SMD Mittelstarke LED 67-21S Datenblatt - PLCC-2 Gehäuse - Far Rot 720-750nm - 60mA 135mW - Technisches Dokument

Die absoluten Grenzwerte spezifizieren die Lötbedingungen: 260°C für 10 Sekunden für Reflow oder 350°C für 3 Sekunden für Handlöten. Der Abschnitt "Vorsichtsmaßnahmen für die Verwendung" rät dringend, strombegrenzende Widerstände in Reihe mit der LED zu verwenden, da die exponentielle I-V-Charakteristik der Diode bedeutet, dass eine kleine Spannungsänderung einen großen, möglicherweise zerstörerischen Stromstoß verursachen kann. Für die Lagerung ist es entscheidend, die feuchtigkeitsdichte Barrieretüte erst zu öffnen, wenn die Bauteile für den Einsatz in einer Produktionslinie bereit sind, um Feuchtigkeitsaufnahme zu verhindern, die während des Reflow-Lötens zu "Popcorning" führen kann.

Dieses Dokument erläutert die Spezifikationen einer oberflächenmontierbaren (SMD) Mittelstarke-LED im PLCC-2-Gehäuse. Das Bauteil nutzt einen AIGaInP-Chip zur Lichterzeugung im Far-Rot-Spektrum, wodurch es sich für spezielle Beleuchtungsanwendungen jenseits der Allgemeinbeleuchtung eignet. Sein kompaktes Format, der große Abstrahlwinkel und die Einhaltung von Umweltstandards (bleifrei, RoHS) sind wesentliche Merkmale.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die primären Vorteile dieser LED umfassen eine hohe Effizienz für ihre Leistungsklasse und einen großen Abstrahlwinkel von 120 Grad, was eine breite und gleichmäßige Lichtverteilung gewährleistet. Das kompakte PLCC-2-Gehäuse erleichtert die Integration in verschiedene Leuchten. Die Zielmärkte sind hochspezialisiert und fokussieren sich auf Anwendungen, die spezifische Lichtspektren erfordern, wie dekorative Beleuchtung zur Schaffung atmosphärischer Effekte, Entertainment-Beleuchtung für Bühne und Studio sowie zunehmend die Agrarbeleuchtung, wo bekannt ist, dass Far-Rot-Wellenlängen die Pflanzenphysiologie, Photomorphogenese und Blühreaktionen beeinflussen.

2. Vertiefung der technischen Parameter

2.1 Absolute Grenzwerte

Diese Grenzwerte definieren die Betriebsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden führen kann. Das Bauteil ist für einen Dauerstrom (I_F) von 60 mA ausgelegt, wobei unter Impulsbedingungen (Tastverhältnis 1/10, Impulsbreite 10ms) ein Spitzenstrom (I_FP) von 120 mA zulässig ist. Die maximale Verlustleistung (P_d) beträgt 135 mW. Der Betriebstemperaturbereich liegt zwischen -40°C und +85°C, mit einem etwas weiteren Lagertemperaturbereich von -40°C bis +100°C. Der thermische Widerstand von der Sperrschicht zum Lötpunkt (R_{th J-S}) ist mit 50 °C/W spezifiziert, was für das Wärmemanagement-Design entscheidend ist. Die maximal zulässige Sperrschichttemperatur (T_j) beträgt 115°C. Lötrichtlinien werden angegeben: Reflow-Löten bei 260°C für 10 Sekunden oder Handlöten bei 350°C für 3 Sekunden. Ein wichtiger Hinweis betont die Empfindlichkeit des Bauteils gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD), was geeignete Handhabungsverfahren erfordert.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Diese Parameter werden unter Standardtestbedingungen (Lötpunkttemperatur = 25°C, I_F= 60mA) gemessen. Die zentrale Leistungskennzahl ist die radiometrische Leistung (Iv), die von mindestens 15 mW bis maximal 50 mW reicht, wobei ein typischer Wert innerhalb dieses Bereichs impliziert ist und eine Toleranz von ±11% gilt. Die Flussspannung (V_F) liegt zwischen 1,5V und 2,2V mit einer Toleranz von ±0,1V. Der Abstrahlwinkel (2θ_1/2) beträgt typischerweise 120 Grad. Der Sperrstrom (I_R) ist mit maximal 1,5 µA bei einer Sperrspannung (V_R) von 5V spezifiziert.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um Konsistenz zu gewährleisten und eine präzise Auswahl zu ermöglichen, werden die LEDs basierend auf Schlüsselparametern in Bins sortiert.

3.1 Radiometrische Leistungs-Bins

Die radiometrische Ausgangsleistung wird in Bins von A3 bis B2 kategorisiert. Bin A3 deckt 15-20 mW ab, A4 deckt 20-25 mW ab, A5 deckt 25-30 mW ab, B1 deckt 30-40 mW ab und B2 deckt 40-50 mW ab, alle gemessen bei I_F=60mA.

3.2 Flussspannungs-Bins

Die Flussspannung wird in 0,1V-Schritten gebinnt. Die Bincodes 22 bis 28 entsprechen Spannungsbereichen von 1,5-1,6V bis zu 2,1-2,2V (bei I_F=60mA).

3.3 Peak-Wellenlängen-Bins

Dies ist ein entscheidendes Bin für spektrale Anwendungen. Die Far-Rot-Emission wird nach Peak-Wellenlänge gebinnt: FA3 (720-730 nm), FA4 (730-740 nm) und FA5 (740-750 nm). Die Messtoleranz für die dominante/Peak-Wellenlänge beträgt ±1nm.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt enthält mehrere Diagramme, die das Verhalten des Bauteils unter variierenden Bedingungen veranschaulichen.

4.1 Spektrale Verteilung

Ein Spektraldiagramm zeigt die relative Lichtstärke über Wellenlängen von etwa 645nm bis 795nm, mit einem ausgeprägten Peak im Far-Rot-Bereich (720-750nm), was die Emissionscharakteristik des AIGaInP-Chips bestätigt.

4.2 Thermische und elektrische Eigenschaften

Abbildung 1: Flussspannungsverschiebung vs. Sperrschichttemperaturzeigt, dass V_Flinear abnimmt, wenn die Sperrschichttemperatur (T_j) von 25°C auf 115°C ansteigt, ein typisches Verhalten für Halbleitersperrschichten.

Abbildung 2: Relative radiometrische Leistung vs. Durchlassstromzeigt die sublineare Beziehung zwischen Treiberstrom und Lichtausbeute, was auf einen Effizienzabfall bei höheren Strömen hinweist.

Abbildung 3: Relative Lichtstärke vs. Sperrschichttemperaturstellt die normalisierte Lichtausbeute gegen T_jdar und zeigt einen Rückgang der Effizienz bei steigender Temperatur, was die Bedeutung des Wärmemanagements unterstreicht.

Abbildung 4: Durchlassstrom vs. Flussspannung (I-V-Kurve)zeigt die grundlegende Diodencharakteristik bei 25°C.

Abbildung 5: Max. zulässiger Durchlassstrom vs. Lötpunkttemperaturist eine Entlastungskurve, die anzeigt, dass der maximal sichere Betriebsstrom reduziert werden muss, wenn die Umgebungs-/Lötpunkttemperatur steigt, basierend auf dem gegebenen R_{th j-s}von 50°C/W.

Abbildung 6: Abstrahldiagrammist ein Polardiagramm, das die räumliche Intensitätsverteilung veranschaulicht und das breite, lambertstrahlerähnliche Abstrahlmuster bestätigt.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Eine detaillierte Maßzeichnung des PLCC-2-Gehäuses wird bereitgestellt. Wichtige Abmessungen umfassen die Gesamtlänge und -breite, die Größe und Position des LED-Chip-Hohlraums sowie die Anoden-/Kathoden-Pad-Positionen. Die Zeichnung gibt eine Standardtoleranz von ±0,1 mm an, sofern nicht anders angegeben. Das Gehäuse verwendet ein wasserklares Harz.

6. Löt- und Montagerichtlinien

The absolute maximum ratings specify the soldering conditions: 260°C for 10 seconds for reflow or 350°C for 3 seconds for hand soldering. The \"Precautions for Use\" section strongly advises using current-limiting resistors in series with the LED, as the diode's exponential I-V characteristic means a small voltage change can cause a large, potentially destructive current surge. For storage, it is critical not to open the moisture-proof barrier bag until the components are ready for use in a production line to prevent moisture absorption, which can cause \"popcorning\" during reflow soldering.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Verpackungsspezifikationen

Die LEDs werden auf feuchtigkeitsbeständiger Trägerbahn und Rolle geliefert. Die Abmessungen der Trägerbahn sind spezifiziert, wobei jede Rolle 4000 Stück enthält. Detaillierte Zeichnungen für die Rolle und die Trägerbahn sind enthalten, mit Standardtoleranzen von ±0,1mm. Der Verpackungsprozess umfasst das Platzieren der Rolle in einer aluminiumbeschichteten Feuchtigkeitsschutztüte mit Trockenmittel und einem Erklärungsetikett.

7.2 Etikettenerklärung

Das Rollenetikett enthält Felder für: Kundeneigene Artikelnummer (CPN), Artikelnummer (P/N), Packmenge (QTY), Lichtstärkenklasse (CAT), Dominante Wellenlängenklasse (HUE), Flussspannungsklasse (REF) und Losnummer (LOT No).

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• Dekorative und Entertainment-Beleuchtung:Wird verwendet, um tiefrote Ambiente-Beleuchtung, architektonische Akzente oder Spezialeffekte in Bühnen- und Studioaufbauten zu erzeugen.
• Agrarbeleuchtung:Dies ist eine Schlüsselanwendung. Far-Rot-Licht (700-750nm) interagiert mit dem Pflanzenphotorezeptor Phytochrom und beeinflusst Keimung, Schattenvermeidung und Blüte. Es wird oft in Kombination mit roten und blauen LEDs in gartenbaulichen Beleuchtungssystemen verwendet, um das Pflanzenwachstum und die Entwicklung zu optimieren.
• Allgemeine Verwendung:Obwohl als "allgemein" bezeichnet, bezieht sich dies wahrscheinlich auf Kontrollleuchten oder Statusleuchten, bei denen eine spezifische rote Farbe gewünscht ist, obwohl das Far-Rot-Spektrum für Standardkontrollleuchten weniger üblich ist.

8.2 Designüberlegungen

Designer müssen eine geeignete Konstantstrom-Ansteuerung implementieren oder einen Reihenwiderstand verwenden, um Überstrom zu verhindern. Das Wärmemanagement ist entscheidend; der thermische Widerstand von 50 °C/W erfordert einen effektiven Wärmeleitpfad von den Lötpads zu einem Kühlkörper oder einer Kupferfläche auf der Leiterplatte, um eine niedrige Sperrschichttemperatur und langfristige Zuverlässigkeit sowie stabile Lichtausbeute zu gewährleisten. Der große Abstrahlwinkel muss für das optische Design berücksichtigt werden, um das gewünschte Strahlprofil zu erreichen.

9. Zuverlässigkeit und Prüfung

Ein umfassender Zuverlässigkeitstestplan wird skizziert, der mit einem 90% Konfidenzniveau und 10% Los-Toleranz-Prozentualer Fehleranteil (LTPD) durchgeführt wird. Tests umfassen: Lötbarkeit, Temperaturwechsel (-40°C bis +100°C), Hochtemperatur-/Feuchtigkeits-Lebensdauer (85°C/85% RH), Tieftemperatur-Lebensdauer (-40°C), Hochtemperatur-Lebensdauer (60°C und 85°C), Ein-/Ausschalt-Impulszyklus, Temperaturschock und Leistungs-Temperatur-Zyklus. Jeder Test hat spezifische Bedingungen, Dauer (bis zu 3000 Stunden), Stichprobengrößen (8 Stück) und Annahmekriterien (0 Fehler erlaubt, 1 Fehler führt zur Zurückweisung des Loses).

10. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu Standard-Mittelstarke-LEDs im gleichen PLCC-2-Gehäuse (oft für Weißlicht verwendet) ist die primäre Differenzierung dieses Bauteils sein spezialisiertes AIGaInP-Halbleitermaterial, das im Far-Rot-Spektrum emittiert. Während Standard-LEDs InGaN für Blau/Grün oder AlGaInP für Standard-Rot/Bernstein verwenden könnten, bedient diese spezifische Wellenlänge (720-750nm) Nischenanwendungen in der Biologie und Ästhetik. Seine Leistungsparameter (Effizienz, Spannung) sind für diesen spektralen Bereich optimiert.

11. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Warum ist ein strombegrenzender Widerstand zwingend erforderlich?

A: Die Flussspannung der LED hat einen negativen Temperaturkoeffizienten und eine Fertigungstoleranz. Ohne Widerstand kann ein leichter Anstieg der Versorgungsspannung oder ein Abfall von V_Faufgrund von Erwärmung dazu führen, dass der Strom exponentiell ansteigt, den absoluten Maximalwert überschreitet und das Bauteil zerstört.

F: Wie interpretiere ich die Bincodes in der Artikelnummer?

A: Die Artikelnummer kodiert wahrscheinlich die spezifischen Bins für radiometrische Leistung (z.B. A3, B2), Flussspannung (z.B. 22, 28) und Peak-Wellenlänge (z.B. FA4), die das spezifisch bestellte Los erfüllt, und stellt so sicher, dass Sie LEDs mit eng gruppierten Eigenschaften erhalten.

F: Kann ich diese LED mit ihrem Spitzenstrom (120mA) kontinuierlich betreiben?

A: Nein. Der Spitzen-Durchlassstrom ist nur für Impulsbetrieb vorgesehen (Tastverhältnis 1/10, Impulsbreite 10ms). Der Dauerbetrieb darf den Durchlassstrom von 60mA nicht überschreiten, wobei die in Abbildung 5 bei erhöhten Temperaturen erforderliche Entlastung zu berücksichtigen ist.

12. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf eines Zusatzbeleuchtungsmoduls für ein vertikales Farmregal, das photoperiodenempfindliche Blumen anbaut.

Das Designziel ist es, am Ende der täglichen Lichtperiode einen kurzen Ausbruch von Far-Rot-Licht bereitzustellen, um die Blüte zu fördern. Ein Array dieser LEDs würde auf einer Metallkern-Leiterplatte (MCPCB) für optimale Wärmeableitung angeordnet. Ein Konstantstrom-LED-Treiber, der auf 60mA pro String eingestellt ist, würde verwendet werden. Der große 120-Grad-Abstrahlwinkel gewährleistet eine gute Durchdringung des Pflanzenbestands ohne komplexe Sekundäroptik. Der spezifische Wellenlängen-Bin (z.B. FA4 für 730-740nm) würde basierend auf der Phytochrom-Reaktion der Zielpflanzenart ausgewählt. Das Modul würde so programmiert, dass es sich 15 Minuten nach dem Ausschalten der Hauptweißlichter einschaltet.

13. Funktionsprinzip

Diese LED ist eine Halbleiter-Fotodiode, die in Durchlassrichtung betrieben wird. Wenn eine Spannung angelegt wird, die ihre Flussspannung (1,5-2,2V) überschreitet, werden Elektronen und Löcher aus den n- bzw. p-dotierten Halbleiterschichten in den aktiven Bereich injiziert. Innerhalb des aktiven Bereichs aus AIGaInP (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid) rekombinieren diese Ladungsträger. Ein signifikanter Teil dieser Rekombinationsereignisse setzt Energie in Form von Photonen (Licht) durch einen Prozess namens Elektrolumineszenz frei. Die spezifische Bandlückenenergie der AIGaInP-Legierung bestimmt die Wellenlänge der emittierten Photonen, die in diesem Fall im Far-Rot-Bereich des Spektrums (720-750 nm) liegt.

14. Technologietrends

Die Verwendung von schmalbandigen, wellenlängenspezifischen LEDs wie dieser Far-Rot-Variante ist ein wachsender Trend in nicht-allgemeinen Beleuchtungsfeldern. Im Gartenbau treibt die Forschung "Lichtrezepte" voran, die präzise Kombinationen von blauem, rotem, far-rotem und manchmal grünem oder UV-Licht verwenden, um verschiedene Pflanzeneigenschaften (Wachstumsrate, Morphologie, Nährstoffgehalt, Blüte) zu optimieren. Dies erhöht die Nachfrage nach effizienten, zuverlässigen LEDs in diesen spezifischen Spektralbändern. Darüber hinaus ermöglichen Fortschritte in der Halbleiterepitaxie engere Wellenlängen-Binning und höhere Effizienzen bei diesen längeren Wellenlängen, die historisch herausfordernder waren. Die Integration solcher LEDs mit intelligenten Sensoren und Steuerungen für adaptive Beleuchtungssysteme stellt eine wichtige Entwicklungsrichtung dar.