SMD PLCC-2 Grün-LED G67-12S Datenblatt - Mittlere Leistung - 60mA - 3,2V - 120° Abstrahlwinkel - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die G67-12S ist eine oberflächenmontierbare (SMD) LED im PLCC-2-Gehäuse. Sie wird als LED mittlerer Leistung klassifiziert und ist darauf ausgelegt, eine gute Balance zwischen Leistung und Energieverbrauch zu bieten. Die primäre Lichtfarbe ist grün, erzeugt durch InGaN-Chip-Technologie mit einer wasserklaren Harzverkapselung. Diese Kombination sorgt für einen weiten Abstrahlwinkel, was sie für Anwendungen geeignet macht, die eine breite Lichtverteilung erfordern.

Die zentralen Vorteile dieser LED sind ihre hohe Effizienz, die eine gute Lichtausbeute bei dem aufgenommenen elektrischen Strom bedeutet, sowie ihre kompakte Bauform, die die Integration in moderne, platzbeschränkte Beleuchtungslösungen erleichtert. Ihre Konformität mit bleifreien und RoHS-Richtlinien stellt sicher, dass sie die aktuellen Umwelt- und Sicherheitsstandards für elektronische Bauteile erfüllt.

Der Zielmarkt für dieses Bauteil umfasst verschiedene Beleuchtungsanwendungen, bei denen zuverlässige, effiziente grüne Beleuchtung benötigt wird. Ihre Eigenschaften machen sie zu einer vielseitigen Wahl für Entwickler.

2. Vertiefung der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Das Bauteil darf nicht über diese Grenzwerte hinaus betrieben werden, um dauerhafte Schäden zu vermeiden. Die absoluten Maximalwerte sind bei einer Lötstellen-Temperatur (T_Lötstelle) von 25°C spezifiziert.

• Durchlassstrom (I_F):60 mA (Dauerbetrieb)
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP):100 mA (Zulässig bei einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 10ms)
• Verlustleistung (P_d):230 mW
• Betriebstemperatur (T_opr):-40°C bis +85°C
• Lagertemperatur (T_stg):-40°C bis +100°C
• Elektrostatische Entladung (ESD) Human Body Model (HBM):2000 V. Die Komponente ist ESD-empfindlich und erfordert entsprechende Handhabungsverfahren.
• Thermischer Widerstand (R_{th J-S}):50 °C/W (Sperrschicht zur Lötstelle). Dieser Parameter ist entscheidend für das Wärmemanagement-Design.
• Maximale Sperrschichttemperatur (T_j):115 °C
• Löttemperatur:Für Reflow-Löten sind maximal 260°C für 10 Sekunden spezifiziert. Für Handlöten beträgt die Grenze 350°C für maximal 3 Sekunden pro Anschluss.

2.2 Elektro-optische Kenngrößen

Diese wichtigen Leistungsparameter werden unter Standard-Testbedingungen gemessen (T_Lötstelle= 25°C, I_F= 60 mA).

• Lichtstrom (I_v):13,0 lm (Minimum), 18,0 lm (Maximum). Der typische Wert liegt innerhalb dieses Bereichs. Eine Toleranz von ±11% gilt.
• Durchlassspannung (V_F):2,9 V (Minimum), 3,4 V (Maximum). Der typische Wert liegt um den Mittelpunkt. Eine Toleranz von ±0,1V gilt.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):120 Grad (typisch). Dies definiert den Winkelbereich, in dem die Lichtstärke mindestens die Hälfte der Spitzenlichtstärke beträgt.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Konsistenz in der Produktion zu gewährleisten, werden LEDs basierend auf Schlüsselparametern in Bins sortiert. Die G67-12S verwendet ein Multi-Code-Binning-System als Teil ihrer vollständigen Produktnummer (z.B. G2C-D1525L4L82934Z6/2T).

3.1 Lichtstrom-Bins

Sortiert nach minimalem und maximalem Lichtstrom bei I_F=60mA. Der Bin-Code (z.B. L4, L5) ist Teil der Produktnummer.

• L4:13,0 lm bis 14,0 lm
• L5:14,0 lm bis 15,0 lm
• L6:15,0 lm bis 16,0 lm
• L7:16,0 lm bis 17,0 lm
• L8:17,0 lm bis 18,0 lm

3.2 Durchlassspannungs-Bins

Sortiert nach Durchlassspannungsbereich bei I_F=60mA.

• 36:2,9 V bis 3,0 V
• 37:3,0 V bis 3,1 V
• 38:3,1 V bis 3,2 V
• 39:3,2 V bis 3,3 V
• 40:3,3 V bis 3,4 V

3.3 Dominante Wellenlängen-Bins

Definiert die primäre Farbwellenlänge (grün).

• G51:515 nm bis 520 nm
• G52:520 nm bis 525 nm

Die Messtoleranz für die dominante/Spitzenwellenlänge beträgt ±1 nm.

4. Analyse der Leistungskurven

4.1 Spektralverteilung

Das bereitgestellte Spektraldiagramm zeigt einen charakteristischen schmalbandigen Emissionspeak im grünen Bereich (ca. 515-535 nm), was typisch für InGaN-basierte grüne LEDs ist. Die Kurve ermöglicht es Entwicklern, die Farbreinheit und die potenzielle Anwendung in Systemen zu verstehen, die auf bestimmte Wellenlängen empfindlich reagieren.

4.2 Durchlassspannung vs. Sperrschichttemperatur

Abbildung 1 zeigt, dass die Durchlassspannung (V_F) einen negativen Temperaturkoeffizienten aufweist. Wenn die Sperrschichttemperatur (T_j) von 25°C auf 115°C ansteigt, nimmt V_Flinear um etwa 0,25V ab. Dies ist eine kritische Überlegung für Konstantstrom-Treiber, da eine feste Spannungsversorgung bei höheren Temperaturen zu einem erhöhten Strom führen könnte.

4.3 Relative radiometrische Leistung vs. Durchlassstrom

Abbildung 2 zeigt die Beziehung zwischen Lichtausgang (radiometrische Leistung) und Treiberstrom. Der Ausgang ist sublinear, er steigt mit dem Strom, neigt aber bei höheren Strömen (nahe 60-70 mA) zur Sättigung. Dies unterstreicht die Bedeutung des Betriebs innerhalb des empfohlenen Strombereichs für optimale Effizienz und Lebensdauer.

4.4 Relativer Lichtstrom vs. Sperrschichttemperatur

Abbildung 3 demonstriert den thermischen Quenching-Effekt. Die Lichtausbeute nimmt mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Bei T_j= 115°C beträgt die Ausbeute etwa 80% ihres Wertes bei 25°C. Eine effektive Wärmeableitung ist daher unerlässlich, um die Helligkeit aufrechtzuerhalten.

4.5 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (IV-Kurve)

Abbildung 4 zeigt die klassische Dioden-IV-Charakteristik der LED bei 25°C. Die Kurve zeigt den exponentiellen Zusammenhang, wobei das Bauteil bei etwa 2,9V einschaltet und im Bereich von 3,0-3,4V beim Nennstrom von 60mA arbeitet.

4.6 Maximaler Treiberstrom vs. Lötstellentemperatur

Abbildung 5 bietet eine Entlastungsrichtlinie. Sie zeigt, dass der maximal zulässige Durchlassstrom abnimmt, wenn die Temperatur an der Lötstelle steigt. Dieses Diagramm ist entscheidend für das Design von Systemen, die in erhöhten Umgebungstemperaturen arbeiten, um sicherzustellen, dass der Grenzwert der Sperrschichttemperatur nicht überschritten wird.

4.7 Abstrahlcharakteristik

Abbildung 6 ist ein Polardiagramm, das die räumliche Verteilung der Lichtstärke darstellt. Die Charakteristik bestätigt den weiten Abstrahlwinkel von 120° und zeigt eine nahezu lambertische (Kosinus-)Verteilung, die typisch für PLCC-Gehäuse mit kuppelförmigem Harz ist und eine gleichmäßige Ausleuchtung über einen großen Bereich bietet.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das PLCC-2-Gehäuse hat eine Standardbauform. Die Maßzeichnung zeigt wichtige Maße wie Gehäuselänge, -breite und -höhe sowie Pad-Abstände und -Größen. Alle nicht spezifizierten Toleranzen betragen ±0,15 mm. Die Kathode ist typischerweise durch eine Markierung auf dem Gehäuse oder im Footprint-Diagramm gekennzeichnet.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Das Datenblatt spezifiziert zwei Lötverfahren:

• Reflow-Löten:Maximale Spitzentemperatur von 260°C für maximal 10 Sekunden.
• Handlöten:Lötspitzentemperatur von 350°C für maximal 3 Sekunden pro Anschluss.

Es ist entscheidend, diese Profile einzuhalten, um thermische Schäden am LED-Chip, den Bonddrähten oder dem Kunststoffgehäuse zu verhindern. Die Komponente ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD), daher sind geeignete ESD-sichere Handhabungs- und Arbeitsplatzpraktiken zwingend erforderlich.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Feuchtigkeitsbeständige Verpackung

Die LEDs werden in feuchtigkeitsbeständiger Verpackung geliefert, um Schäden durch Umgebungsfeuchtigkeit zu verhindern, was für feuchtigkeitsempfindliche Bauteile während des Reflow-Lötens (Popcorning) kritisch ist. Die Verpackung umfasst einen Trägerband, eine Rolle, Trockenmittel und einen versiegelten Aluminium-Feuchtigkeitsschutzbeutel.

7.2 Rollen- und Bandabmessungen

Detaillierte Zeichnungen für die Rolle und das Trägerband sind vorhanden. Die Standardmenge pro Rolle beträgt 4000 Stück. Das Trägerband hat Taschen, die das PLCC-2-Gehäuse während des Transports und der automatisierten Montage sicher halten.

7.3 Etikettenerklärung

Das Rollenetikett enthält mehrere Codes: CPN (Kunden-Teilenummer), P/N (Produktnummer), QTY (Menge), CAT (Lichtstärke-Klasse/Bin), HUE (Dominante Wellenlänge-Klasse/Bin), REF (Durchlassspannungs-Klasse/Bin) und LOT No (Losnummer für Rückverfolgbarkeit).

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• Dekorative und Unterhaltungsbeleuchtung:Ideal für Leuchtreklame, architektonische Akzentbeleuchtung und Bühnenbeleuchtung aufgrund ihrer lebhaften grünen Farbe und des weiten Winkels.
• Agrarbeleuchtung:Kann in speziellen gartenbaulichen Beleuchtungssystemen verwendet werden, in denen bestimmte grüne Wellenlängen für die Pflanzenforschung oder Zusatzbeleuchtung benötigt werden.
• Allgemeine Anzeige- und Hintergrundbeleuchtung:Geeignet für Statusanzeigen, Panel-Hintergrundbeleuchtung und Unterhaltungselektronik, bei denen eine helle, effiziente grüne Lichtquelle benötigt wird.

8.2 Designüberlegungen

• Strombegrenzung:Ein externer strombegrenzender Widerstand oder Konstantstromtreiber istabsolut notwendig, um Überstromschäden zu verhindern, wie in den \"Vorsichtsmaßnahmen für die Verwendung\" vermerkt.
• Wärmemanagement:Angesichts des thermischen Widerstands von 50 °C/W und der Empfindlichkeit der Lichtausbeute gegenüber der Temperatur wird für Hochleistungs- oder Hochtemperaturbetrieb ein ordnungsgemäßes PCB-Layout mit ausreichender Wärmeableitung und gegebenenfalls einem Kühlkörper empfohlen.
• Optisches Design:Der 120° Abstrahlwinkel vereinfacht das Design von Sekundäroptiken für Anwendungen, die diffuses Licht benötigen. Für fokussierte Strahlen können zusätzliche Linsen erforderlich sein.

9. Zuverlässigkeitstests

Das Datenblatt listet einen umfassenden Satz von Zuverlässigkeitstests auf, die mit einem Konfidenzniveau von 90% und einer Los-Toleranz-Prozent-Defekt (LTPD) von 10% durchgeführt wurden. Tests umfassen:

• Reflow-Lötbeständigkeit
• Thermoschock (-10°C ↔ +100°C)
• Temperaturwechsel (-40°C ↔ +100°C)
• Hochtemperatur-/Feuchtigkeitslagerung (85°C/85% RH)
• Hochtemperatur-/Feuchtigkeitsbetrieb (85°C/85% RH, 30mA)
• Hoch-/Tieftemperatur-Lagerungs- & Betriebslebensdauertests

Diese Tests validieren die Robustheit der LED unter verschiedenen Umwelt- und Betriebsbelastungen und gewährleisten eine langfristige Leistung in Feldanwendungen.

10. Technischer Vergleich und Differenzierung

Als grüne LED mittlerer Leistung im PLCC-2-Gehäuse besetzt die G67-12S eine spezifische Nische. Im Vergleich zu Niedrigleistungs-Indikator-LEDs bietet sie einen deutlich höheren Lichtstrom (13-18 lm vs. typisch <5 lm). Im Vergleich zu Hochleistungs-LEDs arbeitet sie mit niedrigerem Strom und erfordert ein weniger komplexes Wärmemanagement, was das Treiberdesign vereinfacht. Ihr Hauptvorteil ist die gute Balance aus Helligkeit, Effizienz und einfacher Handhabung in Standard-SMD-Montageprozessen. Der weite 120° Abstrahlwinkel ist ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal gegenüber LEDs mit engerem Strahl und macht sie für Flächenbeleuchtung gegenüber Punktbeleuchtung bevorzugt.

11. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Welchen Treiberstrom sollte ich verwenden?

A: Der Nenn-Dauer-Durchlassstrom beträgt 60 mA. Ein auf 60 mA eingestellter Konstantstromtreiber wird für optimale Leistung und Lebensdauer empfohlen. Überschreiten Sie diesen Wert nicht, ohne die Entlastungskurven für die Temperatur zu konsultieren.

F: Warum ist der Durchlassspannungsbereich so wichtig?

A: Der V_F-Bin (z.B. 38 für 3,1-3,2V) gewährleistet Konsistenz, wenn mehrere LEDs parallel geschaltet sind. Das Abgleichen der V_F-Bins hilft, eine gleichmäßige Stromaufteilung und Helligkeit zu erreichen.

F: Wie interpretiere ich den Lichtstrom-Bin-Code (z.B. L4)?

A: Der Bin-Code spezifiziert die garantierten minimalen und maximalen Lichtausgangswerte für diese spezifische Gruppe von LEDs. Die Auswahl eines höheren Bins (z.B. L8) garantiert höhere Helligkeit, kann sich aber auf Kosten und Verfügbarkeit auswirken.

F: Kann ich diese LED mit einer 3,3V-Versorgungsspannung betreiben?

A: Möglicherweise, aber es wird nicht empfohlen. Die Durchlassspannung kann bis zu 3,4V betragen. Eine 3,3V-Versorgung könnte nicht alle Einheiten vollständig einschalten, insbesondere solche in höheren V_F-Bins. Verwenden Sie immer eine für die V_F range.

der LED ausgelegte Strombegrenzungsschaltung.

12. Design- und Anwendungsfallstudie

Szenario: Design eines dekorativen LED-Streifenlichts.

Ein Entwickler möchte einen flexiblen LED-Streifen für architektonische Deckenleistenbeleuchtung erstellen. Er wählt die G67-12S aufgrund ihrer grünen Farbe, des weiten Abstrahlwinkels (für gleichmäßige Wandausleuchtung) und der mittleren Leistungsklasse (vereinfacht das Netzteil-Design im Vergleich zu Hochleistungs-LEDs).Umsetzung:

LEDs werden alle 50mm auf dem Streifen platziert. Sie werden in Reihen von 3 LEDs plus einem strombegrenzenden Widerstand gruppiert, ausgelegt für eine 12V DC-Eingangsspannung. Der Widerstandswert wird basierend auf der typischen Durchlassspannung (z.B. 3,2V x 3 = 9,6V) und dem gewünschten Strom von 60mA berechnet: R = (12V - 9,6V) / 0,060A = 40 Ohm. Die Leiterplatte enthält ausreichend Kupferfläche für die Wärmeableitung. Der weite Abstrahlwinkel macht Sekundärdiffusoren überflüssig, was Kosten und Komplexität reduziert. Die feuchtigkeitsbeständige Rollenverpackung stellt sicher, dass die Komponenten ohne Vorbacken für die automatisierte Montage bereit ankommen.

13. Funktionsprinzip

Die G67-12S ist eine Halbleiter-Lichtquelle. Ihr Kern ist ein Chip aus Indium-Gallium-Nitrid (InGaN)-Materialien. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Einschaltspannung der Diode (ca. 2,9V) überschreitet, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich des Halbleiters und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die spezifische Zusammensetzung der InGaN-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt der Wellenlänge des emittierten Lichts entspricht – in diesem Fall grün (515-525 nm). Das wasserklare Epoxidharz-Verkapselungsmaterial schützt den Chip, fungiert als Linse, um den Lichtaustritt zu einem breiten Strahl zu formen, und kann Leuchtstoffe oder andere Materialien enthalten, obwohl es bei einer monochromatischen grünen LED typischerweise rein transparent ist.

14. Technologietrends

Das Segment der LEDs mittlerer Leistung, verkörpert durch Komponenten wie die G67-12S, entwickelt sich weiter. Allgemeine Branchentrends umfassen:Erhöhte Effizienz:

Fortlaufende Verbesserungen im Chipdesign, der Epitaxie und der Extraktionseffizienz des Gehäuses führen zu höheren Lumen pro Watt (lm/W), was den Energieverbrauch bei gleicher Lichtausbeute reduziert.Verbesserte Farbkonsistenz:

Engere Binning-Toleranzen für Wellenlänge und Lichtstrom werden zum Standard, was eine bessere Farbabstimmung in Multi-LED-Systemen ohne manuelle Sortierung ermöglicht.Erhöhte Zuverlässigkeit:

Fortschritte bei Verpackungsmaterialien (z.B. Hochtemperatursilikone) und Die-Attach-Technologien erhöhen die maximalen Sperrschichttemperaturen und verlängern die Betriebslebensdauer.Miniaturisierung: