Rote LED 3,50x2,80x1,85 mm PLCC4 - Vorwärtsspannung 2,4 V - Verlustleistung 196 mW - Wellenlänge 621 nm - Technische Spezifikationen

1. Produktübersicht

1.1 Allgemeine Beschreibung

Dieses Produkt ist eine leistungsstarke rote Leuchtdiode (LED) mit AlGaInP-Epitaxieschichten auf einem Substrat. Sie ist in einem Standard-PLCC-4-Gehäuse mit den Abmessungen 3,50 mm × 2,80 mm × 1,85 mm untergebracht. Das Bauteil ist für die Oberflächenmontage (SMT) ausgelegt und nach Automobilqualitätsstandards (AEC-Q101) qualifiziert, was es für anspruchsvolle Anwendungen wie die Innenbeleuchtung von Fahrzeugen und Schalter geeignet macht. Die LED emittiert eine tiefrote Farbe mit einer dominanten Wellenlänge von etwa 621 nm und bietet einen sehr weiten Abstrahlwinkel von 120°.

1.2 Eigenschaften

• PLCC-4-Gehäuse (3,50 mm × 2,80 mm × 1,85 mm)
• Extrem weiter Abstrahlwinkel (120°)
• Geeignet für alle SMT-Bestückungs- und Lötprozesse
• Lieferung auf Gurt und Rolle (2000 Stück/Rolle)
• Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe: Stufe 2 (gemäß IPC/JEDEC J-STD-020)
• Einhaltung der RoHS- und REACH-Richtlinien
• Qualifiziert nach AEC-Q101 Spannungsprüfung für diskrete Halbleiter der Automobilklasse
• ESD-Beständigkeit: 2000 V (HBM), mit >90% Ausbeute

1.3 Anwendungen

• Innenbeleuchtung von Kraftfahrzeugen (Deckenleuchten, Leselampen, Ambientebeleuchtung)
• Schalter und Anzeigelampen

2. Technische Parameter

2.1 Elektrische und optische Eigenschaften (bei Ts = 25°C, IF = 50 mA)

Die folgende Tabelle fasst die wichtigsten elektrischen und optischen Parameter zusammen, die bei einem Vorwärtsstrom von 50 mA (sofern nicht anders angegeben) gemessen wurden:

Die Vorwärtsspannung wird mit einer Toleranz von ±0,1 V gemessen, die Lichtstärketoleranz beträgt ±10%. Die Toleranz der Farbkoordinaten (dominante Wellenlänge) beträgt ±0,5 nm.

2.2 Absolute Grenzwerte

Das Bauteil darf nicht über die unten aufgeführten absoluten Grenzwerte hinaus betrieben werden. Überschreitung kann zu dauerhaften Schäden führen.

2.3 Bin-Klassen für Vorwärtsspannung, Lichtstärke und dominante Wellenlänge

Um eine gleichbleibende Leistung zu gewährleisten, werden die LEDs bei einem Prüfstrom von 50 mA in die folgenden Kategorien eingeteilt:

• Vorwärtsspannungs-Bins (V_F):C1 (2,0–2,1 V), C2 (2,1–2,2 V), D1 (2,2–2,3 V), D2 (2,3–2,4 V), E1 (2,4–2,5 V), E2 (2,5–2,6 V), F1 (2,6–2,7 V), F2 (2,7–2,8 V).
• Lichtstärke-Bins (I_V):N1 (1800–2300 mcd), N2 (2300–2800 mcd), O1 (2800–3500 mcd).
• Dominante Wellenlänge (λ_d):D2 (617,5–620 nm), E1 (620–622,5 nm), E2 (622,5–625 nm).

2.4 Thermische Eigenschaften

Der Wärmewiderstand von der Sperrschicht zum Lötpunkt (R_{th J-S}) beträgt maximal 130 °C/W.

3. Leistungskurven

Die typischen optischen und elektrischen Eigenschaften sind in den folgenden Abbildungen dargestellt (Einzelheiten siehe Datenblatt):

• Vorwärtsspannung in Abhängigkeit vom Vorwärtsstrom (Abb. 1-7):Die Vorwärtsspannung steigt nichtlinear mit dem Strom an, von etwa 2,20 V bei 0 mA auf 2,60 V bei 150 mA (Pulsbetrieb). Beim Prüfstrom von 50 mA beträgt V_F typischerweise 2,4 V.
• Relative Intensität in Abhängigkeit vom Vorwärtsstrom (Abb. 1-8):Die relative Lichtstärke steigt mit dem Vorwärtsstrom bis zu 70 mA nahezu linear an. Bei 70 mA ist die Intensität etwa 80 % höher als bei 20 mA.
• Löttemperatur in Abhängigkeit von der relativen Intensität (Abb. 1-9):Wenn die Umgebungs- oder Lötpunkttemperatur von 20 °C auf 120 °C steigt, sinkt die relative Intensität um etwa 15 %. Bei Hochtemperaturbetrieb ist eine thermische Derating erforderlich.
• Löttemperatur in Abhängigkeit vom Vorwärtsstrom (Abb. 1-10):Um eine Überschreitung der maximalen Sperrschichttemperatur zu vermeiden, muss der Vorwärtsstrom mit steigender Löttemperatur reduziert werden. Bei 100 °C beträgt der maximal zulässige Strom etwa 40 mA.
• Vorwärtsspannung in Abhängigkeit von der Löttemperatur (Abb. 1-11):Die Vorwärtsspannung sinkt linear mit der Temperatur mit einer Rate von etwa –2 mV/°C.
• Abstrahlcharakteristik (Abb. 1-12):Das Bauteil zeigt eine lambertähnliche Abstrahlcharakteristik mit einem weiten Halbwertsintensitätswinkel von 120°, was eine gleichmäßige Ausleuchtung ermöglicht.
• Vorwärtsstrom in Abhängigkeit von der dominanten Wellenlänge (Abb. 1-13):Die dominante Wellenlänge verschiebt sich mit zunehmendem Strom leicht zu längeren Wellenlängen (Rotverschiebung). Bei 70 mA beträgt die Verschiebung etwa +2 nm gegenüber 10 mA.
• Spektrale Verteilung (Abb. 1-14):Das Emissionsspektrum hat sein Maximum bei etwa 621 nm mit einer Halbwertsbreite (FWHM) von etwa 20 nm. Die Farbe ist gesättigtes Rot.

4. Mechanisches Gehäuse

4.1 Abmessungen des Gehäuses

Die LED ist in einem PLCC-4-Gehäuse mit den Abmessungen 3,50 mm × 2,80 mm × 1,85 mm untergebracht. Die Draufsicht zeigt eine rechteckige Form mit einer transparenten Silikonlinse oben. Die Kathode und Anode sind in der Unteransicht durch eine abgeschrägte Ecke (Kathode) und eine Markierung gekennzeichnet. Alle Maße sind in Millimetern mit einer Toleranz von ±0,2 mm, sofern nicht anders angegeben.

4.2 Lötmuster (empfohlenes Landmuster)

Das empfohlene Landmuster für das PCB-Design wird bereitgestellt, um eine ordnungsgemäße Lötstellenbildung und Wärmeableitung zu gewährleisten. Das Muster besteht aus zwei rechteckigen Pads (2,40 mm × 1,60 mm) mit einem Abstand von 4,60 mm zwischen ihnen. Die gesamte Kupferfläche sollte maximiert werden, um die thermische Leistung zu verbessern.

4.3 Polaritätskennzeichnung

Die Kathode ist in der Unteransicht durch eine kleine Kerbe oder Abschrägung am Gehäuse gekennzeichnet. Die Pin-Belegung ist: Pin 1 (Anode) und Pin 2 (Kathode) auf der einen Seite, Pin 3 (Anode) und Pin 4 (Kathode) auf der gegenüberliegenden Seite. Siehe Datenblatt für die genaue Ausrichtung.

5. Montage und Löten

5.1 Reflow-Lötprofil

Die LED ist für das Reflow-Löten gemäß folgendem Profil ausgelegt (basierend auf JEDEC J-STD-020):

Reflow-Löten darf nicht mehr als zweimal durchgeführt werden. Wenn der Abstand zwischen zwei Lötzyklen 24 Stunden überschreitet, müssen die LEDs gebacken werden (60 °C, 24 h), um Feuchtigkeitsschäden zu vermeiden.

5.2 Handlöten

Wenn Handlöten erforderlich ist, verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Temperatur unter 300 °C und einer Verweildauer unter 3 Sekunden. Es ist nur ein Handlötvorgang erlaubt.

5.3 Handhabungs- und Verarbeitungshinweise

• Üben Sie keinen übermäßigen Druck auf die Silikonlinse aus. Verwenden Sie geeignete Bestückungsdüsen, die für silikonverkapselte LEDs ausgelegt sind.
• Vermeiden Sie die Montage der LED auf verzogenen oder nicht koplanaren PCB-Bereichen.
• Lassen Sie die Platine nach dem Löten allmählich abkühlen; nicht mit Luft oder Flüssigkeit zwangskühlen.
• Führen Sie nach dem Löten keine Biegung oder Verdrehung der Leiterplatte durch.
• Verwenden Sie nur empfohlene Reinigungslösungsmittel (Isopropylalkohol). Ultraschallreinigung wird nicht empfohlen, da sie die LED beschädigen kann.

6. Verpackung und Lagerung

6.1 Verpackungsspezifikation

Die LEDs werden in Gurt- und Rollenverpackung mit folgenden Details geliefert:

• Menge: 2000 Stück pro Rolle.
• Trägergurt: 8 mm Breite, Taschenabstand 4,0 mm, mit Abdeckband.
• Rolle: 330 mm Durchmesser, 100 mm Nabenloch, 13 mm Spindelloch.

6.2 Etiketteninformationen

Jede Rolle trägt ein Etikett mit Teilenummer, Spezifikationsnummer, Chargennummer, Bin-Code (für VF, IV, Wellenlänge), Menge und Datumscode.

6.3 Feuchtigkeitsschutzbeutel und Lagerbedingungen

LEDs sind in einem Feuchtigkeitsschutzbeutel (MBB) mit Trockenmittel versiegelt. Lagerbedingungen:

7. Zuverlässigkeitsprüfung

7.1 Prüfgegenstände und Bedingungen

Die LED wurde den folgenden Zuverlässigkeitstests gemäß den aufgeführten Standards unterzogen. Jeder Test wurde an 20 Proben mit Akzeptanzkriterium von 0 Ausfällen (0/1) durchgeführt.

7.2 Ausfallkriterien

Ein Bauteil gilt als ausgefallen, wenn es nach dem Test die folgenden Grenzwerte überschreitet:

• Vorwärtsspannung bei 50 mA: > 1,1 × oberer Spezifikationsgrenzwert (O.S.L.)
• Rückstrom bei 5 V: > 2,0 × O.S.L.
• Lichtstrom bei 50 mA:<0,7 × unterer Spezifikationsgrenzwert (U.S.L.)

8. Überlegungen zum Anwendungsdesign

Um eine optimale Leistung und Zuverlässigkeit zu erreichen, sollten folgende Designrichtlinien beachtet werden:

• Strombegrenzung:Ein Vorwiderstand ist zwingend erforderlich, um den Vorwärtsstrom auf maximal 70 mA zu begrenzen. Schon eine kleine Änderung der Versorgungsspannung kann aufgrund der steilen IV-Kurve eine große Stromänderung verursachen.
• Rückwärtsspannungsschutz:Die LED hat eine maximale Rückwärtsspannung von nur 5 V. Stellen Sie sicher, dass die Schaltung während des Betriebs oder bei Schaltvorgängen keine Rückwärtsspannung anlegt.
• Thermisches Management:Bei 50 mA beträgt die Verlustleistung etwa 120 mW (typische V_F2,4 V). Bei einem Wärmewiderstand von 130 °C/W ergibt sich ein Sperrschichttemperaturanstieg von 15,6 °C über der Lötpunkttemperatur. Bei hohen Umgebungstemperaturen den Strom entsprechend reduzieren.
• ESD-Schutz:Obwohl die LED 2000 V HBM standhalten kann, wird empfohlen, ESD-Schutzbauteile (z. B. Zenerdioden) in der Schaltung zu verwenden, wenn das System anfällig für elektrostatische Entladungen ist.
• Chemische Beständigkeit:Vermeiden Sie Materialien, die Schwefel, Brom, Chlor oder flüchtige organische Verbindungen (VOCs) enthalten, die ausgasen und die Silikonverkapselung angreifen können. Die Schwefelkonzentration in der Umgebung sollte 100 ppm nicht überschreiten, und Halogene (Br, Cl) einzeln unter 900 ppm, insgesamt unter 1500 ppm.
• Reinigung:Wenn nach dem Löten eine Reinigung erforderlich ist, verwenden Sie Isopropylalkohol. Verwenden Sie keine Ultraschallreinigung, da dies zu Drahtbondschäden führen kann.

9. Vergleichsvorteile

Im Vergleich zu standardmäßigen roten LEDs ähnlicher Gehäusegröße bietet dieses Bauteil mehrere deutliche Vorteile:

• Großer Abstrahlwinkel:120° (gegenüber typischen 60°–90°) ideal für gleichmäßige Innenbeleuchtung.
• Hohe Helligkeit:Bis zu 3500 mcd bei 50 mA, ermöglicht den Einsatz in taglichtsichtbaren Anwendungen.
• Automobilqualifikation:AEC-Q101-Konformität gewährleistet Robustheit unter harten Automobilbedingungen (Temperaturextreme, Vibration, hohe Luftfeuchtigkeit).
• Niedriger Wärmewiderstand:130 °C/W ist wettbewerbsfähig für ein Kunststoffgehäuse und ermöglicht einen höheren Strombetrieb bei geeigneter Kühlung.
• Enge Wellenlängentoleranz:Binning in 2,5 nm-Klassen gewährleistet Farbkonsistenz für Schalteranzeigen.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

1. F: Was ist der maximale kontinuierliche Vorwärtsstrom?A: Das absolute Maximum beträgt 70 mA. Für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb wird empfohlen, in Umgebungen mit hohen Temperaturen unter 60 mA zu bleiben.
2. F: Kann ich die LED ohne Widerstand betreiben?A: Nein. Ein strombegrenzender Widerstand ist unerlässlich, um ein thermisches Durchgehen zu verhindern. Selbst eine Konstantspannungsquelle wird nicht empfohlen, da VF mit der Temperatur variiert._FF: Wie sollte ich unbenutzte LEDs lagern?
3. A: Bewahren Sie sie im ungeöffneten Feuchtigkeitsschutzbeutel bei ≤30 °C und ≤75% rF auf. Nach dem Öffnen innerhalb von 24 Stunden verwenden oder vor der Montage backen.F: Was ist der Unterschied zwischen dominanter Wellenlänge und Spitzenwellenlänge?
4. A: Die dominante Wellenlänge ist die vom Menschen wahrgenommene Farbe (bei roten LEDs liegt sie typischerweise nahe der Spitze). Die dominante Wellenlänge wird nach CIE-Standards gemessen; für dieses Produkt liegt sie zwischen 617,5 und 625 nm.F: Kann ich diese LED für die Außenbeleuchtung von Fahrzeugen verwenden?
5. A: Dieses Bauteil ist für Innenanwendungen spezifiziert. Für den Außeneinsatz (z. B. Rücklichter) sind zusätzliche Umwelttests (UV, Wassereintritt) erforderlich.F: Warum ist die Silikonlinse weich?
6. A: Silikon wird aufgrund seiner hervorragenden Lichtdurchlässigkeit und Hochtemperaturstabilität gewählt. Es ist jedoch weicher als Epoxidharz; vermeiden Sie den Kontakt der Linse mit scharfen Gegenständen.F: Warum ist die Silikonlinse weich?

11. Praktische Anwendungsbeispiele

Beispiel 1: Fahrzeugdeckenleuchte

Eine einzelne LED kann eine herkömmliche Glühlampe in einer Deckenleuchte ersetzen. Bei einem Strom von 50 mA liefert die LED ~2,9 cd, was zur Beleuchtung eines kleinen Fahrzeuginnenraums ausreicht. Ein großer Abstrahlwinkel sorgt für eine gleichmäßige Lichtverteilung. Ein Widerstand von 18 Ω (bei 12 V Versorgung) begrenzt den Strom auf ~50 mA, bei einer typischen V_F von 2,4 V. Die LED kann auf eine Aluminiumkern-Leiterplatte (MCPCB) zur Kühlung montiert werden.

Beispiel 2: Schalter-Hintergrundbeleuchtung

Für einen Drucktastenschalter kann die LED hinter einem durchscheinenden Knopf platziert werden. Bei einem niedrigeren Strom (20 mA) ist die Intensität (~1,5 cd) für die Umgebungsanzeige ausreichend. Dies reduziert den Stromverbrauch und die Wärmeentwicklung. Das kleine PLCC-4-Gehäuse passt gut auf Standard-FR4-Platinen.

12. Funktionsprinzip

Die LED ist eine Halbleiterlichtquelle auf Basis des AlGaInP-Materialsystems (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid). Wenn eine Vorwärtsspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen von der n-Seite mit Löchern von der p-Seite im aktiven Bereich. Diese Rekombination setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei, deren Wellenlänge durch die Bandlückenenergie der AlGaInP-Verbindung bestimmt wird. Durch sorgfältige Steuerung der Zusammensetzung wird die Emission auf den roten Bereich des Spektrums (~621 nm) abgestimmt. Das PLCC-4-Gehäuse verwendet eine transparente Silikonlinse, um die Lichtauskopplung zu verbessern und ein breites Abstrahlmuster zu ermöglichen.

13. Entwicklungstrends

Der Trend in der Automobil-Innenbeleuchtung geht zu höherer Effizienz, kleineren Gehäusen und besserer Farbkonsistenz. Zukünftige Entwicklungen können umfassen:

- Integration mehrerer LEDs in einem Gehäuse für RGB- oder abstimmbare Weißlichtlösungen.

- Verbesserter Wärmewiderstand durch fortschrittliche Gehäusedesigns (z. B. Verwendung von Metall-Lötfahnen oder Keramiksubstraten).

- Höhere Helligkeitsstufen zur Unterstützung taglichtlesbarer Displays.

- Strengere Binning-Toleranzen, wie von adaptiven Beleuchtungssystemen gefordert.

- Zunehmender Einsatz von LEDs in humanzentrierter Beleuchtung (HCL) zur Ambiente-Steuerung.

Dieses Produkt ist mit seiner AEC-Q101-Qualifikation und der breitwinkligen Abstrahlung gut für die nächste Generation der Automobil-Innenbeleuchtung positioniert.