PLCC-2 Gelbe LED Datenblatt - 0201 Gehäuse - 2,10V typ. - 1120mcd @20mA - Automotive-Qualität

1. Produktübersicht

Dieses Dokument erläutert die Spezifikationen einer leistungsstarken, gelben SMD-LED im PLCC-2-Gehäuse. Das Bauteil ist primär für anspruchsvolle Automotive-Beleuchtungsumgebungen entwickelt und bietet zuverlässigen Betrieb, konstante Farbwiedergabe sowie eine robuste Bauweise, um rauen Bedingungen standzuhalten.

1.1 Kernmerkmale und Zielmarkt

Die Hauptanwendung der LED liegt im Automotive-Bereich für Innen- und Außenbeleuchtungssysteme. Zu den Kernmerkmalen zählen eine typische Lichtstärke von 1120 Millicandela (mcd) bei einem Durchlassstrom von 20mA, ein weiter Abstrahlwinkel von 120° für exzellente Sichtbarkeit sowie die Qualifizierung nach dem AEC-Q102-Standard für Automotive-Komponenten. Sie verfügt zudem über Schwefelrobustheit (Klasse A1), ist konform mit den EU-Richtlinien REACH und RoHS sowie halogenfrei. Diese Eigenschaften machen sie geeignet für Anwendungen wie Armaturenbrett-Hintergrundbeleuchtung (Instrumente), Innenraum-Ambientebeleuchtung und verschiedene externe Signalleuchten, bei denen Zuverlässigkeit und Langlebigkeit entscheidend sind.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Die elektrischen und optischen Kenngrößen definieren die Betriebsgrenzen und das typische Leistungsverhalten der LED.

2.1 Lichttechnische und elektrische Kenngrößen

Die wesentlichen Betriebsparameter sind bei einer Sperrschichttemperatur von 25°C und einem Durchlassstrom (I_F) von 20mA spezifiziert. Die typische Durchlassspannung (V_F) beträgt 2,10V, mit einem Minimum von 1,75V und einem Maximum von 2,75V. Die dominante Wellenlänge (λ_d) liegt im gelben Spektrum und reicht von 585nm bis 594nm. Die Lichtstärke (I_V) hat einen typischen Wert von 1120 mcd, mit einem Minimum von 710 mcd und einem Maximum von 1800 mcd. Die Messtoleranzen sind zu beachten: ±8% für den Lichtstrom, ±0,05V für die Durchlassspannung und ±1nm für die dominante Wellenlänge.

2.2 Absolute Maximalwerte und thermisches Management

Um die Bauteilzuverlässigkeit zu gewährleisten, dürfen diese Grenzwerte unter keinen Umständen überschritten werden. Der absolute maximale Durchlassstrom beträgt 50mA, mit einer Stoßstromfähigkeit von 100mA für Impulse ≤10μs. Die maximale Verlustleistung liegt bei 137mW. Das Bauteil kann in einem Umgebungstemperaturbereich von -40°C bis +110°C betrieben werden, bei einer maximalen Sperrschichttemperatur (T_J) von 125°C. Der thermische Widerstand von der Sperrschicht zum Lötpunkt ist sowohl elektrisch (R_{th JS el}: 100-120 K/W) als auch unter realen Bedingungen (R_{th JS real}: 120-160 K/W) angegeben, was für das thermische Design in der Anwendung entscheidend ist. Die ESD-Empfindlichkeit ist mit 2kV (HBM) bewertet.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Die LED wird für wesentliche Parameter in Bins kategorisiert, um Konsistenz in der Serienfertigung und Flexibilität im Design zu gewährleisten.

3.1 Binning der Lichtstärke

Die Lichtstärke ist in vier Bins gruppiert: V1 (710-900 mcd), V2 (900-1120 mcd), AA (1120-1400 mcd) und AB (1400-1800 mcd). Dies ermöglicht es Konstrukteuren, den passenden Helligkeitsgrad für ihre spezifischen Anwendungsanforderungen auszuwählen.

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge und Durchlassspannung

Die dominante Wellenlänge ist in drei Gruppen eingeteilt: 8588 (585-588 nm), 8891 (588-591 nm) und 9194 (591-594 nm), was eine präzise Farbauswahl ermöglicht. Die Durchlassspannung ist in vier Bereiche unterteilt: 1720 (1,75-2,00V), 2022 (2,00-2,25V), 2225 (2,25-2,50V) und 2527 (2,50-2,75V), was für die Treiberschaltungsauslegung und das Leistungsmanagement wichtig ist.

4. Analyse der Leistungskurven

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

4.1 I-V-Kennlinie und Spektralverteilung

Die Kennlinie von Durchlassstrom zu Durchlassspannung (I-V) zeigt die für Dioden typische exponentielle Beziehung. Das Diagramm der relativen spektralen Verteilung bestätigt das Emissionsmaximum im gelben Bereich. Das Abstrahldiagramm veranschaulicht den 120°-Abstrahlwinkel, definiert als der Winkel außerhalb der Achse, bei dem die Intensität auf die Hälfte ihres Spitzenwertes abfällt.

4.2 Temperaturabhängigkeit und Derating

Mehrere Diagramme zeigen detailliert die Leistungsänderungen mit der Temperatur. Die relative Lichtstärke nimmt mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Die dominante Wellenlänge zeigt eine Verschiebung sowohl mit steigendem Durchlassstrom als auch mit steigender Sperrschichttemperatur. Die Derating-Kurve für den Durchlassstrom ist entscheidend: Sie zeigt, dass der maximal zulässige Durchlassstrom reduziert werden muss, wenn die Lötpastentemperatur ansteigt. Beispielsweise ist bei einer Lötpastentemperatur von 110°C der maximale Dauerstrom auf 34mA begrenzt. Ein separates Diagramm definiert die zulässige Pulsbelastbarkeit für verschiedene Tastverhältnisse.

5. Mechanische, Verpackungs- und Montageinformationen

5.1 Mechanische Abmessungen und Polarität

Das Bauteil verwendet ein standardmäßiges PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier) SMD-Gehäuse, oft auch nach seiner Footprint-Größe als 0201 bezeichnet. Die detaillierte mechanische Zeichnung gibt die genauen Längen-, Breiten-, Höhenmaße und Anschlusslagen an. Die Artikelnummer enthält ein \"R\", das auf eine umgekehrte Polarität hinweist. Dies muss beim Leiterplatten-Design gegen das empfohlene Lötpastenlayout geprüft werden, um die korrekte Ausrichtung sicherzustellen.

5.2 Löt- und Reflow-Richtlinien

Ein empfohlenes Lötpastenlayout wird bereitgestellt, um eine ordnungsgemäße Lötstellenbildung und thermische Entlastung zu gewährleisten. Das Reflow-Lötprofil muss exakt eingehalten werden. Die maximale Löttemperatur beträgt 260°C für eine Dauer von maximal 30 Sekunden. Die Einhaltung dieses Profils ist wesentlich, um thermische Schäden am LED-Gehäuse und am internen Chip zu verhindern.

5.3 Verpackung und Handhabungshinweise

Das Bauteil hat einen Feuchtigkeitsempfindlichkeitsgrad (MSL) von 2. Vorsichtsmaßnahmen umfassen die Lagerung in einer trockenen Umgebung und das Trocknen (Backen), wenn die Verpackung geöffnet und vor dem Löten länger als die zulässige Bodenlebensdauer der Umgebungsfeuchtigkeit ausgesetzt war. Allgemeine Vorsichtsmaßnahmen warnen vor dem Anlegen einer Sperrspannung, dem Überschreiten der absoluten Maximalwerte und dem Aussetzen des Bauteils mechanischer Belastung.

6. Bestell- und Artikelnummerninformationen

Die Artikelnummer folgt einer spezifischen Struktur:67-21R-UY0201H-AM.

• 67-21: Produktfamilie.
• R: Umgekehrte Polarität.
• UY: Farbe (Gelb).
• 020: Prüfstrom (20mA).
• 1: Leadframe-Typ.
• H: Helligkeitsstufe (Hoch).
• AM: Kennzeichnet Automotive-Anwendung.

Die Bestellinformation umfasst typischerweise die Angabe der gewünschten Bins für Lichtstärke, Wellenlänge und Durchlassspannung.

7. Anwendungsdesign-Überlegungen und FAQs

7.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese LED ist ideal für:

• Automotive-Innenbeleuchtung: Armaturenbrett-Instrumente, Schalter-Hintergrundbeleuchtung, Ambientebeleuchtungsstreifen.
• Automotive-Außenbeleuchtung: Seitenmarkierungsleuchten, dritte Bremsleuchte (CHMSL), Blinkergeber (abhängig von lokalen Vorschriften und erforderlicher Intensität).

Ihr weiter Abstrahlwinkel macht sie geeignet für Anwendungen, bei denen das Licht aus einem breiten Blickwinkel sichtbar sein muss.

7.2 Design- und Anwendungs-FAQs

F: Was ist der empfohlene Treiberstrom?

A: Der typische Betriebsstrom beträgt 20mA, was eine gute Balance zwischen Helligkeit und Langlebigkeit bietet. Das absolute Maximum liegt bei 50mA Dauerstrom, aber ein Betrieb nahe dieser Grenze erfordert ein sorgfältiges thermisches Management, wie in der Derating-Kurve dargestellt.

F: Wie stelle ich Farbkonstanz in meinem Design sicher?

A: Geben Sie beim Bestellen das gewünschte Bin für die dominante Wellenlänge an (8588, 8891 oder 9194). Die Verwendung von LEDs aus demselben Produktions-Bin minimiert Farbvariationen.

F: Ist ein strombegrenzender Widerstand notwendig?

A: Ja. LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Ein externer strombegrenzender Widerstand oder eine Konstantstrom-Treiberschaltung ist zwingend erforderlich, um thermisches Durchgehen und die Zerstörung der LED zu verhindern, insbesondere angesichts der Variation der Durchlassspannung (1,75V bis 2,75V).

F: Kann sie in nicht-automobilen Anwendungen verwendet werden?

A: Obwohl für Automotive-Anwendungen qualifiziert, macht ihre hohe Zuverlässigkeit sie auch für andere anspruchsvolle industrielle, Consumer- oder Beschilderungsanwendungen geeignet, bei denen Umweltrobustheit benötigt wird.

7.3 Praktische Design-Fallstudie

Betrachten Sie den Entwurf einer Armaturenbrett-Anzeigeleuchte. Die Entwurfsschritte umfassen: 1) Bestimmung der erforderlichen Lichtstärke basierend auf den Sichtbarkeitsanforderungen bei Tageslicht (Auswahl eines geeigneten Bins, z.B. AA oder AB). 2) Auslegung der Treiberschaltung: Berechnung des Vorwiderstandswerts für eine 12V-Automotive-Versorgung unter Berücksichtigung des Durchlassspannungs-Bins der LED (z.B. 2022 für ~2,1V), um 20mA zu erreichen. Die Formel lautet R = (V_supply- V_F) / I_F. 3) Thermische Analyse: Überprüfung, ob das Leiterplattenlayout und die mögliche Umgebungstemperatur in der Nähe des Armaturenbretts nicht dazu führen, dass die Lötpastentemperatur den Punkt überschreitet, an dem ein Derating erforderlich ist (Bezugnahme auf die Derating-Kurve). 4) Implementierung eines Sperrspannungsschutzes auf der Leiterplatte, da die LED nicht für den Betrieb mit Sperrspannung ausgelegt ist.

8. Technische Prinzipien und Branchenkontext

8.1 Funktionsprinzip

Diese LED ist eine Halbleiter-Lichtquelle. Wenn eine die Schwellenspannung überschreitende Durchlassspannung angelegt wird, rekombinieren Elektronen mit Löchern innerhalb des Halbleiterchips und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die spezifischen Materialien im aktiven Bereich des Chips bestimmen die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts, in diesem Fall gelb. Das PLCC-2-Gehäuse enthält einen Reflektor und eine geformte Epoxidharzlinse, um den Lichtaustritt zu formen und den spezifizierten 120°-Abstrahlwinkel zu erreichen.

8.2 Vergleich und Trends

Im Vergleich zu älteren bedrahteten LEDs bietet dieses PLCC-2-SMD-Bauteil einen kleineren Bauraum, eine bessere Eignung für die automatisierte Montage und eine verbesserte thermische Leistung aufgrund seines Designs, das die Wärmeableitung über die Lötpads ermöglicht. Der Trend in der Automotive-Beleuchtung geht hin zu höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), kleineren Gehäusegrößen für schlankere Designs und einer verstärkten Integration von Steuerelektronik (z.B. LED-Treiber) direkt mit der Lichtquelle. Komponenten wie diese, mit AEC-Q102-Qualifizierung und hoher Helligkeit in einem kompakten Gehäuse, entsprechen diesen Branchenanforderungen für fortschrittliche, zuverlässige Fahrzeugbeleuchtungssysteme.