SMD Mid-Power LED 67-22ST Datenblatt - PLCC-2 Gehäuse - 3.0V Max - 150mA - Weiß - Technische Dokumentation

1. Produktübersicht

Die 67-22ST ist eine oberflächenmontierbare (SMD) Mid-Power LED in einem PLCC-2-Gehäuse. Sie ist als weiße LED konzipiert und bietet eine Kombination aus hoher Lichtausbeute, hohem Farbwiedergabeindex (CRI), niedrigem Stromverbrauch und einem großen Abstrahlwinkel. Ihre kompakte Bauform macht sie für ein breites Spektrum an Beleuchtungsanwendungen geeignet, bei denen zuverlässige Leistung und Energieeffizienz entscheidend sind.

1.1 Kernvorteile

• Hohe Lichtstärke:Liefert eine helle und effiziente Lichtleistung.
• Großer Abstrahlwinkel:Gewährleistet eine gleichmäßige Ausleuchtung über eine große Fläche, typischerweise 120 Grad.
• Umweltkonformität:Das Produkt ist bleifrei und entspricht den Standards RoHS, EU REACH und halogenfrei (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm).
• ANSI-Binning:Sichert eine konsistente Farb- und Lichtstromausgabe gemäß standardisierter Bins.
• Hohe CRI-Optionen:Erhältlich mit einem Mindest-CRI von 80 (Ra), was die Farbtreue bei beleuchteten Objekten verbessert.

1.2 Zielmarkt und Anwendungen

Diese LED ist eine ideale Lösung für verschiedene Beleuchtungsanwendungen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf:

• Allgemeine Beleuchtung
• Dekorative- und Entertainment-Beleuchtung
• Kontrollleuchten
• Allgemeine Raumbeleuchtung
• Schalterbeleuchtung

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Ein Betrieb unter diesen Bedingungen ist nicht garantiert.

• Durchlassstrom (I_F):180 mA
• Spitzendurchlassstrom (I_FP):300 mA (Tastverhältnis 1/10 @ 10ms Puls)
• Verlustleistung (P_d):594 mW
• Betriebstemperatur (T_opr):-40°C bis +85°C
• Lagertemperatur (T_stg):-40°C bis +100°C
• Thermischer Widerstand (R_{th J-S}):19 °C/W (von der Sperrschicht zum Lötpunkt)
• Sperrschichttemperatur (T_j):115 °C
• Löttemperatur:Reflow: 260°C für 10 Sek. Handlötung: 350°C für 3 Sek.

Hinweis:Das Bauteil ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD). Es müssen geeignete ESD-Schutzmaßnahmen beachtet werden.

2.2 Elektro-optische Kenngrößen

Typische Leistungsparameter gemessen bei einer Lötpunkttemperatur von 25°C und einem Durchlassstrom von 150mA.

• Lichtstrom (Φ):Mindestens 75 lm (siehe Binning-Tabellen für spezifische Bereiche). Toleranz: ±11%.
• Durchlassspannung (V_F):Maximal 3,0 V. Toleranz: ±0,1V.
• Farbwiedergabeindex (Ra):Mindestens 80. Toleranz: ±2.
• R9:Mindestens 0.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):Typisch 120 Grad.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 50 µA bei V_R= 5V.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Das Produkt verwendet ein umfassendes Binning-System, um Farb- und Leistungskonsistenz zu gewährleisten.

3.1 Farbwiedergabeindex (CRI) Binning

Der CRI wird durch einen einzelnen Buchstaben in der Produktnummer angegeben. Für diese Serie ist die Hauptoption 'N', was einem Mindest-CRI von 80 entspricht.

3.2 Lichtstrom-Binning

Der Lichtstrom wird unter Standardtestbedingungen (I_F=150mA) in 5-Lumen-Schritten gebinnt.

• Bin-Codes:75L5 (75-80 lm), 80L5 (80-85 lm), 85L5 (85-90 lm), 90L5 (90-95 lm), 95L5 (95-100 lm).

3.3 Durchlassspannungs-Binning

Die Durchlassspannung wird gruppiert und gebinnt, um die Schaltungsauslegung für die Stromregelung zu unterstützen.

• Gruppe 2730 Bin-Codes:27A (2,7-2,8V), 28A (2,8-2,9V), 29A (2,9-3,0V).

3.4 Farbtemperatur (CCT) und Farbort-Binning

Die LED ist in mehreren CCTs erhältlich: 2700K, 3000K, 3500K, 4000K, 5000K, 5700K, 6200K und 6500K. Jede CCT hat definierte Farbort-Bins im CIE-1931-Diagramm, um eine enge Farbkonstanz zu gewährleisten. Das Binning wird sowohl im 3-Schritt- als auch im 5-Schritt-MacAdam-Ellipsen-System sowie in detaillierten 7-Schritt-Farbort-Boxen bereitgestellt, die die x-, y-Koordinaten für jede Ecke des Bin-Bereichs spezifizieren. Dies ermöglicht es Konstrukteuren, den für ihre Anwendung erforderlichen präzisen Farbpunkt auszuwählen.

4. Serienfertigungsliste und Produktnummerierung

4.1 Standardproduktliste

Das Datenblatt enthält eine Liste der in Serienfertigung befindlichen Standardprodukte. Beispiel: 67-22ST/KKX-N658530Z15/2T(EMM).

• CCT:6500K
• CRI (Min.): 80
• R9 (Min.): 0
• Lichtstrom (Min.):85 lm
• Durchlassspannung (Max.):3,0 V
• Durchlassstrom:150 mA

Ähnliche Auflistungen sind für andere CCTs (2700K, 3000K, etc.) mit entsprechenden Mindestlichtstromwerten vorhanden.

4.2 Erläuterung der Produktnummer

Die Struktur der Artikelnummer lautet: 67-22ST/ K KX – N XX XX 30 Z15 / 2 T

• 67-22ST/:Basisgehäusetyp.
• K:Kennung für Chipmaterial/-typ.
• KX:Emittierte Farbe (Weiß).
• N:CRI-Bin-Code (80 Min.).
• XX XX:Codes für CCT- und Lichtstrom-Bin.
• 30:Durchlassspannungs-Index (3,0V max).
• Z15:Durchlassstrom-Index (150mA).
• /2T:Packmenge pro Rolle.
• (EMM):Zusätzliches Produktsuffix.

5. Leistungs- und Auslegungshinweise

5.1 Thermomanagement

Mit einem thermischen Widerstand von 19°C/W von der Sperrschicht zum Lötpunkt ist ein effektives Thermomanagement auf der Leiterplatte entscheidend. Das Überschreiten der maximalen Sperrschichttemperatur von 115°C verringert die Lichtleistung und die Lebensdauer. Konstrukteure müssen für eine ausreichende Wärmeableitung über Kupferflächen und gegebenenfalls Wärmedurchkontaktierungen sorgen, insbesondere beim Betrieb bei oder nahe dem maximalen Durchlassstrom von 180mA.

5.2 Elektrische Ansteuerung

Die LED sollte mit einer Konstantstromquelle und nicht mit einer Konstantspannung betrieben werden. Der empfohlene Betriebsstrom beträgt 150mA, der maximale Dauerstrom 180mA. Die maximale Durchlassspannung beträgt 3,0V mit einer Toleranz von ±0,1V, was im Treiberdesign berücksichtigt werden muss. Die niedrige Sperrspannungsdurchbruchcharakteristik (I_Rmax 50µA bei 5V) bedeutet, dass darauf geachtet werden sollte, Sperrspannungsbedingungen zu vermeiden.

5.3 Optische Eigenschaften

Der typische Abstrahlwinkel von 120 Grad macht diese LED für Anwendungen geeignet, die eine breite, diffuse Ausleuchtung und keinen fokussierten Strahl erfordern. Die Version mit hohem CRI (80 min) ist für Anwendungen vorzuziehen, bei denen Farbtreue wichtig ist, wie z.B. Ladenbeleuchtung oder Arbeitsplatzbeleuchtung. Der R9-Wert (Tiefrotsättigung) ist mit einem Minimum von 0 spezifiziert, was für Standard-Weiß-LEDs typisch ist; für eine überlegene Farbwiedergabe, insbesondere bei roten Objekten, wäre ein höherer R9-Wert erforderlich.

6. Montage- und Handhabungsrichtlinien

6.1 Lötprozess

Die LED ist mit Standard-Reflow-Lötprozessen kompatibel. Das maximale Profil beträgt 260°C für 10 Sekunden. Beim Handlöten darf die Lötspitzentemperatur 350°C nicht überschreiten, und die Kontaktzeit sollte auf 3 Sekunden begrenzt werden. Die Einhaltung dieser Richtlinien ist entscheidend, um Schäden am Kunststoffgehäuse und den internen Bonddrähten zu verhindern.

6.2 Lagerung und Handhabung

Bauteile sollten in ihrer original Feuchtigkeitssperrbeutel in einer Umgebung innerhalb des spezifizierten Lagertemperaturbereichs (-40°C bis +100°C) gelagert werden. Als ESD-empfindliche Komponenten müssen sie an ESD-geschützten Arbeitsplätzen unter Verwendung geerdeter Geräte gehandhabt werden.

7. Anwendungsvorschläge und Designhinweise

7.1 Typische Anwendungsschaltungen

In den meisten Anwendungen werden mehrere LEDs verwendet. Sie können in Reihe, parallel oder in einer Reihen-Parallel-Kombination geschaltet werden. Eine Reihenschaltung wird im Allgemeinen bevorzugt, da sie einen identischen Strom durch jede LED gewährleistet und so eine gleichmäßige Helligkeit und Farbe fördert. Bei Reihenschaltung muss die Ausgangsspannung des Treibers ausreichen, um die Summe der Durchlassspannungen der LED-Kette zu überwinden. Parallelschaltungen erfordern eine sorgfältige Anpassung der V_F-Bins oder den Einsatz individueller strombegrenzender Widerstände für jede LED, um eine ungleiche Stromverteilung zu verhindern.

7.2 Leiterplattenlayout-Empfehlungen

Das Leiterplatten-Pad-Design sollte der empfohlenen Bestückungsfläche für das PLCC-2-Gehäuse entsprechen, um eine ordnungsgemäße Lötung und thermische Leistung zu gewährleisten. Die Lötpads sollten eine ausreichende Wärmeableitung bieten, um die Wärme vom thermischen Pad der LED (falls im Gehäuse vorhanden) in die Kupferschichten der Leiterplatte abzuleiten. Es wird auch empfohlen, einen ausreichenden Abstand zu anderen wärmeerzeugenden Bauteilen einzuhalten.

8. Technischer Vergleich und Positionierung

Die 67-22ST positioniert sich als zuverlässige, universelle Mid-Power LED. Ihre wichtigsten Unterscheidungsmerkmale auf dem Markt sind die Kombination aus ANSI-standardisiertem Binning für Farbkonstanz, die Einhaltung wichtiger Umweltvorschriften (RoHS, REACH, halogenfrei) und ein ausgewogener Satz elektro-optischer Eigenschaften. Im Vergleich zu Einsteiger-LEDs bietet sie einen besseren CRI und engeres Binning. Im Vergleich zu High-End-LEDs bietet sie eine kostengünstige Lösung für Anwendungen, die eine gute Leistung erfordern, aber nicht unbedingt ultrahohe Effizienz oder extreme CRI-Werte über 90 benötigen.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

9.1 Wie hoch ist der tatsächliche Stromverbrauch dieser LED?

Beim typischen Betriebsstrom von 150mA und einer maximalen Durchlassspannung von 3,0V beträgt die maximale Verlustleistung 450mW (0,15A * 3,0V). Die tatsächliche Leistung hängt vom spezifischen V_F-Bin der verwendeten LED ab.

9.2 Kann ich diese LED mit einer 3,3V-Stromversorgung betreiben?

Ein direkter Anschluss an eine 3,3V-Quelle wird nicht empfohlen und würde die LED aufgrund von Überstrom wahrscheinlich zerstören. Die Durchlassspannung ist als Maximum von 3,0Vbei 150mAspezifiziert. Eine Konstantspannungsquelle, die leicht über der V_Fder LED liegt, verursacht einen unkontrollierten und potenziell schädlichen hohen Stromfluss. Verwenden Sie stets einen Konstantstromtreiber oder eine geeignete strombegrenzende Schaltung.

9.3 Wie wähle ich die richtige CCT und den richtigen Lichtstrom-Bin für mein Projekt?

Beziehen Sie sich auf die Serienfertigungsliste und die Binning-Tabellen. Wählen Sie die CCT (z.B. 3000K für Warmweiß, 6500K für Kaltweiß) basierend auf der gewünschten Atmosphäre. Wählen Sie den Lichtstrom-Bin (z.B. 85L5) basierend auf der erforderlichen Lichtleistung. Für farbkritische Anwendungen sollten Sie auch das Farbort-Binning (3-Schritt, 5-Schritt oder 7-Schritt) berücksichtigen, um minimale Farbabweichungen zwischen den Einheiten zu gewährleisten.

9.4 Was bedeutet \"R9 Minimum 0\"?

R9 ist ein spezifisches Maß dafür, wie genau eine Lichtquelle tiefrote Farben wiedergibt. Ein Wert von 0 ist das spezifizierte Minimum, was bedeutet, dass er null oder eine positive Zahl sein könnte. Viele Standard-Weiß-LEDs haben einen niedrigen oder negativen R9-Wert. Wenn die lebendige Wiedergabe roter Objekte für Ihre Anwendung entscheidend ist (z.B. Fleischtheke, Textilgeschäfte), sollten Sie nach LEDs mit einem spezifizierten hohen R9-Wert (z.B. R9 > 50) suchen.

10. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwicklung einer LED-Paneelleuchte für die Bürobeleuchtung.

Ein Konstrukteur entwickelt eine 600x600mm große LED-Paneelleuchte. Das Ziel ist eine gleichmäßige, flimmerfreie Beleuchtung mit guter Farbwiedergabe für eine angenehme Büroumgebung. Er entscheidet sich für die 67-22ST LED in der CCT 4000K mit einem CRI von 80 (N-Bin). Er wählt den Lichtstrom-Bin 85L5, um die Ziel-Lichtstromausgabe für das Paneel zu erreichen. Hunderte von LEDs werden auf einer Metallkern-Leiterplatte (MCPCB) in einer Reihen-Parallel-Konfiguration angeordnet. Es wird ein Konstantstromtreiber ausgewählt, der den insgesamt benötigten Strom bei der summierten Durchlassspannung der Reihenschaltungen liefern kann. Der große 120-Grad-Abstrahlwinkel der LED trägt in Kombination mit einem Diffusor zu einem gleichmäßigen Erscheinungsbild ohne sichtbare Hotspots bei. Die MCPCB leitet die Wärme effektiv ab, hält die Sperrschichttemperatur deutlich unter dem Maximum und gewährleistet so langfristige Zuverlässigkeit und stabile Lichtleistung.

11. Einführung in das Funktionsprinzip

Diese LED ist eine Festkörperlichtquelle auf Halbleiterbasis. Die Kernkomponente ist ein Halbleiterchip, typischerweise aus Indiumgalliumnitrid (InGaN) für weiße LEDs. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird und Strom über den p-n-Übergang dieses Chips fließt, rekombinieren Elektronen und Löcher und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifischen Materialien und die Struktur des Chips bestimmen die primäre emittierte Lichtwellenlänge. Um weißes Licht zu erzeugen, wird das primäre blaue oder ultraviolette Licht des Chips teilweise durch eine Phosphorbeschichtung im Gehäuse in längere Wellenlängen (gelb, rot) umgewandelt. Die Mischung aus primärem und umgewandeltem Licht ergibt das wahrgenommene weiße Licht, wobei seine CCT durch die Phosphorzusammensetzung bestimmt wird.

12. Technologietrends und Kontext

Mid-Power-LEDs wie die 67-22ST repräsentieren ein ausgereiftes und hochoptimiertes Segment des LED-Marktes. Die aktuellen Trends in diesem Bereich konzentrieren sich auf mehrere wichtige Verbesserungen: Steigerung der Lichtausbeute (mehr Lumen pro Watt) zur Verbesserung der Energieeinsparung, Verbesserung der Farbwiedergabe (höhere Ra- und R9-Werte) für eine bessere Lichtqualität und Erzielung einer noch engeren Farbkonstanz (kleinere MacAdam-Ellipsen wie 2-Schritt oder 1-Schritt), um sichtbare Farbunterschiede in großen Installationen zu eliminieren. Darüber hinaus gibt es ein kontinuierliches Bestreben nach höherer Zuverlässigkeit und längerer Lebensdauer unter verschiedenen Betriebsbedingungen. Die weit verbreitete Einführung von Standards wie ANSI-Binning und strikter Umweltkonformität (halogenfrei, Berücksichtigung der Blaulichtgefahr) sind ebenfalls prägende Merkmale moderner, verantwortungsvoll hergestellter LED-Komponenten.