SMD PLCC-2 LED Datenblatt - Gehäuse 5,0x2,0x1,7mm - Spannung max. 3,4V - Leistung 0,51W - Weißlicht

1. Produktübersicht

Dieses Dokument erläutert die Spezifikationen einer oberflächenmontierbaren (SMD) LED im PLCC-2-Gehäuse (Plastic Leaded Chip Carrier). Diese Komponente wird als mittelstarke LED klassifiziert, die einen Ausgleich zwischen Lichtausbeute und Leistungsaufnahme bietet. Die primäre Lichtfarbe ist Weiß, verfügbar in verschiedenen korrelierten Farbtemperaturen (CCT), darunter Warmweiß, Neutralweiß und Kaltweiß. Das Gehäuse ist als Top-View-Design ausgeführt und besteht aus wasserklarem Harz für eine optimale Lichtauskopplung.

Die Kernvorteile dieser LED-Serie umfassen eine hohe Lichtausbeute, einen weiten Betrachtungswinkel von 120 Grad sowie die Einhaltung moderner Umwelt- und Sicherheitsstandards wie RoHS, REACH und halogenfrei. Ihre kompakte Bauform und zuverlässige Leistung machen sie für ein breites Spektrum an Allgemein- und Dekorationsbeleuchtungsanwendungen geeignet.

2. Vertiefung der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Die Betriebsgrenzen des Bauteils sind unter spezifischen Bedingungen (Lötstellen-Temperatur bei 25°C) definiert. Eine Überschreitung dieser Werte kann zu dauerhaften Schäden führen.

• Durchlassstrom (I_F)): 150 mA (Dauerbetrieb).
• Spitzendurchlassstrom (I_FP)): 300 mA, zulässig unter gepulsten Bedingungen mit einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 10 ms.
• Verlustleistung (P_d)): Maximal 510 mW.
• Betriebstemperatur (T_opr)): -40°C bis +85°C.
• Lagertemperatur (T_stg)): -40°C bis +100°C.
• Thermischer Widerstand (R_{th J-S})): 32 °C/W (Sperrschicht zur Lötstelle).
• Sperrschichttemperatur (T_j)): Maximal 115 °C.
• Löttemperatur: Reflow-Löten ist bei 260°C für 10 Sekunden spezifiziert. Handlöten ist bei 350°C für maximal 3 Sekunden erlaubt.

Wichtiger Hinweis: Dieses Produkt ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD). Während der Montage und Handhabung müssen geeignete ESD-Schutzmaßnahmen eingehalten werden.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Die wichtigsten Leistungsparameter werden bei einem Durchlassstrom (I_F) von 150 mA und einer Lötstellentemperatur von 25°C gemessen.

• Lichtstrom (Φ): Der Mindestwert variiert je nach Produktvariante, beginnend bei 55 Lumen. Eine typische Toleranz von ±11% gilt.
• Durchlassspannung (V_F)): Liegt typischerweise zwischen einem Minimum von 2,8V und einem Maximum von 3,4V bei 150mA. Die Toleranz beträgt ±0,1V.
• Farbwiedergabeindex (CRI/Ra): Für die aufgeführten Varianten ist ein Minimum von 80 garantiert, mit einer Toleranz von ±2.
• Betrachtungswinkel (2θ_1/2)): 120 Grad (typisch).
• Sperrstrom (I_R)): Maximal 50 µA bei einer Sperrspannung (V_R) von 5V.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Produkt verwendet ein umfassendes Binning-System, um Farb- und Leistungskonsistenz zu gewährleisten. Die Artikelnummer selbst kodiert wichtige Binning-Informationen.

3.1 Dekodierung der Artikelnummer

Die Struktur der Artikelnummer, zum Beispiel50-217ST/KK5C-H275534Z15/2T, enthält mehrere Schlüsselidentifikatoren:

• CRI-Code: 'K' zeigt einen minimalen CRI von 80 an.
• CCT-Code: '27' zeigt eine korrelierte Farbtemperatur von 2700K (Warmweiß) an. Andere Codes sind 30 (3000K), 40 (4000K), 50 (5000K), 57 (5700K) und 65 (6500K).
• Lichtstrom-Bin: '55' zeigt einen minimalen Lichtstrom von 55 Lumen für diese spezifische CCT/CRI-Kombination an.
• Durchlassspannungs-Bin: '34' zeigt eine maximale Durchlassspannung von 3,4V an.
• Durchlassstrom-Index: 'Z15' spezifiziert den Betriebsdurchlassstrom von 150mA.

3.2 Lichtstrom-Binning

Die Lichtausbeute wird in Bins kategorisiert, die mit Codes wie R2, R3 usw. bezeichnet werden. Jeder definiert einen Min/Max-Lichtstrombereich bei 150mA. Zum Beispiel umfasst Bin R2 55 bis 60 lm. Die Standardtoleranz für den Lichtstrom beträgt ±11%.

3.3 Durchlassspannungs-Binning

Die Durchlassspannung wird mit zweistelligen Codes von 35 bis 40 gebinnt. Jeder Bin repräsentiert einen 0,1V-Bereich, beginnend bei 2,8-2,9V (Bin 35) bis zu 3,3-3,4V (Bin 40). Die Toleranz beträgt ±0,1V.

3.4 Binning der Farbortkoordinaten

Für eine präzise Farbkontrolle werden die Farbortkoordinaten (x, y im CIE-1931-Diagramm) innerhalb jeder CCT-Gruppe eng gebinnt. Das Datenblatt enthält detaillierte Tabellen mit Koordinatengrenzen für mehrere Sub-Bins (z.B. 27K-A, 27K-B für 2700K). Dies stellt sicher, dass LEDs aus demselben Bin visuell farblich identisch erscheinen. Referenzbereiche definieren die Ziel-CCT für jede Hauptbin-Gruppe.

4. Anwendungsvorschläge

4.1 Typische Anwendungsszenarien

• Allgemeinbeleuchtung: Ideal für LED-Lampen, -Röhren und -Panels, bei denen ein Gleichgewicht zwischen Effizienz, Lichtqualität und Kosten erforderlich ist.
• Dekorations- und Unterhaltungsbeleuchtung: Geeignet für Akzentbeleuchtung, Beschilderung und Bühnenbeleuchtung aufgrund des weiten Betrachtungswinkels und der verfügbaren CCTs.
• Kontrollleuchten: Kann für Statusanzeigen verwendet werden, die eine höhere Helligkeit als Standard-LEDs erfordern.
• Schalterbeleuchtung: Anwendbar für beleuchtete Schalter und Bedienfelder.

4.2 Designüberlegungen

• Thermisches Management: Bei einem thermischen Widerstand von 32°C/W sind ein geeignetes PCB-Layout und eine Wärmeableitung entscheidend, um die Sperrschichttemperatur unter 115°C zu halten, insbesondere beim Betrieb mit maximalem Durchlassstrom. Dies gewährleistet langfristige Zuverlässigkeit und stabile Lichtleistung.
• Stromversorgung: Ein Konstantstromtreiber wird empfohlen, um eine stabile Lichtleistung und Farbkonstanz zu gewährleisten. Der Treiber sollte so ausgelegt sein, dass die absoluten Maximalwerte für Durchlass- und Spitzenstrom nicht überschritten werden.
• Optisches Design: Der 120-Grad-Betrachtungswinkel ist ein typischer Wert. Für spezifische Lichtverteilungen können sekundäre Optiken (Linsen, Reflektoren) erforderlich sein.

5. Löt- und Montageanleitung

5.1 Reflow-Lötparameter

Die Komponente ist mit Standard-Infrarot- oder Konvektions-Reflow-Prozessen kompatibel. Der kritische Parameter ist eine Spitzentemperatur von 260°C, die nicht länger als 10 Sekunden überschritten werden sollte. Das empfohlene Reflow-Profil sollte den JEDEC- oder IPC-Standards für SMD-Bauteile folgen.

5.2 Handlöten

Falls Handlöten notwendig ist, muss äußerste Vorsicht walten. Die Temperatur der Lötspitze sollte auf 350°C begrenzt sein, und die Kontaktzeit mit einem einzelnen Anschluss darf 3 Sekunden nicht überschreiten, um thermische Schäden am Kunststoffgehäuse und am LED-Chip zu verhindern.

5.3 Lagerbedingungen

Um die Lötbarkeit zu erhalten und Feuchtigkeitsaufnahme zu verhindern (die während des Reflow-Lötens zu "Popcorning" führen kann), sollten die Bauteile in ihren original Feuchtigkeitssperrbeuteln mit Trockenmittel in einer kontrollierten Umgebung gelagert werden. Der Lagertemperaturbereich liegt zwischen -40°C und +100°C.

6. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die Standardverpackungsmenge ist im Suffix der Artikelnummer angegeben (/2Tbezieht sich wahrscheinlich auf Band- und Spulenverpackung). Für spezifische Spulenmengen und Verpackungsabmessungen konsultieren Sie bitte das Verpackungsspezifikationsdokument des Herstellers. Bestellen Sie stets unter Verwendung der vollständigen Produktnummer, um den Erhalt der korrekten CCT-, CRI-, Lichtstrom- und Spannungs-Bin-Variante zu garantieren.

7. Technischer Vergleich und Positionierung

Als mittelstarke LED im PLCC-2-Gehäuse positioniert sich dieses Produkt zwischen schwachen Kontroll-LEDs und starken Beleuchtungs-LEDs. Ihre wichtigsten Unterscheidungsmerkmale sind:

• Im Vergleich zu schwachen LEDs: Bietet einen deutlich höheren Lichtstrom, was sie für Beleuchtungszwecke statt nur für Anzeigen geeignet macht.
• Im Vergleich zu starken LEDs: Arbeitet typischerweise mit niedrigerem Strom und hat ein einfacheres Gehäuse, was oft zu niedrigeren Systemkosten und einfacherer Treiberschaltung führt, während sie für viele Anwendungen dennoch eine gute Effizienz bietet.
• Gehäusevorteil: Das PLCC-2-Gehäuse bietet im Vergleich zu einfacheren SMD-Gehäusen wie 0603 oder 0805 eine stabile mechanische Struktur und einen guten Wärmeleitpfad.

8. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

8.1 Wie hoch ist der tatsächliche Leistungsverbrauch dieser LED?

Der Leistungsverbrauch wird als Durchlassspannung (V_F) × Durchlassstrom (I_F) berechnet. Unter den typischen Maximalbedingungen (3,4V, 150mA) beträgt die Leistung 0,51W, was der maximalen Verlustleistung entspricht. Die tatsächliche Leistung variiert leicht, abhängig vom spezifischen V_F-Bin der LED.

8.2 Wie wähle ich die richtige CCT und den richtigen CRI für meine Anwendung?

Wählen Sie die CCT basierend auf der gewünschten "Wärme" des weißen Lichts: 2700K-3000K für warmes, gemütliches Licht (ähnlich Glühbirnen); 4000K-5000K für neutrales Weiß (üblich in Büros); 5700K-6500K für kühles, tageslichtähnliches Weiß. Ein CRI von 80 (min) ist für Allgemeinbeleuchtung geeignet, bei der exzellente Farbtreue nicht kritisch ist. Für Einzelhandels- oder Museumsbeleuchtung wäre eine Variante mit höherem CRI (falls verfügbar) vorzuziehen.

8.3 Warum ist thermisches Management so wichtig?

Die LED-Effizienz und -Lebensdauer verschlechtern sich mit steigender Sperrschichttemperatur. Das Überschreiten der maximalen Sperrschichttemperatur (115°C) kann zu schnellem Ausfall führen. Der thermische Widerstand von 32°C/W bedeutet, dass pro Watt Verlustleistung die Sperrschicht 32°C heißer als die Lötstelle wird. Daher ist es für Leistung und Langlebigkeit entscheidend, die PCB-Temperatur durch gutes Design niedrig zu halten.

9. Praktisches Designbeispiel

Szenario: Entwurf einer 2700K Warmweiß-LED-Lampe als Ersatz für eine 40W-Glühbirne, mit einem Ziel von etwa 450 Lumen.

Umsetzung:

1. LED-Auswahl: Wählen Sie die50-217ST/KK5C-H275534Z15/2T-Variante (2700K, 80 CRI min, 55 lm min).
2. Mengenberechnung: Um 450 Lumen zu erreichen, wären mindestens 9 LEDs (450 lm / 55 lm pro LED) erforderlich, angeordnet in Reihe, parallel oder einer Reihen-Parallel-Kombination.
3. Treiberdesign: Ein Konstantstromtreiber mit einer Ausgabe von 150mA ist erforderlich. Wenn alle 9 LEDs in Reihe geschaltet sind, muss die Ausgangsspannung des Treibers die Summe der einzelnen V_F-Werte aufnehmen (9 * ~3,2V ≈ 28,8V).
4. Thermisches Design: Die gesamte Verlustleistung beträgt etwa 9 * 0,48W = 4,32W. Die Leiterplatte muss mit ausreichender Kupferfläche ausgelegt oder an einem Metallkühlkörper befestigt werden, um die Lötstellen der LEDs ausreichend kühl zu halten und sicherzustellen, dass die Sperrschichttemperatur innerhalb sicherer Grenzen bleibt.
5. Optisches Design: Eine Diffusorabdeckung würde verwendet, um das Licht der mehreren diskreten Quellen zu einem gleichmäßigen Strahl zu vermischen.

10. Funktionsprinzip und Technologietrends

10.1 Grundlegendes Funktionsprinzip

Diese weiße LED basiert auf einem Halbleiterchip, typischerweise aus InGaN (Indiumgalliumnitrid), der Licht im blauen oder ultravioletten Spektrum emittiert, wenn elektrischer Strom in Durchlassrichtung fließt. Dieses Primärlicht regt dann eine Phosphorbeschichtung (YAG:Ce oder ähnlich) im Gehäuse an. Der Phosphor wandelt einen Teil des Primärlichts in längere Wellenlängen (gelb, rot) um. Die Mischung aus dem verbleibenden blauen Licht und dem vom Phosphor emittierten Licht führt zur Wahrnehmung von weißem Licht. Die spezifische Zusammensetzung der Phosphore bestimmt die CCT und den CRI der Ausgabe.

10.2 Branchentrends

Die Entwicklung mittelstarker LEDs wie dieser wird durch mehrere Schlüsseltrends vorangetrieben:

• Erhöhte Effizienz (lm/W): Fortlaufende Verbesserungen im Chipdesign, der Phosphortechnologie und der Gehäuseeffizienz führen zu höherer Lichtausbeute bei gleichem elektrischem Input und reduzieren den Energieverbrauch.
• Verbesserte Farbqualität: Es gibt einen kontinuierlichen Druck hin zu höheren CRI-Werten und konsistenterer Farbwiedergabe über Chargen hinweg, ermöglicht durch fortschrittliche Binning-Systeme und Phosphorformulierungen.
• Miniaturisierung und Integration:
• Standardisierung und Kostenreduzierung: Mit steigenden Stückzahlen werden Verpackungs- und Fertigungsprozesse stärker standardisiert, was zu niedrigeren Kosten und breiterer Akzeptanz in verschiedenen Beleuchtungsanwendungen führt.

Diese Komponente stellt eine ausgereifte und optimierte Lösung in dieser sich entwickelnden Landschaft dar und bietet eine zuverlässige Kombination aus Leistung, Qualität und Kosteneffizienz für Mainstream-Beleuchtungsbedürfnisse.