SMD Mid-Power LED 67-22ST Datenblatt - PLCC-2 Gehäuse - Spannung 34-38V - Strom 25mA - Weiße LED - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 67-22ST ist eine oberflächenmontierbare (SMD) Mittelleistungs-LED im PLCC-2-Gehäuse (Plastic Leaded Chip Carrier). Sie ist als weiße LED-Lösung konzipiert, die eine ausgewogene Balance aus Leistung, Effizienz und kompakter Bauform bietet. Damit eignet sie sich für ein breites Spektrum an Beleuchtungsanwendungen, die eine zuverlässige und konstante Lichtausbeute erfordern.

1.1 Kernvorteile und Positionierung

Diese LED-Baugruppe zeichnet sich durch mehrere Schlüsselvorteile aus, die sie als vielseitiges Bauteil im Beleuchtungsmarkt positionieren. Sie liefert eine hohe Lichtstärke, die für helle und effektive Beleuchtung sorgt. Das Bauteil verfügt über einen großen Abstrahlwinkel von typischerweise 120 Grad, der eine gleichmäßige Lichtverteilung fördert und ideal für Anwendungen mit großflächiger Abdeckung ist. Darüber hinaus ist sie aus bleifreien Materialien gefertigt und entspricht den wichtigsten Umwelt- und Sicherheitsvorschriften, einschließlich RoHS, EU REACH und halogenfreien Standards (mit Brom <900ppm, Chlor <900ppm, Br+Cl <1500ppm). Die Verwendung von ANSI-standardisiertem Binning für Farbmerkmale gewährleistet Konsistenz und Vorhersagbarkeit der Farbleistung über Produktionschargen hinweg.

1.2 Zielanwendungen

Die Kombination aus hoher Effizienz, gutem Farbwiedergabeindex (CRI), niedrigem Stromverbrauch und kompakter Bauweise macht diese LED für zahlreiche Anwendungen geeignet. Zu den Hauptanwendungsgebieten gehören Allgemeinbeleuchtung, dekorative und Unterhaltungsbeleuchtung, Statusanzeigen, verschiedene Beleuchtungsaufgaben und Schalter-Hintergrundbeleuchtung.

2. Analyse der technischen Parameter

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

2.1 Absolute Maximalwerte

Die absoluten Maximalwerte definieren die Grenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Diese Werte sind nicht für den Normalbetrieb vorgesehen.

• Durchlassstrom (I_F): 36 mA (Dauerbetrieb)
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP): 72 mA (gepulst, Tastverhältnis 1/10, Pulsbreite 10ms)
• Verlustleistung (P_d): 1368 mW
• Betriebstemperatur (T_opr): -40°C bis +85°C
• Lagertemperatur (T_stg): -40°C bis +100°C
• Thermischer Widerstand, Sperrschicht zur Lötstelle (R_{th J-S}): 16 °C/W
• Maximale Sperrschichttemperatur (T_j): 115 °C

Wichtiger Hinweis:Das Bauteil ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD). Während der Montage und Handhabung müssen geeignete ESD-Schutzmaßnahmen befolgt werden, um latente oder katastrophale Ausfälle zu verhindern.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Diese Parameter werden beim typischen Betriebsdurchlassstrom von 25 mA gemessen.

• Lichtstrom (Φ): Der minimale Lichtstrom ist mit 120 lm spezifiziert, mit einer typischen Toleranz von ±11%. Der tatsächliche Lichtstromwert hängt vom spezifischen Bin-Code ab (z.B. S3A, S3B, etc.).
• Durchlassspannung (V_F): Liegt bei 25mA zwischen einem Minimum von 34 V und einem Maximum von 38 V. Die typische Toleranz beträgt ±0,1V, und spezifische Spannungs-Bins (C4 bis C7) sind für eine engere Kontrolle definiert.
• Farbwiedergabeindex (CRI/Ra): Ein Mindest-CRI von 80 ist garantiert, mit einer Toleranz von ±2. Der R9-Wert (gesättigtes Rot) ist mit einem Minimum von 0 spezifiziert.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2): Der Halbwertswinkel beträgt typischerweise 120 Grad.

2.3 Thermische und Löt-Eigenschaften

Ein ordnungsgemäßes Wärmemanagement ist entscheidend für die Lebensdauer und Leistungserhaltung der LED.

• Der thermische Widerstand von 16 °C/W gibt den Temperaturanstieg von der Sperrschicht zur Lötstelle pro Watt Verlustleistung an. Ein effektives PCB-Layout und gegebenenfalls der Einsatz von Wärmeleitungen (Thermal Vias) werden empfohlen, um die Wärme abzuführen.
• Reflow-Löten: Die LED hält eine Spitzentemperatur von 260°C für maximal 10 Sekunden aus.
• Handlöten: Falls erforderlich, kann eine Lötspitze bei 350°C für maximal 3 Sekunden angewendet werden.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Das Produkt verwendet ein umfassendes Binning-System, um wichtige Leistungsvariationen zu kategorisieren. Dies ermöglicht es Designern, LEDs mit konsistenten Eigenschaften für ihre Anwendung auszuwählen.

3.1 Lichtstrom-Binning

Der Lichtstrom wird in Bins gruppiert, die durch Codes wie S3A, S3B, S4A usw. gekennzeichnet sind. Jeder Bin definiert einen minimalen und maximalen Lichtstrombereich, gemessen bei I_F=25mA. Beispielsweise umfasst Bin S3A 120 bis 125 lm und S3B 125 bis 130 lm. Dies ermöglicht eine Auswahl basierend auf Helligkeitsanforderungen.

3.2 Durchlassspannungs-Binning

Die Durchlassspannung wird gebinnt, um die Schaltungsentwicklung zu unterstützen, insbesondere beim Treiben mehrerer LEDs in Reihe. Die Bins reichen von C4 (34,0-35,0V) bis C7 (37,0-38,0V). Die Auswahl von LEDs aus demselben oder benachbarten Spannungs-Bins kann helfen, eine gleichmäßigere Stromverteilung in parallelen Strängen oder vorhersehbare Spannungsanforderungen in Reihenschaltungen sicherzustellen.

3.3 Farbort- und Farbtemperatur-Binning

Das Datenblatt enthält detaillierte Farbortkoordinaten-Kästchen (CIE x, y) für verschiedene korrelierte Farbtemperaturen (CCTs) wie 2700K und 3000K. Mehrere Binning-Schemata werden dargestellt:

• 3-STEP und 5-STEP MacAdam-Ellipsen: Diese definieren eine engere Farbkonstanz. Ein "3-STEP"-Bin stellt sicher, dass alle LEDs innerhalb einer 3-Schritt-MacAdam-Ellipse liegen, was sehr geringe Farbvariationen darstellt, die nur bei sorgfältigem Vergleich wahrnehmbar sind. "5-STEP" ist etwas lockerer, gewährleistet aber für die meisten Anwendungen dennoch eine gute Farbgleichmäßigkeit.
• Detaillierte 7-Code-Farbort-Bins: Für jede CCT (z.B. 2700K) wird eine weitere Unterteilung in Codes wie 27-7A, 27-7B usw. mit spezifischen Koordinatenecken und Referenz-CCT-Bereichen (z.B. 2580K~2718K) bereitgestellt. Dies ermöglicht eine extrem präzise Farbabstimmung in kritischen Anwendungen.

3.4 Farbwiedergabeindex (CRI) Index

Der CRI wird durch einen Buchstaben in der Artikelnummer angegeben (z.B. 'K' für CRI 80 Min.). Die Tabelle definiert Symbole von M (CRI 60 Min.) bis H (CRI 90 Min.), wobei die Beispielteile alle 'K' für einen Mindest-CRI von 80 verwenden.

4. Produktkennzeichnung und Bestellleitfaden

4.1 Erläuterung der Artikelnummer

Die Artikelnummer folgt einem strukturierten Format:67-22ST/KKE-NXX XX XX 380U2/SZM/2T

• 67-22ST/: Grundgehäusetyp.
• K: CRI-Bin-Code (K = 80 Min.).
• KE: Wahrscheinlich interner Code.
• N: CRI-Index (N=65 Min., wird in diesem Fall aber durch 'K' überschrieben? Das Beispiel verwendet KKE-N...). Das Beispiel verdeutlicht, dass 'K' CRI=80 definiert.
• Erstes XX: Farbtemperatur in Hundertstel Kelvin (z.B. 27 für 2700K).
• Zweites XX: Lichtstrom-Code (z.B. 12 für 120 lm min).
• Drittes XX: Wahrscheinlich ein Lichtstrom- oder Farb-Sub-Bin.
• 380: Durchlassspannungs-Index (38,0V max).
• U2: Durchlassstrom-Index (I_F=25mA).
• /SZM/2T: Verpackungs- und Band-Spezifikation.

Beispiel:67-22ST/KKE-N27120380U2/SZM/2T decodiert zu: CRI 80 Min., CCT 2700K, Lichtstrom 120 lm min, V_F38,0V max, I_F 25mA.

4.2 Serienfertigungsliste

Das Datenblatt listet spezifische Artikelnummern auf, die für die Serienfertigung verfügbar sind und beliebte CCTs mit einem Mindest-CRI von 80 abdecken:

• 2700K (120 lm min)
• 3000K (125 lm min)
• 4000K (130 lm min)
• 5000K (130 lm min)
• 6500K (130 lm min)

5. Anwendungsrichtlinien und Designüberlegungen

5.1 Typische Anwendungsszenarien

Basierend auf ihren Spezifikationen ist diese LED gut geeignet für:

• Allgemeine Innenraumbeleuchtung:Ihr CCT-Bereich von 2700K-6500K und der gute CRI machen sie geeignet für Umgebungsbeleuchtung in Wohnungen, Büros und Geschäften, insbesondere bei Verwendung in Arrays auf LED-Modulen oder -Streifen.
• Dekorative & Architekturbeleuchtung:Der große Abstrahlwinkel und die konsistenten Farb-Bins sind ideal für Lichtnischen, Regale, Beschilderungen und Fassadenbeleuchtung, bei denen eine gleichmäßige Lichtverteilung gewünscht ist.
• Funktionale Beleuchtung:Kann in Arbeitsleuchten, Schrankbeleuchtung oder Unterbauleuchten verwendet werden, wo ihre Helligkeit und Farbqualität vorteilhaft sind.

5.2 Treiberschaltungs-Design

Aufgrund der hohen Durchlassspannung (34-38V bei 25mA) ist ein Konstantstrom-LED-Treiber unerlässlich. Der Treiber muss für die Lieferung des erforderlichen Stroms ausgelegt sein und dabei die gesamte Durchlassspannung der LED-Kette(n) berücksichtigen. Für eine einzelne LED muss die Treiber-Ausgangsspannung ~38V überschreiten. Bei mehreren LEDs in Reihe addiert sich die Gesamt-V_F(z.B. könnten 3 LEDs ~102-114V erfordern), was die Treiberauswahl beeinflusst. Der niedrige Strom (25mA) ermöglicht effiziente Treiberdesigns und die Möglichkeit, viele parallele Stränge aus einer einzigen stromgeregelten Quelle mit geeigneter Strombegrenzung zu betreiben.

5.3 Wärmemanagement-Design

Bei einer Verlustleistung von bis zu ~0,95W (38V * 0,025A) und einem thermischen Widerstand von 16°C/W kann der Temperaturanstieg von der Sperrschicht zur Lötstelle erheblich sein. Wenn die Lötstelle beispielsweise 60°C erreicht, könnte die Sperrschicht bei 60°C + (0,95W * 16°C/W) = ~75°C liegen, was innerhalb der Grenzen liegt, aber die Lichtausbeute und Lebensdauer reduziert. Daher ist ein PCB-Design mit ausreichender Kupferfläche (als Kühlkörper wirkend) und eine gute Luftzirkulation im Endgehäuse entscheidend für die Aufrechterhaltung von Leistung und Langlebigkeit.

5.4 Optische Designüberlegungen

Der 120-Grad-Abstrahlwinkel ist von Natur aus groß. Für Anwendungen, die einen stärker fokussierten Lichtstrahl erfordern, wären Sekundäroptiken wie Linsen oder Reflektoren erforderlich. Das wasserklare Harz des Gehäuses ist für die Verwendung mit solchen Optiken geeignet, ohne signifikante Absorptionsverluste.

6. Leistungskurven und Farbortanalyse

Das Datenblatt enthält CIE-1931-Farbortdiagramme mit eingezeichneten Bin-Bereichen für 2700K und 3000K. Diese Diagramme sind entscheidend für das Verständnis der Farbpunktvariation.

6.1 Interpretation der Farbortdiagramme

Der Schwarzkörper-Locus (die gekrümmte Linie) repräsentiert die Farbe eines theoretischen perfekten Strahlers bei verschiedenen Temperaturen. Die Bins (Rechtecke oder Parallelogramme) zeigen die zulässige Streuung der Farbkoordinaten (x,y) für einen gegebenen CCT-Bin. Die Wahl eines engeren Bins (z.B. 3-STEP) stellt sicher, dass alle LEDs für das menschliche Auge nahezu identisch in der Farbe erscheinen, was für hochwertige Beleuchtungsprodukte, bei denen Farbunterschiede inakzeptabel sind, entscheidend ist. Die bereitgestellten Koordinatenecken ermöglichen präzise Farbmischberechnungen in Multi-LED-Systemen.

7. Vergleich und Auswahlbegründung

Im Vergleich zu traditionellen Durchsteck-LEDs bietet dieses SMD-Gehäuse erhebliche Vorteile in der automatisierten Montage, dem Wärmeübergang zur Leiterplatte und der Miniaturisierung des Designs. Innerhalb des SMD-Mittelleistungssegments sind ihre wichtigsten Unterscheidungsmerkmale die relativ hohe Durchlassspannung (was darauf hindeutet, dass sie möglicherweise mehrere Chips in Reihe innerhalb des Gehäuses enthält) und die Verfügbarkeit von engen Farbort-Binning-Optionen. Dies macht sie wettbewerbsfähig in Anwendungen, die eine gute Farbkonstanz bei moderater Leistung erfordern, und schlägt eine Brücke zwischen Niedrigleistungs-Indikator-LEDs und Hochleistungs-Beleuchtungs-LEDs.

8. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Was ist der typische Betriebsstrom für diese LED?

A: Das Datenblatt spezifiziert die elektro-optischen Eigenschaften bei I_F=25mA, was der empfohlene typische Betriebsstrom ist. Sie kann bis zum absoluten Maximalwert von 36mA Dauerstrom betrieben werden, aber dies erhöht die Wärmeentwicklung und kann die Lebensdauer und Effizienz verringern.

F: Wie interpretiere ich die Lichtstromtoleranz von ±11%?

A: Dies bedeutet, dass der tatsächliche Lichtstrom einer bestimmten LED um ±11% vom nominalen Bin-Wert abweichen kann. Beispielsweise könnte eine LED aus dem 120-lm-min-Bin tatsächlich zwischen etwa 107 lm und 133 lm messen. Für eine konsistente Helligkeit ist es ratsam, aus einer einzigen Produktionscharge zu beziehen.

F: Kann ich diese LED direkt mit einer Konstantspannungsquelle betreiben?

A: Nein. LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Ihre Durchlassspannung hat eine Toleranz und variiert mit der Temperatur. Eine Konstantspannungsversorgung würde zu einem unkontrollierten Strom führen, der möglicherweise den Maximalwert überschreitet und die LED zerstört. Verwenden Sie immer einen Konstantstromtreiber oder eine strombegrenzende Schaltung.

F: Was bedeutet "halogenfrei"-Konformität für meine Anwendung?

A: Halogenfreie Materialien reduzieren die Emission giftiger und korrosiver Dämpfe (wie Dioxine) im Brandfall. Dies wird zunehmend wichtig für Unterhaltungselektronik, Innenraumbeleuchtung und Produkte mit spezifischen Umwelt- oder Sicherheitszertifizierungen (z.B. für den Einsatz in geschlossenen öffentlichen Räumen).

9. Technische Prinzipien und Trends

9.1 Funktionsprinzip

Diese LED basiert auf Halbleitertechnologie. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die ihre Bandlückenenergie übersteigt, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich des InGaN-Chips (Indiumgalliumnitrid) und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der Halbleiterschichten und der Einsatz von Leuchtstoffen (für weiße LEDs) bestimmen die Wellenlänge und Farbe des emittierten Lichts. Das PLCC-2-Gehäuse bietet mechanischen Schutz, elektrische Anschlüsse und eine primäre Optiklinse und erleichtert gleichzeitig die Wärmeübertragung auf die Leiterplatte.

9.2 Branchentrends

Das Mittelleistungs-LED-Segment entwickelt sich weiterhin in Richtung höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), verbesserter Farbwiedergabe (höhere R9-Werte, volleres Spektrum) und größerer Zuverlässigkeit. Es gibt auch einen starken Trend zur Standardisierung von Footprints und photometrischen Daten, um Design und Beschaffung zu vereinfachen. Die Aufnahme detaillierter Farbort- und Lichtstrom-Binnings, wie in diesem Datenblatt zu sehen, spiegelt die Marktnachfrage nach vorhersagbarer Leistung und Farbkonstanz in der Serienfertigung wider, was für den Ersatz traditioneller Lichtquellen durch LED-Technologie in professionellen Beleuchtungsanwendungen entscheidend ist.