Seitenansicht LED PLCC-2 Kaltweiß Datenblatt - Automotive-Qualität - 3200mcd @ 30mA - 2,9V - 120° Abstrahlwinkel - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt die Spezifikationen einer hochleistungsfähigen, kaltweißen Seitenansicht-Licht emittierenden Diode (LED) in einem PLCC-2-Gehäuse (Plastic Leaded Chip Carrier). Das Bauteil ist für Zuverlässigkeit und Leistung in anspruchsvollen Umgebungen, insbesondere im Automotive-Bereich, ausgelegt. Das primäre Designziel ist die Bereitstellung einer gleichmäßigen, hellen Beleuchtung in platzbeschränkten Anwendungen, bei denen ein großer Abstrahlwinkel entscheidend ist.

Die Kernvorteile dieser LED umfassen ihre hohe typische Lichtstärke von 3200 Millicandela (mcd) bei einem Standardtreiberstrom von 30mA, kombiniert mit einem sehr weiten Abstrahlwinkel von 120 Grad. Dies macht sie äußerst effektiv für Hintergrundbeleuchtungen und Anzeigeanwendungen, bei denen Sichtbarkeit aus mehreren Winkeln erforderlich ist. Ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal ist ihre Qualifizierung nach dem AEC-Q102-Standard, dem Stresstest-Qualifizierungsstandard für diskrete optoelektronische Halbleiter in Automotive-Anwendungen. Diese Zertifizierung beinhaltet strenge Tests hinsichtlich Temperaturschock, Feuchtigkeitsbeständigkeit, Hochtemperatur-Lebensdauer und anderen Bedingungen, was die Langzeitzuverlässigkeit unter den harschen Bedingungen in Fahrzeugen sicherstellt.

Der Zielmarkt ist primär die Automotive-Innenraumbeleuchtung, einschließlich Anwendungen wie Hintergrundbeleuchtung für Schalter, Instrumententafeln, Infotainment-Bedienelemente und andere Innenverkleidungen. Ihr Formfaktor und ihre optischen Eigenschaften eignen sich auch für verschiedene Konsum- und Industrie-Elektronikanwendungen, die eine zuverlässige, seitlich emittierende Lichtquelle benötigen.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Lichttechnische und elektrische Eigenschaften

Die elektrische und optische Leistung ist unter Standardtestbedingungen definiert, typischerweise bei einer Sperrschichttemperatur (Tj) von 25°C und einem Durchlassstrom (IF) von 30mA.

• Durchlassstrom (IF):Das Bauteil hat einen weiten Betriebsbereich von mindestens 6mA bis zu einem absoluten Maximum von 60mA. Der typische Betriebspunkt ist 30mA, bei dem die spezifizierte Lichtstärke erreicht wird. Ein Betrieb unterhalb von 6mA wird nicht empfohlen.
• Lichtstärke (IV):Die Lichtleistung ist mit einem Minimum von 2240 mcd, einem typischen Wert von 3200 mcd und einem Maximum von 4500 mcd bei IF=30mA spezifiziert. Die Messtoleranz für den Lichtstrom beträgt ±11%.
• Durchlassspannung (VF):Bei 30mA beträgt der Spannungsabfall über der LED typischerweise 2,9V, mit einem Bereich von 2,75V (Min.) bis 3,75V (Max.). Die Messtoleranz für die Durchlassspannung beträgt ±0,05V. Der spezifizierte Bereich repräsentiert 99% der Produktionsausbeute.
• Abstrahlwinkel (φ):Definiert als der Winkel außerhalb der Achse, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres Spitzenwertes abfällt, bietet diese LED einen vollen Abstrahlwinkel von 120 Grad, mit einer Toleranz von ±5°.
• Farbkoordinaten (CIE x, y):Die typischen Farbkoordinaten für diese kaltweiße LED sind (0,29, 0,29). Die Toleranz für diese Koordinaten beträgt ±0,005, was eine konsistente Farbausgabe über alle Einheiten hinweg sicherstellt.

2.2 Thermische und Zuverlässigkeitsparameter

• Thermischer Widerstand:Es werden zwei Werte angegeben. Der reale thermische Widerstand von der Sperrschicht zum Lötpunkt (Rth JS real) beträgt maximal 180 K/W. Der elektrische thermische Widerstand (Rth JS el), abgeleitet aus elektrischen Messungen, beträgt maximal 100 K/W. Ein ordnungsgemäßes Wärmemanagement ist entscheidend, um Leistung und Lebensdauer aufrechtzuerhalten.
• Sperrschichttemperatur (Tj):Die maximal zulässige Sperrschichttemperatur beträgt 125°C.
• Betriebs- & Lagertemperatur:Das Bauteil ist für Betrieb und Lagerung innerhalb eines Temperaturbereichs von -40°C bis +110°C ausgelegt.
• Elektrostatische Entladung (ESD) Empfindlichkeit:Die ESD-Bewertung nach dem Human Body Model (HBM) beträgt 8 kV (R=1,5kΩ, C=100pF), was eine gute Handhabungsrobustheit bietet.
• Schwefelrobustheit:Die LED erfüllt die Kriterien der Klasse B1 für Schwefelbeständigkeit, was für Anwendungen in Umgebungen mit atmosphärischer Schwefelkontamination wichtig ist.

3. Absolute Maximalwerte

Eine Überschreitung dieser Grenzwerte kann zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen.

• Verlustleistung (Pd):225 mW
• Durchlassstrom (IF):60 mA (Dauerbetrieb)
• Stoßstrom (IFM):250 mA (t ≤ 10 μs, Tastverhältnis=0,005, Ts=25°C)
• Sperrspannung (VR):Dieses Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt. Das Anlegen einer Sperrspannung kann zu sofortigem Ausfall führen.
• Löttemperatur:Das Gehäuse kann ein Reflow-Lötprofil mit einer Spitzentemperatur von 260°C für bis zu 30 Sekunden aushalten.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt enthält mehrere Diagramme, die die Leistung unter variierenden Bedingungen detailliert beschreiben.

4.1 Spektrale und Strahlungseigenschaften

DasRelative spektrale VerteilungDiagramm zeigt das Emissionsspektrum der kaltweißen LED, eine breite Kurve mit einem Maximum im blauen Bereich, die sich über das sichtbare Spektrum erstreckt – typisch für eine phosphorkonvertierte weiße LED. DasTypische Diagrammcharakteristik der Strahlungveranschaulicht die räumliche Intensitätsverteilung und bestätigt das 120°-Abstrahlwinkel-Muster.

4.2 Elektrische und optische Eigenschaften vs. Strom

DasDurchlassstrom vs. Durchlassspannung (IV-Kurve)Diagramm zeigt die exponentielle Beziehung, die für den Entwurf strombegrenzender Schaltungen wesentlich ist. DasRelative Lichtstärke vs. DurchlassstromDiagramm zeigt, dass die Lichtleistung sublinear mit dem Strom ansteigt, was die Bedeutung einer stabilen Stromversorgung für gleichmäßige Helligkeit unterstreicht.

4.3 Temperaturabhängigkeit

DasRelative Lichtstärke vs. SperrschichttemperaturDiagramm zeigt einen negativen Temperaturkoeffizienten; die Lichtleistung nimmt mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Eine effektive Wärmeableitung ist entscheidend, um die Helligkeit aufrechtzuerhalten. DasRelative Durchlassspannung vs. SperrschichttemperaturDiagramm zeigt einen negativen Temperaturkoeffizienten für VF, der in einigen Anwendungen zur Überwachung der Sperrschichttemperatur genutzt werden kann. DasVerschiebung der Farbkoordinaten vs. SperrschichttemperaturDiagramm zeigt eine minimale Farbverschiebung mit der Temperatur, was für ein konsistentes Erscheinungsbild wünschenswert ist.

4.4 Entlastung und Pulsbetrieb

DieEntlastungskurve für den Durchlassstromist entscheidend für das thermische Design. Sie zeigt den maximal zulässigen Dauer-Durchlassstrom in Abhängigkeit von der Lötpad-Temperatur (Ts). Beispielsweise ist bei Ts=110°C der maximale Strom auf 23mA entlastet. DasZulässige PulsbelastbarkeitDiagramm definiert den zulässigen Puls-Spitzenstrom (IFP) für eine gegebene Pulsbreite (tp) und ein gegebenes Tastverhältnis (D), was für Multiplexing- oder Stroboskopanwendungen nützlich ist.

5. Erklärung des Binning-Systems

Um Produktionsschwankungen zu handhaben, werden LEDs basierend auf Schlüsselparametern in Bins sortiert.

5.1 Lichtstärke-Binning

Das Datenblatt enthält eine umfangreiche Binning-Tabelle für die Lichtstärke, die von sehr geringer Ausgangsleistung (L1, 11,2-14 mcd) bis zu sehr hoher Ausgangsleistung (GA, 18000-22400 mcd) reicht. Für diese spezifische Artikelnummer (57-11-C70300H-AM) sind die möglichen Ausgangs-Bins hervorgehoben, die den in der Eigenschaftstabelle angegebenen Min./Typ./Max.-Werten (2240-4500 mcd) entsprechen. Dies entspricht Bins im Bereich BA bis CB.

5.2 Farb-Binning

Enthalten sind eine standardmäßige Weißfarb-Bin-Strukturtafel und eine spezifische Tabelle mit Farbkoordinaten für Kaltweiß-Bins. Die Bins (z.B. FK0, GK0, HK0, IK0, FL0, GL0) definieren kleine Vierecke auf dem CIE-1931-Farbdiagramm. Die typischen Koordinaten (0,29, 0,29) fallen in einen dieser vordefinierten Bins, was sicherstellt, dass die gekauften LEDs einen konsistenten Weiß-Farbpunkt innerhalb einer spezifizierten Toleranz aufweisen.

6. Mechanische, Verpackungs- & Montageinformationen

6.1 Mechanische Abmessungen

Das Datenblatt enthält eine detaillierte mechanische Zeichnung (Abschnitt 7), die die genauen physikalischen Abmessungen des PLCC-2-Gehäuses spezifiziert, einschließlich Länge, Breite, Höhe, Anschlussabstand und Toleranzen. Dies ist für das PCB-Footprint-Design und die Gewährleistung eines korrekten Sitzes in der Baugruppe unerlässlich.

6.2 Empfohlene Lötpad-Anordnung & Polarität

Abschnitt 8 bietet ein empfohlenes PCB-Land Pattern (Lötpad-Layout), um zuverlässiges Löten und korrekte Ausrichtung zu gewährleisten. Die Polarität wird durch die Gehäuseform und/oder eine Markierung auf dem Bauteil angezeigt; die Kathode ist typischerweise gekennzeichnet.

6.3 Reflow-Lötprofil

Abschnitt 9 definiert das empfohlene Reflow-Löttemperaturprofil. Die Einhaltung dieses Profils (Vorwärmen, Einweichen, Reflow-Spitze von max. 260°C, Abkühlung) ist notwendig, um thermische Schäden am LED-Gehäuse und dem internen Chip zu verhindern und gleichzeitig eine zuverlässige Lötstelle zu erreichen.

6.4 Verpackungsinformationen

Details zur Lieferung der LEDs finden sich in Abschnitt 10. Dies umfasst typischerweise Bandverpackungsspezifikationen (Bandbreite, Taschenabstand, Spulendurchmesser), die mit automatischen Bestückungsgeräten kompatibel sind.

7. Anwendungsrichtlinien & Designüberlegungen

7.1 Typische Anwendungsszenarien

• Automotive-Innenraumbeleuchtung:Hintergrundbeleuchtung für Fensterheberschalter, Klimabedienfelder, Lenkradbedienelemente und Armaturenbrett-Anzeigen.
• Unterhaltungselektronik:Seitenbeleuchtung für Tasten auf Fernbedienungen, Gaming-Peripheriegeräten oder Audio-Geräten.
• Industriepanels:Statusanzeigen auf Bedienfeldern, bei denen ein großer Abstrahlwinkel vorteilhaft ist.

7.2 Kritische Designüberlegungen

• Stromversorgung:Verwenden Sie stets einen Konstantstromtreiber oder einen strombegrenzenden Widerstand in Reihe mit einer Spannungsquelle. Schließen Sie die LED nicht direkt an eine Spannungsquelle an. Betreiben Sie sie bei oder unterhalb des empfohlenen Wertes von 30mA für eine optimale Lebensdauer.
• Wärmemanagement:Die maximale Sperrschichttemperatur darf nicht überschritten werden. Verwenden Sie ausreichend Kupferfläche auf der Leiterplatte unter und um das thermische Pad der LED herum, um als Kühlkörper zu dienen. Beachten Sie die Entlastungskurve.
• ESD-Vorsichtsmaßnahmen:Während der Montage sollten die in den Vorsichtsmaßnahmen (Abschnitt 11) spezifizierten Standard-ESD-Handhabungsverfahren befolgt werden.
• Schwefelumgebung:Für Anwendungen in Umgebungen mit hohem Schwefelgehalt (z.B. bestimmte Industrie- oder geografische Gebiete) sollte die Schwefelrobustheitsbewertung der Klasse B1 als ausreichend für die Lebensdaueranforderungen der Anwendung verifiziert werden.

8. Konformität und Umweltstandards

Dieses Produkt entspricht mehreren wichtigen Industrie- und Umweltstandards:

• RoHS (Beschränkung gefährlicher Stoffe):Konform, d.h. es enthält beschränkte Stoffe wie Blei, Quecksilber und Cadmium unterhalb definierter Grenzwerte.
• REACH (Registrierung, Bewertung, Zulassung und Beschränkung chemischer Stoffe):Entspricht der EU-REACH-Verordnung.
• Halogenfrei:Entspricht halogenfreien Anforderungen (Brom <900 ppm, Chlor <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).
• AEC-Q102:Qualifiziert, was die Eignung für Automotive-Anwendungen bestätigt.

9. Bestell- und Artikelnummerninformationen

Die Artikelnummer für dieses Bauteil ist57-11-C70300H-AM. Abschnitt 5 und 6 erläutern wahrscheinlich die Struktur der Artikelnummer und Bestellinformationen, die Optionen für verschiedene Bins, Verpackungsmengen oder Band- und Spulenspezifikationen enthalten können. Designer sollten das vollständige Datenblatt oder den Lieferanten für verfügbare Varianten konsultieren.

10. FAQ basierend auf technischen Parametern

F: Kann ich diese LED dauerhaft mit 60mA betreiben?

A: Obwohl der absolute Maximalwert 60mA beträgt, erzeugt ein Dauerbetrieb bei diesem Strom erhebliche Wärme und wird wahrscheinlich die maximale Sperrschichttemperatur überschreiten, sofern keine außergewöhnliche Kühlung vorgesehen ist. Der empfohlene Betriebspunkt ist 30mA. Konsultieren Sie stets die Entlastungskurve basierend auf der Lötpad-Temperatur Ihrer Anwendung.

F: Was ist der Zweck der beiden verschiedenen thermischen Widerstandswerte (Rth JS real und Rth JS el)?

A: Rth JS real wird mit einem physikalischen Temperatursensor gemessen und repräsentiert den tatsächlichen thermischen Widerstand. Rth JS el wird aus der Änderung der Durchlassspannung mit der Temperatur (eine bekannte Eigenschaft der LED-Sperrschicht selbst) berechnet und ist in der Praxis oft einfacher zu messen. Für das Worst-Case-Wärmedesign sollte der höhere Wert (180 K/W) verwendet werden.

F: Der Abstrahlwinkel beträgt 120°. Bedeutet das, dass das Licht gleichmäßig über diesen Kegel abgestrahlt wird?

A: Nein. Der Abstrahlwinkel ist definiert als der Winkel, bei dem die Intensität auf 50% des Spitzenwertes abfällt. Das Strahlungsdiagramm zeigt die tatsächliche Verteilung, die typischerweise einem Lambert'schen oder Seitenemissionsmuster entspricht, bei dem die Intensität in der Mitte (0°) am höchsten ist und zu den Rändern hin abnimmt.

F: Ist eine Sperrschutzdiode notwendig?

A: Ja. Das Datenblatt stellt ausdrücklich klar, dass das Bauteil "nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt" ist. Das Anlegen einer signifikanten Sperrspannung wird es beschädigen. Wenn im Schaltkreis irgendeine Möglichkeit einer Sperrspannung besteht (z.B. durch induktive Lasten, falsche Stromversorgungsverbindung), ist eine externe Sperrdiode in Reihe oder eine Shunt-Diode parallel zur LED zwingend erforderlich.