SMD Mid-Power LED 67-21ST Datenblatt - PLCC-2 Gehäuse - 3.3V Max - 60mA - Weiß - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Der 67-21ST ist eine oberflächenmontierbare (SMD) Mittelleistungs-LED in einem PLCC-2-Gehäuse (Plastic Leaded Chip Carrier). Er ist als weiße LED konzipiert und bietet eine ausgewogene Kombination aus Leistung, Effizienz und Zuverlässigkeit für die Allgemeinbeleuchtung. Sein kompaktes Format und das standardisierte Gehäuse machen ihn für automatisierte Bestückungsprozesse geeignet.

1.1 Kernvorteile

Die wesentlichen Vorteile dieses LED-Typs umfassen:

• Hohe Effizienz:Liefert eine gute Lichtausbeute im Verhältnis zum Leistungsverbrauch.
• Hoher Farbwiedergabeindex (CRI):Verfügbar mit minimalen CRI-Werten von 60 bis 90, was eine gute Farbwiedergabe sicherstellt. Die Standard-Serienproduktion umfasst Varianten mit CRI 80 (Min.).
• Großer Abstrahlwinkel:Ein typischer Abstrahlwinkel (2θ1/2) von 120 Grad sorgt für breite und gleichmäßige Ausleuchtung.
• Geringer Leistungsverbrauch:Arbeitet mit einem Standard-Durchlassstrom von 60mA und ist somit energieeffizient.
• Umweltkonformität:Das Produkt ist bleifrei, entspricht den EU-RoHS- und REACH-Verordnungen und erfüllt halogenfreie Standards (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm).
• ANSI-Binning:Folgt standardisiertem Binning für den Farbort, was Farbkonsistenz über Produktionschargen hinweg sicherstellt.

1.2 Zielmarkt & Anwendungen

Diese LED ist eine ideale Lösung für ein breites Spektrum an Beleuchtungsanwendungen, die eine zuverlässige, effiziente und kompakte Lichtquelle erfordern. Hauptanwendungsgebiete sind:

• Allgemeinbeleuchtung:Integration in Wohn-, Gewerbe- und Industrieleuchten.
• Dekorativ- und Unterhaltungsbeleuchtung:Verwendung in Akzentbeleuchtung, Leuchtreklamen und Bühnenbeleuchtung.
• Anzeigen und Schalterbeleuchtung:Geeignet für die Hintergrundbeleuchtung von Tasten, Bedienfeldern und Statusanzeigen.
• Allgemeine Ausleuchtung:Für alle Anwendungen, die eine diffuse, breitwinklige weiße Lichtquelle benötigen.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Interpretation der wichtigsten Leistungsparameter der LED, wie im Datenblatt unter Standardtestbedingungen (Lötstellen-Temperatur = 25°C) definiert.

2.1 Elektro-optische Eigenschaften

Die primären Leistungskennwerte sind nachstehend zusammengefasst. Alle Werte sind bei einem Durchlassstrom (I_F) von 60mA spezifiziert.

• Lichtstrom (Φ):Der minimale Lichtstrom variiert je nach Farbtemperatur (CCT) und reicht von 23 lm für 2400K bis 28 lm für CCTs von 4000K bis 6500K. Das typische Maximum kann je nach Bin bis zu 34 lm erreichen. Es gilt eine Toleranz von ±11%.
• Durchlassspannung (V_F):Die maximale Durchlassspannung beträgt 3,3V, mit einem typischen Bereich von 2,8V bis 3,3V. Die Toleranz beträgt ±0,1V. Niedrigere V_F-Bins tragen zu einer höheren Systemeffizienz bei.
• Farbwiedergabeindex (CRI - R_a):Standardprodukte haben einen minimalen CRI von 80, mit einer Toleranz von ±2. Der R9-Wert (gesättigtes Rot) ist mit 0 (min) spezifiziert, was für Standard-Weiß-LEDs typisch ist und eine begrenzte Wiedergabe von Tiefrot anzeigt.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):Der typische Wert beträgt 120 Grad, was als großer Abstrahlwinkel gilt und für Anwendungen geeignet ist, die eine breite Lichtverteilung erfordern.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 50 µA bei einer Sperrspannung von 5V, was die Leckage-Eigenschaften der Diode anzeigt.

2.2 Absolute Maximalwerte & elektrische Parameter

Diese Werte definieren die Grenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden führen kann. Der Betrieb sollte stets innerhalb dieser Grenzen erfolgen.

• Durchlassstrom (I_F):75 mA (Dauerbetrieb).
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP):150 mA (gepulst, Tastverhältnis 1/10, Pulsbreite 10ms).
• Verlustleistung (P_d):250 mW.
• Durchlassspannungs-Index:Im Artikelnummerncode als "33" gekennzeichnet, entsprechend V_Fmax von 3,3V.
• Durchlassstrom-Index:Im Artikelnummerncode als "Z6" gekennzeichnet, entsprechend I_Fvon 60mA.

2.3 Thermische Eigenschaften

Das Wärmemanagement ist entscheidend für die Lebensdauer und Leistungsstabilität der LED.

• Wärmewiderstand (R_{th J-S}):Der Wärmewiderstand von Sperrschicht zur Lötstelle beträgt 21 °C/W. Dieser Wert ist entscheidend für die Berechnung der Sperrschichttemperatur basierend auf der Verlustleistung und der Leiterplattentemperatur.
• Sperrschichttemperatur (T_j):Der maximal zulässige Wert beträgt 125 °C. Das Überschreiten dieser Grenze beschleunigt den Lichtstromrückgang und kann zu einem Totalausfall führen.
• Betriebstemperatur (T_opr):-40 bis +105 °C. Dies definiert den Umgebungstemperaturbereich für einen zuverlässigen Betrieb.
• Lagertemperatur (T_stg):-40 bis +100 °C.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Das Produkt verwendet ein umfassendes Binning-System, um Konsistenz bei Lichtstrom, Durchlassspannung und Farbort (Farbe) sicherzustellen.

3.1 Lichtstrom-Binning

Der Lichtstrom wird mit spezifischen Codes gebinnt. Zum Beispiel:

• 2400K:Bins umfassen 23L2 (23-25 lm), 25L2 (25-27 lm), 27L2 (27-29 lm).
• 2700K bis 6500K:Bins umfassen 24L2 (24-26 lm), 26L2 (26-28 lm), 28L2 (28-30 lm), 30L2 (30-32 lm), 32L2 (32-34 lm).

Alle Bins werden bei I_F=60mA mit einer Toleranz von ±11% gemessen.

3.2 Durchlassspannungs-Binning

Die Durchlassspannung ist unter dem Code "2833" gruppiert und weiter in 0,1V-Schritten gebinnt:

• 28A: 2,8 - 2,9V
• 29A: 2,9 - 3,0V
• 30A: 3,0 - 3,1V
• 31A: 3,1 - 3,2V
• 32A: 3,2 - 3,3V

Die Toleranz beträgt ±0,1V. Die Auswahl eines niedrigeren V_F-Bins kann Treiberverluste reduzieren.

3.3 Farbort- & Farbtemperatur-Binning

Die LED verwendet ANSI-standardisierte Farbort-Bins, die im CIE-1931-Diagramm definiert sind. Das Datenblatt bietet detaillierte Koordinatenfelder für jede CCT und Sub-Bin (z.B. 30K-A, 30K-B, 30K-C, 30K-D, 30K-F, 30K-G für 3000K). Dies stellt sicher, dass das emittierte weiße Licht innerhalb eines definierten Farbraums liegt. Der CCT-Bereich für die Serienproduktion erstreckt sich von 2400K (Warmweiß) bis 6500K (Kaltweiß).

3.4 Farbwiedergabeindex (CRI) Binning

Der CRI wird durch einen Einzelbuchstaben-Code in der Artikelnummer angezeigt:

• M: CRI(Min.) 60
• N: CRI(Min.) 65
• L: CRI(Min.) 70
• Q: CRI(Min.) 75
• K: CRI(Min.) 80
• P: CRI(Min.) 85
• H: CRI(Min.) 90

Die Standard-Serienproduktionsliste enthält das "K"-Bin (CRI 80 Min.). Die Toleranz beträgt ±2.

4. Analyse der Kennlinien & Design-Überlegungen

Während spezifische Kennlinien (IV, Spektrum, Temperatur vs. Lichtstrom) im Auszug nicht bereitgestellt werden, können Schlüsselbeziehungen aus den Parametern abgeleitet werden.

4.1 Strom vs. Lichtstrom/Spannung

Alle primären Eigenschaften sind bei 60mA spezifiziert. Betrieb bei einem niedrigeren Strom reduziert die Lichtausbeute und die Durchlassspannung, während eine Erhöhung des Stroms bis zum Maximum von 75mA beides erhöht. Die Beziehung ist in diesem Bereich im Allgemeinen linear, aber die Effizienz (lm/W) kann bei höheren Strömen aufgrund der erhöhten thermischen Belastung abnehmen.

4.2 Temperaturabhängigkeit

Die LED-Leistung ist temperaturabhängig. Mit steigender Sperrschichttemperatur:

• Lichtstrom nimmt ab:Die Lichtausbeute sinkt typischerweise. Der Wärmewiderstand von 21°C/W ist entscheidend für die Abschätzung von T_j.
• Durchlassspannung nimmt ab: V_Fhat einen negativen Temperaturkoeffizienten.
• Farbort kann sich verschieben:Der Weißpunkt kann sich leicht mit der Temperatur verschieben.

Eine ordnungsgemäße Kühlung ist unerlässlich, um Leistung und Lebensdauer aufrechtzuerhalten.

4.3 Spektrale Verteilung

Als weiße LED verwendet sie einen blauen InGaN-Chip in Kombination mit einer Phosphorschicht (wasserklarem Harz), um weißes Licht zu erzeugen. Die CCT definiert die "Wärme" oder "Kälte" des weißen Lichts. Der CRI von 80 zeigt eine gute, aber nicht außergewöhnliche Farbwiedergabe über das sichtbare Spektrum hinweg an, mit einer bekannten Einschränkung im R9 (Rot)-Wert.

5. Mechanische, Verpackungs- & Montageinformationen

5.1 Gehäuse & Abmessungen

Die LED verwendet ein standardmäßiges PLCC-2-Oberflächenmontagegehäuse. Während die genauen Abmessungen im bereitgestellten Text nicht detailliert sind, hat dieser Gehäusetyp typischerweise eine niedrige Bauhöhe und ist für Pick-and-Place-Bestückung ausgelegt. Die Draufsicht ist die emittierende Fläche.

5.2 Lötrichtlinien

Das Bauteil ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD) und muss mit entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen gehandhabt werden. Die Lötvorgaben sind:

• Reflow-Löten:Maximale Spitzentemperatur von 260°C für 10 Sekunden.
• Handlöten:Lötspitzentemperatur nicht über 350°C für 3 Sekunden.

Die Einhaltung dieser Profile ist entscheidend, um Schäden am Kunststoffgehäuse und der internen Die-Bond-Verbindung zu verhindern.

5.3 Polaritätskennzeichnung

PLCC-2-Gehäuse haben zwei Anschlüsse. Die Kathode wird typischerweise durch eine Markierung auf dem Gehäuse identifiziert, wie z.B. eine Kerbe, einen grünen Punkt oder eine abgeschnittene Ecke. Während der Montage muss die korrekte Polarität beachtet werden.

6. Bestellinformationen & Artikelnummern-Dekodierung

Die Artikelnummer folgt einer spezifischen Struktur:67-21ST/KKE-HXXXX33Z6/2T

• 67-21ST/: Basisgehäusecode.
• KKE: Wahrscheinlich interner Code.
• H: Präfix für den Leistungscode.
• XX: Die ersten beiden Ziffern geben die CCT an (z.B. 30 für 3000K).
• XX: Die nächsten beiden Ziffern geben das minimale Lichtstrom-Bin an (z.B. 26 für 26 lm min).
• 33: Durchlassspannungs-Index (3,3V max).
• Z6: Durchlassstrom-Index (60mA).
• /2T: Verpackungscode (z.B. Tape and Reel).

Beispiel:67-21ST/KKE-H302633Z6/2T decodiert zu: CRI 80(Min.), CCT 3000K, Lichtstrom 26 lm min, V_F3.3V max, I_F 60mA.

7. Anwendungsvorschläge & Design-Hinweise

7.1 Treiberschaltungs-Design

Für einen stabilen Betrieb verwenden Sie einen Konstantstromtreiber, der auf 60mA (±10%) eingestellt ist. Der Treiber muss in der Lage sein, eine Ausgangsspannung oberhalb der maximalen Durchlassspannung des ausgewählten Bins (bis zu 3,3V + Reserve) bereitzustellen. Berücksichtigen Sie Einschaltstrombegrenzung.

7.2 Wärmemanagement-Design

Berechnen Sie die erwartete Sperrschichttemperatur: T_j= T_s+ (R_{th J-S}* P_d), wobei T_sdie Lötstellentemperatur und P_d= V_F* I_Fist. Stellen Sie sicher, dass T_jdeutlich unter 125°C bleibt, idealerweise unter 85°C für eine optimale Lebensdauer. Verwenden Sie ausreichend Kupferfläche auf der Leiterplatte zur Wärmeverteilung.

7.3 Optisches Design

Der 120-Grad-Abstrahlwinkel ist von Natur aus diffus. Für gerichtete Beleuchtung sind Sekundäroptiken (Linsen, Reflektoren) erforderlich. Das wasserklare Harz ermöglicht eine gute Lichtauskopplung.

8. Technischer Vergleich & Marktkontext

Der 67-21ST gehört zur beliebten Kategorie der Mittelleistungs-LEDs und konkurriert mit anderen PLCC-2- und ähnlichen Gehäusetypen (z.B. 2835, 3014). Seine Differenzierung liegt in seiner spezifischen Kombination aus Lichtstrom-, CRI- und Spannungs-Bins sowie seinen Konformitätszertifizierungen. Im Vergleich zu Hochleistungs-LEDs bietet er eine geringere thermische Dichte und wird oft in Arrays für eine höhere Gesamtlichtstromausbeute betrieben. Im Vergleich zu Niedrigleistungs-LEDs bietet er eine deutlich höhere Effizienz und Lichtstrom.

9. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Was ist die typische Lebensdauer dieser LED?
A: Obwohl im Auszug nicht explizit angegeben, hängt die LED-Lebensdauer (L70/B50) stark von den Betriebsbedingungen ab, hauptsächlich der Sperrschichttemperatur. Bei Betrieb innerhalb der Spezifikationen mit gutem Wärmemanagement können typische Lebensdauern von 25.000 bis 50.000 Stunden erwartet werden.

F: Kann ich diese LED dauerhaft mit 75mA betreiben?
A: Ja, 75mA ist der absolute Maximalwert für den Dauerbetrieb. Allerdings erzeugt der Betrieb mit dem Maximalstrom mehr Wärme, verringert die Effizienz und kann die Lebensdauer potenziell verkürzen. Der Betrieb mit den empfohlenen 60mA wird für optimale Leistung und Zuverlässigkeit empfohlen.

F: Wie wähle ich die richtige CCT und den richtigen CRI für meine Anwendung?
A: Für Umgebungsbeleuchtung (Wohnungen, Büros) sind 2700K-4000K mit CRI 80+ üblich. Für Einzelhandels- oder Arbeitsplatzbeleuchtung, bei der Farbgenauigkeit entscheidend ist, sollten Sie Varianten mit CRI 90+ in Betracht ziehen. Für dekorative Beleuchtung hängt die Wahl von der gewünschten Atmosphäre ab.

F: Reicht ein Vorwiderstand aus, um diese LED zu betreiben?
A: Ein einfacher Vorwiderstand kann für einfache, nicht-kritische Anwendungen mit stabiler Spannungsversorgung verwendet werden. Für eine stabile Lichtausbeute, bessere Effizienz und Schutz vor Spannungsschwankungen und thermischem Durchgehen wird jedoch dringend ein Konstantstromtreiber empfohlen.

10. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf einer linearen LED-Röhrenleuchte.

1. Anforderungen:1200 lm Ausgangslichtstrom, 4000K Neutralweiß, CRI >80, Eingangsspannung 24V DC.
2. Auswahl:Wählen Sie die Artikelnummer 67-21ST/KKE-H402833Z6/2T (4000K, 28 lm min, V_F~3,1V typ).
3. Array-Design:Um 1200 lm zu erreichen, werden etwa 1200 lm / 28 lm/LED ≈ 43 LEDs benötigt. Ordnen Sie sie in einer Reihen-Parallel-Konfiguration an, die mit einem 24V-Treiber kompatibel ist. Zum Beispiel würden 14 Reihenschaltungen mit je 3 LEDs (14 * 3,1V ≈ 43,4V) einen Step-Up-Treiber erfordern. Ein praktikableres Design könnte 2 parallele Stränge mit je 22 LEDs in Reihe (22 * 3,1V ≈ 68,2V) verwenden, was einen anderen Treiber erfordert. Eine detaillierte Treiberauswahl ist erforderlich.
4. Thermisches Design:Gesamtleistung ≈ 43 LEDs * 3,1V * 0,06A ≈ 8W. Stellen Sie sicher, dass die Metallkern-Leiterplatte oder der Kühlkörper diese Wärme abführen kann, um die LED-Sperrschichten kühl zu halten.
5. Optisches Design:Verwenden Sie eine Diffusorabdeckung, um die einzelnen LED-Punkte zu einer gleichmäßigen Lichtlinie zu verschmelzen.

Dieses Beispiel veranschaulicht den Prozess der Skalierung von einem einzelnen LED-Datenblatt zu einem funktionalen Beleuchtungsprodukt.

11. Funktionsprinzip

Die 67-21ST-LED arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einem Halbleiter. Ein InGaN-Chip (Indiumgalliumnitrid) emittiert blaues Licht, wenn ein Durchlassstrom über seinen p-n-Übergang angelegt wird. Dieses blaue Licht regt dann eine Schicht aus gelben (und oft roten) Phosphoren an, die auf oder um den Chip herum aufgebracht sind. Die Kombination des blauen Lichts vom Chip und des gelben/roten Lichts von den Phosphoren vermischt sich, um den Eindruck von weißem Licht zu erzeugen. Die genauen Anteile von blauem und phosphorkonvertiertem Licht bestimmen die Farbtemperatur (CCT) des emittierten weißen Lichts.

12. Technologietrends & Kontext

Mittelleistungs-LEDs wie der 67-21ST repräsentieren ein ausgereiftes und hochoptimiertes Segment der LED-Technologie. Aktuelle Trends in diesem Bereich konzentrieren sich auf:

• Erhöhte Effizienz (lm/W):Fortlaufende Verbesserungen im Chipdesign und der Phosphoreffizienz.
• Höherer CRI mit besserem R9:Entwicklung von Phosphorsystemen, die die Rotwiedergabe verbessern, ohne die Effizienz wesentlich zu beeinträchtigen.
• Farbabstimmung:Wachstum von einstellbaren Weißprodukten, oft unter Verwendung mehrerer LED-Chips in einem einzigen Gehäuse.
• Miniaturisierung & höhere Dichte:Mehr Lumen auf der gleichen oder kleineren Grundfläche für schlankere Leuchtendesigns.
• Verbesserte Zuverlässigkeit & Lebensdauer:Verbesserte Materialien und Verpackungstechniken, um höheren Temperaturen und raueren Umgebungen standzuhalten.

Dieses Produkt fügt sich in diese sich entwickelnde Landschaft ein und bietet eine zuverlässige, standardisierte Lösung für eine Vielzahl von Anwendungen in der Allgemeinbeleuchtung.