PLCC-2 Himmelblau LED Datenblatt - Gehäuse 3,2x2,8x1,9mm - Spannung 2,9V - Leistung 75mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument erläutert die Spezifikationen einer hochhellen, himmelblauen LED im PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier) Oberflächenmontagegehäuse. Die Bauteile sind für Zuverlässigkeit und Leistung in anspruchsvollen Umgebungen ausgelegt und zeichnen sich durch einen weiten Abstrahlwinkel von 120 Grad sowie eine Qualifikation nach dem AEC-Q101-Standard für Automobilkomponenten aus. Die Hauptanwendungen umfassen Kfz-Innenraumbeleuchtung, Hintergrundbeleuchtung für Schalter und Anzeigen sowie andere allgemeine Beleuchtungszwecke, bei denen konstante Farbe und Helligkeit erforderlich sind.

1.1 Kernvorteile

• Hohe Leuchtdichteeffizienz:Liefert eine typische Lichtstärke von 355 Millicandela (mcd) bei einem Standardtreiberstrom von 10 mA und gewährleistet so eine helle und gut sichtbare Lichtausgabe.
• Weiter Abstrahlwinkel:Der 120-Grad-Abstrahlwinkel sorgt für eine gleichmäßige Lichtverteilung, ideal für Panel-Beleuchtung und Anzeigen.
• Automobiltauglich:Die AEC-Q101-Qualifikation gewährleistet die Zuverlässigkeit unter den rauen Bedingungen typischer Automobilanwendungen, einschließlich großer Temperaturbereiche und Vibration.
• Umweltkonformität:Das Produkt entspricht den RoHS- (Beschränkung gefährlicher Stoffe) und REACH-Verordnungen und unterstützt umweltbewusste Fertigung.
• Robuster ESD-Schutz:Widersteht elektrostatischen Entladungen (ESD) bis zu 8 kV (Human Body Model) und erhöht so die Handhabungs- und Montagezuverlässigkeit.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Lichttechnische und Farbmerkmale

Die Kernleistung der LED wird durch ihre lichttechnischen und farbmetrischen Parameter definiert, gemessen unter Standardbedingungen (T_s=25°C, I_F=10 mA, sofern nicht anders angegeben).

• Typische Lichtstärke (I_V):355 mcd. Dies ist das primäre Maß für die Helligkeit. Die Minimal- und Maximalwerte unter Standardtestbedingungen betragen 140 mcd bzw. 560 mcd und zeigen die Produktionsstreuung an.
• Farbkoordinaten (CIE x, y):Die typischen Farbartkoordinaten sind (0,16; 0,08), die den spezifischen Farbton Himmelblau definieren. Die Toleranz für diese Koordinaten beträgt ±0,005 und gewährleistet eine enge Farbkonstanz zwischen den Bauteilen.
• Abstrahlwinkel (φ):120 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres Spitzenwertes abfällt (oft als 2θ_1/2 bezeichnet). Es gilt eine Toleranz von ±5 Grad.

2.2 Elektrische und thermische Parameter

• Flussspannung (V_F):Typisch 2,90 V bei 10 mA, mit einem Bereich von 2,75 V (Min.) bis 3,75 V (Max.). Dieser Parameter ist entscheidend für die Auslegung der strombegrenzenden Schaltung.
• Flussstrom (I_F):Der empfohlene Dauerbetriebsstrom beträgt 10 mA (typ.), mit einem absoluten Maximalwert von 20 mA. Ein Mindeststrom von 2 mA ist für den Betrieb erforderlich.
• Verlustleistung (P_d):Die maximal zulässige Verlustleistung beträgt 75 mW, was die Anforderungen an das thermische Management vorgibt.
• Thermischer Widerstand:Es werden zwei Werte angegeben: R_{th JS(el)}(elektrisches Modell) beträgt max. 125 K/W, und R_{th JS(real)}(reale Bedingungen) beträgt max. 200 K/W. Diese Werte beschreiben, wie effektiv Wärme vom LED-Chip-Übergang zum Lötpunkt abgeführt wird.

2.3 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden auftreten können. Ein Betrieb unter diesen Bedingungen ist nicht garantiert.

• Sperrschichttemperatur (T_J):125 °C
• Betriebs-/Lagertemperatur (T_opr/T_stg):-40 °C bis +110 °C
• Sperrspannung (V_R):Das Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt.
• Stoßstrom (I_FM):300 mA für Impulse ≤10 μs mit einem niedrigen Tastverhältnis (D=0,005).
• Löttemperatur:Hält 260 °C für 30 Sekunden während des Reflow-Lötens stand.

3. Analyse der Kennlinien

3.1 Spektrale und Strahlungsverteilung

Das Diagramm der relativen spektralen Verteilung zeigt einen schmalen Peak im blauen Wellenlängenbereich, charakteristisch für eine blaue LED mit Leuchtstoffbeschichtung zur Erzeugung der himmelblauen Farbe. Das typische Diagramm der Strahlungscharakteristik veranschaulicht das lambertähnliche Abstrahlmuster und bestätigt den weiten 120-Grad-Abstrahlwinkel mit gleichmäßigem Intensitätsabfall.

3.2 Flussstrom vs. Flussspannung (I-V-Kennlinie)

Dieses Diagramm zeigt die für eine Diode typische exponentielle Beziehung. Die Kurve ermöglicht es Konstrukteuren, den genauen Spannungsabfall für einen gegebenen Treiberstrom zu bestimmen, was für die Berechnung des Leistungsverbrauchs und die Auswahl geeigneter Treiberkomponenten wesentlich ist.

3.3 Relative Lichtstärke vs. Flussstrom

Die Lichtausgabe steigt überlinear mit dem Strom an, bevor sie bei höheren Strömen möglicherweise sättigt. Diese Kurve ist entscheidend für das Verständnis der Effizienz und für das Pulsweitenmodulations-(PWM)-Dimmdesign, bei dem der mittlere Strom die Helligkeit steuert.

3.4 Temperaturabhängigkeit

Mehrere Diagramme zeigen Leistungsänderungen in Abhängigkeit von der Temperatur:

• Relative Flussspannung vs. Sperrschichttemperatur:Zeigt, dass V_Flinear mit steigender Temperatur abnimmt (negativer Temperaturkoeffizient), was für die Temperaturerfassung genutzt werden kann.
• Relative Lichtstärke vs. Sperrschichttemperatur:Zeigt, dass die Lichtausgabe mit steigender Temperatur abnimmt – ein kritischer Faktor für das thermische Management in Hochhelligkeits- oder geschlossenen Anwendungen.
• Farbartverschiebung vs. Sperrschichttemperatur:Stellt die Änderung der CIE-x- und -y-Koordinaten dar und zeigt eine minimale Verschiebung, was für Anwendungen wichtig ist, die eine stabile Farbe über den Temperaturbereich erfordern.

3.5 Entlastung und Impulsbelastbarkeit

Die Entlastungskurve für den Flussstrom gibt vor, wie der maximal zulässige Dauerstrom reduziert werden muss, wenn die Lötpastentemperatur über 25 °C steigt. Das Diagramm der zulässigen Impulsbelastbarkeit definiert den Spitzenstrom (I_F), der für sehr kurze Impulsbreiten (t_p) bei verschiedenen Tastverhältnissen erlaubt ist, was für Stroboskop- oder Multiplexanwendungen nützlich ist.

4. Erklärung des Binning-Systems

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

4.1 Binning der Lichtstärke

Eine umfassende Binning-Struktur ist mit Codes von L1 bis GA definiert. Jedes Bin gibt einen Minimal- und Maximalbereich für die Lichtstärke (mcd) an. Beispielsweise deckt Bin T1 280 bis 355 mcd ab und Bin T2 355 bis 450 mcd. Das typische Bauteil (355 mcd) fällt an die untere Grenze des T2-Bins. Konstrukteure müssen bei der Bestellung das erforderliche Bin angeben, um Helligkeitskonstanz in ihrer Anwendung sicherzustellen.

4.2 Farb-Binning

Das Datenblatt verweist auf eine \"Standard-Himmelblau-Farb-Binning-Struktur\" (das spezifische CIE-Diagramm ist im bereitgestellten Auszug nicht vollständig detailliert). Typischerweise handelt es sich dabei um einen definierten Bereich im CIE-1931-Farbartdiagramm, in den die (x, y)-Koordinaten der LED fallen müssen. Die enge Toleranz von ±0,005 stellt sicher, dass alle Einheiten innerhalb eines Farb-Bins visuell übereinstimmen.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Mechanische Abmessungen

Die LED verwendet ein standardmäßiges PLCC-2-Oberflächenmontagegehäuse. Wichtige Abmessungen (in Millimetern) umfassen typischerweise die Bauteilgröße (z. B. 3,2 mm x 2,8 mm), die Höhe (z. B. 1,9 mm) und den Anschlussabstand. Präzise Maßzeichnungen sind für das Leiterplatten-Footprint-Design unerlässlich.

5.2 Empfohlene Lötpastenlayout

Ein Land Pattern Design wird bereitgestellt, um zuverlässiges Löten und ordnungsgemäße Wärmeableitung zu gewährleisten. Die Befolgung dieser Empfehlung verhindert Tombstoning, Fehlausrichtung und stellt eine starke mechanische und elektrische Verbindung sicher.

5.3 Polaritätskennzeichnung

Das PLCC-2-Gehäuse verfügt über einen eingebauten Polarisationsindikator, üblicherweise eine Kerbe oder eine abgeschrägte Ecke am Gehäuse. Die Kathode (Minuspol) wird typischerweise durch diesen Marker identifiziert. Die korrekte Ausrichtung ist für den Schaltungsbetrieb entscheidend.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Ein detailliertes Temperatur-Zeit-Profil für das Reflow-Löten wird spezifiziert. Wichtige Parameter umfassen:

• Spitzentemperatur:Maximal 260 °C.
• Zeit über Liquidus (TAL):Typischerweise 30-60 Sekunden innerhalb eines spezifizierten Bereichs (z. B. 217-260 °C).
• Aufheiz- und Abkühlraten:Kontrolliert, um thermischen Schock für das Bauteil zu verhindern.

Die Einhaltung dieses Profils ist entscheidend, um Schäden an der LED oder Beeinträchtigungen ihrer Langzeitzuverlässigkeit zu vermeiden.

6.2 Vorsichtsmaßnahmen für die Verwendung

• ESD-Vorsichtsmaßnahmen:Handhabung mit ESD-sicheren Verfahren und Geräten, da das Bauteil empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung ist.
• Strombegrenzung:Immer einen Vorwiderstand oder Konstantstromtreiber verwenden, um den Flussstrom auf den spezifizierten Wert zu begrenzen. Nicht direkt an eine Spannungsquelle anschließen.
• Thermisches Management:Ausreichende Leiterplatten-Kupferfläche oder Kühlkörper sicherstellen, insbesondere bei Betrieb mit hohen Strömen oder in erhöhter Umgebungstemperatur, um die Sperrschichttemperatur innerhalb der Grenzwerte zu halten.
• Reinigung:Geeignete Reinigungsmittel verwenden, die mit dem LED-Gehäusematerial kompatibel sind.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Verpackungsspezifikationen

Die LEDs werden auf Gurt und Rolle für die automatisierte Montage geliefert. Standardmengen pro Rolle (z. B. 2000 oder 4000 Stück) und Gurtabmessungen sind spezifiziert, um mit Standard-Bestückungsgeräten kompatibel zu sein.

7.2 Artikelnummernstruktur

Die Artikelnummer 57-11-SB0100L-AM kodiert spezifische Attribute:

• 57-11:Bezeichnet wahrscheinlich die Produktserie oder den Gehäusetyp (PLCC-2).
• SB:Kennzeichnet die Farbe Himmelblau.
• 0100L:Könnte sich auf das Helligkeits-Bin oder eine spezifische Leistungsklasse beziehen.
• AM:Könnte auf Automobilqualität oder eine spezifische Revision hinweisen.

Konsultieren Sie den vollständigen Bestellleitfaden, um die korrekten Bin-Codes für Intensität und Farbe auszuwählen.

8. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

Die grundlegendste Treiberschaltung ist eine Spannungsquelle (V_CC) in Reihe mit einem strombegrenzenden Widerstand (R_S) und der LED. Der Widerstandswert wird berechnet als: R_S= (V_CC- V_F) / I_F. Zum Beispiel, mit einer 5-V-Versorgung und einem Ziel-I_Fvon 10 mA: R_S= (5 V - 2,9 V) / 0,01 A = 210 Ω. Ein 210-Ω- oder nächstgelegener Standardwert (220 Ω) Widerstand würde verwendet werden. Für bessere Stabilität und Effizienz, insbesondere in Automobilanwendungen, wird ein Konstantstrom-Treiber-IC empfohlen.

8.2 Design für Automobilumgebungen

• Spannungstransienten:Das elektrische System des Fahrzeugs erfährt Lastabwürfe und andere Transienten. Stellen Sie sicher, dass die Treiberschaltung Schutz enthält (z. B. TVS-Dioden, robuste Regler), um die LED-Spannung/den -Strom innerhalb der Spezifikation zu halten.
• Temperaturwechsel:Leiterplatte und Montage so auslegen, dass sie thermischen Ausdehnungs-/Schrumpfspannungen von -40 °C bis +110 °C standhalten.
• Vibrationsfestigkeit:Eine robuste Lötstelle, erreicht durch Befolgen des empfohlenen Pad-Layouts und Reflow-Profils, ist entscheidend.

8.3 Dimmtechniken

Die Helligkeit kann gesteuert werden über:

• Pulsweitenmodulation (PWM):Die bevorzugte Methode. Das Ein-/Ausschalten der LED mit einer Frequenz, die hoch genug ist, um für das Auge nicht wahrnehmbar zu sein (typischerweise >100 Hz). Der mittlere Strom und damit die Helligkeit sind proportional zum Tastverhältnis. Diese Methode erhält eine konstante Farbe.
• Analoges Dimmen:Reduzierung des DC-Treiberstroms. Dies ist einfacher, kann aber, wie in den Kennliniendiagrammen gezeigt, zu einer leichten Verschiebung der Farbkoordinaten und der Flussspannung führen.

9. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

9.1 Was ist der Unterschied zwischen Lichtstärke (mcd) und Lichtstrom (lm)?

Die Lichtstärke misst die Helligkeit in einer bestimmten Richtung (Candela), während der Lichtstrom das gesamte in alle Richtungen abgegebene sichtbare Licht misst (Lumen). Dieses LED-Datenblatt spezifiziert die Intensität, weil es sich um eine gerichtete Quelle mit einem definierten Abstrahlwinkel handelt. Der Lichtstrom kann geschätzt werden, ist aber nicht die primär spezifizierte Metrik für diesen Bauteiltyp.

9.2 Kann ich diese LED dauerhaft mit 20 mA betreiben?

Obwohl der absolute Maximalwert 20 mA beträgt, erfordert der Dauerbetrieb bei diesem Strom ein sorgfältiges thermisches Management, um sicherzustellen, dass die Sperrschichttemperatur 125 °C nicht überschreitet. Die Entlastungskurve muss basierend auf der tatsächlichen Lötpastentemperatur konsultiert werden. Für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb wird empfohlen, mit oder nahe dem typischen Wert von 10 mA zu betreiben.

9.3 Wie interpretiere ich die Binning-Codes bei der Bestellung?

Sie müssen sowohl ein Lichtstärke-Bin (z. B. T1, T2) als auch einen Farb-Bin-Code angeben. Die genauen Farb-Bin-Codes und ihre entsprechenden CIE-Bereiche sind in den vollständigen Binning-Informationen definiert. Die Bestellung nur nach Artikelnummer kann ein Standard-Bin liefern; für konsistente Ergebnisse über Produktionschargen hinweg ist die explizite Angabe der erforderlichen Bins notwendig.

9.4 Ist ein Kühlkörper erforderlich?

Für Niedrigstrombetrieb (z. B. 10 mA) bei moderaten Umgebungstemperaturen ist der Wärmepfad durch die Leiterplatten-Pads oft ausreichend. Für höhere Ströme, hohe Umgebungstemperaturen oder wenn mehrere LEDs eng beieinander platziert sind, wirken sich thermische Durchkontaktierungen unter dem Pad oder eine vergrößerte Kupferfläche auf der Leiterplatte als effektiver Kühlkörper aus. In Extremfällen kann eine spezielle Metallkern-Leiterplatte erforderlich sein.