LED PLCC4 Rot 3,5x2,8x1,85mm 1,8-2,4V 0,168W Spezifikation Datenblatt - Deutsches Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Das RF-RSRA30TS-CD-G ist eine leistungsstarke rote LED im PLCC4-Gehäuse, entwickelt für anspruchsvolle Automobilbeleuchtungsanwendungen. Mit Abmessungen von 3,50 mm x 2,80 mm x 1,85 mm bietet dieses SMD-Bauteil außergewöhnliche Helligkeit und Zuverlässigkeit. Das Bauelement verwendet AlGaInP (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid)-Epitaxie-Technologie auf einem Substrat, die eine effiziente Lichtemission im dominaten Wellenlängenbereich von 627,5 nm bis 637,5 nm gewährleistet. Zu den wichtigsten Vorteilen gehören ein extrem weiter Abstrahlwinkel von 120°, die Einhaltung der AEC-Q101-Stresstestqualifikation für diskrete Halbleiter im Automobilbereich sowie eine Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe von 2. Die LED entspricht ROHS und REACH und ist somit für den globalen Markt geeignet.

Zielanwendungen umfassen Innen- und Außenbeleuchtungssysteme im Automobil wie Armaturenbrettanzeigen, Innenraumambiente, Bremsleuchten und Blinker. Das robuste Gehäuse unterstützt alle Standard-SMT-Bestückungs- und Reflow-Lötverfahren und ist auf Rolle für die automatisierte Fertigung erhältlich.

2. Interpretation der technischen Parameter

2.1 Elektrische Eigenschaften (Ts=25°C)

Die Durchlassspannung (VF) bei einem Prüfstrom von 50 mA wird mit mindestens 1,8 V, typisch 2,2 V und maximal 2,4 V angegeben. Diese relativ niedrige Durchlassspannung ermöglicht eine effiziente Stromnutzung in 12-V-Automobilsystemen in Verbindung mit geeigneten Strombegrenzungswiderständen. Der Sperrstrom (IR) bei VR=5 V beträgt weniger als 10 µA, was auf eine hervorragende Sperrschichtintegrität hinweist. Die absoluten Grenzwerte geben einen maximalen Durchlassstrom von 70 mA DC und einen Spitzen-Durchlassstrom von 100 mA (bei 1/10 Tastverhältnis, 10 ms Impulsbreite) an, was Spielraum für gepulsten Betrieb bietet. Die Verlustleistung ist auf 168 mW begrenzt, und die Sperrschichttemperatur darf 120°C nicht überschreiten.

2.2 Optische Eigenschaften (IF=50 mA)

Die Lichtstärke (IV) liegt zwischen 1200 mcd (Minimum) und 2800 mcd (Maximum), mit einem typischen Wert von 1800 mcd. Diese hohe Helligkeit ermöglicht Sichtbarkeit bei direkter Sonneneinstrahlung. Die dominante Wellenlänge (Wd) ist eng von 627,5 nm bis 637,5 nm gebinnt, was eine Farbeinheitlichkeit über Chargen hinweg gewährleistet. Der Abstrahlwinkel (2θ1/2) beträgt typisch 120°, was eine breite Ausleuchtung für Beschilderung und Umgebungsbeleuchtung ermöglicht. Der Wärmewiderstand (RTHJ-S) ist mit maximal 150 °C/W angegeben, was beim Wärmemanagement berücksichtigt werden muss.

2.3 Absolute Grenzwerte

Der Betriebstemperaturbereich liegt zwischen -40°C und +100°C, der Lagerungstemperaturbereich ebenfalls zwischen -40°C und +100°C. Die elektrostatische Entladungsfestigkeit (ESD) beträgt 2000 V (HBM) mit einer Ausbeute von über 90 % bei diesem Niveau, aber ein ESD-Schutz während der Handhabung wird dennoch empfohlen. Das Bauelement ist gemäß AEC-Q101 für diskrete Halbleiter im Automobilbereich qualifiziert.

3. Binning-System

Das Produkt wird in Bins für Durchlassspannung, Lichtstärke und dominante Wellenlänge sortiert, um eine enge Leistungskonsistenz zu gewährleisten.

3.1 Durchlassspannungs-Bins (IF=50 mA)

Es sind sechs Bins definiert: B1 (1,8-1,9 V), B2 (1,9-2,0 V), C1 (2,0-2,1 V), C2 (2,1-2,2 V), D1 (2,2-2,3 V), D2 (2,3-2,4 V). Diese feine Granularität ermöglicht es Kunden, Bauelemente auszuwählen, die ihrem Treiberschaltungsdesign entsprechen.

3.2 Lichtstärke-Bins (IF=50 mA)

Vier Bins: M1 (1200-1500 mcd), M2 (1500-1800 mcd), N1 (1800-2300 mcd), N2 (2300-2800 mcd). Höhere Bins bieten eine höhere Helligkeit und ermöglichen Designflexibilität.

3.3 Dominante Wellenlängen-Bins (IF=50 mA)

Vier Bins: F2 (627,5-630 nm), G1 (630-632,5 nm), G2 (632,5-635 nm), H1 (635-637,5 nm). Die enge Wellenlängenkontrolle gewährleistet ein einheitliches Farbbild in Mehr-LED-Arrays.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt enthält mehrere typische Kurven bei Ts=25°C (sofern nicht anders angegeben) zur Designunterstützung:

• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom (Abb. 1-7):Die Kurve zeigt einen für LEDs typischen nichtlinearen Zusammenhang. Bei 1,8 V ist der Strom nahe Null; bei 2,2 V erreicht der Strom etwa 50 mA; bei 2,4 V übersteigt der Strom 70 mA. Konstrukteure müssen Strombegrenzungswiderstände oder Konstantstromtreiber verwenden.
• Durchlassstrom vs. relative Intensität (Abb. 1-8):Die relative Intensität steigt etwa linear mit dem Durchlassstrom von 0 bis 70 mA an und erreicht bei 70 mA etwa 120 % im Vergleich zur 50-mA-Referenz. Dies ermöglicht eine Dimmung per PWM.
• Löttemperatur vs. relative Intensität (Abb. 1-9):Wenn die Lötstellentemperatur (Ts) von 20°C auf 120°C steigt, sinkt der relative Lichtstrom auf etwa 80 % bei 120°C. Ein effektives Wärmemanagement ist entscheidend für die Aufrechterhaltung der Lichtleistung.
• Löttemperatur vs. Durchlassstrom (Abb. 1-10):Der maximal zulässige Durchlassstrom muss mit steigender Umgebungstemperatur reduziert werden. Bei Ts=100°C beträgt der empfohlene Höchststrom etwa 40 mA (gegenüber 70 mA bei 25°C).
• Durchlassspannung vs. Löttemperatur (Abb. 1-11):Die Durchlassspannung sinkt mit steigender Temperatur um etwa -2 mV/°C. Dies trägt dazu bei, thermisches Durchgehen in Konstantspannungsdesigns zu verhindern, muss jedoch in Konstantstromschaltungen berücksichtigt werden.
• Abstrahldiagramm (Abb. 1-12):Die Winkelintensitätsverteilung ist nahezu lambertsch mit einem Halbwinkel von ±60°, was den Abstrahlwinkel von 120° bestätigt. Die relative Intensität fällt bei ±60° auf 50 % ab.
• Durchlassstrom vs. dominante Wellenlänge (Abb. 1-13):Mit steigendem Strom von 0 auf 70 mA verschiebt sich die dominante Wellenlänge leicht zu längeren Wellenlängen (Rotverschiebung) um etwa 2 nm. Dieser Effekt ist minimal (<<1 nm) bei Strömen nahe dem Prüfstrom.
• Spektrale Verteilung (Abb. 1-14):Die spektrale Leistungsverteilung hat ihr Maximum bei etwa 630 nm mit einer schmalen Halbwertsbreite (FWHM) von etwa 20 nm, charakteristisch für rote AlGaInP-LEDs.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED misst 3,50 mm x 2,80 mm x 1,85 mm (Länge x Breite x Höhe). Eine Polungsmarkierung ist in der Draufsicht angegeben. Die Unterseite zeigt vier Anschlüsse: Pin 1 (Anode), Pin 2 (Kathode) und zwei weitere Anschlüsse (Pins 3 und 4 sind nicht verbunden oder dienen als mechanische Stützen). Die empfohlenen Lötpad-Maße (Footprint) sind angegeben: 2,60 mm (Breite) x 1,60 mm (Höhe) pro Pad, mit einer Gesamtbreite von 4,60 mm. Alle Maße haben eine Toleranz von ±0,2 mm, sofern nicht anders angegeben.

5.2 Trägerband- und Rollenspezifikationen

Die LED wird in Trägerband mit einem Teilungsabstand von 4,00 mm, einer Breite von 8,0 mm und Taschendimensionen von 3,50 mm x 3,50 mm geliefert. Jede Rolle enthält 2000 Stück. Die Rolle hat einen Durchmesser von 330 mm ±1 mm, einen Nabendurchmesser von 100 mm ±1 mm und eine Breite von 13,0 mm ±0,5 mm. Ein Etikett auf der Rolle gibt Teilenummer, Chargennummer, Bin-Code und Menge an.

5.3 Feuchtigkeitsresistente Verpackung

Die LEDs sind in einem feuchtigkeitsdichten Beutel mit Trockenmittel und einer Feuchtigkeitsanzeigekarte verpackt, um den Feuchtigkeitsgehalt vor dem Öffnen zu erhalten. Lagerbedingungen: Vor dem Öffnen bei ≤30°C und ≤75% relativer Luftfeuchtigkeit bis zu einem Jahr lagern; nach dem Öffnen innerhalb von 24 Stunden bei ≤30°C und ≤60% relativer Luftfeuchtigkeit verwenden. Bei Nichtgebrauch innerhalb von 24 Stunden bei 60±5°C für >24 Stunden backen.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Das empfohlene Reflow-Profil basiert auf JEDEC-Standards. Wichtige Parameter: Vorwärmen von 150°C auf 200°C in 60-120 Sekunden; Aufheizrate ≤3°C/s; Zeit über 217°C (TL) sollte 60 Sekunden nicht überschreiten; Spitzentemperatur (TP) 260°C mit einer maximalen Zeit innerhalb von 5°C der Spitze von 10 Sekunden; Abkühlrate ≤6°C/s. Gesamtzeit von 25°C bis zur Spitze sollte ≤8 Minuten betragen. Reflow-Löten sollte nicht mehr als zweimal durchgeführt werden. Wenn zwischen den Lötzyklen mehr als 24 Stunden vergehen, können die LEDs aufgrund von Feuchtigkeitsaufnahme beschädigt werden.

6.2 Handlöten und Reparatur

Falls Handlöten erforderlich ist, einen Lötkolben mit ≤300°C für weniger als 3 Sekunden verwenden, und nur einmal. Reparaturen nach dem Reflow werden nicht empfohlen. Falls unvermeidbar, einen Doppelspitzenlötkolben verwenden und sicherstellen, dass die LED-Eigenschaften nicht beeinträchtigt werden.

6.3 Handhabungshinweise

Das LED-Vergussmaterial ist Silikon, das weich ist. Vermeiden Sie übermäßigen Druck auf die Linsenoberfläche während der Bestückung oder Handhabung. Vermeiden Sie die Montage auf verzogenen Leiterplatten. Vermeiden Sie mechanische Belastungen oder Vibrationen während des Abkühlens nach dem Löten. Schnelles Abkühlen wird nicht empfohlen. Der Schwefelgehalt in den Kontaktmaterialien darf 100 ppm nicht überschreiten; Brom und Chlor jeweils<900 ppm, insgesamt<1500 ppm. Flüchtige organische Verbindungen (VOCs) aus Befestigungsmaterialien können das Silikon verfärben; verwenden Sie kompatible Klebstoffe.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Standardverpackung: 2000 LEDs pro Rolle. Die Rolle wird in einen feuchtigkeitsdichten Beutel mit Etikett gelegt und dann in einen Karton verpackt. Das Etikett enthält Teilenummer, Spezifikationsnummer, Chargennummer, Bin-Code (Lichtstrom, Farbart, Durchlassspannung, Wellenlänge), Menge und Datum. Für die Bestellung wird die vollständige Teilenummer RF-RSRA30TS-CD-G verwendet. Auf Anfrage sind kundenspezifische Bin-Auswahlen möglich.

8. Anwendungsempfehlungen

Diese rote LED ist ideal für die Innen- und Außenbeleuchtung von Kraftfahrzeugen geeignet. In Innenraumanwendungen (z.B. Armaturenbrettanzeigen, Umgebungsbeleuchtung) sorgt der weite Abstrahlwinkel für eine gleichmäßige Ausleuchtung. In Außenanwendungen (z.B. Bremsleuchten, Blinker) bietet die hohe Lichtstärke (bis zu 2800 mcd) die erforderliche Helligkeit. Konstrukteure sollten ein Wärmemanagement einplanen, um die Sperrschichttemperatur unter 120°C zu halten. Verwenden Sie Konstantstromtreiber mit geeigneten Strombegrenzungswiderständen. Für gepulsten Betrieb (z.B. PWM-Dimmung) kann der Spitzen-Durchlassstrom bei niedrigen Tastverhältnissen bis zu 100 mA betragen. Stellen Sie einen ESD-Schutz während der Montage und Handhabung sicher.

9. Technischer Vergleich

Im Vergleich zu Standard-Rot-LEDs mit Epoxid-Verguss bietet dieses PLCC4-Bauelement einen größeren Abstrahlwinkel (120° gegenüber typisch 90°) und eine höhere Zuverlässigkeit für Automobilumgebungen. Die AEC-Q101-Qualifikation unterscheidet es von kommerziellen LEDs und garantiert die Leistungsfähigkeit unter Temperaturwechsel, hoher Temperatur und Feuchtigkeit. Die Silikonvergussmasse bietet eine bessere Beständigkeit gegen thermische Belastung und UV-Zersetzung als Epoxid. Das enge Binning (0,1 V-Schritte für VF, 300-500 mcd-Schritte für IV, 2,5 nm-Schritte für die Wellenlänge) gewährleistet eine hervorragende Farb- und Helligkeitskonsistenz über Produktionschargen hinweg.

10. Häufig gestellte Fragen

F: Welcher Durchlassstrom wird für diese LED empfohlen?
A: Der Prüfstrom beträgt 50 mA, der absolute maximale Gleichstrom beträgt jedoch 70 mA. Für eine verlängerte Lebensdauer werden 50 mA empfohlen. Für gepulsten Betrieb sind bis zu 100 mA bei 10% Tastverhältnis (10 ms Impuls) zulässig.

F: Kann diese LED in Außenanwendungen im Automobilbereich verwendet werden?
A: Ja. Sie ist gemäß AEC-Q101 für den Automobileinsatz qualifiziert, mit einem Betriebstemperaturbereich von -40°C bis +100°C, geeignet für Außenbeleuchtung.

F: Muss ich die LEDs vor der Verwendung backen?
A: Nur wenn der Feuchtigkeitsschutzbeutel länger als 24 Stunden geöffnet wurde oder die Feuchtigkeitsanzeige eine übermäßige Feuchtigkeit anzeigt. Das Backen bei 60±5°C für >24 Stunden wird empfohlen.

F: Wie wähle ich das richtige Bin für meine Anwendung aus?
A: Verwenden Sie die Binning-Tabellen. Für eine konsistente rote Farbe wählen Sie ein Wellenlängen-Bin (z.B. G1 630-632,5 nm). Für die Helligkeit wählen Sie M2 oder höher. Passen Sie das Spannungs-Bin an die Treiberausgabe an.

11. Designbeispiel: Automobil-Innenraum-Ambient-Beleuchtung

Betrachten Sie ein Design für ein Ambient-Lichtband in der Mittelkonsole eines Autos mit 10 LEDs. Jede LED wird mit 50 mA (typisch) betrieben. Bei einer Durchlassspannung von 2,2 V beträgt die Gesamtdurchlassspannung für das Band (bei Reihenschaltung) 22 V, was einen Aufwärtswandler aus einer 12-V-Batterie erfordert. Alternativ können 5 parallele Strings mit je 2 LEDs verwendet werden, jeder String-Spannung ~4,4 V, mit Strombegrenzungswiderständen. Thermische Analyse: Gesamtverlustleistung = 10 * 50 mA * 2,2 V = 1,1 W. Wenn die Umgebungstemperatur 85°C beträgt, beträgt der Sperrschichttemperaturanstieg = Leistung * Wärmewiderstand (150°C/W) pro LED = 0,11 W * 150°C/W = 16,5°C, Sperrschichttemperatur = 101,5°C (<<120°C). Stellen Sie eine ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte zur Wärmeverteilung sicher. Der weite Abstrahlwinkel von 120° sorgt ohne Sekundäroptik für eine gleichmäßige Lichtverteilung.

12. Funktionsprinzip

Diese rote LED verwendet eine AlGaInP (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid) Mehrfach-Quantentopf-Struktur (MQW), die auf einem Substrat (typischerweise GaAs oder transparentes Substrat) aufgewachsen ist. Die aktive Schicht emittiert Licht durch Elektron-Loch-Rekombination bei Durchlassspannung. Die Wellenlänge wird durch die Bandlücke des AlGaInP-Materials bestimmt, die durch die Aluminium- und Indiumzusammensetzung eingestellt wird. Das PLCC4-Gehäuse bietet einen reflektierenden Hohlraum zur Verbesserung der Lichtauskopplung, und die Silikonlinse formt das Abstrahlmuster auf den spezifizierten Abstrahlwinkel von 120°.

13. Entwicklungstrends

Die Automobil-LED-Technologie entwickelt sich weiter in Richtung höherer Lichtausbeute (lm/W) und besserem Wärmemanagement. Bei roten LEDs haben Verbesserungen in der AlGaInP-Epitaxie die Effizienz gesteigert, und neue Gehäusedesigns (z.B. Chip-Scale-Packages) ermöglichen kleinere Bauformen. Der Trend zu adaptiver Beleuchtung und Matrix-LED-Scheinwerfern erfordert engeres Binning und höhere Zuverlässigkeit. Darüber hinaus setzt sich die Norm AEC-Q102 (strenger als Q101) durch. Die Einhaltung von AEC-Q101 durch diese LED positioniert sie gut für aktuelle Automobildesigns, und zukünftige Versionen könnten integrierten ESD-Schutz und höhere Stromtragfähigkeit beinhalten.