SMD Middle Power LED 67-22ST Datenblatt - PLCC-2 Gehäuse - 2.0x1.6x0.7mm - 1.8-2.7V - 150mA - Far Red (720-750nm) - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt detailliert die technischen Spezifikationen einer oberflächenmontierbaren (SMD) Mittelleistungs-LED im PLCC-2-Gehäuse. Das Bauteil emittiert Licht im Far-Rot-Spektrum unter Verwendung von AlGaInP-Chip-Technologie. Es ist für Anwendungen konzipiert, die effiziente, kompakte Lichtquellen mit einem großen Abstrahlwinkel erfordern.

1.1 Kernmerkmale und Vorteile

Die Hauptvorteile dieser LED umfassen ihre hohe Effizienz und ihr Mittelleistungsprofil, was sie für einen guten Kompromiss zwischen Leistung und Wärmemanagement geeignet macht. Das Gehäuse bietet einen großen Abstrahlwinkel von 120 Grad, der eine breite Lichtverteilung gewährleistet. Es ist aus umweltfreundlichen Materialien gefertigt, ist bleifrei und entspricht den RoHS-, EU-REACH- und halogenfreien Standards (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm). Das Produkt folgt zudem ANSI-Binning-Standards für eine konsistente Leistungskategorisierung.

1.2 Zielanwendungen und Märkte

Diese LED ist für spezifische Beleuchtungsanwendungen entwickelt, die von Far-Rot-Wellenlängen profitieren. Ihre primären Einsatzgebiete umfassen dekorative und Unterhaltungsbeleuchtung, wo bestimmte Farbeffekte gewünscht sind. Eine bedeutende Anwendung liegt in der Agrarbeleuchtung, insbesondere im Gartenbau, da Far-Rot-Licht (720-750nm) eine entscheidende Rolle in der Pflanzen-Photomorphogenese spielt und Prozesse wie Keimung, Stängelverlängerung und Blütenbildung beeinflusst. Sie ist auch für allgemeine Beleuchtungszwecke geeignet, wo ihre spezifische spektrale Ausgabe anwendbar ist.

2. Technische Spezifikationen und detaillierte Interpretation

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Sie sind bei einer Lötstellen-Temperatur (T_Lötstelle) von 25°C angegeben.

• Durchlassstrom (I_F):150 mA - Der maximal empfohlene kontinuierliche Gleichstrom für einen zuverlässigen Betrieb.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP):300 mA - Nur anwendbar unter gepulsten Bedingungen mit einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 10ms. Das Überschreiten des Dauerstroms, selbst kurzzeitig, kann die LED schädigen.
• Verlustleistung (P_d):405 mW - Die maximale Leistung, die das Gehäuse abführen kann, berechnet aus V_F* I_Fund thermischen Grenzen.
• Betriebstemperatur (T_opr):-40°C bis +85°C - Der Umgebungstemperaturbereich für den Normalbetrieb.
• Lagertemperatur (T_stg):-40°C bis +100°C.
• Thermischer Widerstand (R_{th J-S}):50 °C/W - Dieser kritische Parameter definiert den Temperaturanstieg vom Halbleiterübergang zur Lötstelle pro Watt abgeführter Leistung. Ein niedrigerer Wert zeigt eine bessere Wärmeableitung aus dem Chip an.
• Sperrschichttemperatur (T_j):115 °C - Die maximal zulässige Temperatur am Halbleiterübergang selbst.
• Löttemperatur:Das Bauteil kann Reflow-Löten bei 260°C für 10 Sekunden oder Handlöten bei 350°C für 3 Sekunden widerstehen. Es ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD), weshalb geeignete Handhabungsverfahren erforderlich sind.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Dies sind typische Leistungsparameter, gemessen bei T_Lötstelle= 25°C und I_F= 150mA, sofern nicht anders angegeben.

• Radiometrische Leistung (Φ_e):80 bis 160 mW - Der gesamte emittierte Strahlungsfluss (optische Leistung). Die Toleranz beträgt ±11%.
• Durchlassspannung (V_F):1,8 bis 2,7 V - Der Spannungsabfall über der LED beim spezifizierten Strom. Die Toleranz beträgt ±0,1V. Ein niedrigeres V_Fbei einem gegebenen Strom deutet im Allgemeinen auf einen höheren elektrischen Wirkungsgrad hin.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):120 Grad - Der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke die Hälfte der maximalen Intensität (auf der Achse) beträgt.
• Sperrstrom (I_R):10 µA (max.) bei V_R= 5V - LEDs sind nicht für Sperrspannung ausgelegt; dieser Parameter zeigt den Leckstrom an.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Produkt wird in Bins sortiert, um Konsistenz zu gewährleisten. Entwickler müssen geeignete Bins entsprechend ihren Anwendungsanforderungen auswählen.

3.1 Radiometrisches Leistungs-Binning

Binning bei I_F=150mA. Die Codes C1 bis C4 repräsentieren steigende Ausgangsleistungsbereiche (z.B. C1: 80-100mW, C4: 140-160mW). Die ±11% Toleranz gilt innerhalb jedes Bins.

3.2 Durchlassspannungs-Binning

Binning bei I_F=150mA. Die Codes 25 bis 33 repräsentieren Spannungsbereiche in 0,1V-Schritten von 1,8-1,9V (Bin 25) bis 2,6-2,7V (Bin 33). Die ±0,1V Toleranz gilt. Die Auswahl von LEDs aus einem engen Spannungs-Bin kann das Treiberdesign für Multi-LED-Arrays vereinfachen.

3.3 Peak-Wellenlängen-Binning

Binning bei I_F=150mA. Dies definiert die spektrale Ausgabe:

• FA3: 720 - 730 nm
• FA4: 730 - 740 nm
• FA5: 740 - 750 nm

Die Toleranz für die Messung der dominierenden/Peak-Wellenlänge beträgt ±1nm. Dieses präzise Binning ist entscheidend für Anwendungen wie den Gartenbau, wo spezifische Photonen-Wellenlängen verschiedene Pflanzenreaktionen auslösen.

4. Analyse der Leistungskurven

4.1 Spektrale Verteilung

Das bereitgestellte Spektraldiagramm zeigt eine typische Emissionskurve für eine AlGaInP Far-Rot-LED. Das Maximum liegt innerhalb des Binning-Bereichs (720-750nm), mit einer relativ schmalen spektralen Bandbreite (Halbwertsbreite - FWHM), die für dieses Halbleitermaterial charakteristisch ist und Farbreinheit gewährleistet.

4.2 Durchlassspannung vs. Sperrschichttemperatur (Abb.1)

Diese Kurve zeigt, dass die Durchlassspannung (V_F) einen negativen Temperaturkoeffizienten hat. Wenn die Sperrschichttemperatur (T_j) von 25°C auf 115°C ansteigt, sinkt V_F. Dies ist eine grundlegende Eigenschaft von Halbleiterdioden. Für Konstantstrom-Treiber ist dies kein großes Problem, muss jedoch im thermischen Design und für Schaltungen berücksichtigt werden, die V_Fals Näherung für T_j.

nutzen.

4.3 Relative radiometrische Leistung vs. Durchlassstrom (Abb.2)

Die optische Ausgabe ist sublinear zum Strom. Während die Ausgabe mit dem Strom ansteigt, nimmt die Effizienz (mW/mA) bei höheren Strömen typischerweise aufgrund erhöhter Wärme und des Efficiency-Droop-Effekts ab. Ein Betrieb deutlich unter dem Maximalstrom (z.B. bei 100mA statt 150mA) kann die Effizienz und Lebensdauer verbessern.

4.4 Relative Lichtstärke vs. Sperrschichttemperatur (Abb.3)_jDieses Diagramm zeigt thermisches Quenching. Wenn T

steigt, nimmt die Strahlungsleistung ab. Die Aufrechterhaltung einer niedrigen Sperrschichttemperatur durch effektives Wärmemanagement (z.B. Verwendung einer Leiterplatte mit guten Wärmedurchgangslöchern und einem Kühlkörper) ist entscheidend für eine stabile Lichtausgabe und lange Lebensdauer.

4.5 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (Abb.4)_SDies ist die klassische I-V-Kennlinie einer Diode, die die exponentielle Beziehung zeigt. Die Kurve verschiebt sich mit der Temperatur (wie in Abb.1 zu sehen). Das bereitgestellte Diagramm gilt für T

=25°C.

4.6 Maximaler Treiberstrom vs. Lötstellentemperatur (Abb.5)_{Diese Entlastungskurve ist für die Zuverlässigkeit essenziell. Sie zeigt, dass der maximal zulässige Durchlassstrom reduziert werden muss, wenn die Temperatur an der Lötstelle (und damit indirekt am Übergang) steigt. Wenn die Lötstelle beispielsweise 100°C erreicht, ist der maximale Dauerstrom deutlich geringer als 150mA. Dieses Diagramm basiert auf dem gegebenen R}th J-S

von 50°C/W.

4.7 Abstrahldiagramm (Abb.6)

Das Polardiagramm visualisiert den 120-Grad-Abstrahlwinkel und zeigt die relative Intensität in verschiedenen Winkeln von 0° (auf der Achse) bis 90°. Das Muster erscheint lambertisch oder nahezu lambertisch, was für diesen Gehäusetyp mit einer wasserklaren Harzkuppel üblich ist.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das PLCC-2-Gehäuse hat die Nennabmessungen 2,0mm (Länge) x 1,6mm (Breite) x 0,7mm (Höhe). Die Maßzeichnung spezifiziert Schlüsselmerkmale einschließlich der Anoden- und Kathoden-Pad-Positionen, der Linse und mechanischer Toleranzen (typischerweise ±0,1mm, sofern nicht anders angegeben). Der Chip ist in einem Reflektornapf montiert.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Das Gehäuse hat eine markierte Kathode (typischerweise durch einen grünlichen Farbton auf dem Kathoden-Pad, eine Kerbe oder eine Fase auf dieser Seite des Gehäuses angezeigt). Die korrekte Polarität ist während der Montage essenziell, um Schäden zu vermeiden.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötparameter

Das Bauteil ist für maximal 260°C für 10 Sekunden während des Reflow-Lötens ausgelegt. Es ist entscheidend, ein Profil einzuhalten, das ausreichend vorheizt, um thermischen Schock zu minimieren, die notwendige Spitzentemperatur für das Lötzinn-Reflow erreicht und mit einer kontrollierten Rate abkühlt. Die spezifische Zeit oberhalb der Liquidus-Temperatur (TAL) sollte gemäß den Spezifikationen des Lotpastenherstellers kontrolliert werden.

6.2 Handlöten

Falls Handlöten notwendig ist, darf die Temperatur der Lötspitze 350°C nicht überschreiten, und die Kontaktzeit sollte auf 3 Sekunden pro Pad begrenzt werden. Verwenden Sie ein Niedrigleistungs-Lötkolben (z.B. 30W) mit einer feinen Spitze. Wenden Sie Wärme auf das Leiterplatten-Pad an, nicht direkt auf den LED-Körper, und führen Sie dann das Lot zu.

6.3 Lagerung und Handhabung

Die Bauteile sind feuchtigkeitsempfindlich (MSL-Klassifizierung durch die feuchtigkeitsbeständige Verpackung impliziert). Wenn der Schutzbeutel geöffnet wird oder die Expositionszeitgrenze überschritten wird, ist ein Trocknen vor dem Reflow erforderlich, um \"Popcorning\"-Schäden zu verhindern. Immer mit ESD-Vorsichtsmaßnahmen handhaben.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Rolle und Band-Spezifikationen

Die LEDs werden auf geprägter Trägerbandfolie geliefert, die auf Rollen aufgewickelt ist. Die Rollenabmessungen, Taschenabstand (Pitch) und Bandbreite sind spezifiziert, um mit Standard-SMD-Bestückungsgeräten kompatibel zu sein. Jede Rolle enthält 4000 Stück.

7.2 Feuchtigkeitsbeständige Verpackung

Die Rollen sind in einer aluminiumbeschichteten Feuchtigkeitsschutzfolie mit Trockenmittel versiegelt, um eine trockene Umgebung aufrechtzuerhalten und den Anforderungen der Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL) zu entsprechen.

7.3 Etikettenerklärung

Das Rollenetikett enthält wichtige Informationen: Kundeneigene Artikelnummer (CPN), Artikelnummer (P/N), Packmenge (QTY) und die spezifischen Bin-Codes für Lichtstärke-Klasse (CAT), dominante Wellenlänge (HUE) und Durchlassspannungsklasse (REF), zusammen mit der Losnummer (LOT No).

8. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

8.1 Wärmemanagement_{Angesichts des R}th J-S

von 50°C/W ist eine effektive Wärmeableitung für einen zuverlässigen Betrieb bei vollem Strom unabdingbar. Verwenden Sie eine Leiterplatte mit einem dedizierten Wärmepad, das mit dem thermischen Pfad der LED (oft das Kathoden-Pad) verbunden ist, und setzen Sie Wärmedurchgangslöcher ein, um Wärme zu internen Masseflächen oder einem externen Kühlkörper zu leiten. Die Entlastungskurve (Abb.5) muss verwendet werden, um den maximal sicheren Betriebsstrom für den spezifischen thermischen Widerstand Ihrer Platine zu bestimmen.

8.2 Elektrische Ansteuerung

LEDs sollten immer mit einer Konstantstromquelle und nicht mit einer Konstantspannung betrieben werden. Dies gewährleistet eine stabile Lichtausgabe und schützt die LED vor thermischem Durchgehen. Der Treiber sollte für den Durchlassspannungsbereich des ausgewählten Bins (1,8-2,7V) beim gewünschten Betriebsstrom ausgelegt sein. Erwägen Sie die Implementierung von Pulsweitenmodulation (PWM) zur Dimmung, um Farbverschiebungen zu vermeiden, die bei analoger (Stromreduktion) Dimmung auftreten können.

8.3 Optische Integration

Der große 120-Grad-Abstrahlwinkel kann sekundäre Optiken (Linsen, Reflektoren) erfordern, wenn ein stärker fokussierter Strahl benötigt wird. Das wasserklare Harz ermöglicht eine hohe Lichtextraktion. Für Gartenbauanwendungen sollte das Leuchtendesign einen gleichmäßigen Far-Rot-Photonenfluss über die Zielfläche gewährleisten, oft in Kombination mit anderen Wellenlängen (z.B. Tiefrot 660nm, Blau).

9. Zuverlässigkeit und Qualitätssicherung

• Das Datenblatt listet einen umfassenden Satz von Zuverlässigkeitstests auf, die mit einem 90% Konfidenzniveau und 10% Los-Toleranz-Prozentualer Fehler (LTPD) durchgeführt wurden. Tests umfassen:
• Beständigkeit gegen Lötwärme (260°C/10s, 3x)
• Temperaturwechsel (-40°C bis +100°C)
• Hochtemperatur-/Feuchtigkeits-Lebensdauer (85°C/85% RH, 1000h)
• Hoch-/Tieftemperatur-Lagerung und Betriebslebensdauertests

Puls- und Temperaturschocktests

Diese Tests validieren die Robustheit der Gehäusekonstruktion, der Bonddrähte und der Halbleiterintegrität unter verschiedenen Umgebungsbelastungen.

10. Technische Prinzipien und Trends

10.1 Funktionsprinzip

Diese LED basiert auf einem Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid (AlGaInP) Halbleiter. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die spezifische Bandlückenenergie der AlGaInP-Legierung bestimmt die emittierte Wellenlänge, in diesem Fall im 720-750nm Far-Rot-Bereich. Das PLCC-2-Gehäuse bietet Umweltschutz, eine Primärlinse zur Lichteinkopplung und einen thermischen Pfad.

10.2 Branchenkontext und Trends