3011-UG0201H-AM Seitenansicht LED Datenblatt - PLCC-2 Gehäuse - 3,0V - 20mA - Grün - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 3011-UG0201H-AM ist eine kompakte, hochhelle Seitenansichts-LED, die primär für platzbeschränkte Anwendungen entwickelt wurde, die eine Beleuchtung von der Seite des Bauteils erfordern. Sie nutzt ein PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier) Oberflächenmontagegehäuse, das eine gute thermische Leistung und mechanische Stabilität für automatisierte Bestückungsprozesse bietet. Das Bauteil emittiert grünes Licht mit einer typischen dominanten Wellenlänge von 523 nm. Ein Hauptmerkmal ist der breite Blickwinkel von 120 Grad, was es für Anwendungen geeignet macht, bei denen Licht über einen großen Bereich gestreut werden muss, anstatt in einen schmalen Strahl fokussiert zu werden. Das Produkt ist nach dem strengen AEC-Q101-Standard für Automobilkomponenten qualifiziert, was Zuverlässigkeit unter rauen Umgebungsbedingungen gewährleistet. Es ist zudem konform mit den Umweltrichtlinien RoHS und REACH und weist Schwefelrobustheit auf, was für die Langlebigkeit in bestimmten Automobil- und Industrieumgebungen entscheidend ist.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die primären Vorteile dieser LED umfassen ihre kompakte Seitenansichts-Bauform, die hohe Lichtstärke für ihre Größe und die automobiltaugliche Zuverlässigkeit. Die Kombination aus breitem Blickwinkel und gleichmäßiger grüner Lichtabgabe macht sie ideal für Hintergrundbeleuchtung und Anzeigefunktionen, bei denen Platz knapp ist. Der Zielmarkt ist überwiegend die Automobilindustrie, speziell für Innenraumbeleuchtungsanwendungen wie die Hintergrundbeleuchtung von Schaltern, Tasten, Instrumententafeln und anderen Bedienfeldern. Ihre Robustheit macht sie auch zu einem Kandidaten für industrielle Bedienfelder und Unterhaltungselektronik, bei denen zuverlässige Anzeigebeleuchtung erforderlich ist.

2. Tiefergehende Analyse der technischen Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine objektive und detaillierte Analyse der im Datenblatt spezifizierten elektrischen, optischen und thermischen Hauptparameter.

2.1 Lichttechnische und elektrische Kenngrößen

Der zentrale Arbeitspunkt für diese LED ist bei einem Durchlassstrom (I_F) von 20 mA definiert. Bei diesem Strom beträgt die typische Lichtstärke 850 Millicandela (mcd), mit einem Minimum von 710 mcd und einem Maximum von 1800 mcd. Die Durchlassspannung (V_F) bei 20 mA beträgt typischerweise 3,0 Volt, mit einem Bereich von minimal 2,75V bis maximal 3,75V. Es ist für Schaltungsentwickler entscheidend, diesen V_F-Bereich zu berücksichtigen, um eine korrekte Stromregelung über alle Einheiten hinweg sicherzustellen. Die dominante Wellenlänge beträgt typisch 523 nm (grün), mit einem Bereich von 520 nm bis 535 nm. Der Blickwinkel, definiert als der Winkel außerhalb der Achse, bei dem die Intensität auf die Hälfte ihres Spitzenwerts abfällt, beträgt 120 Grad mit einer Toleranz von ±5 Grad.

2.2 Absolute Maximalwerte und thermisches Management

Das Bauteil hat einen absoluten maximalen Durchlassstrom von 30 mA und eine Verlustleistungsgrenze von 112 mW. Das Überschreiten dieser Grenzen kann dauerhafte Schäden verursachen. Die Sperrschichttemperatur (T_J) darf 125°C nicht überschreiten. Der thermische Widerstand von der Sperrschicht zum Lötpunkt ist auf zwei Arten spezifiziert: eine elektrische Methode (R_{th JS el}) mit einem Maximum von 160 K/W und eine reale Methode (R_{th JS real}) mit einem Maximum von 200 K/W. Dieser Parameter ist für das thermische Design von entscheidender Bedeutung; beispielsweise könnte bei vollem 30 mA und einer typischen V_F von 3,0V (90 mW Leistung) der Temperaturanstieg der Sperrschicht über dem Lötpad bis zu 18°C betragen (90mW * 200K/W). Der Betriebs- und Lagertemperaturbereich liegt zwischen -40°C und +110°C. Das Bauteil ist ESD-empfindlich und erfordert entsprechende Handhabungsvorkehrungen.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt beschreibt eine umfassende Binning-Struktur für Lichtstärke und dominante Wellenlänge, was Standardpraxis ist, um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion sicherzustellen.

3.1 Lichtstärke-Bins

Die Lichtstärke ist in Bins kategorisiert, die durch einen Buchstaben-Zahlen-Code bezeichnet werden (z.B. L1, V2, AA). Jeder Bin definiert einen spezifischen Bereich von minimaler und maximaler Intensität in Millicandela (mcd). Für die 3011-UG0201H-AM sind die hervorgehobenen möglichen Ausgangsbins V1 (710-900 mcd) und V2 (900-1120 mcd), die mit der typischen 850 mcd Spezifikation übereinstimmen. Die Binning-Tabelle geht weit über diese Bereiche hinaus, was darauf hinweist, dass das gleiche Gehäuse für LEDs mit unterschiedlichen Chip-Technologien oder Leistungsklassen verwendet werden kann.

3.2 Bins für dominante Wellenlänge

Ebenso wird die dominante Wellenlänge gebinnt. Der spezifische Bin für dieses Bauteil ist 5963, was einem Wellenlängenbereich von 520-535 nm entspricht. Die Toleranz für die Wellenlängenmessung beträgt ±1 nm. Dieses Binning stellt sicher, dass die emittierte grüne Farbe von einer LED zur anderen innerhalb der definierten Charge konsistent ist.

4. Analyse der Leistungskurven

Die bereitgestellten Diagramme bieten tiefe Einblicke in das Verhalten der LED unter variierenden Bedingungen.

4.1 IV-Kennlinie und relative Intensität

Das Diagramm Durchlassstrom vs. Durchlassspannung zeigt eine klassische exponentielle Diodenbeziehung. Die Spannung steigt bei sehr niedrigen Strömen stark an und nimmt dann oberhalb von ~2,8V linearer zu. Das Diagramm Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom ist von 0 bis 20 mA nahezu linear, was zeigt, dass die Lichtausgabe in diesem Bereich direkt proportional zum Strom ist, was ideal für analoge Dimmung ist.

4.2 Temperaturabhängigkeit

Die Temperaturkennlinien sind für Automobilanwendungen entscheidend. Das Diagramm Relative Durchlassspannung vs. Sperrschichttemperatur zeigt einen negativen Temperaturkoeffizienten; V_F nimmt linear ab, wenn die Temperatur steigt (ca. -2 mV/°C). Dies kann für indirekte Temperaturerfassung genutzt werden. Das Diagramm Relative Lichtstärke vs. Sperrschichttemperatur zeigt, dass die Intensität mit steigender Temperatur abnimmt. Bei 110°C beträgt die Intensität nur etwa 70 % ihres Wertes bei 25°C. Dies muss in Designs berücksichtigt werden, um ausreichende Helligkeit bei hohen Umgebungstemperaturen sicherzustellen. Die Wellenlänge verschiebt sich ebenfalls mit der Temperatur (ca. +0,1 nm/°C).

4.3 Entlastung und Pulsverhalten

Die Entlastungskurve für den Durchlassstrom gibt den maximal zulässigen Dauerstrom in Abhängigkeit von der Lötpad-Temperatur vor. Beispielsweise beträgt bei einer Pad-Temperatur von 110°C der maximale Strom 20 mA. Das Diagramm zur zulässigen Pulsbelastbarkeit zeigt, dass die LED viel höhere gepulste Ströme (bis zu 300 mA für sehr kurze Pulse mit niedrigem Tastverhältnis) ohne Schaden verarbeiten kann, was für Stroboskop- oder Hochsichtbarkeits-Signalanwendungen nützlich ist.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Die LED ist in einem PLCC-2-Gehäuse untergebracht. Die mechanische Zeichnung zeigt typischerweise eine Draufsicht und Seitenansicht mit kritischen Abmessungen wie Gesamtlänge, -breite, -höhe, Anschlussabstand und der Position der optischen Linse. Das Seitenansichtsdesign bedeutet, dass die primäre Lichtemission parallel zur PCB-Oberfläche erfolgt. Das Gehäuse enthält ein thermisches Pad (Lötpunkt), das für die Wärmeableitung wesentlich ist. Die Polarität ist durch die Kathodenmarkierung angegeben, eine visuelle Kennzeichnung auf dem Gehäuse.

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Das Bauteil ist für Reflow-Löten mit einer Spitzentemperatur von 260°C für maximal 30 Sekunden ausgelegt. Das empfohlene Lötprofil sollte den Standard-IPC/JEDEC-Richtlinien für Oberflächenmontagebauteile folgen, einschließlich Aufheizphase, Haltephase, Reflow-Phase und Abkühlphase. Die Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL) ist 2, was bedeutet, dass die Komponente vor der Verwendung gebacken werden muss, wenn sie länger als ein Jahr der Umgebungsluft ausgesetzt war, um "Popcorning" während des Reflow zu verhindern.

6.2 Empfohlene Lötpasten-Design

Ein empfohlenes Land Pattern (Lötpad-Abdruck) wird bereitgestellt, um zuverlässiges Löten und korrekte Ausrichtung zu gewährleisten. Dieses Muster umfasst typischerweise Pads für die beiden elektrischen Anschlüsse und ein größeres Pad für die thermische Verbindung zur Leiterplatte. Die Einhaltung dieses Designs optimiert die Lötstellenfestigkeit, die Selbstausrichtung während des Reflow und die thermische Leistung.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die Bauteile werden auf Tape and Reel für die automatisierte Pick-and-Place-Bestückung geliefert. Die Verpackungsinformationen spezifizieren die Reel-Abmessungen, die Tape-Breite, den Pocket-Abstand und die Ausrichtung der Bauteile auf dem Tape. Die Artikelnummer 3011-UG0201H-AM folgt einem wahrscheinlich internen Codierungssystem, bei dem "3011" auf die Gehäusegröße/-stil verweisen kann, "UG" auf die Farbe (Ultra Grün) und "0201H" auf spezifische Leistungsbins oder Merkmale. Die Bestellung basiert auf dieser vollständigen Artikelnummer.

8. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

In einer typischen Anwendung wird die LED von einer Konstantstromquelle oder über einen strombegrenzenden Widerstand an eine Spannungsversorgung angeschlossen. Der Widerstandswert wird berechnet als R = (V_Versorgung- V_F) / I_F. Die Verwendung des maximalen V_F (3,75V) für die Berechnung stellt sicher, dass der Strom auch bei Bauteiltoleranzen das gewünschte Niveau nicht überschreitet. Für automobile 12V-Systeme ist ein Vorwiderstand üblich, für präzise Ansteuerung oder Dimmung wird jedoch ein dedizierter LED-Treiber-IC empfohlen.

8.2 Designüberlegungen

• Thermisches Management:Stellen Sie sicher, dass die Leiterplatte über ausreichende Kupferflächen verfügt, die mit dem thermischen Pad verbunden sind, um Wärme abzuleiten, insbesondere bei Betrieb nahe der Maximalwerte oder in hohen Umgebungstemperaturen.
• ESD-Schutz:Implementieren Sie ESD-Schutz auf den Eingangsleitungen und befolgen Sie geeignete Handhabungsverfahren während der Montage.
• Optisches Design:Berücksichtigen Sie den 120-Grad-Blickwinkel beim Entwurf von Lichtleitern oder Diffusoren, um eine gleichmäßige Ausleuchtung zu erreichen.
• Stromentlastung:Nutzen Sie die Entlastungskurve, um einen geeigneten Betriebsstrom für die erwartete maximale Umgebungstemperatur auszuwählen.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich diese LED dauerhaft mit 30 mA betreiben?

A: Nur, wenn die Lötpad-Temperatur bei oder unter 25°C gehalten wird, was oft unpraktikabel ist. Konsultieren Sie die Entlastungskurve; bei einer realistischeren Pad-Temperatur von 80°C beträgt der maximale Dauerstrom etwa 26 mA.

F: Warum ist die Lichtstärke bei 20 mA spezifiziert, der Maximalstrom aber 30 mA?

A: 20 mA ist die Standard-Testbedingung, die die typische Leistung definiert. Die 30 mA-Bewertung ist der absolute Maximalwert, der nicht überschritten werden sollte. Ein Betrieb über 20 mA erzeugt mehr Licht, aber auch mehr Wärme und reduziert die Lebensdauer.

F: Wie interpretiere ich die beiden verschiedenen thermischen Widerstandswerte?

A: R_{th JS el} (160 K/W) wird aus einer elektrischen Messmethode abgeleitet und wird oft für theoretische Berechnungen verwendet. R_{th JS real} (200 K/W) wird als realistischeres Wert für praktisches thermisches Design angesehen. Die Verwendung des höheren Werts bietet eine sicherere Designmarge.

10. Funktionsprinzip und Technologietrends

10.1 Grundlegendes Funktionsprinzip

Diese LED ist ein Halbleiterbauelement basierend auf einem p-n-Übergang. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Schwellenspannung der Diode überschreitet, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Materialzusammensetzung der Halbleiterschichten bestimmt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts. Das PLCC-Gehäuse enthält eine geformte Epoxidlinse, die den Lichtaustritt formt, um den spezifizierten 120-Grad-Blickwinkel zu erreichen.

10.2 Branchentrends

Der Trend bei solchen Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungs-LEDs geht zu höherer Effizienz (mehr Lichtausbeute pro Watt), verbesserter Farbkonsistenz durch engere Binning und erhöhter Zuverlässigkeit für Automobil- und Industrieanwendungen. Es gibt auch einen Trend zur Miniaturisierung bei gleichbleibender oder steigender optischer Leistung. Die Integration dieser Komponenten in intelligentere Module mit integrierten Treibern oder Steuerlogik ist ein weiteres sich entwickelndes Gebiet.