Seitenansicht Rote LED 57-21-UR0200H-AM Datenblatt - PLCC-2 Gehäuse - 2,0V - 1120mcd - Automotive-Qualität

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt die Spezifikationen einer leistungsstarken, seitlich emittierenden roten LED, die primär für Automotive-Innenraumanwendungen entwickelt wurde. Das Bauteil ist in einem kompakten PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier) SMD-Gehäuse untergebracht und bietet eine ausgewogene Kombination aus hoher Lichtausbeute und einem breiten Abstrahlwinkel, der sich für Hintergrundbeleuchtung und Anzeigefunktionen eignet.

Der Kernvorteil dieser Komponente liegt in ihrer Automotive-tauglichen Zuverlässigkeit, da sie nach dem AEC-Q101-Standard qualifiziert ist. Dies gewährleistet die Leistungsfähigkeit unter den strengen Temperatur-, Feuchtigkeits- und Vibrationsbedingungen, die typischerweise in Fahrzeugumgebungen herrschen. Ihre Konformität mit den RoHS- und REACH-Richtlinien macht sie für globale Märkte mit strengen Umweltvorschriften geeignet.

Der Zielmarkt ist die Automotive-Elektronik, mit spezifischen Anwendungen wie der Armaturenbrett-Hintergrundbeleuchtung, Schalterbeleuchtung und anderen Innenraumstatusanzeigen, bei denen eine konstante, helle und zuverlässige rote Lichtausgabe erforderlich ist.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Photometrische und elektrische Kenngrößen

Die wesentlichen Betriebsparameter definieren die Leistung der LED unter Standardtestbedingungen (T_s=25°C). Die typische Durchlassspannung (V_F) beträgt 2,00V bei einem Durchlassstrom (I_F) von 20mA, mit einem spezifizierten Bereich von 1,75V bis 2,75V. Diese relativ niedrige Spannung ist mit gängigen Automotive-Stromversorgungen kompatibel.

Der primäre photometrische Parameter ist die Lichtstärke (I_V), die einen typischen Wert von 1120 Millicandela (mcd) bei 20mA aufweist. Die Minimal- und Maximalgrenzen für diese Charge liegen bei 710 mcd bzw. 1400 mcd. Diese hohe Helligkeit wird bei einem sehr breiten Abstrahlwinkel (φ) von 120 Grad erreicht, definiert als der Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres Spitzenwertes abfällt. Dieser breite Winkel gewährleistet eine gleichmäßige Ausleuchtung über eine große Fläche, was für die Hintergrundbeleuchtung von Anzeigen entscheidend ist.

Die dominante Wellenlänge (λ_d) liegt typischerweise bei 622 nm und definiert den Farbton des emittierten roten Lichts, mit einem Bereich von 618 nm bis 627 nm. Das Bauteil ist nicht für den Betrieb mit Sperrspannung ausgelegt.

2.2 Absolute Maximalwerte und Wärmemanagement

Diese Werte definieren die Grenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden führen kann. Der absolute maximale Dauer-Durchlassstrom beträgt 50 mA, und die maximale Verlustleistung liegt bei 137 mW. Für kurze Pulse (t ≤ 10 μs, Tastverhältnis D=0,005) ist ein Stoßstrom (I_FM) von 100 mA zulässig.

Das Wärmemanagement ist entscheidend für die Lebensdauer und Leistungsstabilität der LED. Der Wärmewiderstand vom LED-Chip zur Lötstelle (R_thJS) wird mit zwei Werten angegeben: 160 K/W (real, basierend auf thermischer Messung) und 120 K/W (elektrisch, abgeleitet aus elektrischen Parametern). Dieser Parameter zeigt an, wie effektiv Wärme vom Halbleiterchip abgeführt wird. Die maximal zulässige Sperrschichttemperatur (T_J) beträgt 125°C. Der Betriebs- und Lagertemperaturbereich reicht von -40°C bis +110°C, was die Eignung für raue Automotive-Umgebungen bestätigt.

Das Bauteil hat eine ESD-Empfindlichkeit (Elektrostatische Entladung) von 2 kV (Human Body Model), was ein Standardwert für viele elektronische Komponenten ist, jedoch während der Montage standardmäßige ESD-Vorsichtsmaßnahmen erfordert.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um Produktionsschwankungen zu handhaben, werden LEDs basierend auf wichtigen Leistungsparametern in Bins sortiert. Dieses Datenblatt bietet detaillierte Binning-Informationen für Lichtstärke und dominante Wellenlänge.

3.1 Binning der Lichtstärke

Die Lichtstärke wird mit einem alphanumerischen Code (z.B. L1, M2, V1, AA) gebinnt. Jeder Bin deckt einen spezifischen Bereich von minimalen und maximalen Lichtstärkewerten ab, gemessen in Millicandela (mcd). Die Bins folgen einer logarithmischen Progression, wobei jeder Schritt ungefähr einer Steigerung von 25% entspricht. Für diese spezifische Artikelnummer (57-21-UR0200H-AM) sind die möglichen Ausgangsbins hervorgehoben, wobei der typische Wert von 1120 mcd in den "AA"-Bin (1120-1400 mcd) fällt. Dieses System ermöglicht es Entwicklern, Bauteile mit konsistenter Helligkeit für ihre Anwendung auszuwählen.

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge

Ebenso wird die dominante Wellenlänge, die die genaue Farbe des roten Lichts bestimmt, gebinnt. Die Bins werden durch numerische Codes definiert, die den Wellenlängenbereich in Nanometern (nm) repräsentieren. Der typische Wert von 622 nm für diese LED würde in einen spezifischen Wellenlängen-Bin fallen, was die Farbkonsistenz über mehrere Einheiten in einer Produktionscharge sicherstellt. Die Toleranz für die Messung der dominanten Wellenlänge beträgt ±1 nm.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt enthält mehrere Diagramme, die das Verhalten der LED unter verschiedenen Bedingungen veranschaulichen. Diese sind für die Schaltungsauslegung und das Wärmemanagement wesentlich.

4.1 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (IV-Kennlinie)

Dieses Diagramm zeigt die exponentielle Beziehung zwischen Durchlassstrom (I_F) und Durchlassspannung (V_F). Es ist entscheidend für die Auslegung der strombegrenzenden Schaltung. Die Kurve zeigt, dass eine kleine Erhöhung der Spannung über den typischen Wert von 2,0V hinaus zu einem signifikanten und potenziell schädlichen Anstieg des Stroms führen kann. Dies unterstreicht die Notwendigkeit von Konstantstrom-Treibern anstelle von Konstantspannungsquellen.

4.2 Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Diese Darstellung zeigt, wie sich die Lichtausgabe mit dem Treiberstrom skaliert. Während die Ausgabe mit dem Strom zunimmt, ist sie nicht perfekt linear, insbesondere bei höheren Strömen, wo der Wirkungsgrad aufgrund erhöhter Wärmeentwicklung sinken kann.

4.3 Temperaturabhängigkeit

Mehrere Diagramme zeigen detailliert den Einfluss der Sperrschichttemperatur (T_J):

• Relative Lichtstärke vs. Sperrschichttemperatur:Zeigt, dass die Lichtausgabe mit steigender Temperatur abnimmt. Diese Derating muss in Designs berücksichtigt werden, bei denen die LED bei erhöhten Umgebungstemperaturen betrieben werden kann.
• Relative Durchlassspannung vs. Sperrschichttemperatur:Zeigt, dass V_Feinen negativen Temperaturkoeffizienten hat und um etwa 2 mV/°C abnimmt. Dies kann die Leistung einfacher, widerstandsbasierter Strombegrenzer beeinflussen.
• Relative Wellenlänge vs. Sperrschichttemperatur:Zeigt an, dass sich die dominante Wellenlänge leicht (typischerweise zunehmend) mit der Temperatur verschiebt, was in der Anwendung zu einer geringfügigen Farbverschiebung führen kann.

4.4 Derating-Kurve für den Durchlassstrom

Dies ist eines der kritischsten Diagramme für ein zuverlässiges Design. Es stellt den maximal zulässigen Dauer-Durchlassstrom über der Lötstellentemperatur dar. Mit steigender Temperatur an der Lötstelle nimmt der maximal sichere Strom linear ab. Beispielsweise beträgt bei der maximalen Lötstellentemperatur von 110°C der maximal zulässige Dauerstrom nur noch 34 mA, deutlich niedriger als das absolute Maximum von 50 mA bei 25°C. Entwickler müssen sicherstellen, dass das thermische Design die Lötstelle kühl genug hält, um den gewünschten Treiberstrom zu ermöglichen.

4.5 Zulässige Pulsbelastbarkeit

Dieses Diagramm definiert die Beziehung zwischen Pulsbreite (t_p) und zulässigem Stoß-Durchlassstrom (I_F) für verschiedene Tastverhältnisse (D). Es ermöglicht Entwicklern, die Grenzen für den Pulsbetrieb zu verstehen, z.B. in gemultiplexten Beleuchtungssystemen oder zur Erzeugung von Blinkeffekten, und sicherzustellen, dass die LED keinen Strompulsen ausgesetzt wird, die zu einer Degradation führen könnten.

4.6 Spektrale und Strahlungsverteilung

Das Diagramm der relativen spektralen Verteilung zeigt die Lichtausgabe über das sichtbare Spektrum, mit einem Peak im roten Bereich um 622 nm. Das Strahlungsdiagramm (Polardiagramm) bestätigt visuell den 120-Grad-Abstrahlwinkel und zeigt, wie sich die Intensität räumlich verteilt.

5. Mechanische, Montage- und Verpackungsinformationen

5.1 Mechanische Abmessungen und Polarität

Die Komponente verwendet ein standardmäßiges PLCC-2 SMD-Gehäuse. Die mechanische Zeichnung liefert präzise Abmessungen für das Gehäuse, den Anschlussabstand und die Gesamthöhe. Die Polarität ist eindeutig angezeigt, typischerweise durch eine Kerbe oder eine Markierung auf dem Gehäuse und/oder im Footprint-Diagramm. Die korrekte Ausrichtung ist für den ordnungsgemäßen Betrieb unerlässlich.

5.2 Empfohlene Lötpad-Gestaltung

Für das Leiterplattendesign wird eine Land Pattern (Footprint)-Empfehlung bereitgestellt. Diese umfasst die Abmessungen und Abstände für die Kupferpads, an denen die Anschlüsse der LED angelötet werden. Die Einhaltung dieser Empfehlung gewährleistet eine gute Lötstellenbildung, korrekte Ausrichtung und optimalen Wärmetransfer vom Bauteil zur Leiterplatte.

5.3 Reflow-Lötprofil

Das Datenblatt spezifiziert ein Reflow-Lötprofil, das mit bleifreien (Pb-free) Lötprozessen kompatibel ist. Die Spitzentemperatur sollte 260°C nicht überschreiten, und die Zeit über 240°C sollte auf maximal 30 Sekunden begrenzt sein. Die Einhaltung dieses Profils ist entscheidend, um thermische Schäden am Kunststoffgehäuse der LED und den internen Bonddrähten während des SMD-Montageprozesses zu verhindern.

5.4 Verpackungsinformationen

Die LEDs werden in Tape-and-Reel-Verpackung geliefert, die für automatisierte Bestückungsmaschinen geeignet ist. Die Spezifikationen umfassen Reel-Abmessungen, Tape-Breite, Pocket-Abstand und Ausrichtung der Bauteile auf dem Tape. Diese Informationen sind für die Einrichtung der Fertigungslinie notwendig.

6. Anwendungsrichtlinien und Designüberlegungen

6.1 Typische Anwendungsszenarien

Die primäre Anwendung istAutomotive-Innenraumbeleuchtung. Dazu gehören:

• Instrumententafel- und Armaturenbrett-Hintergrundbeleuchtung:Beleuchtung von Instrumenten, LCD-Displays und Warnsymbolen.
• Schalter- und Steuerungsbeleuchtung:Hintergrundbeleuchtung von Tasten für Klimaanlage, Audiosysteme, Fensterheber und Schalthebel.
• Allgemeine Statusanzeigen:Einschaltsignale, Tür-offen-Warnungen oder andere funktionale Indikatoren.

Ihre seitliche Emission ist ideal für Anwendungen, bei denen Licht parallel zur Leiterplattenoberfläche in einen Lichtleiter oder Diffusor gelenkt werden muss.

6.2 Kritische Designaspekte

1. Treiberschaltung:Verwenden Sie stets einen Konstantstromtreiber oder einen in Reihe geschalteten strombegrenzenden Widerstand. Der Wert des Widerstands (R) kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (V_Versorgung- V_F) / I_F. Stellen Sie sicher, dass die Leistungsaufnahme des Widerstands ausreichend ist (P = I_F²* R).

2. Wärmemanagement:Dies ist von größter Bedeutung für die Zuverlässigkeit und die Aufrechterhaltung der Lichtausgabe. Verwenden Sie die Derating-Kurve, um den maximalen Treiberstrom für Ihre erwartete Betriebstemperatur zu bestimmen. Stellen Sie ausreichend Kupferfläche (Wärmeableitung) auf der Leiterplatte sicher, die mit den Lötpads verbunden ist, um Wärme abzuleiten. In Umgebungen mit hoher Umgebungstemperatur (wie in der Nähe der Motorraumelektronik eines Autos) können zusätzliche Kühlmaßnahmen erforderlich sein.

3. ESD-Schutz:Implementieren Sie während der Montage Standard-ESD-Handhabungsverfahren. Für empfindliche Anwendungen sollten Sie die Hinzufügung von Transientenspannungsunterdrückungs-(TVS-)Dioden oder anderen Schutzschaltungen auf den Eingangsstromversorgungsleitungen in Betracht ziehen.

4. Optisches Design:Der 120-Grad-Abstrahlwinkel kann Diffusoren oder Lichtleiter erfordern, um die gewünschte Gleichmäßigkeit und das Erscheinungsbild im Endprodukt zu erreichen. Die Seitenansicht-Bauform wurde speziell gewählt, um effizient in solche optischen Elemente einzukoppeln.

7. Vorsichtsmaßnahmen bei der Verwendung

Das Datenblatt enthält einen Abschnitt mit Standard-Vorsichtsmaßnahmen. Wichtige Punkte sind:

• Vermeiden Sie das Anlegen einer Sperrspannung.
• Überschreiten Sie nicht die absoluten Maximalwerte für Strom, Leistung und Temperatur.
• Befolgen Sie das empfohlene Reflow-Lötprofil, um Gehäuseschäden zu vermeiden.
• Lagern Sie unter geeigneten Bedingungen, um Feuchtigkeitsaufnahme zu vermeiden (MSL 2 bedeutet eine Bodenlebensdauer von 1 Jahr nach Öffnen der Trockenpackung unter ≤30°C/60% RH-Bedingungen).
• Reinigen Sie mit Methoden, die mit dem Gehäusematerial kompatibel sind (vermeiden Sie Ultraschallreinigung mit bestimmten Frequenzen).

8. Bestellinformationen

Die Artikelnummer 57-21-UR0200H-AM folgt einem spezifischen Codierungssystem. Während die vollständige Aufschlüsselung proprietär sein kann, kodiert sie typischerweise Informationen wie Gehäusetyp (57-21 deutet wahrscheinlich auf PLCC-2 hin), Farbe (UR für rot), Helligkeits-Bin und möglicherweise andere Attribute. Für die spezifische Bin-Auswahl oder Verpackungsoptionen (z.B. Tape-and-Reel-Größe) würde der Abschnitt mit den Bestellinformationen die genauen zu verwendenden Codes liefern.

9. FAQ basierend auf technischen Parametern

F: Kann ich diese LED direkt von einer 5V- oder 12V-Automotive-Stromversorgung treiben?

A: Nein. Sie müssen stets einen in Reihe geschalteten strombegrenzenden Widerstand oder einen Konstantstromtreiber verwenden. Ein direkter Anschluss an eine Spannungsquelle, die höher ist als ihre Durchlassspannung, führt zu übermäßigem Stromfluss und kann die LED sofort zerstören.

F: Das Datenblatt zeigt eine typische Lichtstärke von 1120mcd. Warum könnte mein gemessener Wert abweichen?

A: Mehrere Faktoren beeinflussen die gemessene Lichtstärke: der Treiberstrom (muss exakt 20mA betragen), die Temperatur der LED während der Messung, die Kalibrierung des Messgeräts und die inhärente Binning-Variation (Ihre Probe könnte aus dem unteren oder oberen Ende des AA-Bins stammen).

F: Ist diese LED für externe Automotive-Anwendungen wie Rückleuchten geeignet?

A: Obwohl sie nach AEC-Q101 qualifiziert ist, ist ihre primäre Anwendung als Innenraumbeleuchtung aufgeführt. Externe Leuchten haben oft andere Anforderungen an höhere Helligkeit, andere Farbkoordinaten und einen strengeren Schutz vor Witterung und UV-Einstrahlung. Eine dedizierte LED für den Außenbereich wäre angemessener.

F: Was bedeutet MSL 2 für die Lagerung?

A: Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe 2 bedeutet, dass die Verpackung bis zu 1 Jahr unter Werkstattbedingungen (≤30°C/60% RH) ausgesetzt werden kann, bevor sie vor dem Reflow-Löten getrocknet (gebacken) werden muss. Bauteile auf Tape-and-Reel werden in einer Trockenbeutel mit Feuchtigkeitsindikatorkarte versendet.