Rote PLCC-LED RF-RSRB14TS-BB Datenblatt - Abmessungen 2,2x1,4x1,3mm - Spannung 1,8-2,4V - Leistung 72mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument bietet die vollständige Spezifikation für eine rote Leuchtdiode (LED), die für Oberflächenmontage (SMT) konzipiert ist. Das Bauteil nutzt AIGaInP (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid) Halbleitermaterial, das auf einem Substrat gewachsen wird, um hocheffizientes rotes Licht zu erzeugen. Das primäre Gehäuse ist ein Plastic Leaded Chip Carrier (PLCC) mit kompakten Abmessungen von 2,2 mm Länge, 1,4 mm Breite und 1,3 mm Höhe. Diese LED ist für die Serienfertigung ausgelegt und zielt auf Anwendungen ab, die zuverlässige, konsistente Leistung in automatisierten Bestückungsumgebungen erfordern.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die LED bietet mehrere Schlüsselmerkmale, die sie für die moderne Elektronikfertigung geeignet machen. Sie verfügt über einen extrem weiten Betrachtungswinkel für eine gleichmäßige Lichtverteilung. Die Komponente ist voll kompatibel mit Standard-SMT-Bestückungs- und Reflow-Lötprozessen, was die Serienfertigung erleichtert. Sie wird auf Gurt und Rolle für automatisierte Pick-and-Place-Geräte geliefert. Das Bauteil hat einen Feuchtigkeitsempfindlichkeitsgrad (MSL) von Stufe 2, was Standard-Handhabungsvorkehrungen erfordert. Es entspricht den Umweltrichtlinien RoHS und REACH. Besonders hervorzuheben ist, dass der Produktqualifizierungstestplan dem AEC-Q101-Standard folgt, was es für die Betrachtung in Automotive-Anwendungen, insbesondere für Innenraumbeleuchtung im Automobil, geeignet macht.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Die Leistung der LED wird unter spezifischen Testbedingungen charakterisiert, typischerweise bei einer Umgebungstemperatur (Ts) von 25°C und einem Standard-Teststrom (IF) von 20 mA.

2.1 Elektrische und optische Kenngrößen

Die Flussspannung (VF) liegt bei 20 mA zwischen einem Minimum von 1,8 V und einem Maximum von 2,4 V, mit einem typischen Wert abhängig vom spezifischen Bin. Der Sperrstrom (IR) ist garantiert kleiner als 10 µA bei einer angelegten Sperrspannung (VR) von 5 V. Die Lichtstärke (IV) hat einen weiten Bereich von 530 Millicandela (mcd) Minimum bis 1000 mcd Maximum. Die dominante Wellenlänge (WD), die die wahrgenommene Farbe definiert, liegt im roten Spektrum zwischen 627,5 nm und 635 nm. Das Bauteil bietet einen sehr weiten Betrachtungswinkel (2θ1/2) von typisch 120 Grad. Der thermische Widerstand von der Sperrschicht zum Lötpunkt (RTHJ-S) ist mit typisch 300°C/W spezifiziert.

2.2 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden auftreten können. Der maximale Dauer-Flussstrom (IF) beträgt 30 mA. Ein Spitzen-Flussstrom (IFP) von 100 mA ist unter gepulsten Bedingungen zulässig (1/10 Tastverhältnis, 10 ms Pulsbreite). Die maximale Sperrspannung (VR) beträgt 5 V. Die gesamte Verlustleistung (PD) darf 72 mW nicht überschreiten. Das Bauteil kann einer elektrostatischen Entladung (ESD) von 2000 V gemäß Human Body Model (HBM) standhalten, mit einer Ausbeute von über 90 %. Der Betriebstemperaturbereich (TOPR) liegt zwischen -40°C und +100°C, identisch mit dem Lagertemperaturbereich (TSTG). Die maximal zulässige Sperrschichttemperatur (TJ) beträgt 120°C.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs anhand von Schlüsselparametern, gemessen bei IF=20 mA, in Bins sortiert.

3.1 Flussspannungs-Binning

Die Flussspannung ist in sechs Bins (B1, B2, C1, C2, D1, D2) unterteilt, die jeweils einen Bereich von 0,1 V von 1,8-1,9 V bis 2,3-2,4 V abdecken. Dies ermöglicht es Entwicklern, LEDs mit engeren Spannungstoleranzen für die Stromanpassung in Reihen- oder Parallelschaltungen auszuwählen.

3.2 Lichtstärke-Binning

Die Lichtstärke ist in drei Bins kategorisiert: K1 (530-650 mcd), K2 (650-800 mcd) und L1 (800-1000 mcd). Dies ermöglicht eine Auswahl basierend auf den für die Anwendung erforderlichen Helligkeitsstufen.

3.3 Binning der dominanten Wellenlänge

Die dominante Wellenlänge, die den Farbton des Rots bestimmt, wird in drei Bins sortiert: F2 (627,5-630 nm), G1 (630-632,5 nm) und G2 (632,5-635 nm). Dies gewährleistet eine präzise Farbkonsistenz innerhalb einer Baugruppe.

4. Analyse der Kennlinien

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

4.1 Flussspannung vs. Flussstrom (IV-Kennlinie)

Abbildung 1-6 zeigt die Beziehung zwischen Flussspannung und Flussstrom. Die Kurve ist nichtlinear, typisch für eine Diode. Die Spannung steigt mit dem Strom, und die spezifische Steigung hängt von den Halbleitereigenschaften ab. Entwickler nutzen diese Kurve, um den Spannungsabfall bei Betriebsströmen zu bestimmen, die von der Testbedingung abweichen.

4.2 Flussstrom vs. relative Lichtstärke

Abbildung 1-7 zeigt, wie sich die Lichtausbeute (relative Intensität) mit dem Flussstrom ändert. Im Allgemeinen steigt die Lichtausbeute mit dem Strom, aber die Beziehung ist möglicherweise nicht perfekt linear, insbesondere bei höheren Strömen, wo der Wirkungsgrad aufgrund von Erwärmung sinken kann.

4.3 Temperaturabhängigkeit

Die Abbildungen 1-8 und 1-9 zeigen jeweils den Einfluss der Lötpunkttemperatur (Ts) auf den relativen Lichtstrom bzw. den Flussstrom. Der LED-Wirkungsgrad nimmt typischerweise mit steigender Temperatur ab. Abbildung 1-10 zeigt, wie die Flussspannung mit steigender Temperatur abnimmt, ein negativer Temperaturkoeffizient, der bei Halbleitern üblich ist.

4.4 Abstrahlcharakteristik und Spektrum

Abbildung 1-11 ist ein Abstrahldiagramm (Polardiagramm), das die winkelmäßige Verteilung der Lichtintensität zeigt und den weiten 120-Grad-Betrachtungswinkel bestätigt. Abbildung 1-12 zeigt die Verschiebung der dominanten Wellenlänge mit dem Flussstrom, die für dieses Materialsystem üblicherweise minimal ist. Abbildung 1-13 stellt die spektrale Leistungsverteilung dar und zeigt den schmalen Peak, charakteristisch für eine monochromatische LED, zentriert um die dominante Wellenlänge.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen und Toleranzen

Das LED-Gehäuse hat eine Baugröße von 2,2 mm (L) x 1,4 mm (B) x 1,3 mm (H). Alle Maßtoleranzen betragen ±0,20 mm, sofern nicht anders angegeben. Das Dokument enthält Drauf-, Seiten- und Bodenansichten (Abb. 1-1, 1-2, 1-3), die den physikalischen Umriss detailliert darstellen.

5.2 Polaritätskennzeichnung und Pad-Design

Abbildung 1-4 zeigt die Polarität. Die Kathode ist typischerweise markiert, oft durch eine Kerbe, einen Punkt oder eine grüne Markierung auf dem Gehäuse. Abbildung 1-5 bietet empfohlene Lötpad-Abmessungen (Land Pattern) für das Leiterplattendesign, um ein korrektes Löten und mechanische Stabilität während des Reflow-Lötens sicherzustellen.

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

6.1 Anleitung zum SMT-Reflow-Löten

Ein eigener Abschnitt umreißt Anweisungen für das SMT-Reflow-Löten. Während spezifische Temperaturprofil-Details (Vorwärmen, Einweichen, Reflow-Spitze, Abkühlung) im Auszug nicht bereitgestellt werden, wird betont, dass das Produkt für alle SMT-Prozesse geeignet ist. Benutzer müssen sich an die Empfehlungen des Lotpastenherstellers halten und sicherstellen, dass das Profil die maximalen Temperaturwerte des Bauteils, insbesondere die Sperrschichttemperaturgrenze von 120°C, nicht überschreitet.

6.2 Handhabungsvorsichtsmaßnahmen

Allgemeine Handhabungsvorsichtsmaßnahmen sind aufgeführt. Aufgrund der MSL-Stufe 2 muss das Bauteil innerhalb einer bestimmten Zeit nach dem Öffnen der Trockenpackungsbeutel verwendet oder gemäß Standard-IPC/JEDEC-Richtlinien vor dem Löten getrocknet werden. ESD-Schutzmaßnahmen sind während der Handhabung erforderlich, wie durch die 2000-V-HBM-Bewertung spezifiziert. Es muss darauf geachtet werden, mechanische Belastungen der Linse und der Anschlüsse zu vermeiden.

7. Verpackung und Zuverlässigkeit

7.1 Verpackungsspezifikation

Die LEDs werden auf geprägter Trägerbahn geliefert, die auf Rollen aufgewickelt ist. Das Datenblatt enthält Abmessungen für die Trägerbahntasche, den Rolldurchmesser und die Nabenabmessung, um mit Standard-SMT-Zuführern kompatibel zu sein. Eine Etikettenspezifikation gewährleistet die Rückverfolgbarkeit mit Informationen wie Artikelnummer, Menge und Datumscode.

7.2 Feuchtigkeitsbeständige Verpackung und Kartonierung

Die Bauteile sind in Feuchtigkeitssperrbeuteln mit Trockenmittel und Feuchtigkeitsindikatorkarten verpackt, um die MSL-Stufe-2-Integrität während Lagerung und Transport aufrechtzuerhalten. Diese Beutel werden dann in Kartons für den Versand verpackt.

7.3 Zuverlässigkeitstestpunkte und -bedingungen

Das Produkt durchläuft eine Reihe von Zuverlässigkeitstests basierend auf AEC-Q101-Richtlinien. Während die spezifischen Tests und Bedingungen (z.B. Hochtemperatur-Betriebslebensdauer, Temperaturwechsel, Feuchtigkeitstests) im Auszug nicht detailliert sind, zeigt ihre Aufnahme, dass das Produkt einer strengen Qualifizierung unterzogen wird, um Langzeitleistung in anspruchsvollen Umgebungen wie Automobilinnenräumen sicherzustellen.

8. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Die primär genannte Anwendung istAutomobil-Innenraumbeleuchtung. Dies umfasst Armaturenbrett-Hintergrundbeleuchtung, Kontrollleuchten, Schalterbeleuchtung, Ambientebeleuchtung und Mittelkonsolen-Displays. Seine AEC-Q101-Qualifizierung macht es zu einem Kandidaten für solche Anwendungen. Es kann auch in allgemeiner Unterhaltungselektronik, Beschilderung und Anzeigen verwendet werden, wo eine zuverlässige rote SMT-LED benötigt wird.

8.2 Designüberlegungen

Strombegrenzung:Immer einen Reihen-Strombegrenzungswiderstand oder Konstantstromtreiber verwenden. Der maximale Dauerstrom beträgt 30 mA; der Betrieb bei oder unter 20 mA ist Standard für eine lange Lebensdauer.
Thermisches Management:Mit einem thermischen Widerstand von 300°C/W muss die Verlustleistung gemanagt werden. Bei 20 mA und einer typischen VF von 2,1 V beträgt die Leistung 42 mW. Stellen Sie sicher, dass das Leiterplattendesign ausreichende thermische Entlastung bietet, insbesondere wenn mehrere LEDs verwendet werden oder bei höheren Strömen betrieben wird.
Optisches Design:Der 120-Grad-Betrachtungswinkel ist sehr weit. Für fokussiertes Licht können sekundäre Optiken (Linsen) erforderlich sein. Das Abstrahlintensitätsmuster sollte auf Gleichmäßigkeitsanforderungen überprüft werden.
Binning-Auswahl:Für Anwendungen, die ein einheitliches Erscheinungsbild erfordern, enge Bins für dominante Wellenlänge und Lichtstärke spezifizieren. Für kostenempfindliche Anwendungen können breitere Bins akzeptabel sein.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu Standard-roten LEDs bietet dieses Bauteil spezifische Vorteile:
Material (AIGaInP):Bietet hohe Effizienz und gute Farbstabilität über Temperatur und Strom im Vergleich zu älteren Technologien.
Gehäuse (PLCC 2,2x1,4):Ein robustes und verbreitetes Gehäuse, das im Vergleich zu kleineren Chip-Scale-Packages gute mechanische Stabilität und Wärmeableitung bietet.
Automotive-Qualifizierung (AEC-Q101):Dies ist ein wichtiger Differenzierungsfaktor, der strengere Prozesskontrollen und Zuverlässigkeitstests als kommerzielle LEDs impliziert, was es für raue Umgebungen geeignet macht.
Weiter Betrachtungswinkel:Der 120-Grad-Winkel ist hervorragend für Anwendungen, die breite Ausleuchtung ohne sekundäre Optik erfordern.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQs)

F: Was ist der empfohlene Betriebsstrom?
A: Die Standard-Testbedingung ist 20 mA, was ein üblicher und zuverlässiger Betriebspunkt ist. Das absolute Maximum beträgt 30 mA Dauerstrom.

F: Wie identifiziere ich Anode und Kathode?
A: Siehe Abbildung 1-4 (Polarität) im Datenblatt. Die Kathode ist typischerweise auf dem Gehäusekörper markiert.

F: Ist ein Kühlkörper erforderlich?
A: Für den Betrieb bei 20 mA oder darunter unter normalen Umgebungsbedingungen ist normalerweise kein dedizierter Kühlkörper erforderlich. Jedoch wird ein gutes thermisches Leiterplattendesign (Kupferpads) empfohlen, insbesondere bei mehreren LEDs oder hohen Umgebungstemperaturen.

F: Kann ich diese für externe Automobilbeleuchtung verwenden?
A: Das Datenblatt listet spezifisch "Automobil-Innenraumbeleuchtung". Externe Anwendungen haben oft strengere Anforderungen an Temperaturbereich, Feuchtigkeit und UV-Belastung. Konsultieren Sie den Hersteller für Produkte für den Außenbereich.

F: Was ist die typische Lebensdauer?
A: Obwohl nicht explizit angegeben, zeigen LEDs, die nach AEC-Q101-Standards qualifiziert sind, typischerweise sehr lange Lebensdauern (Zehntausende Stunden), wenn sie innerhalb ihrer spezifizierten Grenzwerte betrieben werden.

11. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf eines Armaturenbrett-Anzeigeclusters.
Ein Entwickler benötigt mehrere rote Warn-/Statusanzeigen. Er wählt diese LED aufgrund ihrer Automotive-Qualifizierung und des weiten Betrachtungswinkels. Um einheitliche Helligkeit und Farbe sicherzustellen, spezifiziert er die Bins L1 für Lichtstärke (800-1000 mcd) und G1 für dominante Wellenlänge (630-632,5 nm). Er entwirft die Leiterplatte mit dem empfohlenen Pad-Layout aus Abb. 1-5. Jede LED wird von einer 5-V-Versorgung über einen für ~18 mA berechneten Strombegrenzungswiderstand angesteuert (leicht unter dem 20-mA-Testpunkt für Reserve). Thermische Durchkontaktierungen werden unter dem Pad platziert, um Wärme zu einer inneren Masseebene abzuleiten. Die MSL-Stufe-2-Anforderung wird an die Bestückungsfirma kommuniziert, um eine korrekte Handhabung vor dem Reflow-Löten sicherzustellen.

12. Funktionsprinzip

Dies ist eine Halbleiter-Lichtquelle. Der Kern ist ein Chip aus AIGaInP-Schichten, die auf einem Substrat gewachsen sind. Wenn eine Flussspannung angelegt wird, die die Schwellenspannung der Diode überschreitet, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich injiziert, wo sie rekombinieren. Dieser Rekombinationsprozess setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der AIGaInP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts definiert, in diesem Fall rot (~630 nm). Das Kunststoff-PLCC-Gehäuse verkapselt den Chip, bietet mechanischen Schutz, beherbergt den Leiterrahmen für die elektrische Verbindung und enthält eine geformte Linse, die den Lichtaustritt formt, um den weiten Betrachtungswinkel zu erreichen.

13. Technologietrends

Die LED-Technologie schreitet weiter voran. Für rote Anzeige-LEDs gehören die Trends:
Erhöhte Effizienz:Fortlaufende Verbesserungen bei Material und epitaktischem Wachstum führen zu höherer Lichtausbeute (mehr Licht pro elektrischem Watt).
Miniaturisierung:Während das PLCC-Gehäuse Standard ist, gibt es einen Trend zu noch kleineren Chip-Scale-Packages (CSP) für hochdichte Leiterplatten.
Verbesserte Zuverlässigkeit:Strengere Qualifizierungsstandards über AEC-Q101 hinaus, wie erweiterte Temperaturbereiche und längere Lebensdauertests, werden für Automotive- und Industrieanwendungen üblich.
Integrierte Lösungen:LEDs mit eingebauten Strombegrenzungswiderständen, Schutzdioden (Zener für Sperrspannung) oder sogar Treiber-ICs sind verfügbar, was die Schaltungsentwicklung vereinfacht. Dieses spezielle Bauteil repräsentiert eine ausgereifte, zuverlässige und gut charakterisierte Komponente im Bereich der SMT-Anzeige-LEDs.