PLCC-2 Kaltweiß-LED Datenblatt - 1608 Gehäuse - 2,85V @ 10mA - 120° Abstrahlwinkel - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt die Spezifikationen einer hochwertigen, oberflächenmontierbaren Kaltweiß-LED im PLCC-2-Gehäuse (Plastic Leaded Chip Carrier) mit der Baugröße 1608. Die Komponente ist für Zuverlässigkeit und Leistung in anspruchsvollen Umgebungen ausgelegt und weist eine typische Lichtstärke von 710 Millicandela (mcd) bei einem Durchlassstrom von 10 Milliampere (mA) auf. Ihr primärer Anwendungsfokus liegt auf der Fahrzeuginnenraumbeleuchtung, wo gleichmäßige Lichtleistung, große Abstrahlwinkel und robuste Bauweise entscheidend sind.

Die Kernvorteile der LED umfassen ihren kompakten 1608-Bauraum, einen weiten Abstrahlwinkel von 120 Grad für eine ausgezeichnete Lichtstreuung sowie die Einhaltung strenger Automotive- und Umweltstandards wie AEC-Q102, RoHS, REACH und halogenfreie Anforderungen. Sie ist für Märkte konzipiert, die zuverlässige, langlebige Beleuchtung in beengten Räumen benötigen, wie beispielsweise in Fahrzeugkombiinstrumenten, hinterleuchteten Schaltern und allgemeiner Innenraum-Akzentbeleuchtung.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Fotometrische und elektrische Kenngrößen

Die wesentlichen Betriebsparameter definieren die Leistung der LED unter Standardbedingungen (T_s=25°C). Der Durchlassstrom (I_F) hat einen Betriebsbereich von 2 mA bis maximal 20 mA, wobei 10 mA die typische Testbedingung ist. Bei diesem Strom beträgt die typische Durchlassspannung (V_F) 2,85V, mit einem Bereich von 2,5V bis 3,75V. Die primäre fotometrische Ausgangsgröße, die Lichtstärke (I_V), wird mit einem typischen Wert von 710 mcd, einem Minimum von 560 mcd und einem möglichen Maximum von 1300 mcd spezifiziert. Die dominierenden Farbartkoordinaten (CIE x, y) liegen bei etwa 0,3, 0,3 und definieren ihren Kaltweiß-Punkt. Die zugehörigen Messtoleranzen sind kritisch zu beachten: ±8% für den Lichtstrom, ±0,05V für die Durchlassspannung und ±0,005 für die Farbartkoordinaten.

2.2 Absolute Maximalwerte und Wärmemanagement

Um die Lebensdauer der Komponente zu gewährleisten, dürfen die Betriebsbedingungen niemals die absoluten Maximalwerte überschreiten. Der maximale Dauer-Durchlassstrom beträgt 20 mA, mit einer Verlustleistungsgrenze von 75 mW. Die Komponente hält einen kurzzeitigen Stoßstrom (I_FM) von 50 mA für Impulse ≤10 μs aus. Die Sperrschichttemperatur (T_J) darf 125°C nicht überschreiten, der Betriebsumgebungstemperaturbereich liegt bei -40°C bis +110°C. Das Wärmemanagement ist entscheidend; der Wärmewiderstand von der Sperrschicht zum Lötpunkt wird mit 160 K/W (real) und 140 K/W (elektrisch) angegeben. Dieser Parameter zeigt an, wie effektiv Wärme vom LED-Chip abgeführt wird, was sich direkt auf die Lichtleistungsstabilität und Lebensdauer auswirkt.

2.3 Zuverlässigkeits- und Umweltspezifikationen

Die LED ist für Robustheit ausgelegt. Sie hat eine ESD-Empfindlichkeit (Elektrostatische Entladung) von 2 kV (Human Body Model), was ein Standardwert für die Bauteilhandhabung ist. Sie ist nach dem AEC-Q102-Standard qualifiziert, was ihre Eignung für Automotive-Anwendungen bestätigt. Darüber hinaus erfüllt sie die Korrosionsrobustheitsklasse B1, entspricht den EU-REACH-Verordnungen und ist halogenfrei (Brom <900 ppm, Chlor <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Die Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL) ist 3, was bedeutet, dass die Bauteile vor dem Reflow-Löten gebacken werden müssen, wenn sie länger als 168 Stunden der Umgebungsluft ausgesetzt waren.

3. Analyse der Kennlinien

3.1 IV-Kennlinie und Lichtausbeute

Das Diagramm für Durchlassstrom gegenüber Durchlassspannung zeigt eine charakteristische exponentielle Beziehung. Wenn der Strom von 0 auf 25 mA ansteigt, erhöht sich die Spannung von etwa 2,4V auf 3,2V. Diese Kurve ist für die Auslegung der strombegrenzenden Schaltung wesentlich. Das Diagramm der relativen Lichtstärke gegenüber dem Durchlassstrom zeigt, dass die Lichtleistung bei niedrigeren Strömen überlinear mit dem Strom ansteigt, bevor sie bei höheren Strömen zur Sättigung tendiert. Dies unterstreicht die Bedeutung, die LED bei oder nahe ihrem empfohlenen Strom für optimale Effizienz zu betreiben.

3.2 Temperaturabhängigkeit

Die Leistungsdiagramme zeigen signifikante Temperaturabhängigkeiten. Die Kurve der relativen Lichtstärke gegenüber der Sperrschichttemperatur zeigt, dass die Leistung mit steigender Temperatur abnimmt. Bei 100°C beträgt die Intensität etwa 60-70% ihres Wertes bei 25°C. Umgekehrt hat die Durchlassspannung einen negativen Temperaturkoeffizienten und sinkt über denselben Temperaturbereich um etwa 0,2V. Die Farbartkoordinaten verschieben sich ebenfalls mit Strom und Temperatur, was eine kritische Überlegung für Anwendungen mit konsistenter Farbqualität ist.

3.3 Spektrale Verteilung und Strahlprofil

Das Diagramm der relativen spektralen Verteilung bestätigt ein Kaltweiß-Spektrum, typisch für einen blauen LED-Chip mit Leuchtstoffbeschichtung. Das Maximum liegt im blauen Bereich, mit einem breiten sekundären Maximum im gelb/grünen Bereich vom Leuchtstoff. Das Abstrahldiagramm zeigt das lambertförmige Emissionsprofil mit einer Halbwertsbreite (FWHM) von 120°, was eine breite, gleichmäßige Ausleuchtung ermöglicht.

3.4 Derating und Pulsbetrieb

Die Derating-Kurve für den Durchlassstrom ist für den Hochtemperaturbetrieb entscheidend. Bei der maximalen Lötpad-Temperatur von 110°C sinkt der zulässige Dauer-Durchlassstrom auf 20 mA. Das Diagramm gibt auch vor, Ströme unter 2mA nicht zu verwenden. Das Diagramm der zulässigen Pulsbelastbarkeit ermöglicht es Konstrukteuren, höhere Spitzenströme (I_F) für kurze Dauer (von 0,1 ms bis 10 Sekunden) bei verschiedenen Tastverhältnissen zu verwenden, was für Multiplexing oder Helligkeitsstöße nützlich ist.

4. Erläuterung des Binning-Systems

Die LED-Ausgabe wird in Bins kategorisiert, um die Konsistenz innerhalb einer Produktionscharge sicherzustellen. Zwei primäre Binning-Strukturen werden bereitgestellt.

4.1 Binning der Lichtstärke

Die Lichtstärke wird in Gruppen eingeteilt, die mit Q bis B bezeichnet sind, wobei jede Gruppe in X-, Y- und Z-Bins unterteilt ist, die aufsteigende Intensitätsbereiche darstellen. Für diese spezifische Artikelnummer (1608-C701 00H-AM) sind die möglichen Ausgangsbins hervorgehoben, die in die Gruppen U und V fallen. Das bedeutet, das typische 710 mcd Bauteil liegt im oberen Bereich der U-Gruppe (U-Z: 610-710 mcd) oder im unteren Bereich der V-Gruppe (V-X: 710-820 mcd). Konstrukteure müssen diesen Bereich berücksichtigen, wenn sie Mindesthelligkeitsniveaus spezifizieren.

4.2 Binning der Farbart (Chromaticity)

Die Standard-Kaltweiß-Farbbin-Struktur definiert spezifische Vierecke im CIE-1931-Farbartdiagramm. Jeder Bin (z.B. PK0, NK0, MK0) wird durch vier Sätze von (x, y)-Koordinaten definiert, die seine Grenzen bilden. Dies stellt sicher, dass alle LEDs innerhalb eines gegebenen Bin-Codes Farbkoordinaten innerhalb dieses definierten Bereichs aufweisen und so die Farbgleichmäßigkeit in einer Anordnung erhalten bleibt. Die bereitgestellte Tabelle listet zahlreiche Bin-Codes und ihre entsprechenden Koordinatensätze auf.

5. Mechanische, Verpackungs- und Bestückungsinformationen

5.1 Mechanische Abmessungen und Polarität

Die LED verwendet ein standardmäßiges 1608 (1,6mm x 0,8mm) PLCC-2-Gehäuse. Die mechanische Zeichnung zeigt typischerweise Draufsicht, Seitenansicht und Bestückungsbild. Das PLCC-2-Gehäuse hat zwei Anschlüsse. Die Polarität wird durch eine Markierung auf der Oberseite des Bauteils angezeigt, wie einen Punkt oder eine abgeschrägte Ecke, die der Kathode (-) entspricht. Die korrekte Ausrichtung ist für den Schaltungsbetrieb wesentlich.

Eine effektive Wärmeableitung ist entscheidend für die Aufrechterhaltung von Leistung und Lebensdauer. Der hohe Wärmewiderstandswert bedeutet, dass Wärme nicht leicht aus der Sperrschicht entweichen kann. Konstrukteure sollten sicherstellen, dass das mit dem thermischen Pad der LED (falls vorhanden) verbundene PCB-Pad ausreichend dimensioniert und mit Kupferflächen verbunden ist, um als Wärmeverteiler zu dienen. In Hochtemperatur-Umgebungen (z.B. in der Nähe der Motorelektronik eines Autos) muss der Strom gemäß der bereitgestellten Kurve reduziert (derated) werden.

Ein empfohlenes Land Pattern (Lötpad-Design) wird bereitgestellt, um zuverlässige Lötstellen und eine korrekte Ausrichtung während des Reflow-Lötens zu gewährleisten. Dieses Muster ist etwas größer als die Anschlüsse des Bauteils, um eine gute Lötnahtbildung zu ermöglichen. Die Einhaltung dieses Footprints ist für die Fertigungsausbeute und die langfristige mechanische Zuverlässigkeit entscheidend.

5.3 Reflow-Lötprofil und Richtlinien

Das Datenblatt spezifiziert ein Reflow-Lötprofil mit einer Spitzentemperatur von 260°C für maximal 30 Sekunden. Dies ist ein Standard-Bleifrei (Pb-free) Reflow-Profil. Das Profil umfasst Aufheiz-, Temperier-, Reflow- und Abkühlzonen mit definierten Rampenraten und Zeitlimits, um thermischen Schock zu verhindern und eine ordnungsgemäße Lötstellenbildung ohne Beschädigung des LED-Gehäuses oder des internen Chips sicherzustellen.

5.4 Verpackungsinformationen

Die LEDs werden auf Gurt und Rolle für die automatisierte Bestückung geliefert. Die Verpackungsinformationen geben Details zu den Rollenabmessungen, der Gurtbreite, dem Taschenabstand und der Ausrichtung der Bauteile auf dem Gurt an. Diese Informationen sind für die Konfiguration der Bestückungsgeräte erforderlich.

5.5 Vorsichtsmaßnahmen für Gebrauch und Lagerung

Wichtige Vorsichtsmaßnahmen umfassen: Vermeidung von Sperrspannung, Sicherstellung, dass die Betriebsbedingungen die absoluten Maximalwerte nicht überschreiten, Implementierung geeigneter ESD-Handhabungsverfahren und Befolgung des spezifizierten Reflow-Profils. Die Lagerbedingungen sollten im Bereich von -40°C bis +110°C liegen, und die MSL-3-Handhabungsverfahren müssen befolgt werden, wenn die Verpackung geöffnet wurde.

6. Anwendungshinweise und Design-Überlegungen

6.1 Typische Anwendungsszenarien

Die primäre Anwendung ist die Fahrzeuginnenraumbeleuchtung. Dazu gehört die Beleuchtung von Kombiinstrumenten, die Hintergrundbeleuchtung von Anzeigen und Displays. Sie ist auch ideal für die Hintergrundbeleuchtung verschiedener Schalter (Fensterheber, Klimasteuerung) und für allgemeine Umgebungs- oder Akzentbeleuchtung im Fahrzeuginnenraum. Ihre Zuverlässigkeitsspezifikationen machen sie für diese anspruchsvollen, temperaturwechselnden Umgebungen geeignet.

6.2 Schaltungsdesign-Überlegungen

Konstrukteure müssen einen strombegrenzenden Widerstand oder eine Konstantstrom-Treiberschaltung einplanen. Der Widerstandswert kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (V_versorgung- V_F) / I_F. Unter Verwendung der typischen V_Fvon 2,85V und einem gewünschten I_Fvon 10mA bei einer 5V-Versorgung wäre der Widerstand etwa (5 - 2,85) / 0,01 = 215 Ohm. Ein Treiber-IC wird für Anwendungen empfohlen, die eine präzise Stromregelung oder Dimmung (PWM) erfordern. Der große Abstrahlwinkel macht in vielen diffusen Beleuchtungsanwendungen sekundäre Optiken überflüssig.

6.3 Wärmemanagement im Design

Effective heat sinking is critical for maintaining performance and longevity. The high thermal resistance value means heat does not easily escape the junction. Designers should ensure the PCB pad connected to the LED's thermal pad (if present) is adequately sized and connected to copper pours or planes to act as a heat spreader. In high-temperature ambient environments (e.g., near a car's engine electronics), the current must be derated according to the provided curve.

6.4 Schwefelbeständigkeitskriterien

Das Datenblatt enthält einen Abschnitt zu Schwefeltestkriterien, der besonders für Automotive- und Industrieumgebungen relevant ist, in denen atmosphärischer Schwefel versilberte Komponenten korrodieren kann. Dieser Test überprüft die Widerstandsfähigkeit der LED gegenüber solchen Umgebungen, ein Schlüsselfaktor für die langfristige Zuverlässigkeit in bestimmten geografischen Regionen oder Anwendungen.

7. Bestell- und Artikelnummerninformationen

Das Artikelnummernsystem liefert spezifische Informationen. Für das Beispiel "1608-C701 00H-AM": "1608" bezeichnet die Gehäusegröße, "C701" ist wahrscheinlich der Basis-Produktcode, und "00H-AM" kann das Lichtstärke-Bin und Farb-Bin (z.B. Kaltweiß) spezifizieren. Der Bestellinformationsabschnitt würde detailliert beschreiben, wie verschiedene Bins oder Verpackungsoptionen (Gurt und Rolle vs. Schüttgut) spezifiziert werden.

8. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Was ist der Unterschied zwischen realem und elektrischem Wärmewiderstand (R_{th JS})?

A: Der reale Wärmewiderstand wird unter Verwendung eines temperaturabhängigen Parameters (wie der Durchlassspannung) der LED selbst gemessen. Der elektrische Wärmewiderstand ist oft ein berechneter oder simulierter Wert. Der reale Wert ist für das thermische Design im Allgemeinen genauer.

F: Kann ich diese LED mit einer 3,3V-Versorgung ohne Widerstand betreiben?

A: Nein. Die Durchlassspannung variiert (2,5V-3,75V). Ein direkter Anschluss an 3,3V könnte zu übermäßigem Strom führen, wenn die V_Fniedrig ist, und die LED möglicherweise beschädigen. Immer einen Strombegrenzungsmechanismus verwenden.

F: Wie wirkt sich der 120° Abstrahlwinkel auf mein Design aus?

A: Er liefert sehr breites, diffuses Licht. Er ist ausgezeichnet für die Flächenausleuchtung, aber nicht für die Erzeugung eines fokussierten Strahls. Für einen Spotlichteffekt wäre eine Sekundärlinse erforderlich.

F: Ist diese LED dimmbar?

A: Ja, wie die meisten LEDs kann sie effektiv mittels Pulsweitenmodulation (PWM) gedimmt werden. Verwenden Sie keine analoge Spannungsreduktion zum Dimmen, da dies eine signifikante Farbverschiebung verursacht.

9. Technische Grundlagen und Trends

9.1 Funktionsprinzip

Dies ist eine leuchtstoffkonvertierte weiße LED. Ein Halbleiterchip, typischerweise aus Indiumgalliumnitrid (InGaN), emittiert bei Durchlassvorspannung blaues Licht. Dieses blaue Licht regt eine gelbe (oder gelb-rote) Leuchtstoffbeschichtung im Gehäuse an. Die Kombination des verbleibenden blauen Lichts und des konvertierten gelben Lichts führt zur Wahrnehmung von weißem Licht. Die spezifische Mischung der Leuchtstoffe bestimmt die korrelierte Farbtemperatur (CCT), in diesem Fall "Kaltweiß".

9.2 Branchentrends

Der Trend bei solchen Komponenten geht zu höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), verbessertem Farbwiedergabeindex (CRI) für bessere Lichtqualität und stärkerer Miniaturisierung bei gleichbleibender oder steigender Lichtleistung. Es gibt auch einen starken Trend zu höheren Zuverlässigkeitsstandards und breiterer Umweltkonformität (z.B. geringere Blaulichtgefahr, vollständige Recycelbarkeit). Die Integration mit intelligenten Treibern für adaptive Beleuchtung ist ein weiterer wachsender Bereich, insbesondere in Automotive-Anwendungen.