PLCC-6 Amber LED A09K-PA1501H-AM Datenblatt - Phosphor-Konvertiertes Bernstein - 3.15V Typ. - 150mA - 7100mcd - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die A09K-PA1501H-AM ist eine hochleistungsfähige, oberflächenmontierbare LED-Komponente, die für anspruchsvolle Automobilbeleuchtungsanwendungen konzipiert ist. Sie nutzt eine Phosphor-Konvertierte Bernstein (PCA)-Technologie, um eine charakteristische bernsteinfarbene Lichtabgabe zu erzeugen. Das Bauteil ist in einem kompakten PLCC-6-Gehäuse (Plastic Leaded Chip Carrier) untergebracht, einem Standard-Footprint für SMD-LEDs, der eine gute Wärmeführung und einfache Montage auf automatisierten Fertigungslinien bietet. Der Hauptfokus des Designs liegt auf Zuverlässigkeit und Leistung unter den rauen Umgebungsbedingungen, die typisch für den Automobileinsatz sind.

Die zentralen Vorteile dieser LED umfassen ihre hohe typische Lichtstärke von 7100 Millicandela (mcd) bei einem Standardtreiberstrom von 150mA, was eine ausgezeichnete Sichtbarkeit gewährleistet. Sie verfügt über einen breiten Betrachtungswinkel von 120 Grad, der eine breite und gleichmäßige Lichtverteilung bietet. Darüber hinaus ist sie nach dem strengen AEC-Q101-Standard für diskrete Halbleiterbauelemente qualifiziert, was sicherstellt, dass sie die Anforderungen der Automobilindustrie an Qualität und Zuverlässigkeit über Temperatur, Feuchtigkeit und Betriebsdauer erfüllt.

Der Zielmarkt ist ausschließlich die Automobil-Außenbeleuchtung, mit einer spezifischen Anwendung in Blinkleuchten. Die Konformität mit den RoHS- und REACH-Richtlinien bestätigt ihre Umweltfreundlichkeit, während ihre spezifizierte Schwefelrobustheit ein entscheidendes Merkmal für eine lange Lebensdauer in Umgebungen ist, in denen korrosive Gase vorhanden sein können.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Lichttechnische und Farbcharakteristiken

Der zentrale lichttechnische Parameter ist die Lichtstärke (I_V), spezifiziert mit einem Minimum von 5600 mcd, einem typischen Wert von 7100 mcd und einem Maximum von 11200 mcd bei einem Betriebsstrom von 150mA. Der typische Wert ist die erwartete Leistung unter Standardbedingungen. Die große Spanne zwischen Min und Max verdeutlicht die natürliche Streuung in der Halbleiterfertigung, die durch das später beschriebene Binning-System verwaltet wird. Die Messtoleranz für den Lichtstrom beträgt ±8%.

Die Farbe wird durch ihre Farbkoordinaten im CIE-1931-Diagramm definiert: CIE x = 0,57 und CIE y = 0,42. Dies platziert die Lichtabgabe eindeutig im Bernstein-Bereich. Die Toleranz für diese Koordinaten ist mit ±0,005 sehr eng, was ein konsistentes Farbbild von Bauteil zu Bauteil sicherstellt – entscheidend für die Automobilbeleuchtung, wo oft Farbabgleich über mehrere LEDs hinweg erforderlich ist.

2.2 Elektrische Eigenschaften

Die Flussspannung (V_F) ist ein kritischer Parameter für den Schaltungsentwurf. Bei 150mA beträgt die typische V_F 3,15V, mit einem Bereich von 2,50V (Min) bis 3,75V (Max). Entwickler müssen sicherstellen, dass die Treiberschaltung diesen Bereich, insbesondere den Maximalwert, aufnehmen kann, um ausreichend Spannungsreserve zu bieten. Der Durchlassstrom (I_F) hat einen absoluten Maximalwert von 200mA, aber der empfohlene Dauerbetriebsstrom beträgt 150mA.

Das Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt. Seine Empfindlichkeit gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD) ist mit 8kV (Human Body Model) bewertet, ein robustes Niveau, das das Risiko von Beschädigungen während der Handhabung und Montage reduziert.

2.3 Thermische Kenngrößen und Absolute Maximalwerte

Das Wärmemanagement ist entscheidend für LED-Leistung und Lebensdauer. Der Wärmewiderstand von der Sperrschicht zum Lötpunkt wird auf zwei Arten spezifiziert: Der reale Wärmewiderstand (R_{thJS real}) beträgt ≤ 60 K/W, und die elektrische Methode (R_{thJS el}) beträgt ≤ 45 K/W. Dieser Parameter zeigt, wie effektiv Wärme vom LED-Chip abgeführt wird; ein niedrigerer Wert ist besser. Die maximal zulässige Sperrschichttemperatur (T_J) beträgt 125°C.

Die Absoluten Maximalwerte definieren die Grenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden auftreten können. Wichtige Werte umfassen: Die Verlustleistung (P_d) von 750 mW, die Betriebstemperatur (T_opr) von -40°C bis +110°C und eine Stoßstromfähigkeit (I_FM) von 750mA für Pulse ≤ 10µs. Die Löttemperaturbewertung erlaubt Reflow-Löten bei 260°C für bis zu 30 Sekunden, was mit Standard-Lötzinnprofilen kompatibel ist.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um die inhärenten Fertigungsschwankungen zu verwalten, werden LEDs nach Leistungsklassen sortiert. Dieses Datenblatt skizziert drei zentrale Binning-Kategorien.

3.1 Lichtstärke-Binning

Die Lichtstärke wird mit einem alphanumerischen Codesystem (z.B. L1, L2, M1... bis GA) gebinnt. Jede Bin deckt einen spezifischen Bereich von minimaler und maximaler Lichtstärke in Millicandela (mcd) ab. Für die A09K-PA1501H-AM sind die hervorgehobenen möglichen Ausgangsbins DB (5600-7100 mcd), EA (7100-9000 mcd) und EB (9000-11200 mcd). Dies ermöglicht es Kunden, Bauteile auszuwählen, die ihre spezifischen Helligkeitsanforderungen erfüllen.

3.2 Farb- (Farbort-) Binning

Die Bernsteinfarbe wird gemäß ihrer CIE-x- und -y-Koordinaten gebinnt. Das Datenblatt liefert ein Bin-Strukturdiagramm und eine Tabelle mit spezifischen Koordinatengrenzen für die Bins YA und YB. Zum Beispiel hat Bin YA einen Zielkoordinatenwert von (0,5680, 0,4315) mit definierten Grenzen. Dies gewährleistet eine enge Farbkontrolle innerhalb des Bernstein-Spektrums.

3.3 Flussspannungs-Binning

Die Flussspannung wird ebenfalls gebinnt, obwohl die spezifischen Bincodes und Bereiche im bereitgestellten Auszug nicht vollständig detailliert sind. Typischerweise gruppieren Spannungsbins (z.B. V1, V2, V3) LEDs mit ähnlichen V_F-Eigenschaften, was hilft, konsistentere Treiberschaltungen zu entwerfen, insbesondere wenn mehrere LEDs in Reihe geschaltet sind.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt enthält mehrere Diagramme, die veranschaulichen, wie sich die Leistung der LED mit den Betriebsbedingungen ändert.

4.1 Spektrale Verteilung und Abstrahlcharakteristik

DasDiagramm der relativen spektralen Verteilungzeigt die Lichtabgabe als Funktion der Wellenlänge. Für eine phosphor-konvertierte Bernstein-LED weist diese Kurve typischerweise einen breiten Peak im gelb-bernsteinfarbenen Bereich auf, erzeugt durch den Phosphor, der von einem blauen oder nahe-UV-LED-Chip angeregt wird. DasTypische Diagramm der Abstrahlcharakteristikzeigt die räumliche Intensitätsverteilung und bestätigt den 120-Grad-Betrachtungswinkel, bei dem die Intensität auf die Hälfte ihres Spitzenwerts abfällt.

4.2 Stromabhängigkeiten

DieKurve "Durchlassstrom vs. Flussspannung"zeigt die nichtlineare Beziehung zwischen I_Fund V_F. Mit steigendem Strom steigt die Spannung, aber die Steigerungsrate verlangsamt sich. DasDiagramm "Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom"zeigt, dass die Lichtabgabe mit dem Strom zunimmt, aber möglicherweise nicht perfekt linear ist, insbesondere bei höheren Strömen aufgrund von Erwärmungseffekten. DasDiagramm "Farbortverschiebung vs. Durchlassstrom"zeigt, wie sich der Farbpunkt (CIE x, y) leicht mit dem Treiberstrom ändert, was für die Farbstabilität bei Dimmung oder Pulsbetrieb wichtig ist.

4.3 Temperaturabhängigkeiten

DieKurve "Relative Flussspannung vs. Sperrschichttemperatur"zeigt, dass V_Flinear mit steigender Temperatur abnimmt (ein negativer Temperaturkoeffizient), was charakteristisch für Halbleitersperrschichten ist. Diese Eigenschaft kann manchmal zur Temperaturmessung genutzt werden. DasDiagramm "Relative Lichtstärke vs. Sperrschichttemperatur"ist entscheidend; es zeigt, dass die Lichtabgabe mit steigender Sperrschichttemperatur abnimmt. Eine effektive Wärmeableitung ist daher essenziell, um die Helligkeit aufrechtzuerhalten. DasDiagramm "Farbortverschiebung vs. Sperrschichttemperatur"zeigt die geringfügige Farbänderung mit der Temperatur.

4.4 Derating und Pulsbetrieb

DieDerating-Kurve für den Durchlassstromgibt den maximal zulässigen Dauer-Durchlassstrom in Abhängigkeit von der Lötpastentemperatur vor. Mit steigender Pad-Temperatur sinkt der maximal sichere Strom. Zum Beispiel beträgt bei 110°C Pad-Temperatur der maximale Strom nur 67mA. DasDiagramm "Zulässige Pulsbelastbarkeit"definiert den Spitzenpulsstrom (I_F(A)), der für eine gegebene Pulsbreite (t_p) und ein Tastverhältnis (D) angewendet werden kann, was für PWM-Dimmanwendungen nützlich ist.

5. Mechanische Daten, Verpackung & Montageinformationen

5.1 Mechanische Abmessungen

Die LED ist in einem standardmäßigen PLCC-6-Gehäuse erhältlich. Die mechanische Zeichnung (impliziert durch den Abschnittstitel 'Mechanische Abmessungen') würde präzise Länge, Breite, Höhe, Anschlussabstände und Toleranzen liefern. Diese Informationen sind essenziell für das PCB-Footprint-Design und um einen korrekten Sitz in der Baugruppe sicherzustellen.

5.2 Empfohlene Lötpads und Polarität

Der Abschnitt 'Empfohlene Lötpads' liefert das optimale PCB-Land Pattern (Pad-Geometrie), um zuverlässiges Löten, gute Wärmeleitung und korrekte Ausrichtung zu gewährleisten. Das PLCC-6-Gehäuse hat einen eingebauten Polarisierungsschlüssel (üblicherweise eine abgeschrägte Ecke oder ein Punkt), der die Kathode anzeigt und eine falsche Installation verhindert.

5.3 Reflow-Lötprofil

Ein empfohlenes Reflow-Lötprofil wird bereitgestellt, das die Zeit-Temperatur-Beziehung spezifiziert, die die PCB-Baugruppe durchlaufen sollte. Dies umfasst typischerweise Aufheiz-, Halte-, Reflow- (Spitzentemperatur max. 260°C für 30s laut Bewertung) und Abkühlphasen. Die Einhaltung dieses Profils ist entscheidend, um thermische Schäden an der LED oder schlechte Lötstellen zu vermeiden.

5.4 Verpackungsinformationen

Dies detailliert, wie die LEDs geliefert werden (z.B. auf Tape and Reel), inklusive Reel-Abmessungen, Pocket-Abstände und Ausrichtung. Diese Informationen sind notwendig, um automatisierte Bestückungsmaschinen zu konfigurieren.

6. Anwendungsrichtlinien & Designüberlegungen

6.1 Typische Anwendung: Automobil-Blinkleuchte

Diese LED ist explizit für die Automobil-Außenbeleuchtung, insbesondere Blinkleuchten, entwickelt. In dieser Anwendung gewährleisten die hohe Lichtstärke und der breite Betrachtungswinkel, dass das Signal für andere Fahrer aus einem weiten Blickwinkel sichtbar ist. Die Bernsteinfarbe ist eine gesetzliche Anforderung für Blinker in den meisten Regionen. Die AEC-Q101-Qualifikation und Schwefelrobustheit adressieren direkt die Zuverlässigkeitsanforderungen für unter der Motorhaube oder außen montierte Beleuchtungsmodule, die extremen Temperaturen, Vibrationen, Feuchtigkeit und dem Kontakt mit Straßenchemikalien ausgesetzt sind.

6.2 Schaltungsentwurfsüberlegungen

• Stromtreiber:Verwenden Sie einen Konstantstromtreiber, keine Konstantspannungsquelle, um eine stabile Lichtabgabe zu gewährleisten und thermisches Durchgehen zu verhindern. Der Treiber sollte auf den gewünschten Betriebsstrom (z.B. 150mA) eingestellt sein und muss die maximale V_Fvon 3,75V plus eine gewisse Reserve aufnehmen können.
• Wärmemanagement:Die Leiterplatte muss als Kühlkörper fungieren. Verwenden Sie eine Platine mit ausreichender Kupferfläche (Thermal Pad), die mit dem Wärmeleitpfad der LED verbunden ist, wie im empfohlenen Lötpad-Layout definiert. Für Hochleistungs- oder Hochtemperatur-Umgebungsanwendungen können zusätzliche Wärmedurchkontaktierungen oder ein externer Kühlkörper notwendig sein, um die Sperrschichttemperatur unter 125°C zu halten und die Lichtabgabe aufrechtzuerhalten.
• ESD-Schutz:Obwohl mit 8kV HBM bewertet, sollten während Handhabung und Montage dennoch Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen befolgt werden.
• Optik:Für die Blinkeranwendung wird eine Linse oder ein Reflektor verwendet, um den Lichtkegel gemäß regulatorischen lichttechnischen Mustern (z.B. SAE/ECE-Normen) zu formen. Der breite 120-Grad-Betrachtungswinkel der LED ist vorteilhaft, um diese Muster zu erreichen.

6.3 Vorsichtsmaßnahmen für die Verwendung

Der Abschnitt 'Vorsichtsmaßnahmen für die Verwendung' (im Auszug nicht vollständig detailliert) enthält typischerweise Warnungen zu: Vermeidung mechanischer Belastung der Linse, Nichtberühren der Linse mit bloßen Händen zur Vermeidung von Kontamination, Lagerung unter geeigneten Bedingungen (kontrollierte Temperatur und Feuchtigkeit) und Sicherstellung der Sauberkeit der Lötpads, um Lötfehler zu vermeiden.

7. Bestellinformationen

Die Artikelnummer A09K-PA1501H-AM folgt einem spezifischen Codierungssystem. Obwohl die genaue Aufschlüsselung nicht bereitgestellt wird, kodiert sie typischerweise Gehäusetyp (PLCC-6), Farbe (PA für Phosphor Converted Amber), Leistungsbins für Intensität, Farbe und Spannung (impliziert durch 1501H) und möglicherweise Sonderfunktionen oder Revisionen. Der Abschnitt 'Bestellinformationen' würde dies klären und alle verfügbaren Varianten auflisten.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu einer standardmäßigen, nicht-automobilen Bernstein-LED sind die zentralen Unterscheidungsmerkmale der A09K-PA1501H-AM:

• AEC-Q101-Qualifikation:Dies beinhaltet eine Reihe von Belastungstests (Hochtemperatur-Betriebslebensdauer, Temperaturwechsel, Feuchtigkeitsbeständigkeit etc.), die generische LEDs nicht durchlaufen, und garantiert so die Zuverlässigkeit für den Automobileinsatz.
• Schwefelrobustheit:Spezialmaterialien und Konstruktion, um Korrosion durch schwefelhaltige Gase in einigen Automobilumgebungen (z.B. von Gummi oder bestimmten Dichtungen) zu widerstehen.
• Enge Parameterkontrolle und Binning:Engere Toleranzen und umfassendes Binning gewährleisten die konsistente Leistung, die für Automobilbeleuchtungssysteme notwendig ist, bei denen mehrere LEDs in Helligkeit und Farbe übereinstimmen müssen.
• Erweiterter Temperaturbereich:Bewertet für den Betrieb von -40°C bis +110°C, weit über dem kommerziellen Temperaturbereich (typischerweise 0°C bis +70°C) liegend.

9. FAQ basierend auf technischen Parametern

F: Kann ich diese LED dauerhaft mit 200mA betreiben?

A: Nein. Der Absolute Maximalwert für den Durchlassstrom beträgt 200mA, aber dies ist eine Belastungsgrenze, keine empfohlene Betriebsbedingung. Der empfohlene Dauerbetriebsstrom beträgt laut Kennwerttabelle 150mA (Typ.). Dauerbetrieb bei 200mA würde die Verlustleistungsbewertung überschreiten und wahrscheinlich zu schnellem Leistungsabfall oder Ausfall führen.

F: Das Lichtstärke-Bin ist DB (5600-7100 mcd). Welche Intensität erhalte ich tatsächlich?

A: Sie erhalten LEDs, deren getestete Lichtstärke in den DB-Bin-Bereich fällt. Der spezifische Wert für jede LED liegt zwischen 5600 und 7100 mcd, gemessen unter der Standardtestbedingung (I_F=150mA, T_s=25°C). Für den Entwurf sollten Sie den Minimalwert (5600 mcd) verwenden, um die Systemleistung zu garantieren.

F: Wie bestimme ich die erforderliche Kühlung?

A: Verwenden Sie den Wärmewiderstand (R_thJS≤ 60 K/W) und die Verlustleistung. Bei 150mA und einer typischen V_Fvon 3,15V beträgt die Leistung P = 0,4725W. Der Temperaturanstieg von der Sperrschicht zum Lötpad ist ΔT = P * R_thJS= 0,4725W * 60 K/W = ~28,4K. Wenn Ihre maximale Umgebungstemperatur 85°C beträgt und Sie T_J << 110°C halten möchten, dann muss die Lötpad-Temperatur unter (110 - 28,4) = 81,6°C gehalten werden. Das thermische PCB-Design muss sicherstellen, dass das Pad unter dieser Temperatur bleibt.

F: Kann ich PWM zum Dimmen verwenden?

A: Ja, Pulsweitenmodulation ist eine gängige und effektive Methode zum Dimmen von LEDs. Konsultieren Sie das Diagramm 'Zulässige Pulsbelastbarkeit', um sicherzustellen, dass Ihr gewählter Spitzenstrom, Ihre Pulsbreite und Ihr Tastverhältnis innerhalb des sicheren Betriebsbereichs liegen. Typischerweise wird für PWM der Spitzenstrom auf oder unter dem DC-Nennwert gehalten, und der zeitliche Mittelwert des Stroms bestimmt die wahrgenommene Helligkeit.

10. Funktionsprinzip und Technologie

Die A09K-PA1501H-AM ist einePhosphor-Konvertierte Bernstein (PCA) LED. Ihr Funktionsprinzip umfasst zwei Stufen der Lichtumwandlung. Der Kern ist ein Halbleiterchip (typischerweise auf InGaN-Basis), der bei Vorwärtsspannung Licht im blauen oder nahen ultravioletten Spektrum emittiert (Elektrolumineszenz). Dieses Primärlicht ist nicht bernsteinfarben. Eine speziell formulierte Phosphorschicht wird direkt auf diesen Chip aufgebracht. Wenn die hochenergetischen blauen/UV-Photonen vom Chip auf die Phosphorpartikel treffen, werden sie absorbiert. Der Phosphor emittiert dann Licht mit einer längeren, energieärmeren Wellenlänge durch einen Prozess namens Photolumineszenz. Die spezifische Phosphorzusammensetzung ist darauf ausgelegt, ein breites Spektrum von Licht zu erzeugen, das im Bernsteinbereich zentriert ist. Die Kombination aus nicht umgewandeltem blauen Licht und der bernsteinfarbenen Emission des Phosphors ergibt die final wahrgenommene Bernsteinfarbe, definiert durch die CIE-Koordinaten (0,57, 0,42). Diese Technologie ermöglicht die Erzeugung gesättigter Farben wie Bernstein, die schwer direkt aus einem Halbleitermaterial herzustellen sind.