SMD Reflektor-LED 67-22/R6BHC-B07/2T Datenblatt - P-LCC-4-Gehäuse - Rot/Blau - 20mA - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt detailliert die technischen Spezifikationen für die 67-22/R6BHC-B07/2T, eine oberflächenmontierbare (SMD) LED mit integriertem Reflektor in einem P-LCC-4-Gehäuse. Diese Komponente ist darauf ausgelegt, eine hohe Helligkeit bei breitem Betrachtungswinkel zu liefern und ist somit eine optimale Wahl für Anwendungen, die klare visuelle Anzeigen oder gleichmäßige Hintergrundbeleuchtung erfordern. Das Produkt ist in zwei verschiedenen Chip-Varianten erhältlich: R6 (Brilliant Rot) und BH (Blau), beide in einem farblos klaren Harzfenster verkapselt. Das Design beinhaltet einen Inter-Reflektor, um die Lichtausgangseffizienz und Richtwirkung zu verbessern.

Die Kernvorteile dieser LED umfassen ihre Kompatibilität mit automatischen Bestückungsgeräten, Eignung für Dampfphasen-Reflow-Lötprozesse und Verfügbarkeit auf Gurt und Spule für die Serienfertigung. Es handelt sich um ein bleifreies Bauteil, das den relevanten Umweltvorschriften entspricht. Die primären Zielmärkte sind Telekommunikation, Unterhaltungselektronik und Industrie-Bedienfelder, wo sie als zuverlässige Anzeige, Hintergrundbeleuchtung für LCDs und Schalter oder als Lichtquelle für Lichtleiterbaugruppen dient.

2. Analyse der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Die Betriebsgrenzen des Bauteils sind unter spezifischen Umgebungsbedingungen (Ta=25°C) definiert. Das Überschreiten dieser Werte kann zu dauerhaften Schäden führen.

• Sperrspannung (VR):Maximal 5V. Dies ist ein kritischer Parameter für den Schaltungsschutz; das Anlegen einer Sperrvorspannung über diesem Wert kann den LED-Übergang beschädigen.
• Flussstrom (IF):Der zulässige kontinuierliche Gleichstrom-Flussstrom unterscheidet sich zwischen den Chips: 50 mA für R6 (Rot) und 25 mA für BH (Blau). Der typische Betriebszustand im Datenblatt ist mit 20mA angegeben.
• Spitzen-Flussstrom (IFP):100 mA für beide Chips, anwendbar für gepulsten Betrieb unter spezifizierten Tastverhältnissen.
• Verlustleistung (Pd):120 mW für R6 und 95 mW für BH. Dieser Parameter bestimmt zusammen mit dem (implizierten) thermischen Widerstand die maximal zulässige Leistung unter gegebenen thermischen Bedingungen.
• Temperaturbereiche:Betriebstemperatur (Topr) von -40°C bis +85°C; Lagertemperatur (Tstg) von -40°C bis +90°C.
• Löttemperatur:Die Komponente hält Reflow-Löten mit einer Spitzentemperatur von 260°C für bis zu 10 Sekunden oder Handlöten bei 350°C für bis zu 3 Sekunden stand.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Die wichtigsten Leistungskennwerte werden bei Ta=25°C und IF=20mA gemessen, sofern nicht anders angegeben.

• Lichtstärke (Iv):Reicht von mindestens 90 mcd bis maximal 225 mcd für beide Chips (R6 und BH). Der typische Wert liegt innerhalb dieses Binning-Bereichs.
• Betrachtungswinkel (2θ1/2):Die volle Breite bei halber Maximalintensität beträgt typischerweise 120 Grad und bietet ein sehr breites Abstrahlmuster, ideal für die Beleuchtung großer Flächen.
• Wellenlänge:
  • R6 (Rot):Spitzenwellenlänge (λp) typisch 632 nm. Dominante Wellenlänge (λd) im Bereich von 621 nm bis 631 nm.
  • BH (Blau):Spitzenwellenlänge (λp) typisch 468 nm. Dominante Wellenlänge (λd) im Bereich von 466,5 nm bis 471,5 nm.
• Spektrale Strahlungsbandbreite (Δλ):Etwa 20 nm für R6 und 25 nm für BH, definiert die spektrale Reinheit des emittierten Lichts.
• Flussspannung (VF):
  • R6 (Rot):Bereich von 1,75V bis 2,35V bei 20mA.
  • BH (Blau):Bereich von 2,9V bis 3,7V bei 20mA. Diese höhere Flussspannung ist charakteristisch für InGaN-basierte blaue LEDs.
• Sperrstrom (IR):Maximal 10 μA bei einer Sperrvorspannung von 5V.

Hinweis zu Toleranzen:Das Datenblatt spezifiziert Fertigungstoleranzen: Lichtstärke (±11%), dominante Wellenlänge (±1nm) und Flussspannung (±0,1V). Diese sind für die Designkonsistenz wichtig.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden die LEDs basierend auf Schlüsselparametern in Bins sortiert.

3.1 Binning der Lichtstärke

Sowohl R6- als auch BH-Chips werden bei IF=20mA in vier Intensitäts-Bins (Q2, R1, R2, S1) gruppiert. Die Bins definieren Minimal- und Maximalwerte, sodass Designer den passenden Helligkeitsgrad für ihre Anwendung auswählen können, von Standard (Q2: 90-112 mcd) bis Hochhelligkeit (S1: 180-225 mcd).

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge

Für den R6 (Rot)-Chip wird die dominante Wellenlänge in zwei Codes gebinnt: FF1 (621-626 nm) und FF2 (626-631 nm). Dies ermöglicht die Auswahl eines spezifischen Rottons. Der BH (Blau)-Chip hat einen einzelnen, enger spezifizierten Bereich (466,5-471,5 nm), was auf eine höhere Konsistenz der blauen Wellenlängenausgabe hindeutet.

3.3 Binning der Flussspannung

Die Flussspannung wird ebenfalls gebinnt, um die Schaltungsentwicklung zu unterstützen, insbesondere für die Berechnung des Vorwiderstands und das Netzteil-Design.

• R6 (Rot):Bins 0 (1,75-1,95V), 1 (1,95-2,15V) und 2 (2,15-2,35V).
• BH (Blau):Bins 11 (2,90-3,10V), 12 (3,10-3,30V), 13 (3,30-3,50V) und 14 (3,50-3,70V).

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt liefert Kennlinien für beide Varianten (R6 und BH), die einen tieferen Einblick in die Leistung unter variierenden Bedingungen bieten.

4.1 Relative Lichtstärke vs. Flussstrom

Diese Kurve zeigt einen nahezu linearen Zusammenhang zwischen Flussstrom und Lichtausgabe bis zum Nennstrom. Sie bestätigt, dass 20mA ein Standard-Arbeitspunkt ist, der sich für beide Farben gut im linearen Bereich befindet. Ein Betrieb mit höheren Strömen erhöht die Ausgabe, steigert aber auch die Sperrschichttemperatur und beschleunigt den Lichtstromrückgang.

4.2 Stromreduzierungskurve

Dieses Diagramm ist entscheidend für das thermische Management. Es zeigt den maximal zulässigen kontinuierlichen Flussstrom in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur (Ta). Mit steigender Ta sinkt der maximal erlaubte Strom linear. Für einen zuverlässigen Betrieb bei hohen Umgebungstemperaturen (z.B. +85°C) muss der Flussstrom deutlich unter den Wert bei 25°C reduziert werden.

4.3 Spektralverteilung

Die Spektraldiagramme zeigen die normierte Strahlungsleistung über der Wellenlänge. Die R6-Kurve ist um 632 nm zentriert mit einer typischen Bandbreite, während die BH-Kurve um 468 nm zentriert ist. Diese Diagramme sind für Anwendungen nützlich, die auf spezifischen spektralen Inhalten basieren.

4.4 Flussspannung vs. Flussstrom

Diese IV-Kennlinie zeigt die für Dioden typische exponentielle Beziehung. Die Spannung steigt logarithmisch mit dem Strom. Die Kurve hilft, den dynamischen Widerstand der LED zu verstehen und ist wesentlich für den Entwurf effizienter Treiberschaltungen.

4.5 Strahlungsdiagramm

Das Polardiagramm stellt den typischen 120° Betrachtungswinkel visuell dar. Die Intensität ist auf den Spitzenwert (auf der Achse) normiert. Das Diagramm zeigt eine lambertähnliche Verteilung, die für LEDs mit diffuser Linse oder Reflektor üblich ist und eine breite, gleichmäßige Ausleuchtung bietet.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED ist in einem P-LCC-4-Gehäuse (Plastic Leaded Chip Carrier, 4-polig) untergebracht. Die detaillierte Maßzeichnung spezifiziert die Gesamtgröße, Anschlussabstände und Kavitätendetails. Wichtige Abmessungen umfassen den Footprint, der für das PCB-Pad-Design entscheidend ist. Das Gehäuse beinhaltet einen eingebauten Reflektortopf, der den LED-Chip umgibt und dazu dient, das Licht zu kollimieren und die vorwärts gerichtete Lichtstärke zu erhöhen. Anode und Kathode sind im Gehäusediagramm klar gekennzeichnet.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Ein detailliertes bleifreies Reflow-Löttemperaturprofil wird bereitgestellt. Wichtige Phasen umfassen:

• Vorwärmen:150-200°C für 60-120 Sekunden, mit einer maximalen Aufheizrate von 3°C/Sek.
• Reflow (über Liquidus):Die Zeit über 217°C sollte 60-150 Sekunden betragen. Die Spitzentemperatur darf 260°C nicht überschreiten, und die Zeit innerhalb von 5°C der Spitze sollte maximal 10 Sekunden betragen.
• Abkühlung:Maximale Abkühlrate von 6°C/Sek.

Kritischer Hinweis:Reflow-Löten sollte nicht mehr als zweimal durchgeführt werden, um thermische Spannungsschäden am Gehäuse und den Bonddrähten zu vermeiden.

6.2 Lagerungs- und Handhabungshinweise

• Feuchtigkeitsempfindlichkeit:Die Komponente ist in einer feuchtigkeitsbeständigen Tüte mit Trockenmittel verpackt. Die Tüte darf erst geöffnet werden, wenn die Teile einsatzbereit sind. Die Standzeit nach dem Öffnen beträgt 168 Stunden bei ≤30°C und ≤60% relativer Luftfeuchtigkeit.
• Trocknen (Baking):Wird die Lagerzeit überschritten oder ändert sich der Trockenmittel-Indikator, ist vor dem Reflow eine Trockenbehandlung bei 60 ±5°C für 24 Stunden erforderlich, um "Popcorning" (Gehäuserissbildung durch Dampfdruck) zu verhindern.
• Stromschutz:Ein externer strombegrenzender Widerstand ist zwingend erforderlich. LEDs sind stromgesteuerte Bauteile; eine kleine Änderung der Flussspannung kann eine große Stromänderung verursachen, die zu einem sofortigen Ausfall führen kann.
• Mechanische Belastung:Vermeiden Sie während des Lötprozesses mechanische Belastung auf den LED-Körper.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Gurt- und Spulenspezifikationen

Das Produkt wird auf 8mm Trägerband geliefert, das auf Standardspulen aufgewickelt ist. Jede Spule enthält 2000 Stück. Detaillierte Zeichnungen für die Trägerbandtaschenabmessungen und die Spulenabmessungen werden bereitgestellt, um die Kompatibilität mit den Zuführungen automatisierter Bestückungsgeräte sicherzustellen.

7.2 Etikettenerklärung

Das Spulenetikett enthält mehrere Codes:

• P/N:Die Hersteller-Teilenummer (67-22/R6BHC-B07/2T).
• QTY:Die Anzahl der Teile auf der Spule.
• CAT, HUE, REF:Codes, die dem Lichtstärke-Bin, dem dominanten Wellenlängen-Bin bzw. dem Flussspannungs-Bin entsprechen.
• LOT No:Rückverfolgbarkeitslosnummer.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• Telekommunikationsgeräte:Statusanzeigen an Routern, Modems, Telefonen und Faxgeräten.
• LCD-Hintergrundbeleuchtung:Rand- oder Direktbeleuchtung für kleine monochrome oder farbige LCD-Displays in Geräten, Instrumenten und Handheld-Geräten.
• Schalter- und Symbolbeleuchtung:Hintergrundbeleuchtung für Folientastaturen, Tastenfelder und Bedienfeldbeschriftungen.
• Lichtleiteranwendungen:Als Lichtquelle für Acryl- oder PC-Lichtleiter, die Licht von der Leiterplatte zu einem Frontpanel oder Display transportieren.
• Allgemeine Statusanzeigen:Strom-, Aktivitäts-, Alarm- oder Modusanzeigen in einer Vielzahl von Elektronikprodukten.

8.2 Designüberlegungen

• Strombegrenzung:Verwenden Sie stets einen Vorwiderstand in Reihe. Berechnen Sie den Widerstandswert mit R = (Versorgungsspannung - Vf) / If, wobei Vf für ein konservatives Design aus dem maximalen Bin-Wert gewählt werden sollte (z.B. 2,35V für R6, 3,7V für BH), um sicherzustellen, dass der Strom selbst bei Versorgungsspannungstoleranzen und Vf-Schwankungen niemals 20mA überschreitet.
• Thermisches Management:Für Dauerbetrieb bei hohen Umgebungstemperaturen oder nahe dem Maximalstrom ist das PCB-Layout zu berücksichtigen. Verwenden Sie ausreichende Kupferflächen, die mit dem thermischen Pad der LED (falls vorhanden) oder den Kathodenanschlüssen verbunden sind, um als Kühlkörper zu dienen.
• Optisches Design:Der breite 120° Betrachtungswinkel kann für bestimmte Anwendungen Lichtleiter, Diffusoren oder Linsen erfordern, um den Strahl zu formen. Der integrierte Reflektor bietet gute Vorwärtsintensität, ist aber möglicherweise nicht für extrem schmale Strahlanforderungen geeignet.
• ESD-Schutz:Obwohl nicht explizit für ESD ausgelegt, sollten während der Montage Standard-ESD-Handhabungsvorkehrungen beachtet werden, um latente Schäden am Halbleiterübergang zu verhindern.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu Standard-SMD-LEDs ohne integrierten Reflektor bietet diese Komponente aufgrund des lichtsammelnden Effekts des Reflektortopfs bei gleichem Treiberstrom eine deutlich höhere vorwärts gerichtete Lichtstärke. Das P-LCC-4-Gehäuse bietet eine robustere mechanische Struktur als Chip-Scale-Packages und oft eine bessere thermische Leistung über seine Anschlüsse. Die Verfügbarkeit detaillierter Binning-Informationen für Intensität, Wellenlänge und Spannung ermöglicht im Vergleich zu nicht gebinnten oder grob gebinnten LEDs ein präziseres Systemdesign und eine bessere Endproduktkonsistenz. Die Kombination aus breitem Betrachtungswinkel und guter Intensität macht sie zu einer vielseitigen Wahl, wo sowohl Sichtbarkeit aus schrägen Winkeln als auch helle Leistung auf der Achse benötigt werden.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

10.1 Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

Die Spitzenwellenlänge (λp) ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung maximal ist. Die dominante Wellenlänge (λd) ist die einzelne Wellenlänge monochromatischen Lichts, die der wahrgenommenen Farbe des LED-Lichts am nächsten kommt. Für Designzwecke, insbesondere in farbempfindlichen Anwendungen, sind die dominante Wellenlänge und ihr Binning relevanter.

10.2 Kann ich diese LED mit 30mA statt 20mA betreiben?

Obwohl der absolute Maximalwert für den kontinuierlichen Flussstrom bei 50mA (R6) oder 25mA (BH) liegt, sind die elektro-optischen Eigenschaften bei 20mA spezifiziert. Ein Betrieb mit 30mA erzeugt mehr Licht, erhöht aber auch die Verlustleistung, die Sperrschichttemperatur und kann den Lichtstromrückgang beschleunigen. Es ist wesentlich, die Stromreduzierungskurve zu konsultieren und sicherzustellen, dass die Sperrschichttemperatur innerhalb sicherer Grenzen bleibt. Für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb wird empfohlen, sich an den typischen 20mA-Zustand zu halten.

10.3 Warum ist die Flussspannung der blauen LED höher als die der roten?

Dies liegt an den grundlegenden Halbleitermaterialien. Die R6 rote LED verwendet AlGaInP (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid), das eine niedrigere Bandlückenenergie hat. Die BH blaue LED verwendet InGaN (Indium-Gallium-Nitrid), das eine breitere Bandlücke aufweist. Eine breitere Bandlücke erfordert mehr Energie für Elektronen, um sie zu überwinden, was sich bei gleichem Strom in einer höheren Flussspannung niederschlägt.

10.4 Wie interpretiere ich die Bin-Codes bei der Bestellung?

Bei einer Bestellung können Sie die gewünschten Bin-Codes für CAT (Intensität), HUE (Wellenlänge) und REF (Spannung) angeben, um sicherzustellen, dass Sie LEDs mit Leistungsparametern innerhalb Ihres spezifischen Designfensters erhalten. Für eine konsistente helle Rotausgabe könnten Sie beispielsweise CAT=S1 und HUE=FF2 spezifizieren. Wenn nichts angegeben wird, erhalten Sie Teile aus Standard-Produktionsbins.

11. Design- und Anwendungsfallstudie

Szenario: Entwurf eines Mehrfachstatus-Anzeigepanels für einen Netzwerkswitch.Das Panel benötigt rote LEDs für "Kritischer Alarm", blaue LEDs für "System Aktiv" und muss aus verschiedenen Winkeln in einem Rack-Mount-Gerät sichtbar sein. Die 67-22/R6BHC-B07/2T wird ausgewählt.

Umsetzung:Die Varianten R6 (Rot) und BH (Blau) werden verwendet. Der Designer wählt das S1-Intensitäts-Bin für maximale Helligkeit und spezifiziert enge Wellenlängen-Bins (z.B. FF2 für rot) für Farbkonsistenz über alle Einheiten. Eine einfache Treiberschaltung wird mit einer 5V-Versorgung entworfen. Für die blaue LED (max Vf=3,7V @20mA) wird der strombegrenzende Widerstand berechnet: R = (5V - 3,7V) / 0,02A = 65 Ohm. Ein Standard-68-Ohm-Widerstand wird gewählt. Für die rote LED (max Vf=2,35V): R = (5V - 2,35V) / 0,02A = 132,5 Ohm; ein 130-Ohm-Widerstand wird verwendet. Der breite 120° Betrachtungswinkel stellt sicher, dass die Anzeigen auch dann klar sichtbar sind, wenn der Techniker nicht direkt vor dem Panel steht. Die Komponenten werden mit automatischen Geräten von dem bereitgestellten Gurt und Spule platziert.

12. Funktionsprinzip

Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiterbauelemente, die Licht durch Elektrolumineszenz emittieren. Wenn eine Flussspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen aus dem n-Typ-Material mit Löchern aus dem p-Typ-Material im aktiven Bereich. Dieser Rekombinationsprozess setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie des im aktiven Bereich verwendeten Halbleitermaterials bestimmt. Das AlGaInP-Materialsystem erzeugt rotes, oranges und gelbes Licht, während das InGaN-System blaues, grünes und weißes Licht erzeugt (in Kombination mit einem Phosphor). Der integrierte Reflektor in diesem Gehäuse ist eine geformte Kavität, typischerweise aus hochreflektierendem Material, die den Chip umgibt. Er lenkt Licht, das sonst seitlich oder rückwärts emittiert würde, nach vorne zum Gehäuse, wodurch die nutzbare vorwärts gerichtete Lichtstärke erhöht und das Strahlmuster kontrolliert wird.

13. Technologietrends

Die Entwicklung von SMD-LEDs wie dieser folgt breiteren Branchentrends hin zu Miniaturisierung, erhöhter Effizienz (Lumen pro Watt) und höherer Zuverlässigkeit. Der Einsatz von Reflektortechnologie innerhalb eines standardisierten Gehäuse-Footprints ist eine kosteneffektive Methode, um die Leistung zu steigern, ohne auf teurere Chip-on-Board (COB)- oder fortschrittliche Gehäusetypen umzusteigen. Es gibt einen kontinuierlichen Drang, die Effizienz sowohl von AlGaInP (rot) als auch von InGaN (blau/grün) Materialien zu verbessern, was zu höherer Helligkeit bei gleichem Strom oder gleicher Helligkeit bei geringerer Leistung führt. Verpackungsinnovationen konzentrieren sich auf besseres thermisches Management, um erhöhte Leistungsdichten zu bewältigen, und auf die Verbesserung der Farbkonsistenz und der Winkel-Farbgleichförmigkeit (ACU) über das Abstrahlmuster. Die Betonung auf Bleifreiheit und RoHS-Konformität, wie in diesem Datenblatt zu sehen, spiegelt den branchenweiten Wandel hin zu umweltverträglicher Fertigung wider.