kleinere, stärker gestaltete Leuchtendesigns mit geringerem Energieverbrauch. Es gibt auch eine Bewegung hin zu intelligenten, adaptiven Beleuchtungssystemen, bei denen einzelne LEDs oder Cluster digital für dynamische Funktionen gesteuert werden können. Die zugrundeliegende Halbleitertechnologie verbessert sich kontinuierlich und bietet eine bessere Leistung über Temperatur und längere Betriebslebensdauern. Die Gehäusetechnologie entwickelt sich ebenfalls weiter, um ein besseres thermisches Management in kompakten Bauformen zu bieten, was für die Aufrechterhaltung von Leistung und Zuverlässigkeit in platzbeschränkten Automobilanwendungen entscheidend ist.