Power Top View LED 67-31A Serie Technisches Datenblatt - P-LCC-3 Gehäuse - 3,95V Max - 110mW - Blau - Deutsch

1. Produktübersicht

Die 67-31A Serie stellt eine Familie von Power Top View LEDs dar, die in einem kompakten P-LCC-3 Oberflächenmontagegehäuse (SMD) konzipiert ist. Diese Bauteile sind für eine hohe Lichtstromausbeute bei einem großen Abstrahlwinkel ausgelegt, was sie besonders für Anwendungen geeignet macht, die gleichmäßige Ausleuchtung und Anzeigefunktionen erfordern. Die Serie ist in den Farbvarianten Sanftorange, Rot und Gelb erhältlich, wobei das in diesem Dokument detaillierte spezifische Modell einen blauen InGaN-Chip aufweist, der in farblosem klarem Harz eingekapselt ist.

Die zentralen Vorteile dieser LED-Serie umfassen ihre hohe Stromtragfähigkeit, eine robuste Bauweise, die für die automatische Bestückung geeignet ist, sowie die Kompatibilität mit Reflow- und Wellenlötprozessen. Ihr Design beinhaltet einen Inter-Reflektor, der die Lichtkopplungseffizienz optimiert – ein entscheidendes Merkmal für Lichtleiter- und Hintergrundbeleuchtungsanwendungen. Der geringe Strombedarf erhöht zudem ihre Eignung für tragbare elektronische Geräte, bei denen Energieeffizienz von größter Bedeutung ist.

2. Tiefgehende Analyse der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Das Bauteil ist für einen zuverlässigen Betrieb innerhalb der folgenden absoluten Maximalgrenzen spezifiziert, gemessen bei einer Umgebungstemperatur (T_A) von 25°C. Das Überschreiten dieser Werte kann zu dauerhaften Schäden führen.

• Sperrspannung (V_R):5 V – Die maximale Spannung, die in Sperrrichtung an die LED-Anschlüsse angelegt werden darf.
• Durchlassstrom (I_F):30 mA – Der maximal empfohlene kontinuierliche Gleichstrom-Durchlassstrom für den Normalbetrieb.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP):100 mA – Der maximal zulässige gepulste Durchlassstrom, spezifiziert bei einem Tastverhältnis von 1/10 bei 1 kHz.
• Verlustleistung (P_d):110 mW – Die maximale Leistung, die das Bauteil abführen kann.
• Elektrostatische Entladung (ESD) HBM:150 V – Die ESD-Festigkeit nach dem Human Body Model, was auf eine Empfindlichkeit hinweist, die standardmäßige ESD-Handhabungsvorkehrungen erfordert.
• Betriebstemperatur (T_opr):-40°C bis +85°C – Der Umgebungstemperaturbereich für den zuverlässigen Betrieb.
• Lagertemperatur (T_stg):-40°C bis +90°C – Der Temperaturbereich für die sichere Lagerung.
• Löttemperatur (T_sol):Reflow: 260°C für max. 10 Sekunden; Handlöten: 350°C für max. 3 Sekunden.

2.2 Elektro-optische Kenngrößen

Die wichtigsten Leistungsparameter sind unter einer Standardtestbedingung von I_F= 30 mA und T_A= 25°C definiert, sofern nicht anders angegeben.

• Lichtstärke (I_V):Reicht von einem Minimum von 285 mcd bis zu einem Maximum von 715 mcd. Ein typischer Wert ist nicht angegeben, was darauf hindeutet, dass die Leistung über ein Binning-System gesteuert wird.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):120° (typisch). Dieser große Abstrahlwinkel ist ein definierendes Merkmal, ermöglicht durch das Gehäusedesign und den Inter-Reflektor, und gewährleistet eine breite und gleichmäßige Lichtverteilung.
• Spitzenwellenlänge (λ_P):468 nm (typisch). Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung ihr Maximum erreicht.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):464,5 nm bis 476,5 nm. Dies ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge, die der Farbe des emittierten Lichts entspricht. Eine Toleranz von ±1 nm wird angewendet.
• Spektrale Bandbreite (Δλ):35 nm (typisch). Dies definiert die Breite des emittierten Spektrums bei halber Maximalleistung (FWHM).
• Durchlassspannung (V_F):2,75 V bis 3,95 V. Der Spannungsabfall über der LED bei einem Betriebsstrom von 30 mA. Eine Toleranz von ±0,1V wird angegeben.
• Sperrstrom (I_R):10 μA (max) bei V_R= 5V.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonstanz in der Produktion sicherzustellen, werden die LEDs anhand von drei Schlüsselparametern in Bins sortiert.

3.1 Binning der dominanten Wellenlänge (Gruppe A)

Definiert die präzise Farbe (Farbton) der LED. Die Bins sind mit A9 bis A12 gekennzeichnet, wobei jeder einen 3-nm-Bereich innerhalb der Gesamtspezifikation von 464,5-476,5 nm abdeckt.

3.2 Binning der Lichtstärke

Definiert die Helligkeitsausgabe. Die Bins sind mit T1, T2, U1 und U2 gekennzeichnet, mit aufsteigenden Minimal- und Maximal-mcd-Werten. Dies ermöglicht die Auswahl einer geeigneten Helligkeit für die Anwendung.

3.3 Binning der Durchlassspannung (Gruppe M)

Definiert die elektrische Kenngröße. Die Bins sind mit M5 bis M8 gekennzeichnet, wobei jeder einen 0,3-V-Bereich innerhalb der Gesamtspezifikation von 2,75-3,95 V abdeckt. Dies ist nützlich für den Schaltungsentwurf, insbesondere beim Betrieb mehrerer LEDs in Reihe.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auf typische elektro-optische Kennlinien. Während die spezifischen Graphen im bereitgestellten Text nicht detailliert sind, umfassen solche Kurven typischerweise:

• I-V (Strom-Spannungs-) Kurve:Zeigt die Beziehung zwischen Durchlassspannung (V_F) und Durchlassstrom (I_F). Sie demonstriert den exponentiellen Charakter der Diode und unterstreicht die Notwendigkeit von strombegrenzenden Widerständen, sobald die Spannung die Einschaltspannung überschreitet.
• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Veranschaulicht, wie die Lichtausgabe mit dem Treiberstrom zunimmt, typischerweise in einem nahezu linearen Verhältnis innerhalb des spezifizierten Betriebsbereichs.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt die Reduzierung der Lichtausgabe bei steigender Sperrschichttemperatur. Dies ist entscheidend für das thermische Management in Hochleistungs- oder Hochtemperaturanwendungen.
• Spektrale Leistungsverteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die das Maximum bei ~468 nm und die 35 nm Bandbreite zeigt.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen und Polarität

Die LED verwendet ein P-LCC-3 (Plastic Leaded Chip Carrier) Gehäuse. Die Maßzeichnung spezifiziert Länge, Breite, Höhe und Anschlusslagen. Ein Polarisationsindikator (typischerweise eine Kerbe oder eine markierte Kathode) ist klar dargestellt, um die korrekte Ausrichtung während der Montage zu gewährleisten. Ein empfohlenes Lötpad-Layout wird bereitgestellt, um ein einwandfreies Löten und mechanische Stabilität sicherzustellen.

5.2 Rolle- und Bandverpackung

Das Bauteil wird auf Band und Rolle für die automatisierte Bestückung geliefert. Die Abmessungen des Trägerbands sind spezifiziert, mit einer Standardmenge von 2000 Stück pro Rolle. Auch die Rollenabmessungen für die Handhabung durch Bestückungsautomaten werden angegeben. Die Verpackung umfasst feuchtigkeitsresistente Maßnahmen: Die Bauteile sind in einer aluminiumbeschichteten Feuchtigkeitsschutztüte mit einem Trockenmittel und einer Feuchtigkeitsindikatorkarte verpackt, um Feuchtigkeitsschäden vor dem Löten zu verhindern.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Die LED ist für Standardlötprozesse ausgelegt.

• Reflow-Löten:Maximale Spitzentemperatur von 260°C für eine Dauer von nicht mehr als 10 Sekunden.
• Handlöten:Die Lötspitzentemperatur sollte 350°C nicht überschreiten, mit einer Kontaktzeit von maximal 3 Sekunden pro Anschluss.
• Vorsichtsmaßnahmen:Eine kritische Warnung wird gegeben: Ein externer strombegrenzender Widerstand MUSS in Reihe mit der LED geschaltet werden. Die exponentielle I-V-Kennlinie bedeutet, dass eine kleine Spannungserhöhung einen großen, zerstörerischen Stromanstieg verursachen kann. Während aller Handhabungs- und Montageschritte sollten geeignete ESD-Schutzmaßnahmen befolgt werden.

7. Zuverlässigkeitstests

Das Produkt durchläuft eine umfassende Reihe von Zuverlässigkeitstests, die mit einem Konfidenzniveau von 90% und einer Los-Toleranz-Prozentualen Fehlerquote (LTPD) von 10% durchgeführt werden. Wichtige Tests umfassen:

• Beständigkeit gegen Reflow-Löten
• Temperaturwechsel (-40°C bis +100°C)
• Thermoschock (-10°C bis +100°C)
• Hochtemperaturlagerung (100°C)
• Niedertemperaturlagerung (-40°C)
• DC-Betriebslebensdauer (30 mA, 25°C)
• Hohe Temperatur/Feuchtigkeit (85°C/85% r.F.)

Diese Tests validieren die Robustheit des Bauteils unter verschiedenen Umwelt- und Betriebsbelastungen.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• Anzeige- und Hintergrundbeleuchtung für Unterhaltungselektronik:Audio-/Video-Geräte, Set-Top-Boxen, Spielkonsolen.
• Büro- und Haushaltsgeräte:Drucker, Router, Haushaltsgeräte, Bedienfelder.
• Flache Hintergrundbeleuchtung:Für LCDs, Folientastaturen und beleuchtete Symbole.
• Lichtleiteranwendungen:Der große Abstrahlwinkel und das Inter-Reflektor-Design machen sie ideal für die Lichteinkopplung in Kunststoff-Lichtleiter für Statusanzeigen oder dekorative Beleuchtung.
• Allgemeine Anzeigezwecke:Jede Anwendung, die einen hellen, zuverlässigen, oberflächenmontierbaren Statusindikator erfordert.

8.2 Designüberlegungen

• Strombegrenzung:Immer einen Reihenwiderstand verwenden. Berechnen Sie seinen Wert basierend auf der Versorgungsspannung (V_cc), der Durchlassspannung der LED (V_F – für Sicherheit den Maximalwert verwenden) und dem gewünschten Durchlassstrom (I_F). R = (V_cc - V_F) / I_F.
• Thermisches Management:Obwohl die Verlustleistung gering ist, sollte eine ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte oder thermische Entlastung sichergestellt werden, wenn bei hohen Umgebungstemperaturen oder maximalem Strom betrieben wird, um die Lichtausgabe und Lebensdauer zu erhalten.
• Optisches Design:Für Lichtleiteranwendungen sollte die LED präzise gegenüber der Eintrittsfläche des Leiters positioniert werden. Der große Abstrahlwinkel hilft, die Kopplungseffizienz zu maximieren.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die 67-31A Serie unterscheidet sich durch mehrere Schlüsselmerkmale:

• Gehäuse:Das P-LCC-3 Gehäuse bietet einen robusten, industrieüblichen Footprint mit guten thermischen und mechanischen Eigenschaften im Vergleich zu kleineren Chip-LEDs.
• Abstrahlwinkel:Der 120° Abstrahlwinkel ist deutlich größer als bei vielen Standard-Top-View-LEDs, die oft 60-80° Winkel aufweisen. Dies ist ein großer Vorteil für Anwendungen, die eine großflächige Ausleuchtung erfordern.
• Inter-Reflektor:Diese integrierte optische Funktion verbessert die Lichteinkopplung und Richtwirkung und steigert so die Effizienz in Lichtleiter- und Hintergrundbeleuchtungsdesigns im Vergleich zu LEDs ohne eine solche Funktion.
• Stromtragfähigkeit:Eine Nennstromstärke von 30 mA (kontinuierlich) bietet ein höheres Helligkeitspotenzial im Vergleich zu Niedrigstrom-Anzeige-LEDs, die für 5-20 mA ausgelegt sind.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Welchen Widerstandswert sollte ich bei einer 5V-Versorgung verwenden?

A: Unter Verwendung des maximalen V_F von 3,95V für ein konservatives Design und I_F von 30mA: R = (5V - 3,95V) / 0,03A = 35 Ohm. Verwenden Sie den nächstgelegenen Normwert (z.B. 33 oder 39 Ohm) und prüfen Sie die Belastbarkeit.

F: Kann ich diese LED mit einem PWM-Signal zur Helligkeitssteuerung ansteuern?

A: Ja. Die LED kann effektiv mit PWM gedimmt werden. Stellen Sie sicher, dass der Spitzenstrom im Puls den 100 mA I_FP-Wert nicht überschreitet und der Durchschnittsstrom 30 mA I_F.

nicht überschreitet.

F: Wie beeinflusst die Temperatur die Leistung?

A: Die Lichtstärke nimmt typischerweise mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Die Durchlassspannung nimmt ebenfalls leicht mit steigender Temperatur ab. Für eine konstante Helligkeit können thermisches Management und/oder optische Rückkopplung in anspruchsvollen Umgebungen notwendig sein.

F: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

A: Spitzenwellenlänge (468 nm) ist das physikalische Maximum des emittierten Lichtspektrums. Dominante Wellenlänge (464,5-476,5 nm) ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Farbe, berechnet aus dem gesamten Spektrum. Die dominante Wellenlänge ist relevanter für die Farbanzeige.

11. Praktisches Anwendungsbeispiel

1. Szenario: Entwurf eines Statusanzeigepanels für einen Netzwerkrouter unter Verwendung eines Lichtleiters.Auswahl:

2. Wählen Sie eine 67-31A LED aus dem U1- oder U2-Lichtstärke-Bin für hohe Sichtbarkeit. Wählen Sie einen konsistenten Dominant-Wellenlängen-Bin (z.B. A10) für eine einheitliche Farbe über mehrere Einheiten.Schaltungsentwurf:_FDie interne Logik des Routers arbeitet mit 3,3V. Unter Verwendung eines typischen V_F von 3,2V und I

3. von 20 mA zur Stromersparnis: R = (3,3V - 3,2V) / 0,02A = 5 Ohm. Ein 5,1-Ohm-Widerstand wäre geeignet.Layout:

4. Platzieren Sie die LED auf der Leiterplatte direkt unter dem Eintrittspunkt des Lichtleiters. Befolgen Sie das empfohlene Lötpad-Layout für Zuverlässigkeit.Ergebnis:

Der große 120° Abstrahlwinkel koppelt das Licht effizient in den Leiter ein und erzeugt eine helle, gleichmäßig beleuchtete Anzeige, die aus verschiedenen Blickwinkeln klar sichtbar ist und die Designanforderung mit einer einfachen, zuverlässigen Lösung erfüllt.

12. Funktionsprinzip

Die LED arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einem Halbleiter. Die Kernkomponente ist ein InGaN (Indiumgalliumnitrid)-Chip. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Einschaltspannung der Diode überschreitet, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich des Halbleiters injiziert. Diese Ladungsträger rekombinieren und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung des InGaN-Materials bestimmt die Bandlückenenergie, die wiederum die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts definiert – in diesem Fall blau. Das farblose klare Epoxidharz-Gehäuse schützt den Chip, wirkt als Linse zur Formung des Lichtaustritts und kann Leuchtstoffe enthalten, wenn eine andere Farbe (wie das erwähnte Sanftorange, Rot, Gelb) erforderlich ist, obwohl es für die blaue Version klar bleibt.

13. Technologietrends

• Die LED-Industrie entwickelt sich weiter in Richtung höherer Effizienz, kleinerer Bauformen und größerer Integration. Trends, die für Bauteile wie die 67-31A relevant sind, umfassen:Erhöhte Effizienz:
• Fortlaufende Verbesserungen in der Materialwissenschaft zielen darauf ab, mehr Lumen pro Watt (Lichtausbeute) zu erzeugen, was eine hellere Ausgabe bei gleichem Strom oder die gleiche Helligkeit bei geringerem Stromverbrauch ermöglicht.Miniaturisierung:
• Während P-LCC-3 ein Standardgehäuse ist, gibt es einen parallelen Trend zu noch kleineren Chip-Scale-Package (CSP) LEDs für platzbeschränkte Anwendungen, oft jedoch mit Kompromissen beim Abstrahlwinkel und der Handhabbarkeit.Verbesserte Farbkonstanz:
• Fortschritte in der epitaktischen Wachstumstechnik und den Binning-Prozessen führen zu engeren Wellenlängen- und Intensitätsverteilungen, was den Bedarf an selektivem Binning in Hochvolumenanwendungen reduziert.Erhöhte Zuverlässigkeit: