PLCC-6 Gelbe LED Datenblatt - Gehäuse 3,2x2,8x1,9mm - Spannung 2,15V - Leistung 0,32W - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt die Spezifikationen einer leistungsstarken, oberflächenmontierbaren gelben LED im PLCC-6-Gehäuse. Das Bauteil wurde primär für anspruchsvolle Automobil-Außenbeleuchtungsanwendungen entwickelt, wie z.B. Blinker, bei denen Zuverlässigkeit, Helligkeit und konstante Leistung unter rauen Umgebungsbedingungen von größter Bedeutung sind. Die Kernvorteile umfassen eine hohe typische Lichtstärke von 5500 Millicandela (mcd) bei einem Standard-Strom von 150mA, einen weiten Abstrahlwinkel von 120 Grad für eine ausgezeichnete Sichtbarkeit und eine robuste Bauweise, die strengen Automobilstandards entspricht.

Die LED ist nach AEC-Q101 qualifiziert, was ihre Zuverlässigkeit für den Automobileinsatz sicherstellt. Sie ist zudem konform mit den Umweltrichtlinien RoHS und REACH und verfügt über Schwefelrobustheit, was sie für Umgebungen geeignet macht, in denen korrosive Gase vorkommen können. Zielmarkt sind Hersteller und Entwickler von Automobilbeleuchtung, die eine kompakte, helle und zuverlässige gelbe Lichtquelle benötigen.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Lichttechnische und elektrische Kenngrößen

Die wesentlichen Betriebsparameter definieren die Leistung der LED unter typischen Bedingungen (T_s=25°C). Der Durchlassstrom (I_F) hat einen empfohlenen Betriebsbereich von 20mA bis 200mA, mit einem typischen Wert von 150mA. Bei diesem typischen Strom liegt die Lichtstärke (I_V) zwischen einem Minimum von 3550 mcd und einem Maximum von 7100 mcd, mit einem typischen Wert von 5500 mcd. Die Durchlassspannung (V_F) bei 150mA beträgt typischerweise 2,15V, mit einem Bereich von 1,75V bis 2,75V. Diese relativ niedrige Durchlassspannung trägt zu einer höheren Systemeffizienz bei. Die dominante Wellenlänge (λ_d) ist zwischen 582 nm und 594 nm spezifiziert, typisch 589 nm, was sie klar im gelben Bereich des sichtbaren Spektrums verortet. Der Abstrahlwinkel (2θ_½) beträgt 120 Grad und bietet ein breites Abstrahlmuster.

2.2 Absolute Maximalwerte und Wärmemanagement

Diese Werte definieren die Grenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden führen kann. Der absolute maximale Durchlassstrom beträgt 200 mA. Das Bauteil kann einen Stoßstrom (I_FM) von 1000 mA für Pulse ≤10 μs mit einem sehr niedrigen Tastverhältnis (D=0,005) verkraften. Die maximale Sperrschichttemperatur (T_J) beträgt 125°C, während der Betriebs- und Lagertemperaturbereich von -40°C bis +110°C reicht. Die Verlustleistung (P_d) ist mit 550 mW angegeben. Das Wärmemanagement ist entscheidend; der Wärmewiderstand von der Sperrschicht zum Lötpunkt ist spezifiziert. Der reale Wärmewiderstand (R_{th JS real}) beträgt ≤60 K/W, während die elektrische Messmethode (R_{th JS el}) ≤50 K/W ergibt. Ein ordnungsgemäßes thermisches Leiterplattendesign ist notwendig, um die Sperrschichttemperatur innerhalb sicherer Grenzen zu halten, insbesondere bei hohen Treiberströmen oder in Umgebungen mit hoher Umgebungstemperatur.

2.3 Zuverlässigkeits- und Umweltspezifikationen

Die LED ist für hohe Zuverlässigkeit ausgelegt. Sie hat eine ESD-Empfindlichkeitsklassifizierung von 8 kV (Human Body Model), was ein robustes Niveau für Handhabung und Montage darstellt. Sie ist nach dem AEC-Q101-Standard für diskrete Halbleiter qualifiziert, einer Schlüsselanforderung für Automobilkomponenten. Das Bauteil ist konform mit den RoHS- (Beschränkung gefährlicher Stoffe) und REACH-Verordnungen. Es verfügt zudem über Schwefelrobustheit, was auf eine Widerstandsfähigkeit gegenüber schwefelhaltigen Atmosphären hinweist, die in einigen LED-Gehäusen Silberkorrosion verursachen können.

3. Erklärung des Binning-Systems

Die LED ist in sortierten Bins erhältlich, um Farb- und Helligkeitskonsistenz innerhalb einer Anwendung sicherzustellen. Zwei primäre Binning-Parameter sind definiert.

3.1 Lichtstärke-Binning

Die Lichtausbeute ist in mehrere Gruppen kategorisiert, jede mit einem zweistelligen Code (z.B. L1, M2, DA, DB). Die Bins decken einen sehr weiten Bereich von einem Minimum von 11,2 mcd (L1) bis zu einem Maximum von 22400 mcd (GA) ab. Für die spezifische Artikelnummer A09K-UY1501H-AM sind die möglichen Ausgangs-Bins hervorgehoben, die im Bereich von 3550 mcd bis 7100 mcd liegen. Dies entspricht Bins von CA (2800-3550 mcd) bis zu DB (5600-7100 mcd). Entwickler müssen den geeigneten Bin basierend auf ihren Helligkeitsanforderungen auswählen.

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge

Die Farbe (dominante Wellenlänge) wird ebenfalls mit einem vierstelligen Code (z.B. 8285, 9194) gebinnt. Die Bins reichen von 459 nm (violett-blau) bis 639 nm (rot-orange). Für diese gelbe LED sind die relevanten Bins jene, die das gelbe Spektrum abdecken, speziell von etwa 582 nm bis 597 nm. Der für die Artikelnummer spezifizierte Bereich von 582-594 nm stimmt mit Bins wie 8285 (582-585 nm), 8588 (585-588 nm), 8891 (588-591 nm) und 9194 (591-594 nm) überein. Dies gewährleistet eine präzise Farbabstimmung über mehrere LEDs in einer Baugruppe hinweg.

4. Analyse der Leistungskurven

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

Das Diagramm zeigt die Beziehung zwischen Durchlassstrom und Durchlassspannung. Es handelt sich um eine nichtlineare, exponentielle Kurve, die für Dioden typisch ist. Am typischen Arbeitspunkt von 150mA beträgt die Spannung etwa 2,15V. Entwickler nutzen diese Kurve, um geeignete strombegrenzende Widerstände oder Konstantstrom-Treibereinstellungen zu wählen, um die gewünschte Helligkeit zu erreichen und gleichzeitig innerhalb der Spannungs- und Leistungsgrenzen zu bleiben.

4.2 Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Dieses Diagramm zeigt, dass die Lichtausbeute mit dem Strom zunimmt, jedoch nicht perfekt linear, insbesondere bei höheren Strömen. Es hilft, die Effizienz (Lichtausbeute pro elektrischer Leistungseinheit) bei verschiedenen Treiberpegeln zu verstehen.

4.3 Temperaturabhängigkeitseigenschaften

Mehrere Diagramme veranschaulichen den Temperatureinfluss. DieRelative Lichtstärke vs. Sperrschichttemperatur-Kurve zeigt, dass die Lichtausbeute mit steigender Temperatur abnimmt. Diese thermische Entlastung muss im thermischen Design berücksichtigt werden. DieRelative Durchlassspannung vs. Sperrschichttemperatur-Kurve zeigt einen negativen Temperaturkoeffizienten; V_Fsinkt mit steigender Temperatur. Dies ist wichtig für Schaltungen, die auf Spannungsregelung basieren. Die DiagrammeDominante Wellenlänge vs. DurchlassstromundRelative Wellenlänge vs. Sperrschichttemperaturzeigen geringfügige Verschiebungen der Farbe (Wellenlänge) bei sich ändernden Betriebsbedingungen, was für LEDs typisch ist.

4.4 Entlastungskurve für den Durchlassstrom

Dieses entscheidende Diagramm definiert den maximal zulässigen kontinuierlichen Durchlassstrom in Abhängigkeit von der Lötpastentemperatur (T_S). Mit steigendem T_Smuss der maximal zulässige I_Freduziert werden, um ein Überschreiten der maximalen Sperrschichttemperatur zu verhindern. Beispielsweise beträgt bei einem T_Svon 110°C der maximale I_Fetwa 91 mA. Diese Kurve ist wesentlich, um langfristige Zuverlässigkeit in Hochtemperaturumgebungen wie der Automobilbeleuchtung sicherzustellen.

4.5 Zulässige Pulsbelastbarkeit

Dieses Diagramm definiert den maximal zulässigen nicht-wiederholenden oder wiederholenden Pulsstrom (I_F(A)) in Abhängigkeit von der Pulsbreite (t_p) für verschiedene Tastverhältnisse (D). Es ermöglicht Entwicklern, die Fähigkeit der LED zu verstehen, kurze, hochstromstarke Pulse zu verarbeiten, wie sie in Kommunikations- oder speziellen Signalgebungsszenarien verwendet werden könnten.

4.6 Spektrale Verteilung

Das Diagramm der relativen spektralen Verteilung zeigt die Intensität des emittierten Lichts über verschiedene Wellenlängen. Für diese gelbe LED liegt das Maximum bei etwa 589 nm, mit einer typischerweise schmalen Bandbreite, was zu einer gesättigten gelben Farbe führt.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Mechanische Abmessungen

Die LED ist in einem PLCC-6-Gehäuse (Plastic Leaded Chip Carrier) untergebracht. Die typischen Abmessungen betragen etwa 3,2 mm Länge, 2,8 mm Breite und 1,9 mm Höhe. Detaillierte Maßzeichnungen mit Toleranzen sind im Datenblatt für ein genaues Leiterplatten-Footprint-Design enthalten.

5.2 Empfohlene Lötpastenlayout

Ein empfohlenes Land Pattern (Footprint) für das Leiterplattendesign wird bereitgestellt. Dies umfasst die Größe und den Abstand der Kupferpads für die sechs Anschlüsse und das zentrale thermische Pad (falls vorhanden). Die Befolgung dieser Empfehlung gewährleistet eine ordnungsgemäße Lötung, mechanische Stabilität und optimalen Wärmetransport von der LED zur Leiterplatte.

5.3 Polarisationskennzeichnung

Das Gehäuse enthält einen Polarisationsindikator, typischerweise eine Kerbe oder einen Punkt in der Nähe von Pin 1. Das Pinout-Diagramm identifiziert die Anoden- und Kathodenanschlüsse. Während der Montage muss die korrekte Polarität beachtet werden, um Schäden zu vermeiden.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Ein detailliertes Reflow-Löttemperaturprofil ist spezifiziert. Die maximale Löttemperatur sollte 260°C nicht überschreiten, und die Zeit über 240°C sollte begrenzt sein. Ein typisches Profil umfasst Vorwärm-, Halte-, Reflow- und Abkühlphasen. Die Einhaltung dieses Profils ist entscheidend, um thermische Schäden am Kunststoffgehäuse und den internen Die- und Bonddrahtverbindungen zu verhindern.

6.2 Vorsichtsmaßnahmen für die Verwendung

Allgemeine Handhabungs- und Verwendungsvorsichtsmaßnahmen werden umrissen. Dazu gehören das Vermeiden mechanischer Belastung der Anschlüsse, die Verhinderung elektrostatischer Entladung (ESD) während der Handhabung (trotz ihrer 8kV-Klassifizierung), die Sicherstellung, dass die Betriebsbedingungen die absoluten Maximalwerte nicht überschreiten, und die Umsetzung eines ordnungsgemäßen thermischen Designs auf der Leiterplatte. Das Bauteil ist nicht für den Betrieb mit Sperrspannung ausgelegt.

6.3 Lagerbedingungen

Die Bauteile sollten in einer trockenen, kontrollierten Umgebung innerhalb des spezifizierten Lagertemperaturbereichs von -40°C bis +110°C gelagert werden. Für eine längere Lagerung zeigt die Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL) 2 an, dass das Gehäuse bis zu einem Jahr den Bedingungen auf der Werkstattbühne (≤30°C/60% r.F.) ausgesetzt sein kann, bevor es vor dem Reflow-Löten getrocknet werden muss, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen, die während des Lötens zu Rissen führen könnte.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Verpackungsinformationen

Die LEDs werden auf Gurt und Rolle für die automatisierte Montage geliefert. Die Verpackungsspezifikationen umfassen Rollenabmessungen, Gurtbreite, Taschenabstand und Ausrichtung der Bauteile auf dem Gurt. Diese Informationen sind für die Konfiguration von Bestückungsautomaten notwendig.

7.2 Artikelnummer und Bestellinformationen

Die Artikelnummer A09K-UY1501H-AM folgt einem spezifischen Codierungssystem. Während die vollständige Entschlüsselung proprietär sein kann, übermittelt sie typischerweise Informationen über den Gehäusetyp (PLCC-6), die Farbe (Gelb - Y), den Lichtstärke-Bin und den Wellenlängen-Bin. Die Bestellinformationen würden die Menge pro Rolle und andere kommerzielle Details angeben.

8. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

8.1 Primäranwendung: Automobil-Außenbeleuchtung

Die primäre und kritischste Anwendung ist die Automobil-Außenbeleuchtung, speziell Blinkleuchten. In dieser Rolle muss die LED hohe Helligkeit für die Tagessichtbarkeit bieten, einen weiten Abstrahlwinkel für die Sichtbarkeit aus verschiedenen Winkeln, extreme Zuverlässigkeit über einen weiten Temperaturbereich (-40°C bis +110°C) und Widerstandsfähigkeit gegen Vibrationen und Umweltschadstoffe wie Feuchtigkeit und Schwefel.

8.2 Schaltungsdesign-Überlegungen

Entwickler sollten für optimale Leistung und Langlebigkeit einen Konstantstromtreiber anstelle eines einfachen Widerstands verwenden, insbesondere in Automobilspannungsumgebungen (z.B. 12V-System mit Lastabwurftransienten). Der Treiber sollte so ausgelegt sein, dass er den negativen Temperaturkoeffizienten von V_Fund den Abfall der Lichtstärke mit steigender Temperatur kompensiert. Das thermische Management auf der Leiterplatte, unter Verwendung einer ausreichenden Kupferfläche oder thermischer Durchkontaktierungen, die mit dem thermischen Pad der LED verbunden sind, ist entscheidend, um die Sperrschichttemperatur niedrig zu halten, die Helligkeit aufrechtzuerhalten und die Zuverlässigkeit sicherzustellen.

8.3 Optische Designüberlegungen

Der 120-Grad-Abstrahlwinkel entspricht einer Lambert'schen oder nahezu Lambert'schen Verteilung. Sekundäroptik (Linsen, Reflektoren) kann benötigt werden, um das Strahlprofil für spezifische Anwendungen wie Blinker zu formen, die oft regulatorische Anforderungen an die Winkelintensitätsverteilung haben.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu Standard-Gelb-LEDs für den kommerziellen Bereich bietet dieses Bauteil wichtige Unterscheidungsmerkmale für den Automobileinsatz:AEC-Q101-Qualifizierungist das Wichtigste und gewährleistet nachgewiesene Zuverlässigkeit unter Automobil-Stresstests.Höhere typische Leuchtdichte (5500 mcd)bietet größere Helligkeit in einem kompakten Gehäuse.Schwefelrobustheitadressiert einen spezifischen Ausfallmechanismus in Automobilumgebungen. Die Kombination ausweitem Abstrahlwinkel (120°) und hoher Intensitätist für Signalgebungsszenarien optimiert, bei denen eine breite Sichtbarkeit benötigt wird. Diedetaillierte Binning-Strukturermöglicht eine präzise Farb- und Helligkeitsabstimmung in Multi-LED-Arrays.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Was ist der empfohlene Treiberstrom für diese LED?

A: Der typische Betriebsstrom beträgt 150mA, was 5500 mcd liefert. Sie kann von 20mA bis 200mA betrieben werden, aber die Leistungsparameter sind bei 150mA spezifiziert.

F: Wie interpretiere ich den Lichtstärke-Binning-Code (z.B. DA)?

A: Der Bin-Code entspricht einem spezifischen Bereich der Lichtstärke. Zum Beispiel deckt Bin DA 4500 bis 5600 mcd ab. Sie müssen die Binning-Tabelle konsultieren, um den für Ihr Design geeigneten Intensitätsbereich auszuwählen.

F: Warum ist das Wärmemanagement so wichtig?

A: Die LED-Leistung verschlechtert sich mit Wärme. Eine übermäßige Sperrschichttemperatur reduziert die Lichtausbeute, verschiebt die Farbe und verkürzt die Lebensdauer drastisch. Die Entlastungskurve (Abschnitt 4.4) muss befolgt werden, um einen zuverlässigen Betrieb sicherzustellen.

F: Kann diese LED in nicht-automobilen Anwendungen verwendet werden?

A: Ja, ihre hohe Zuverlässigkeit macht sie für andere anspruchsvolle Anwendungen wie Industrieanzeigen, Außenwerbung und Sicherheitsausrüstung geeignet, wo Umgebungsrobustheit erforderlich ist, obwohl sie für Automobilstückzahlen kostenoptimiert sein kann.

F: Was bedeutet MSL 2 für die Montage?

A: Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe 2 bedeutet, dass das verpackte Bauteil bis zu einem Jahr den Umgebungsbedingungen in der Fabrik (≤30°C/60% r.F.) ausgesetzt sein kann, bevor es getrocknet werden muss, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen, die während des Reflow-Lötens zu Rissen führen könnte.

11. Design- und Anwendungsfallstudie

Szenario: Entwicklung eines hochzuverlässigen Automobil-Heckblinkers.Ein Entwicklungsingenieur entwirft einen neuen LED-basierten Heckblinkersatz für ein Personenfahrzeug. Der Satz verwendet 12 gelbe LEDs, die in einem spezifischen Muster angeordnet sind. Unter Verwendung dieser PLCC-6-LED wählt der Ingenieur zunächst den geeigneten Lichtstärke-Bin (z.B. DB für höchste Helligkeit) und den dominanten Wellenlängen-Bin (z.B. 8891 für konsistenten Gelbton) vom Lieferanten aus, um Gleichmäßigkeit über alle 12 LEDs sicherzustellen. Ein für den Automobileinsatz ausgelegter Konstantstrom-Treiber-IC wird ausgewählt, um einen stabilen Strom von 150mA zu jeder LED-Kette bereitzustellen. Die Leiterplatte ist mit einer 2-Unzen-Kupferschicht und einer Reihe thermischer Durchkontaktierungen direkt unter dem LED-Footprint entworfen, um Wärme effizient abzuleiten und die Lötpastentemperatur während des Betriebs unter 80°C zu halten. Dies stellt sicher, dass die tatsächliche Sperrschichttemperatur deutlich unter dem Maximum von 125°C bleibt und der Lichtstrom über die Lebensdauer des Fahrzeugs erhalten bleibt. Optische Simulationen unter Verwendung des 120-Grad-Abstrahlmusters der LED werden durchgeführt, um Sekundäroptik zu entwerfen, die den regulatorischen lichttechnischen Anforderungen für Blinkerintensität und Winkelverteilung entspricht.

12. Funktionsprinzip

Diese LED ist eine Halbleiterlichtquelle. Sie basiert auf einem Halbleiterchip (Die) aus Materialien wie Galliumarsenidphosphid (GaAsP) oder ähnlichem, der so konstruiert ist, dass er Licht in der gelben Wellenlänge emittiert, wenn elektrischer Strom durch ihn fließt. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Schwellenspannung der Diode überschreitet, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich des Halbleiters und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Dieser Prozess wird Elektrolumineszenz genannt. Die spezifische Materialzusammensetzung und Struktur der Halbleiterschichten bestimmt die dominante Wellenlänge des emittierten Lichts. Das Die ist in einem reflektierenden PLCC-6-Gehäuse montiert, das auch die Bonddrahtverbindungen beherbergt, und wird von einer gelb getönten oder klaren Silikonlinse verkapselt, die das Die schützt und die Lichtausgabe formt.

13. Technologietrends

Der allgemeine Trend in der Automobil-LED-Beleuchtung geht in Richtunghöherer Effizienz(mehr Lumen pro Watt), was hellere Signale bei geringerem Stromverbrauch und thermischer Belastung ermöglicht.Miniaturisierungsetzt sich fort und ermöglicht kompaktere und stärker gestaltete Beleuchtungsdesigns.Verbesserte Farbkonstanz und engere Binningsind entscheidend, da LED-Arrays immer häufiger werden. Es gibt auch einen Trend zuintegrierten intelligenten LED-Modulen, die den Treiber, Diagnosefunktionen und Kommunikationsschnittstellen im selben Gehäuse enthalten. Darüber hinaus schreitet die Materialwissenschaft voran, um noch größere Widerstandsfähigkeit gegenüber rauen Umgebungsfaktoren wie extremen Temperaturwechseln, hoher Luftfeuchtigkeit und korrosiven Gasen zu bieten und so die Grenzen von Zuverlässigkeit und Lebensdauer in Automobilanwendungen zu erweitern.