Power Top LED 67-31A Serie Datenblatt - P-LCC-3 Gehäuse - 2.0x1.25x1.1mm - 2.35V typ. - 50mA - Sanftes Orange/Rot/Gelb - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 67-31A Serie stellt eine Familie von hochleistungsfähigen, oberflächenmontierbaren Power Top LEDs dar, die für Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsanwendungen konzipiert sind. Diese Bauteile sind in einem kompakten P-LCC-3-Gehäuse (Plastic Leaded Chip Carrier) untergebracht, gekennzeichnet durch einen weißen Körper und ein farblos klares Fenster. Das primäre Designziel ist die Bereitstellung einer zuverlässigen, effizienten Lichtquelle, die für automatisierte Bestückungsprozesse und anspruchsvolle Endanwendungsumgebungen geeignet ist.

Die Kernvorteile dieser Serie umfassen eine hohe Lichtstärke, eine ausgezeichnete Stromtragfähigkeit und einen sehr großen Betrachtungswinkel, der durch einen integrierten internen Reflektor ermöglicht wird. Dieser Reflektor ist entscheidend für die Optimierung der Lichteinkopplung, was diese LEDs besonders ideal für den Einsatz mit Lichtleitern macht, wo eine effiziente gerichtete Lichtübertragung entscheidend ist. Die niedrige erforderliche Durchlassspannung erhöht zudem ihre Eignung für batteriebetriebene oder leistungsempfindliche tragbare Geräte.

Die Zielmärkte sind breit gefächert und umfassen Unterhaltungselektronik, Büroautomatisierung, Industriesteuerungen und Automobilinnenräume. Typische Anwendungen reichen von Statusanzeigen und Schalter-Hintergrundbeleuchtung in Audio/Video-Geräten bis hin zur Hintergrundbeleuchtung für LCD-Panels, Symbole und allgemeine Beleuchtung, bei der ein sanftes orange, rotes oder gelbes Licht gewünscht ist.

2. Vertiefung der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter oder an diesen Grenzen wird nicht garantiert. Zu den Schlüsselparametern gehören eine maximale Sperrspannung (V_R) von 5V, ein kontinuierlicher Durchlassstrom (I_F) von 50mA und ein Spitzendurchlassstrom (I_FP) von 100mA unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis bei 1kHz). Die maximale Verlustleistung (P_d) beträgt 120mW. Das Bauteil ist für einen Betriebstemperaturbereich (T_opr) von -40°C bis +85°C ausgelegt und kann Löttemperaturen gemäß industrieüblicher Reflow-Profile (260°C für 10 Sekunden) standhalten.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Diese Parameter werden bei einer Sperrschichttemperatur (T_j) von 25°C und einem Durchlassstrom von 50mA gemessen, was typischen Betriebsbedingungen entspricht.

• Lichtstärke (I_v):Reicht von einem Minimum von 1120 mcd bis zu einem Maximum von 2850 mcd, mit einer typischen Toleranz von ±11%. Diese hohe Helligkeit ist ein Hauptmerkmal.
• Betrachtungswinkel (2θ_1/2):Ein sehr großer Winkel von 120 Grad (typisch). Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke die Hälfte der Spitzenintensität beträgt, was auf ein breites, diffuses Lichtmuster hinweist.
• Durchlassspannung (V_F):Typischerweise 2,35V, mit einem Bereich von 1,95V bis 2,75V bei 50mA. Die niedrige V_Fträgt zu einer höheren Effizienz bei.
• Wellenlänge:Die dominierende Wellenlänge (λ_d) erstreckt sich von 605,5 nm bis 625,5 nm, wodurch die emittierte Farbe im Bereich von sanftem Orange bis Rot-Orange liegt. Die Spitzenwellenlänge (λ_p) beträgt typischerweise 621 nm.
• Spektrale Bandbreite (Δλ):Ungefähr 18 nm (typisch), was auf eine relativ schmale spektrale Emission um die Spitzenwellenlänge herum hinweist.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um die Konsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs nach Leistungsklassen sortiert. Die 67-31A Serie verwendet ein dreidimensionales Binning-System.

3.1 Binning der Lichtstärke (CAT)

3.2 Binning der dominierenden Wellenlänge (HUE)

Die Farbkonsistenz wird durch Bins der dominierenden Wellenlänge gesteuert, die unter 'A' gruppiert sind. Die Bins E1 bis E5 decken den Bereich von 605,5 nm bis 625,5 nm in Schritten von ~4 nm ab. Dies stellt sicher, dass die emittierte Farbe (sanftes Orange) innerhalb einer engen Toleranz (±1nm) einheitlich ist.

3.3 Binning der Durchlassspannung (REF)

Die Durchlassspannung wird in Gruppe 'B9' gebinnt. Die Bins 1 bis 4 kategorisieren V

von 1,95-2,15V bis zu 2,55-2,75V bei 50mA. Das Abgleichen von V_F-Bins kann für den Stromausgleich in Schaltungen mit mehreren LEDs wichtig sein._F4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt enthält mehrere Kennlinien, die das Verhalten des Bauteils unter verschiedenen Bedingungen veranschaulichen.

4.1 Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Diese Kurve zeigt, dass die Lichtleistung mit dem Durchlassstrom zunimmt, die Beziehung jedoch nicht perfekt linear ist, insbesondere bei höheren Strömen. Sie ist entscheidend für die Bestimmung des benötigten Treiberstroms, um eine bestimmte Helligkeit zu erreichen.

4.2 Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur

Die Lichtstärke von AlGaInP-LEDs nimmt typischerweise ab, wenn die Umgebungs- (und damit die Sperrschicht-) Temperatur steigt. Diese Kurve quantifiziert diese Degradation und zeigt, dass die Leistung deutlich abfällt, wenn die Temperatur von 25°C auf 100°C ansteigt. Ein ordnungsgemäßes Wärmemanagement ist unerlässlich, um eine konstante Helligkeit aufrechtzuerhalten.

4.3 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung

Diese IV-Kennlinie zeigt die exponentielle Beziehung zwischen Strom und Spannung. Die typische V

von ~2,35V bei 50mA ist hier sichtbar. Die Kurve ist entscheidend für das Design der strombegrenzenden Schaltung._F4.4 Abstrahlcharakteristik

Ein Polardiagramm bestätigt visuell den großen 120-Grad-Betrachtungswinkel. Die Intensitätsverteilung ist annähernd lambertisch, was bedeutet, dass sie bei direkter Betrachtung über einen großen Bereich gleichmäßig hell erscheint, was ideal für Anzeigeanwendungen ist.

4.5 Spektralverteilung

Das Diagramm zeigt einen einzelnen, schmalen Emissionspeak um 621 nm, charakteristisch für AlGaInP-Material, ohne signifikante Nebenpeaks, was die Farbreinheit gewährleistet.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das P-LCC-3-Gehäuse hat kompakte Abmessungen von etwa 2,0 mm Länge, 1,25 mm Breite und 1,1 mm Höhe (ohne Anschlüsse). Detaillierte Zeichnungen mit Toleranzen (±0,1 mm typisch) werden für das PCB-Footprint-Design bereitgestellt. Das Gehäuse verfügt über zwei Anodenanschlüsse und einen gemeinsamen Kathodenanschluss für mechanische Stabilität und Lötstellenzuverlässigkeit.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Die Kathode wird typischerweise durch eine grüne Markierung auf dem Gehäuse oder eine Kerbe/Fase auf einer Seite gekennzeichnet. Die korrekte Ausrichtung ist während der Montage unerlässlich, um Schäden durch Sperrspannung zu verhindern.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Das Bauteil ist vollständig mit Reflow- und Wellenlötprozessen kompatibel und eignet sich somit für die automatisierte Serienfertigung.

Reflow-Löten:

• Eine maximale Spitzentemperatur von 260°C für 10 Sekunden ist spezifiziert. Standard bleifreie (Pb-free) Reflow-Profile sind anwendbar.Handlöten:
• Falls erforderlich, sollte die Lötspitzentemperatur 350°C nicht überschreiten, und die Kontaktzeit sollte auf 3 Sekunden pro Anschluss begrenzt werden, um thermische Schäden am Kunststoffgehäuse zu verhindern.Lagerbedingungen:
• LEDs sind feuchtigkeitsempfindlich (MSL). Sie werden in feuchtigkeitsdichten Beuteln mit Trockenmittel geliefert. Nach dem Öffnen sollten sie innerhalb eines bestimmten Zeitrahmens verwendet oder gemäß den Standard-IPC/JEDEC-Richtlinien vor dem Reflow getrocknet werden, um "Popcorn"-Risse zu verhindern.7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Spezifikationen für Band und Rolle

Die Bauteile werden auf 8-mm-Trägerband geliefert, das auf Standard-180-mm-Rollen aufgewickelt ist. Jede Rolle enthält 2000 Stück. Detaillierte Abmessungen für die Trägerbandtaschen und die Rolle werden bereitgestellt, um die Kompatibilität mit automatischen Bestückungsgeräten sicherzustellen.

7.2 Etikettenerklärung

Das Rollenetikett enthält wichtige Informationen für die Rückverfolgbarkeit und Verifizierung: Artikelnummer (PN), Kundenartikelnummer (CPN), Menge (QTY), Losnummer (LOT NO) und die drei Schlüssel-Bin-Codes für Lichtstärke (CAT), dominierende Wellenlänge (HUE) und Durchlassspannung (REF).

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Lichtleitersysteme:

• Der große Betrachtungswinkel und der integrierte Reflektor machen diese LED optimal für die Lichteinkopplung in Acryl- oder Polycarbonat-Lichtleiter, die häufig zur Beleuchtung von Tasten, Symbolen oder Panel-Anzeigen von einer entfernten Quelle verwendet werden.LCD-Hintergrundbeleuchtung:
• Geeignet für die Kantenbeleuchtung kleiner LCD-Displays oder zur lokalen Hintergrundbeleuchtung von Symbolen.Allgemeine Statusanzeigen:
• Strom-, Verbindungs- oder Betriebsstatusanzeigen in Unterhaltungs-, Industrie- und Automobilelektronik.8.2 Designüberlegungen

Strombegrenzung:

• Verwenden Sie stets einen Vorwiderstand oder einen Konstantstromtreiber, um den Durchlassstrom einzustellen. Nicht direkt an eine Spannungsquelle anschließen. Berechnen Sie den Widerstandswert mit R = (Vversorgung_{- V}) / I_FWärmemanagement:_F.
• Obwohl das Gehäuse einen niedrigen thermischen Widerstand aufweist, sollte bei Betrieb bei hohen Umgebungstemperaturen oder nahe dem Maximalstrom eine ausreichende PCB-Kupferfläche (Thermal Pads) sichergestellt werden, um die Sperrschichttemperatur zu managen und Lichtleistung sowie Lebensdauer aufrechtzuerhalten.ESD-Schutz:
• Obwohl für 2000V (HBM) ausgelegt, sollten während der Montage Standard-ESD-Handhabungsvorkehrungen beachtet werden.9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die 67-31A Serie unterscheidet sich durch ihre spezifische Kombination von Eigenschaften. Im Vergleich zu Standard-0603- oder 0805-Chip-LEDs bietet sie eine deutlich höhere Lichtstärke. Gegenüber anderen Hochleistungs-LEDs behält sie eine sehr niedrige Durchlassspannung und Stromanforderung bei. Der entscheidende Unterscheidungsfaktor ist der

integrierte Inter-Reflektor innerhalb des P-LCC-3-Gehäuses, der entwickelt wurde, um die Lichtauskopplung zu maximieren und das Licht mit einem breiten, gleichmäßigen Muster nach oben zu lenken. Dieses eingebaute optische Merkmal reduziert den Bedarf an Sekundäroptik in Lichtleiteranwendungen, vereinfacht das Design und kann die Systemkosten senken.10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

10.1 Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominierender Wellenlänge?

Die Spitzenwellenlänge (λ

) ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung maximal ist. Die dominierende Wellenlänge (λ_p) ist die einzelne Wellenlänge monochromatischen Lichts, die der wahrgenommenen Farbe der LED entspricht. Für die Farbdefinition und das Binning ist die dominierende Wellenlänge für das menschliche Sehen relevanter._d10.2 Kann ich diese LED mit einer 3,3V-Versorgung betreiben?

Ja, aber ein strombegrenzender Widerstand ist zwingend erforderlich. Bei einer typischen V

von 2,35V bei 50mA beträgt der Spannungsabfall am Widerstand 3,3V - 2,35V = 0,95V. Nach dem Ohmschen Gesetz: R = 0,95V / 0,05A = 19Ω. Ein Standard-20Ω-Widerstand würde den Strom auf etwa 50mA einstellen._F10.3 Wie beeinflusst die Temperatur die Leistung?

Wie in den Kennlinien gezeigt, nimmt die Lichtstärke mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Die Durchlassspannung nimmt ebenfalls leicht mit der Temperatur ab. Für eine konstante Helligkeit sollte der Betrieb bei hohen Umgebungstemperaturen oder am Maximalstrom ohne thermische Designüberlegungen vermieden werden.

11. Praktischer Design- und Anwendungsfall

Fall: Design einer Multi-Tasten-Hintergrundbeleuchtung für ein Medizingeräte-Panel

Ein Designer muss sechs Soft-Touch-Tasten auf einem tragbaren Medizingerät hinterleuchten. Der Platz ist begrenzt und der Stromverbrauch ist kritisch, da das Gerät batteriebetrieben ist. Die Tasten bestehen aus transluzentem Silikon und verwenden individuelle Lichtleiter, um Licht von entfernt montierten LEDs auf der Hauptplatine zu leiten.

Lösung:



Die 67-31A Serie LEDs werden ausgewählt. Ihre hohe Intensität stellt sicher, dass ausreichend Licht durch den Lichtleiter zur Tastenoberfläche gelangt. Der große 120-Grad-Betrachtungswinkel koppelt das Licht effizient in den Eintrittspunkt des Leiters ein. Die niedrige Vund der 50mA-Betriebsstrom (der für geringere Helligkeit auf 20mA reduziert werden kann, um Strom zu sparen) sind ideal für das batteriebetriebene System. Die LEDs werden auf der PCB unter den Lichtleiterhalterungen platziert. Ein einzelner strombegrenzender Widerstand wird für eine Reihenschaltung von zwei LEDs berechnet (wenn V_Fversorgung_{5V beträgt) oder individuelle Widerstände für Parallelschaltung, angesteuert von einem GPIO-Pin des Mikrocontrollers für Ein/Aus/Dimmsteuerung. Das P-LCC-3-Gehäuse ist mit der für die PCB verwendeten automatischen Bestückungslinie kompatibel.}12. Funktionsprinzip

Die 67-31A LED basiert auf AlGaInP (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid) Halbleitermaterial. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich injiziert, wo sie rekombinieren. In AlGaInP setzt dieser Rekombinationsprozess hauptsächlich Energie in Form von Photonen (Licht) im Wellenlängenbereich von Rot bis Gelb-Orange (ca. 605-630 nm) frei. Die spezifische Farbe (dominierende Wellenlänge) wird durch die genaue Zusammensetzung der AlGaInP-Schichten bestimmt. Das erzeugte Licht wird vom Chip emittiert, durch den internen Reflektor und die klare Epoxidlinse des P-LCC-3-Gehäuses geformt und gelenkt, um den gewünschten großen Betrachtungswinkel zu erreichen.

13. Entwicklungstrends

Der allgemeine Trend für Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungs-LEDs wie die 67-31A Serie geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), was die gleiche Helligkeit bei niedrigerem Strom ermöglicht und die Batterielebensdauer verlängert. Die Gehäuseminiaturisierung bleibt ein Schwerpunkt und ermöglicht dichtere PCB-Layouts. Es gibt auch einen Trend zu engeren Binning-Toleranzen sowohl für Farbe als auch für Lichtstrom, um eine größere Konsistenz in der Massenproduktion sicherzustellen, insbesondere für Anwendungen, die ein einheitliches Erscheinungsbild über mehrere Einheiten hinweg erfordern. Darüber hinaus ist eine verbesserte Zuverlässigkeit unter höheren Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen ein fortlaufender Entwicklungsbereich, um den Anforderungen der Automobil- und Industriemärkte gerecht zu werden. Die Integration anspruchsvollerer interner Optiken, wie des Reflektors in dieser Serie, um die Lichtauskopplung und -steuerung ohne externe Komponenten zu verbessern, ist ein wichtiger Designtrend.

The general trend for indicator and backlight LEDs like the 67-31A series continues towards higher efficiency (more lumens per watt), which allows for the same brightness at lower current, extending battery life. Package miniaturization remains a focus, enabling denser PCB layouts. There is also a drive towards tighter binning tolerances for both color and flux to ensure greater consistency in mass production, especially for applications requiring uniform appearance across multiple units. Furthermore, enhanced reliability under higher temperature and humidity conditions is an ongoing area of development to meet the demands of automotive and industrial markets. The integration of more sophisticated internal optics, like the reflector in this series, to improve light extraction and control without external components is a key design trend.