SMD Mittelleistungs-Gelbe LED 67-21S Datenblatt - PLCC-2 Gehäuse - 2,1-2,8V - 70mA - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument erläutert die Spezifikationen einer SMD-Mittelleistungs-LED im PLCC-2-Gehäuse, die gelbes Licht emittiert. Für allgemeine Beleuchtungsanwendungen konzipiert, bietet sie eine ausgewogene Kombination aus Leistung, Effizienz und kompakter Bauweise. Das Bauteil zeichnet sich durch einen großen Betrachtungswinkel aus, ist bleifrei aufgebaut und entspricht den RoHS-Umweltstandards, was es für moderne Elektronikfertigungsprozesse geeignet macht.

1.1 Kernmerkmale und Vorteile

Die Hauptvorteile dieser LED sind ihre hohe Lichtausbeute und ihr Mittelleistungsprofil, das einen effizienten Betrieb in verschiedenen Beleuchtungsszenarien ermöglicht. Die kompakte PLCC-2-Bauform erleichtert die einfache Integration in Leiterplattenlayouts, während der große Betrachtungswinkel von 120 Grad eine gleichmäßige Lichtverteilung gewährleistet. Die Konformität mit der bleifreien und RoHS-Richtlinie entspricht globalen Umweltvorschriften.

1.2 Zielanwendungen und Märkte

Diese LED ist als vielseitiges Bauelement für mehrere Beleuchtungssegmente entwickelt. Ihre Hauptanwendungsgebiete umfassen dekorative und Entertainment-Beleuchtung, wo konstante Farbe und Helligkeit entscheidend sind. Sie eignet sich auch für landwirtschaftliche Beleuchtungssysteme. Darüber hinaus macht sie ihre allgemeine Verwendbarkeit zu einer zuverlässigen Wahl für Kontrollleuchten, Hintergrundbeleuchtung und andere gängige Beleuchtungsaufgaben in der Konsum- und Industrielektronik.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Analyse

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Aufschlüsselung der Betriebsgrenzen und Leistungsmerkmale des Bauteils unter definierten Testbedingungen.

2.1 Absolute Grenzwerte

Die absoluten Grenzwerte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Diese Werte sind bei einer Lötstellen-Temperatur (T_Soldering) von 25°C spezifiziert. Der Dauer-Vorwärtsstrom (I_F) darf 70 mA nicht überschreiten. Für gepulsten Betrieb ist ein Spitzen-Vorwärtsstrom (I_FP) von 140 mA bei einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 10 ms zulässig. Die maximale Verlustleistung (P_d) beträgt 200 mW. Das Bauteil kann in einem Umgebungstemperaturbereich (T_opr) von -40°C bis +85°C betrieben und zwischen -40°C und +100°C gelagert (T_stg) werden. Der thermische Widerstand von der Sperrschicht zur Lötstelle (R_th J-S) beträgt 50 °C/W, und die maximal zulässige Sperrschichttemperatur (T_j) liegt bei 115°C. Das Löten muss strengen Temperaturprofilen folgen: Reflow-Löten bei 260°C für maximal 10 Sekunden oder Handlöten bei 350°C für maximal 3 Sekunden. Ein wichtiger Hinweis betont, dass das Produkt empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD) ist und entsprechende Handhabungsvorkehrungen erfordert.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Die elektro-optischen Eigenschaften werden bei T_Soldering = 25°C und einem Teststrom (I_F) von 60 mA gemessen, was einem typischen Arbeitspunkt entspricht. Der Lichtstrom (I_v) hat einen typischen Bereich von 8,5 lm (Minimum) bis 13,0 lm (Maximum). Die Vorwärtsspannung (V_F) liegt typischerweise zwischen 2,1 V und 2,8 V. Der Betrachtungswinkel (2θ_1/2), definiert als der volle Winkel bei halber Intensität, beträgt 120 Grad. Der Sperrstrom (I_R) ist garantiert maximal 50 µA, wenn eine Sperrspannung (V_R) von 5V angelegt wird. Wichtige Toleranzen werden angegeben: Der Lichtstrom hat eine Toleranz von ±11%, und die Vorwärtsspannung hat eine Toleranz von ±0,1V um ihren Binning-Wert.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um die Konsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs anhand wichtiger Leistungsparameter in Bins sortiert. Dies ermöglicht es Entwicklern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Anwendungsanforderungen an Helligkeit und elektrische Eigenschaften erfüllen.

3.1 Lichtstrom-Binning

Die Lichtleistung wird in mehrere Bin-Codes (B7, B8, B9, L1, L2, L3) kategorisiert, die jeweils einen spezifischen Bereich von minimalen und maximalen Lichtstromwerten definieren, gemessen bei I_F=60mA. Beispielsweise deckt Bin B7 8,5 bis 9,0 lm ab, während Bin L3 12,0 bis 13,0 lm abdeckt. Die Gesamttoleranz für den Lichtstrom beträgt ±11%.

3.2 Vorwärtsspannungs-Binning

Die Vorwärtsspannung wird in Codes von 28 bis 34 eingeteilt, wobei jeder einen 0,1V-Schritt repräsentiert. Bin 28 deckt 2,1V bis 2,2V ab, und Bin 34 deckt 2,7V bis 2,8V ab. Die Toleranz für die Vorwärtsspannung beträgt ±0,1V vom Binning-Bereich.

3.3 Binning der dominanten Wellenlänge

Die gelbe Farbe wird durch ihre dominante Wellenlänge definiert. Es werden zwei Bin-Codes spezifiziert: Y52 für einen dominanten Wellenlängenbereich von 585 nm bis 590 nm und Y53 für 590 nm bis 595 nm. Die Messtoleranz für die dominante/Spitzenwellenlänge beträgt ±1 nm.

4. Analyse der Leistungskurven

Grafische Daten geben Aufschluss darüber, wie sich die LED unter verschiedenen Betriebsbedingungen verhält, was für ein robustes Schaltungsdesign und Wärmemanagement entscheidend ist.

4.1 Spektrale Verteilung

Die bereitgestellte Spektralkurve zeigt die relative Lichtintensität über Wellenlängen von etwa 540 nm bis 640 nm. Die Kurve erreicht ihren Höhepunkt im gelben Bereich (um 585-595 nm), was die Bins der dominanten Wellenlänge bestätigt, mit minimaler Emission in anderen Teilen des sichtbaren Spektrums.

4.2 Typische elektro-optische Kennlinien

Mehrere wichtige Zusammenhänge werden dargestellt: Abbildung 1 zeigt, wie die Vorwärtsspannungsverschiebung linear abnimmt, wenn die Sperrschichttemperatur von 25°C auf 115°C ansteigt. Abbildung 2 zeigt, wie die relative radiometrische Leistung mit dem Vorwärtsstrom sublinear zunimmt. Abbildung 3 zeigt, dass der relative Lichtstrom mit steigender Sperrschichttemperatur abnimmt, eine typische thermische Eigenschaft von LEDs. Abbildung 4 zeigt die Beziehung zwischen Vorwärtsstrom und Vorwärtsspannung, die für das Treiberdesign wesentlich ist. Abbildung 5 liefert eine Derating-Kurve, die zeigt, wie der maximal zulässige Vorwärtsstrom mit steigender Lötstellentemperatur abnimmt, was für das thermische Design entscheidend ist. Abbildung 6 ist ein Polardiagramm der Strahlungsintensität, das die räumliche Intensitätsverteilung veranschaulicht und den großen Betrachtungswinkel von 120 Grad bestätigt.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Eine detaillierte Maßzeichnung des PLCC-2-Gehäuses wird bereitgestellt. Wichtige Abmessungen sind die Gesamtlänge, -breite und -höhe sowie der Pad-Abstand und die Pad-Größe. Die Zeichnung gibt an, dass die Standardtoleranz für nicht spezifizierte Abmessungen ±0,15 mm beträgt. Diese Informationen sind für das Leiterplatten-Layout und die korrekte Platzierung während der Montage von entscheidender Bedeutung.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Obwohl im Text nicht explizit detailliert, haben Standard-PLCC-2-Gehäuse typischerweise eine markierte Kathode (oft eine Kerbe, ein Punkt oder eine abgeschrägte Ecke) zur Polaritätsidentifikation. Entwickler müssen die Gehäusezeichnung konsultieren, um das genaue Kennzeichnungsschema für dieses spezifische Bauteil zu bestätigen.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötparameter

Das Datenblatt gibt explizit das maximale Temperaturprofil für das Löten an: Die Komponente kann während des Reflow-Lötens eine Spitzentemperatur von 260°C für maximal 10 Sekunden aushalten. Für Handlöten beträgt die Grenze 350°C für 3 Sekunden. Das Überschreiten dieser Grenzen kann die interne Struktur der LED oder das Kunststoffgehäuse beschädigen.

6.2 Lagerungs- und Handhabungsvorkehrungen

Das Bauteil ist feuchtigkeitsempfindlich. Die feuchtigkeitsresistente Verpackung sollte erst geöffnet werden, wenn die Bauteile verwendungsbereit sind. Vor dem Öffnen sollten die Lagerungsbedingungen ≤ 30°C und ≤ 90% relative Luftfeuchtigkeit (RH) betragen. Nach dem Öffnen haben die Bauteile eine "Floor Life" von 168 Stunden (7 Tagen) unter Bedingungen von ≤ 30°C und ≤ 60% RH. Nicht verwendete LEDs müssen in einer feuchtigkeitsdichten Verpackung mit Trockenmittel wieder versiegelt werden. Wenn die spezifizierte Lagerzeit überschritten wird oder der Trockenmittel-Indikator die Farbe geändert hat, ist vor der Verwendung eine Trocknung (Baking) erforderlich, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" während des Reflow-Lötens zu verhindern.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Feuchtigkeitsresistente Verpackung

Die LEDs werden auf geprägten Trägerbändern geliefert, die dann auf Spulen aufgewickelt sind. Standardmengen pro Spule sind 250, 500, 1000, 2000, 3000 oder 4000 Stück. Die Spule mit dem Band darin ist zusammen mit Trockenmittel in einer aluminiumbeschichteten Feuchtigkeitsschutztüte versiegelt.

7.2 Etikettenerklärung

Das Verpackungsetikett enthält mehrere Codes: CPN (Kunden-Produktnummer), P/N (Produktnummer), QTY (Packmenge), CAT (Lichtstärke-Klasse, entspricht dem Lichtstrom-Bin), HUE (Dominante Wellenlängen-Klasse), REF (Vorwärtsspannungs-Klasse) und LOT No (Losnummer für die Rückverfolgbarkeit).

7.3 Spulen- und Bandabmessungen

Detaillierte Zeichnungen spezifizieren die Abmessungen der Spule (Durchmesser, Breite, Nabenmaß) und des Trägerbandes (Taschenabstand, Breite, Tiefe). Diese sind für die Einrichtung automatischer Bestückungsmaschinen wichtig. Die Toleranzen für diese Abmessungen betragen typischerweise ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben.

8. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

8.1 Strombegrenzung und Treiberdesign

Ein kritischer Designhinweis ist die Anforderung eines externen strombegrenzenden Widerstands oder eines Konstantstrom-Treibers. Die Vorwärtsspannung hat einen Bereich und einen negativen Temperaturkoeffizienten (wie in Abb. 1 gezeigt). Ein leichter Anstieg der Versorgungsspannung oder ein Absinken von V_F aufgrund von Erwärmung kann zu einem großen, möglicherweise zerstörerischen Anstieg des Vorwärtsstroms führen, wenn die LED direkt von einer Spannungsquelle gespeist wird. Der Treiber muss so ausgelegt sein, dass er innerhalb der absoluten Grenzwerte arbeitet, wobei die Derating-Kurve (Abb. 5) für erhöhte Umgebungstemperaturen zu berücksichtigen ist.

8.2 Wärmemanagement

Mit einem thermischen Widerstand (R_th J-S) von 50 °C/W ist eine effektive Wärmeableitung über die Lötpads entscheidend für die Aufrechterhaltung von Leistung und Lebensdauer. Das Leiterplattenlayout sollte eine ausreichende Kupferfläche bereitstellen, die mit den LED-Pads verbunden ist, um Wärme abzuleiten. Der Betrieb bei hohen Sperrschichttemperaturen verringert die Lichtleistung (Abb. 3) und beschleunigt den langfristigen Leistungsabfall.

9. Zuverlässigkeit und Qualitätssicherung

Das Datenblatt listet einen umfassenden Satz von Zuverlässigkeitstests auf, die mit einem Konfidenzniveau von 90% und einer Los-Toleranz-Prozentualen Fehlerquote (LTPD) von 10% durchgeführt wurden. Zu den Testpunkten gehören Reflow-Lötbeständigkeit, Temperaturschock, Temperaturwechsel, Hochtemperatur-/Feuchte-Lagerung und -Betrieb, Tieftemperatur-Lagerung und -Betrieb sowie Hochtemperatur-Lebensdauertests unter verschiedenen Bedingungen. Jeder Test hat spezifische Bedingungen (Temperatur, Feuchtigkeit, Strom, Dauer) und einen Stichprobenumfang (22 Stück) mit definierten Annahmekriterien (0 Fehler erlaubt, 1 Fehler führt zur Ablehnung des Loses). Diese Daten geben Sicherheit über die Robustheit der Komponente unter typischen Umwelt- und Betriebsbelastungen.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

10.1 Was ist der Unterschied zwischen Lichtstrom- und dominanter Wellenlängen-Binning?

Lichtstrom-Bins (B7, L1 usw.) kategorisieren die gesamte sichtbare Lichtleistung (Helligkeit) der LED. Dominante Wellenlängen-Bins (Y52, Y53) kategorisieren die wahrgenommene Farbe oder den Farbton des gelben Lichts. Ein Entwickler muss beides spezifizieren, um sowohl die Helligkeit als auch die Farbe über mehrere Einheiten in einer Anwendung hinweg konsistent zu halten.

10.2 Wie interpretiere ich das Diagramm Vorwärtsstrom vs. Lötstellentemperatur (Abb. 5)?

Dies ist eine Derating-Kurve. Sie zeigt, dass der maximal sichere Dauer-Vorwärtsstrom, den die LED verarbeiten kann, abnimmt, wenn die Temperatur an ihren Lötstellen steigt. Wenn beispielsweise das Leiterplatten-Design dazu führt, dass die Lötstellen der LED 85°C erreichen, ist der maximale Treiberstrom deutlich niedriger als der bei 25°C spezifizierte absolute Grenzwert von 70 mA. Dieses Diagramm muss für das thermische Design verwendet werden, um Überhitzung zu verhindern.

10.3 Was bedeutet "Floor Life" und warum ist es wichtig?

Floor Life ist die maximale Zeit, die die feuchtigkeitsempfindlichen LEDs nach dem Öffnen der versiegelten Verpackung den Umgebungsbedingungen in der Fertigung ausgesetzt sein dürfen, bevor sie gelötet oder erneut getrocknet werden müssen. Das Überschreiten dieser Zeit kann dazu führen, dass Feuchtigkeit in das Kunststoffgehäuse eindringt. Während der hohen Hitze des Reflow-Lötens kann diese eingeschlossene Feuchtigkeit schnell verdampfen und innere Delamination oder Risse ("Popcorning") verursachen, was zu sofortigen oder späteren Ausfällen führt.