SMD Mittelleistungs-Gelb-LED 67-21S Spezifikation - PLCC-2 Gehäuse - 150mA - 2,8V - 590-600nm - Technisches Datenblatt

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt die Spezifikationen einer SMD-Mittelleistungs-LED (Surface-Mount Device) im PLCC-2-Gehäuse. Das Bauteil zeichnet sich durch seine gelbe Lichtemission aus, die durch einen AlGaInP-Chip in klarem Harz erreicht wird. Es ist für allgemeine Beleuchtungsanwendungen konzipiert, die eine ausgewogene Kombination aus Leistung, Effizienz und kompakter Bauform erfordern.

Die zentralen Vorteile dieser LED sind hohe Lichtausbeute, moderater Leistungsverbrauch für Mittelleistungsanwendungen und ein breiter Betrachtungswinkel von 120 Grad für eine gleichmäßige Lichtverteilung. Das Produkt entspricht modernen Umwelt- und Sicherheitsstandards: bleifrei (Pb-free), RoHS-konform, EU-REACH-konform und halogenfrei (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm). Das kompakte Design macht es zur idealen Komponente für platzsparende Beleuchtungslösungen.

1.1 Zielanwendungen

Die Hauptanwendungsgebiete dieser LED sind vielfältig und nutzen ihre Farb- und Leistungseigenschaften. Wichtige Märkte sind dekorative und Entertainment-Beleuchtung, wo konstantes gelbes Licht für ästhetische Effekte gewünscht ist. Sie eignet sich auch für Agrar-Beleuchtung, beispielsweise für bestimmte Wachstumsphasen oder Zusatzbeleuchtung. Schließlich ist ihr ausgewogenes Leistungsprofil für allgemeine Beleuchtungszwecke in verschiedenen Konsum- und Industriegütern geeignet.

2. Technische Parameteranalyse

2.1 Absolute Maximalwerte

Die Betriebsgrenzen des Bauteils sind definiert für eine Lötstellen-Temperatur (T_Lötstelle) von 25°C. Das Überschreiten dieser Werte kann zu dauerhaften Schäden führen.

• Durchlassstrom (I_F):150 mA (Dauerbetrieb).
• Spitzendurchlassstrom (I_FP):300 mA, zulässig unter Pulsbedingungen mit einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 10 ms.
• Verlustleistung (P_d):420 mW.
• Elektrostatische Entladung (ESD) Human Body Model (HBM):2000 V. Die Komponente ist empfindlich gegenüber statischer Elektrizität. ESD-sichere Handhabung ist zwingend erforderlich. Dieser Wert dient als Referenz.
• Betriebstemperatur (T_opr):-40°C bis +85°C.
• Lagertemperatur (T_stg):-40°C bis +100°C.
• Wärmewiderstand, Sperrschicht zu Lötstelle (R_{th J-S}):50 °C/W. Dieser Parameter ist entscheidend für das Wärmemanagement-Design.
• Maximale Sperrschichttemperatur (T_j):115 °C.
• Löttemperatur:Das Bauteil hält Reflow-Löten bei 260°C für 10 Sekunden oder Handlöten bei 350°C für 3 Sekunden stand.

2.2 Elektro-optische Kennwerte

Die typische Leistung wird bei T_Lötstelle= 25°C und I_F= 150 mA gemessen.

• Lichtstrom (Φ):Liegt zwischen einem Minimum von 11 lm und einem Maximum von 27 lm, mit einer typischen Toleranz von ±11%.
• Durchlassspannung (V_F):Liegt bei dem spezifizierten Strom zwischen 1,8 V und 2,8 V, mit einer typischen Toleranz von ±0,1 V.
• Betrachtungswinkel (2θ_1/2):120 Grad, typisch.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 50 µA bei einer angelegten Sperrspannung (V_R) von 5 V.

3. Erklärung des Binning-Systems

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

3.1 Lichtstrom-Binning

LEDs werden nach ihrer Lichtleistung bei I_F=150 mA kategorisiert. Die Bin-Codes (z.B. L2, L3, M3, N3) definieren einen minimalen und maximalen Lichtstrombereich. Beispielsweise deckt Bin L2 11-12 lm ab, während Bin N3 24-27 lm abdeckt. Die Toleranz innerhalb jedes Bins beträgt ±11%.

3.2 Durchlassspannungs-Binning

Bauteile werden auch nach ihrem Durchlassspannungsabfall bei I_F=150 mA sortiert. Bin-Codes von 25 bis 34 repräsentieren Spannungsbereiche in 0,1-V-Schritten, beginnend bei 1,8-1,9 V (Bin 25) bis zu 2,7-2,8 V (Bin 34). Die Toleranz beträgt ±0,1 V.

3.3 Binning der dominanten Wellenlänge

Dies definiert die wahrgenommene Farbe des gelben Lichts. Es sind zwei Bins spezifiziert: Y53 (590-595 nm) und Y54 (595-600 nm). Die Messtoleranz für die dominante/Spitzenwellenlänge beträgt ±1 nm.

4. Analyse der Leistungskurven

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

4.1 Spektrale Verteilung

Ein Diagramm zeigt die relative Lichtintensität über Wellenlängen von etwa 520 nm bis 680 nm. Die Kurve erreicht ihr Maximum im gelben Bereich (um 590-600 nm), was die Bins für die dominante Wellenlänge bestätigt, mit minimaler Emission in anderen Teilen des sichtbaren Spektrums.

4.2 Thermische und elektrische Eigenschaften

• Durchlassspannung vs. Sperrschichttemperatur (Abb.1):Zeigt, wie V_Flinear mit steigender Sperrschichttemperatur (T_j) abnimmt, eine typische Eigenschaft von LEDs. Dies ist wichtig für den Entwurf von Konstantstrom-Treibern.
• Relative radiometrische Leistung vs. Durchlassstrom (Abb.2):Veranschaulicht die sublineare Beziehung zwischen Lichtausgang und Treiberstrom. Die Effizienz nimmt bei sehr hohen Strömen typischerweise ab.
• Relativer Lichtstrom vs. Sperrschichttemperatur (Abb.3):Zeigt die Abnahme der Lichtleistung mit steigendem T_j und unterstreicht die Bedeutung des Wärmemanagements zur Aufrechterhaltung der Helligkeit.
• Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (Abb.4):Die Standard-I-V-Kennlinie einer Diode, die den exponentiellen Zusammenhang zeigt.
• Max. zulässiger Durchlassstrom vs. Lötstellentemperatur (Abb.5):Eine Entlastungskurve, die anzeigt, dass der maximal zulässige Dauer-Durchlassstrom reduziert werden muss, wenn die Umgebungs-/Lötstellentemperatur steigt, um ein Überschreiten von T_j(max).
• zu verhindern.Abstrahldiagramm (Abb.6):

Ein Polardiagramm, das die räumliche Verteilung der Lichtintensität darstellt und den breiten 120-Grad-Betrachtungswinkel mit einem nahezu lambertischen Muster bestätigt.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED ist in einem standardmäßigen PLCC-2-SMD-Gehäuse untergebracht. Die Maßzeichnung gibt Länge, Breite, Höhe, Anschlussabstand und andere kritische mechanische Merkmale an. Sofern nicht anders angegeben, beträgt die Maßtoleranz ±0,15 mm. Das Gehäuse ist für die Kompatibilität mit automatischen Bestückungs- und Reflow-Lötprozessen ausgelegt.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Lötparameter

Das Bauteil ist für Standard-Lötprozesse ausgelegt: Reflow-Löten mit einer Spitzentemperatur von 260°C für 10 Sekunden oder Handlöten bei 350°C für 3 Sekunden. Die Einhaltung dieser Profile ist notwendig, um Gehäuseschäden oder Degradation interner Materialien zu verhindern.

• 6.2 Lagerungs- und HandhabungshinweiseESD-Empfindlichkeit:
• Das Produkt ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung. Während aller Montage- und Testphasen müssen ESD-sichere Handhabungsverfahren eingehalten werden.Feuchtigkeitssensitivität:
• Die Komponenten sind in feuchtigkeitsbeständigen Materialien verpackt (Aluminium-Feuchtigkeitsschutzbeutel mit Trockenmittel). Der Beutel sollte erst geöffnet werden, wenn die Produkte in einer Produktionsumgebung verwendet werden sollen. Bei Exposition kann gemäß Industriestandards ein Trocknungsprozess (Baking) erforderlich sein (spezifische Bedingungen sind hier nicht detailliert).Stromschutz:

Ein externer strombegrenzender Widerstand oder Konstantstromtreiber ist zwingend erforderlich. LEDs zeigen einen steilen Stromanstieg bei einer kleinen Erhöhung der Spannung über ihre Durchlassspannung hinaus, was zu thermischem Durchgehen und Ausfall führen kann, wenn nicht ordnungsgemäß gesteuert.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Rolle und Trägerband-Spezifikationen

Die LEDs werden auf geprägten Trägerbändern geliefert, die auf Rollen für die automatische Bestückung aufgewickelt sind. Wichtige Spezifikationen umfassen Rollenabmessungen, Bandbreite, Taschenabstand und die Vorschubrichtung. Eine Standardrolle enthält 4000 Stück. Detaillierte Zeichnungen für Rolle, Trägerband und Deckbandabmessungen werden bereitgestellt, mit Toleranzen typischerweise ±0,1 mm.

7.2 Etikettenerklärung

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

8. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

• 8.1 DesignüberlegungenWärmemanagement:_{Mit einem Wärmewiderstand (R}th J-S
• ) von 50 °C/W ist eine effektive Wärmeableitung von den Lötpads entscheidend, insbesondere beim Betrieb bei oder nahe dem maximalen Strom von 150 mA. Für Anwendungen mit hoher Umgebungstemperatur muss die Entlastungskurve (Abb.5) konsultiert werden.Treiberschaltung:
• Immer eine Konstantstromquelle oder eine Spannungsquelle mit einem Reihenwiderstand zur Strombegrenzung verwenden. Die Durchlassspannung hat sowohl einen Bereich (1,8-2,8 V) als auch einen negativen Temperaturkoeffizienten, was spannungsgesteuerte Designs instabil macht.Optisches Design:

Der breite 120-Grad-Betrachtungswinkel ist vorteilhaft für Anwendungen, die breite Ausleuchtung ohne Sekundäroptik erfordern. Für fokussierte Strahlen müssen geeignete Primäroptiken (Linsen) ausgewählt werden.

8.2 Binning für Anwendungskonsistenz_FFür Anwendungen, bei denen Farb- oder Helligkeitsgleichmäßigkeit kritisch ist (z.B. mehrfache LED-Arrays in dekorativer Beleuchtung), ist die Spezifikation enger Bins für Lichtstrom (Φ), Durchlassspannung (V

) und dominante Wellenlänge wesentlich. Die Verwendung von LEDs aus demselben Fertigungslos kann die Konsistenz weiter verbessern.

9. Zuverlässigkeit und Qualitätssicherung

Ein umfassender Satz von Zuverlässigkeitstests wird durchgeführt, um die Produktlebensdauer und Robustheit unter verschiedenen Umweltbelastungen sicherzustellen. Die Tests werden mit einem Konfidenzniveau von 90% und einer Los-Toleranz-Prozentualen Fehlerrate (LTPD) von 10% durchgeführt. Der Stichprobenumfang für jeden Test beträgt 22 Stück, mit einem Annahme/Ablehnungskriterium von 0/1.

9.1 Zuverlässigkeitstestpunkte

Das Testprogramm umfasst: Reflow-Lötbeständigkeit, Temperaturschock, Temperaturwechsel, Hochtemperatur-/Feuchtigkeitslagerung, Hochtemperatur-/Feuchtigkeitsbetrieb, Tieftemperaturlagerung, Hochtemperaturlagerung und mehrere Hoch-/Tieftemperatur-Lebensdauertests unter verschiedenen Strom- und Temperaturbedingungen (z.B. 150 mA bei 25°C, 55°C und 90 mA bei 85°C). Diese Tests simulieren reale Betriebsbedingungen und beschleunigte Alterung.

10. Technischer Vergleich und Positionierung

Als Mittelleistungs-LED im PLCC-2-Gehäuse besetzt dieses Bauteil eine spezifische Nische. Im Vergleich zu Niedrigleistungs-LEDs (z.B. 0603-, 0805-Gehäuse) bietet es eine deutlich höhere Lichtleistung und eignet sich somit für Hauptbeleuchtung und nicht nur als Anzeige. Im Vergleich zu Hochleistungs-LEDs (z.B. 1W-, 3W-Gehäuse auf Metallkern-Leiterplatten) arbeitet es mit niedrigeren Strömen und hat einfachere Wärmemanagementanforderungen, wobei die Wärme oft allein über die Leiterbahn abgeführt wird. Seine wichtigsten Unterscheidungsmerkmale sind die Kombination aus guter Effizienz, einem kompakten und standardisierten Gehäuse, breitem Betrachtungswinkel und der Einhaltung strenger Umweltvorschriften.

11. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

11.1 Was ist der typische Betriebsstrom?

Die elektro-optischen Kennwerte sind bei 150 mA spezifiziert, was auch der maximale Dauer-Durchlassstrom ist. Dies ist der Standard-Test- und empfohlene Betriebspunkt, um den spezifizierten Lichtstrom zu erreichen.

11.2 Warum ist ein Konstantstromtreiber notwendig?_FDie Durchlassspannung (V

) hat eine Fertigungstoleranz (1,8-2,8 V) und nimmt mit der Temperatur ab. Ein Betrieb mit fester Spannung würde zu großen Schwankungen im Strom und somit der Lichtleistung führen, möglicherweise über den absoluten Maximalwert hinaus und zu einem Ausfall. Eine Konstantstromquelle gewährleistet stabile Helligkeit und schützt die LED.

11.3 Wie interpretiere ich die Bin-Codes in einer Bestellung?_FDie vollständige Artikelnummer enthält Codes für Lichtstrom (z.B. L8), Durchlassspannung (z.B. 28) und dominante Wellenlänge (z.B. Y54). Dies spezifiziert ein Bauteil mit einem Lichtstrom zwischen 17-18 lm, V

zwischen 2,1-2,2 V und einer Wellenlänge zwischen 595-600 nm. Entwickler sollten Bins auswählen, die ihrem Schaltungsdesign (für Spannung) und ihren Anwendungsanforderungen (für Helligkeit und Farbe) entsprechen.

11.4 Was sind die Lagerbedingungen vor der Verwendung?

Die Komponenten sind feuchtigkeitssensitiv. Sie müssen in ihren originalen, ungeöffneten Feuchtigkeitsschutzbeuteln gelagert werden. Nach dem Öffnen sollten sie innerhalb einer bestimmten Zeitspanne verwendet oder gemäß relevanten Industriestandards (z.B. IPC/JEDEC-Standards) getrocknet (gebaked) werden, um aufgenommene Feuchtigkeit vor dem Reflow-Löten zu entfernen und "Popcorning" oder Delamination zu verhindern.

12. Praktisches Design- und AnwendungsbeispielSzenario: Entwurf einer dekorativen gelben LED-Lichterkette._FEin Entwickler benötigt 50 LEDs pro Kette. Um ein einheitliches Erscheinungsbild zu gewährleisten, spezifiziert er ein enges Lichtstrom-Bin (z.B. L7: 16-17 lm) und ein einziges dominantes Wellenlängen-Bin (Y54). Er entwirft eine Treiberschaltung, die einen konstanten Strom von 150 mA liefert. Unter Berücksichtigung des Wärmewiderstands von 50 °C/W stellt er sicher, dass die Leiterplatte unter den LED-Pads ausreichend Kupferfläche als Wärmeverteiler hat, insbesondere wenn die Lichter in geschlossenen Gehäusen verwendet werden. Er berechnet den gesamten Spannungsabfall für die Reihenschaltung basierend auf dem maximalen V

-Bin (z.B. Bin 34: 2,8 V), um die Stromversorgung angemessen zu dimensionieren. Der breite 120-Grad-Betrachtungswinkel ist perfekt, um einen diffusen, leuchtenden Effekt ohne Hotspots zu erzeugen.

13. Funktionsprinzip

Licht wird durch Elektrolumineszenz erzeugt. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die das eingebaute Potenzial der Diode übersteigt, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich des Halbleiterchips (aus AlGaInP) injiziert. Diese Ladungsträger rekombinieren und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlGaInP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die wiederum die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts definiert – in diesem Fall gelb (590-600 nm). Die klare Harzverkapselung schützt den Chip, bietet mechanische Stabilität und formt das Lichtaustrittsmuster.

14. Branchentrends und Kontext