Technische Spezifikation für rote LED PLCC4 3,5x2,8x1,85mm - 2,0-2,6V Durchlassspannung - 70mA - 615nm dominante Wellenlänge

1. Produktübersicht

Dieses Dokument bietet eine umfassende technische Spezifikation für eine leistungsstarke rote LED (Modell RF-OMRA30TS-BM-G), die für Innen- und Außenbeleuchtungsanwendungen in Fahrzeugen entwickelt wurde. Die LED ist in einem kompakten PLCC4-Gehäuse mit den Abmessungen 3,50 mm × 2,80 mm × 1,85 mm untergebracht und basiert auf fortschrittlicher AlGaInP (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid)-Substrattechnologie. Sie bietet überlegene Helligkeit, einen weiten Abstrahlwinkel und hervorragende thermische Eigenschaften, was sie für anspruchsvolle Automobilumgebungen geeignet macht. Das Bauteil erfüllt die RoHS- und REACH-Richtlinien sowie die Qualifikationsanforderungen nach AEC-Q101 für diskrete Halbleiter in Automobilqualität.

2. Vertiefte Analyse der technischen Parameter

Die elektrischen und optischen Kennwerte werden bei einem Prüfstrom von IF = 50 mA und einer Löttemperatur Ts = 25 °C angegeben. Alle Messungen erfolgen unter standardisierten Laborbedingungen mit den angegebenen Toleranzen.

2.1 Durchlassspannung (VF)

Die Durchlassspannung liegt im Bereich von 2,0 V (Minimum) bis 2,6 V (Maximum) mit einem typischen Wert von 2,2 V bei 50 mA. Diese relativ niedrige Durchlassspannung ermöglicht eine effiziente Leistungsumwandlung und reduziert die Wärmeableitung. Die Messtoleranz beträgt ±0,1 V. Bei der Schaltungsauslegung sollten Vorwiderstände eingefügt werden, um den Strom gegen Spannungsschwankungen zu stabilisieren.

2.2 Leuchtstärke (IV)

Die Leuchtstärke reicht von 2300 mcd (Minimum) bis 4300 mcd (Maximum) mit einem typischen Wert von 2900 mcd bei 50 mA. Diese hohe Helligkeit wird durch das AlGaInP-Materialsystem und die optimierte phosphorfreie Rotemission erreicht. Die Messtoleranz beträgt ±10 %. Die Leuchtstärke ist in drei Gruppen eingeteilt: N2 (2300–2800 mcd), O1 (2800–3500 mcd) und O2 (3500–4300 mcd).

2.3 Dominante Wellenlänge (Wd)

Die dominante Wellenlänge reicht von 612,5 nm (Minimum) bis 620 nm (Maximum) mit einem typischen Wert von 615 nm bei 50 mA. Dies entspricht einer tiefroten Farbe. Die Wellenlänge ist in drei Gruppen eingeteilt: C2 (612,5–615 nm), D1 (615–617,5 nm) und D2 (617,5–620 nm). Die Messtoleranz der Farbkoordinaten beträgt ±0,005.

2.4 Thermische Kennwerte

Der Wärmewiderstand von der Sperrschicht zur Lötstelle (RTHJ-S) beträgt typisch 180 °C/W (Maximum). Die maximale Sperrschichttemperatur beträgt 120 °C. Ein ordnungsgemäßes Wärmemanagement ist entscheidend für die Zuverlässigkeit; der Vorwärtsstrom muss basierend auf der Löttemperatur reduziert werden, um eine Überschreitung der maximalen Sperrschichttemperatur zu vermeiden. Der Umgebungsbetriebstemperaturbereich liegt bei –40 °C bis +100 °C, und der Lagertemperaturbereich ist identisch. Der Schutz gegen elektrostatische Entladung beträgt bis zu 2000 V (HBM).

3. Beschreibung des Binning-Systems

Um eine gleichbleibende Leistung zu gewährleisten, wird die LED nach Durchlassspannung, Leuchtstärke und dominanter Wellenlänge bei IF = 50 mA in Bins sortiert.

• Durchlassspannungs-Bins: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)
• Leuchtstärke-Bins:N2 (2300–2800 mcd), O1 (2800–3500 mcd), O2 (3500–4300 mcd)
• Wellenlängen-Bins:C2 (612,5–615 nm), D1 (615–617,5 nm), D2 (617,5–620 nm)

Kunden können bei der Bestellung Bin-Kombinationen angeben, um genaue Anwendungserfordernisse zu erfüllen.

4. Analyse der Leistungskurven

Die typischen optischen Kennlinien geben Einblick in das Verhalten der LED unter verschiedenen Betriebsbedingungen.

• Durchlassspannung vs. Vorwärtsstrom (Abb. 1-7):Die Durchlassspannung steigt mit dem Strom moderat an, von etwa 1,9 V bei 10 mA auf 2,4 V bei 70 mA. Dieser nichtlineare Zusammenhang ist typisch für Halbleiterdioden.
• Vorwärtsstrom vs. relative Intensität (Abb. 1-8):Die relative Leuchtstärke steigt mit dem Vorwärtsstrom bis zu 70 mA annähernd linear an, was auf eine gute Strom-Licht-Umwandlungseffizienz hinweist.
• Löttemperatur vs. relative Intensität (Abb. 1-9):Mit steigender Löttemperatur von 20 °C auf 120 °C nimmt der relative Lichtstrom um etwa 30 % ab, was die Notwendigkeit eines Wärmemanagements unterstreicht.
• Löttemperatur vs. Vorwärtsstrom (Abb. 1-10):Der maximal zulässige Vorwärtsstrom muss bei höheren Löttemperaturen reduziert werden, um eine Sperrschichttemperatur von 120 °C nicht zu überschreiten.
• Durchlassspannung vs. Löttemperatur (Abb. 1-11):Die Durchlassspannung nimmt mit steigender Temperatur leicht ab, etwa –2 mV/°C.
• Abstrahlcharakteristik (Abb. 1-12):Der Abstrahlwinkel (2θ1/2) beträgt 120 Grad und sorgt für eine breite, gleichmäßige Lichtverteilung, die sich für Flächenbeleuchtung eignet.
• Vorwärtsstrom vs. dominante Wellenlänge (Abb. 1-13):Die dominante Wellenlänge verschiebt sich mit steigendem Strom leicht zu längeren Werten, etwa +0,03 nm pro mA.
• Spektrale Verteilung (Abb. 1-14):Das spektrale Maximum liegt um 615–620 nm mit einer schmalen Halbwertsbreite (FWHM), charakteristisch für rote AlGaInP-LEDs.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED ist in einem PLCC4-Gehäuse mit den Gesamtabmessungen 3,50 mm (Länge) × 2,80 mm (Breite) × 1,85 mm (Höhe) untergebracht. Die Draufsicht zeigt eine deutliche Polmarkierung. Die Unterseite zeigt vier Anschlüsse: Pin 1 (Kathode) ist durch eine abgeschrägte Ecke gekennzeichnet, Pins 2, 3 und 4 (Anode und weitere Anschlüsse). Alle Abmessungen haben eine Toleranz von ±0,2 mm, sofern nicht anders angegeben.

5.2 Lötauflagenmuster

Die empfohlenen PCB-Landmuster (Lötauflagen) werden mit folgenden Maßen angegeben: 2,60 mm × 1,60 mm für die Anodenseite und 4,60 mm × 0,80 mm für die Kathodenseite. Ein korrektes Pad-Design gewährleistet zuverlässige Lötstellenbildung und Wärmeableitung.

5.3 Polaritätskennzeichnung

Die Polarität wird durch eine Kerbe oder Abschrägung am Gehäuse angezeigt. Pin 1 ist die Kathode (C), die Pins 2, 3, 4 sind die Anode (A). Eine falsche Polarität kann die LED beschädigen; überprüfen Sie vor dem Löten stets die Ausrichtung.

6. Richtlinien zum Löten und zur Montage

6.1 Reflow-Lötprofil

Das empfohlene Reflow-Lötprofil folgt den JEDEC-Standards. Wichtige Parameter umfassen: Vorwärmen von 150 °C auf 200 °C für 60–120 Sekunden, Aufheizen auf 217 °C (Liquidus) innerhalb von maximal 60 Sekunden, Spitzentemperatur 260 °C für maximal 10 Sekunden und Abkühlen mit maximal 6 °C/s. Es sind nur zwei Reflow-Zyklen zulässig. Liegen mehr als 24 Stunden zwischen den Zyklen, können die LEDs Feuchtigkeit aufnehmen und müssen vor dem zweiten Reflow gebacken werden.

6.2 Handlöten und Reparatur

Beim manuellen Löten einen Lötkolben mit maximal 300 °C verwenden und den Vorgang innerhalb von 3 Sekunden abschließen. Es ist nur ein Handlötvorgang erlaubt. Eine Reparatur nach dem Reflow wird nicht empfohlen; falls erforderlich, einen Doppelkopf-Lötkolben verwenden und die LED-Funktion prüfen.

6.3 Handhabungshinweise

Das Silikonvergussmaterial ist weich und kann durch übermäßigen Druck beschädigt werden. Verwenden Sie geeignete Bestückungsdüsen mit kontrollierter Kraft. Vermeiden Sie das Biegen der bestückten Leiterplatte nach dem Löten. Während des Abkühlens keine mechanische Beanspruchung oder Vibration ausüben. Schockartiges Abkühlen nach dem Reflow ist nicht zulässig.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Gurtband und Spule

Die LEDs werden auf 8 mm breitem Gurtband mit 4 mm Teilung geliefert. Jede Spule enthält 2.000 Stück. Das Band hat ein von oben abziehbares Deckband. Spulenabmessungen: Durchmesser 330 ±1 mm, Naben-Ø 100 ±1 mm, Breite 13,0 ±0,5 mm.

7.2 Feuchtigkeitsbarriereverpackung

Die Spulen sind vakuumversiegelt in einem Feuchtigkeitsbarrierebeutel (MBB) mit einem Feuchtigkeitsindikator und Trockenmittel verpackt. Die Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL) beträgt Level 2 (Standzeit > 1 Jahr bei ≤30 °C/≤75% rF, aber empfohlene Verwendung innerhalb von 24 Stunden nach Öffnung). Ist der Beutel beschädigt oder werden die Lagerbedingungen überschritten, ist vor der Verwendung ein Backen bei 60 ±5 °C für >24 Stunden erforderlich.

7.3 Etiketteninformationen

Jede Spule trägt ein Etikett mit Teilenummer, Spezifikationsnummer, Chargennummer, Bin-Code (einschließlich Durchlassspannungs-, Leuchtstärke- und Wellenlängen-Bins), Menge und Datumscode. Das Etikettenformat entspricht der gängigen Industriepraxis.

8. Anwendungsempfehlungen

Die LED ist hauptsächlich für die Automobilbeleuchtung vorgesehen – sowohl Innenraum (Armaturenbrett, Ambientebeleuchtung) als auch Außenbereich (Rückleuchten, Blinker, Bremslichter). Der weite Abstrahlwinkel von 120° ist vorteilhaft für Signalanwendungen, bei denen eine gleichmäßige Lichtverteilung erforderlich ist. Bei der Auslegung von Arrays ist auf ausreichendes Wärmemanagement durch Verwendung von Metallkern-Leiterplatten oder Kühlkörpern zu achten. Serienschaltungen sollten strombegrenzende Widerstände enthalten, um thermisches Durchgehen zu verhindern. Das Bauteil eignet sich auch für allgemeine Anzeigelampen und dekorative Beleuchtung, bei denen hohe Helligkeit und Zuverlässigkeit gefordert sind.

9. Technischer Vergleich

Im Vergleich zu herkömmlichen bedrahteten roten LEDs bietet dieses PLCC4-Gehäuse erhebliche Vorteile: geringere Grundfläche, Kompatibilität mit automatischer SMT-Bestückung, größerer Abstrahlwinkel und ein gleichmäßigeres Lichtmuster. Das AlGaInP-Material liefert eine höhere Lichtausbeute und bessere Temperaturstabilität als ältere GaAsP-Technologien. Darüber hinaus gewährleistet die AEC-Q101-Qualifikation eine robuste Leistung unter rauen Automobilbedingungen (Vibration, Feuchtigkeit, Temperaturwechsel).

10. Häufig gestellte Fragen

F: Welcher Treiberstrom wird für maximale Lebensdauer empfohlen?

A: Für optimale Zuverlässigkeit betreiben Sie die LED mit typischen 50 mA. Der absolute maximale Vorwärtsstrom beträgt 70 mA (DC) oder 100 mA Spitze (1/10 Tastverhältnis, 10 ms Puls). Höhere Ströme verkürzen die Lebensdauer aufgrund der erhöhten Sperrschichttemperatur.

F: Kann ich diese LED in Reihe mit anderen verwenden?

A: Ja, aber stellen Sie sicher, dass die gesamte Durchlassspannung die Versorgungsspannung nicht übersteigt. Verwenden Sie einen Vorwiderstand zur Strombegrenzung. Aufgrund der Durchlassspannungs-Binning können parallele Stränge Einzelwiderstände erfordern, um den Strom auszugleichen.

F: Wie sollte ich die LED nach dem Löten reinigen?

A: Verwenden Sie Isopropylalkohol. Vermeiden Sie Ultraschallreinigung, da diese die internen Drahtverbindungen beschädigen kann. Verwenden Sie keine Lösungsmittel, die das Silikonvergussmaterial angreifen könnten.

F: Welche ESD-Vorsichtsmaßnahmen sind erforderlich?

A: Die LED hält 2000 V HBM aus, dennoch ist ein ESD-Schutz während der Handhabung erforderlich. Verwenden Sie geerdete Arbeitsplätze, Ionisatoren und antistatische Verpackungen.

11. Praktische Anwendungsbeispiele

Rückleuchte im Automobil:Ein Array aus 10–20 LEDs auf einer Leiterplatte mit Kühlkörper sorgt für ein helles, gleichmäßiges rotes Schluss-/Bremslicht. Der weite Abstrahlwinkel gewährleistet die Einhaltung der ECE-R7-Sichtbarkeitsanforderungen. Die AEC-Q101-Qualifikation gibt den Automobilherstellern Vertrauen in die Langzeitzuverlässigkeit.

Innenraum-Ambientebeleuchtung:Eine einzelne LED, die durch einen Lichtleiter gestreut wird, erzeugt ein sanftes rotes Leuchten für die Armaturenbrett-Akzentbeleuchtung. Das kompakte Gehäuse ermöglicht die Integration in dünne Paneele.

Industrielle Statusanzeige:Die hohe Helligkeit macht die LED für Außenbeschilderung und Statusleuchten geeignet. Der Abstrahlwinkel von 120° macht in vielen Anwendungen eine Sekundäroptik überflüssig.

12. Funktionsprinzip

Diese rote LED basiert auf einer AlGaInP (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid)-Multiquantentopf (MQW)-Struktur. Bei Anlegen einer Vorwärtsspannung rekombinieren Elektronen aus der n-Schicht und Löcher aus der p-Schicht im aktiven Bereich und geben Energie in Form von Photonen ab. Die Bandlücke des AlGaInP-Materials ist so ausgelegt, dass Licht im roten Spektralbereich (612–620 nm) erzeugt wird. Das Bauteil wird auf einem GaAs-Substrat gewachsen, das später entfernt oder gedünnt wird, um die Lichtauskopplung zu verbessern. Das PLCC4-Gehäuse enthält einen Reflektor und eine klare Silikonvergussmasse, die das Abstrahlmuster formt.

13. Technologietrends

Der Markt für Automobil-LEDs bewegt sich in Richtung höherer Effizienz, kleinerer Gehäuse und besserer thermischer Leistung. AlGaInP-rote LEDs verbessern kontinuierlich ihre Lichtausbeute und Zuverlässigkeit. Der Trend zu Matrixbeleuchtung und adaptiven Fernlichtsystemen erhöht die Nachfrage nach einzeln adressierbaren LEDs. Auch die Integration von LEDs mit intelligenten Treibern und Diagnosefunktionen (z. B. LIN-Bus) nimmt zu. Dieses Produkt mit seiner AEC-Q101-Qualifikation entspricht dem Branchenbestreben nach Null-Fehler-Qualität in der Automobilelektronik. Zukünftige Entwicklungen könnten noch schmalere spektrale Breiten für Farbreinheit und höhere Temperaturklassen für Anwendungen im Motorraum umfassen.