SMD Top-View-LED 67-21 Serie Datenblatt - P-LCC-2 Gehäuse - 2,7-4,3V - 25mA - Brillantgrün - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 67-21 Serie ist eine Familie von SMD (Surface Mount Device) Top-View-LEDs, die für Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsanwendungen konzipiert ist. Diese spezifische Variante, gekennzeichnet als 67-21/GHC-BV1/2T, emittiert eine brillantgrüne Farbe. Das Bauteil ist in einem P-LCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier) Gehäuse untergebracht, das eine farblos klare Harzverkapselung aufweist. Ein wesentliches Konstruktionsmerkmal ist der integrierte Interreflektor innerhalb des Gehäuses, der die Lichtkopplung optimiert und zu einem weiten Betrachtungswinkel von 120 Grad führt. Diese Eigenschaft macht die LED besonders geeignet für den Einsatz mit Lichtleitern, bei denen eine effiziente Lichtübertragung entscheidend ist. Das Bauteil ist für den Betrieb mit niedrigem Strom ausgelegt und stellt somit eine ideale Wahl für leistungssensitive Anwendungen wie tragbare elektronische Geräte dar.

1.1 Kernmerkmale und Vorteile

• Gehäuse:Standard-P-LCC-2 Oberflächenmontagegehäuse.
• Optik:Konzipiert als optischer Indikator mit farblos klarem Harz für reine Farbausgabe.
• Betrachtungswinkel:Außergewöhnlich weiter Betrachtungswinkel von 120 Grad.
• Leistung:Hochleistungs-Lichtausgabe.
• Montage:Kompatibel mit IR-Reflow-Lötprozessen.
• Zuverlässigkeit:Vorbehandlung basiert auf JEDEC J-STD-020D Level 3 Standards für Feuchtigkeitssensitivität.
• Konformität:Das Produkt ist bleifrei (Pb-free), entspricht der EU-RoHS-Richtlinie, den EU-REACH-Verordnungen und ist halogenfrei (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm).

1.2 Zielanwendungen

Die LEDs der 67-21 Serie sind vielseitige Komponenten, die für ein breites Anwendungsspektrum geeignet sind:

• Automobil:Hintergrundbeleuchtung für Armaturenbrettinstrumente und Schalter.
• Telekommunikation:Statusanzeigen und Hintergrundbeleuchtung in Telefonen und Faxgeräten.
• Display-Technologie:Flache Hintergrundbeleuchtung für LCD-Panels, Schalter und Symbole.
• Lichtführung:Ideal für Lichtleiteranwendungen aufgrund des weiten Betrachtungswinkels und der optimierten Lichtkopplung.
• Allgemeine Verwendung:Jede Anwendung, die eine zuverlässige, helle Indikator-LED erfordert.

2. Technische Parameteranalyse

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Interpretation der im Datenblatt definierten wesentlichen elektrischen, optischen und thermischen Parameter. Das Verständnis dieser Grenzwerte und Eigenschaften ist für ein zuverlässiges Schaltungsdesign unerlässlich.

2.1 Absolute Grenzwerte

Diese Grenzwerte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb an oder nahe diesen Grenzwerten wird für längere Zeit nicht empfohlen.

• Sperrspannung (V_R):5 V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann zum Durchbruch des Übergangs führen.
• Dauer-Durchlassstrom (I_F):25 mA. Der maximale Gleichstrom, der kontinuierlich angelegt werden kann.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP):100 mA (bei 1/10 Tastverhältnis, 1 kHz). Geeignet für Kurzpulsbetrieb, nicht für Gleichstrom.
• Verlustleistung (P_d):110 mW. Die maximale Leistung, die das Gehäuse abführen kann, berechnet als V_F* I_F.
• Betriebstemperatur (T_opr):-40 bis +85 °C. Der Umgebungstemperaturbereich für den Normalbetrieb.
• Lagertemperatur (T_stg):-40 bis +90 °C.
• ESD (HBM):150 V. Dies ist eine relativ niedrige ESD-Bewertung, die anzeigt, dass das Bauteil empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung ist. Richtige ESD-Handhabungsverfahren sind zwingend erforderlich.
• Löttemperatur:Reflow: 260°C Spitze für max. 10 Sekunden. Handlötung: 350°C für max. 3 Sekunden pro Anschluss.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen bei einem Durchlassstrom (I_F) von 20 mA und einer Umgebungstemperatur (T_a) von 25°C. Sie definieren die Lichtausgabe und das elektrische Verhalten unter normalen Betriebsbedingungen.

• Lichtstärke (I_v):715 mcd (Min), 1120 mcd (Max). Dies ist das Maß für die vom menschlichen Auge wahrgenommene Helligkeit. Der große Bereich zeigt an, dass das Bauteil gebinnt ist (siehe Abschnitt 3).
• Betrachtungswinkel (2θ_1/2):120 Grad (typisch). Der Winkel, bei dem die Lichtstärke die Hälfte der Spitzenlichtstärke beträgt. Bestätigt die Behauptung des weiten Betrachtungswinkels.
• Spitzenwellenlänge (λ_p):518 nm (typisch). Die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung maximal ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):523,5 nm (Min), 533,5 nm (Max). Diese Wellenlänge entspricht der wahrgenommenen Farbe (grün) und wird ebenfalls gebinnt.
• Spektrale Bandbreite (Δλ):35 nm (typisch). Die Breite des emittierten Spektrums bei halber Maximalleistung (FWHM).
• Durchlassspannung (V_F):2,7 V (Min), 4,3 V (Max) bei 20mA. Der Spannungsabfall über der LED im leitenden Zustand. Dieser Bereich erfordert strombegrenzende Schaltungen.
• Sperrstrom (I_R):50 µA (Max) bei V_R=5V. Der geringe Leckstrom, wenn das Bauteil in Sperrrichtung betrieben wird.

Parametertoleranzen:Das Datenblatt spezifiziert zusätzliche Toleranzen: Lichtstärke (±11%), dominante Wellenlänge (±1nm) und Durchlassspannung (±0,1V). Diese müssen in Worst-Case-Designszenarien berücksichtigt werden.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um eine konsistente Farbe und Helligkeit in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs basierend auf Schlüsselparametern in Bins sortiert. Die 67-21 Serie verwendet ein zweidimensionales Binning-System.

3.1 Binning der dominanten Wellenlänge (Farbe)

LEDs werden nach ihrer dominanten Wellenlänge gruppiert, die direkt den wahrgenommenen Farbton des grünen Lichts beeinflusst. Die Bins sind mit B13 bis B17 gekennzeichnet.

• B13:523,5 nm bis 525,5 nm
• B14:525,5 nm bis 527,5 nm
• B15:527,5 nm bis 529,5 nm
• B16:529,5 nm bis 531,5 nm
• B17:531,5 nm bis 533,5 nm

Dies ermöglicht es Designern, LEDs mit einem sehr spezifischen Grünton für Anwendungen auszuwählen, bei denen Farbkonstanz kritisch ist.

3.2 Binning der Lichtstärke (Helligkeit)

LEDs werden auch basierend auf ihrer Lichtausgabe bei 20mA sortiert. Die Bins sind mit V1 und V2 gekennzeichnet.

• V1:715 mcd bis 900 mcd
• V2:900 mcd bis 1120 mcd

Die Auswahl eines höheren Bins (V2) gewährleistet hellere Indikatoren. Für Anwendungen, die eine gleichmäßige Panelhelligkeit erfordern, sollten LEDs aus demselben Intensitäts-Bin verwendet werden.

4. Mechanische und Gehäuseinformationen

4.1 Gehäuseabmessungen

Die LED ist in einem Standard-P-LCC-2-Gehäuse untergebracht. Die detaillierte Maßzeichnung liefert kritische Maße für das PCB (Printed Circuit Board) Lötflächenmuster-Design, einschließlich Gehäusegröße, Anschlussabstand und Gesamthöhe. Die Einhaltung dieser Abmessungen ist für eine korrekte Platzierung und Lötung erforderlich. Die typische Toleranz für nicht spezifizierte Abmessungen beträgt ±0,1 mm.

4.2 Polaritätskennzeichnung

Als zweipoliges Bauteil ist die korrekte Polarität entscheidend. Die Draufsichtzeichnung im Datenblatt zeigt die Kathodenkennzeichnung (typischerweise eine Kerbe, ein grüner Punkt oder eine andere Markierung auf dem Gehäuse). Ein Anschluss der LED in Sperrrichtung verhindert das Leuchten und kann, wenn die Sperrspannung 5V überschreitet, das Bauteil beschädigen.

5. Löt- und Montagerichtlinien

Eine ordnungsgemäße Handhabung und Lötung ist für die Zuverlässigkeit entscheidend, insbesondere angesichts der Feuchtigkeitssensitivitätsstufe (MSL 3) des Bauteils.

5.1 Lagerung und Handhabung

• Bauteile werden in feuchtigkeitsbeständigen Beuteln mit Trockenmittel geliefert.
• Der Beutel darf nur unmittelbar vor der Verwendung geöffnet werden.
• Die empfohlene Umgebung nach dem Öffnen ist <30°C und <60% relative Luftfeuchtigkeit.
• Wenn die Feuchtigkeitssensitivitätsanzeigekarte übermäßige Feuchtigkeit anzeigt, müssen die Bauteile vor der Verwendung 24 Stunden bei 60°C ±5°C getrocknet (gebacken) werden.
• Das Bauteil ist ESD-empfindlich (150V HBM). Verwenden Sie geeignete ESD-sichere Arbeitsplätze und Handhabungsverfahren.

5.2 Reflow-Lötprofil

Das Datenblatt enthält ein detailliertes bleifreies Reflow-Löttemperaturprofil:

• Vorwärmen:150-200°C für 60-120 Sekunden (Anstiegsrate ≤3°C/Sek.).
• Zeit oberhalb Liquidus (217°C):60-150 Sekunden.
• Spitzentemperatur:260°C maximal, maximal 10 Sekunden gehalten.
• Abkühlphase:Die Abkühlrate sollte oberhalb 255°C 6°C/Sek. nicht überschreiten.

Kritische Hinweise:

• Reflow-Lötung sollte nicht mehr alszweimal.
• durchgeführt werden. Vermeiden Sie mechanische Belastung der LED während des Aufheizens und Abkühlens. Verbiegen Sie die Leiterplatte nach dem Löten nicht.
• Do not warp the PCB after soldering.

5.3 Handlötung

Falls Handlötung notwendig ist:

• Verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Spitzentemperatur <350°C.
• Begrenzen Sie die Kontaktzeit auf ≤3 Sekunden pro Anschluss.
• Verwenden Sie einen Kolben mit einer Leistung ≤25W.
• Halten Sie zwischen dem Löten jedes Anschlusses ein Minimum von 2 Sekunden Abstand ein, um Überhitzung zu vermeiden.
• Handlötung birgt ein höheres Risiko für thermische Schäden.

5.4 Nacharbeit und Reparatur

Eine Reparatur, nachdem die LED gelötet wurde, wird dringend abgeraten. Falls unvermeidbar:

• Es muss ein Zweispitzen-Lötkolben verwendet werden, um beide Anschlüsse gleichzeitig zu erhitzen und Belastungen auf die Lötstellen zu verhindern.
• Das Potenzial für eine Beschädigung der LED-Eigenschaften während der Nacharbeit muss vorab bewertet werden.

6. Verpackungs- und Bestellinformationen

6.1 Band- und Rollenspezifikationen

Die Bauteile werden auf geprägter Trägerbahn geliefert, die auf Rollen für die automatisierte Pick-and-Place-Montage aufgewickelt ist.

• Packmenge:2000 Stück pro Rolle.
• Detaillierte Abmessungen für die Trägerbahntaschen, die Rollennabe und die Gesamtrolle sind angegeben, um die Kompatibilität mit Montagegeräten sicherzustellen.

6.2 Etikettenerklärung

Das Rollenetikett enthält wichtige Informationen für Rückverfolgbarkeit und Verifizierung:

• CPN:Kundenspezifische Artikelnummer
• P/N:Hersteller-Artikelnummer (z.B. 67-21/GHC-BV1/2T)
• QTY:Packmenge
• CAT:Lichtstärke-Rang (z.B. V1, V2)
• HUE:Dominante Wellenlänge-Rang (z.B. B15)
• REF:Durchlassspannung-Rang
• LOT No:Fertigungslosnummer für die Rückverfolgbarkeit.

7. Anwendungsdesign-Überlegungen

7.1 Schaltungsdesign

Strombegrenzung ist zwingend erforderlich:Die Durchlassspannung (V_F) hat einen weiten Bereich (2,7V-4,3V). Eine kleine Änderung der Versorgungsspannung kann, wenn nur ein einfacher Vorwiderstand verwendet wird, eine große, potenziell zerstörerische Änderung des Stroms verursachen. Für stabilen Betrieb und lange Lebensdauer ist ein Konstantstromtreiber oder ein sorgfältig berechneter strombegrenzender Widerstand unerlässlich. Der Widerstandswert (R) kann näherungsweise mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (V_supply- V_F) / I_F. Verwenden Sie für ein Worst-Case-Design stets den maximalen V_F-Wert aus dem Datenblatt, um sicherzustellen, dass der Strom 25mA nicht überschreitet.

7.2 Thermomanagement

Obwohl die Verlustleistung gering ist (max. 110mW), ist die Einhaltung der Sperrschichttemperatur innerhalb der Grenzwerte wichtig für langfristige Zuverlässigkeit und stabile Lichtausgabe. Sorgen Sie für ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte oder thermische Durchkontaktierungen, insbesondere bei Betrieb bei hohen Umgebungstemperaturen oder nahe dem maximalen Strom.

7.3 Optisches Design für Lichtleiter

Der 120-Grad-Betrachtungswinkel und der integrierte Interreflektor machen diese LED zu einer ausgezeichneten Quelle für Lichtleiter. Für optimale Effizienz:

• Positionieren Sie die LED so nah wie möglich an der Eingangsoberfläche des Lichtleiters.
• Zentrieren Sie die LED unter dem Lichtleiter.
• Erwägen Sie die Verwendung einer reflektierenden Oberfläche oder eines Hohlraums um die LED, um seitlich emittiertes Licht einzufangen und in den Leiter umzulenken.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die 67-21 Serie differenziert sich auf dem Markt für SMD-Indikator-LEDs durch mehrere Schlüsselattribute:

• Weiter Betrachtungswinkel vs. Standard-LEDs:Viele Standard-SMD-LEDs haben Betrachtungswinkel von etwa 60-80 Grad. Der 120-Grad-Winkel der 67-21 Serie bietet eine viel breitere Sichtbarkeit, was ein deutlicher Vorteil für Panel-Indikatoren und Lichtleiteranwendungen ist.
• Optimiert für Lichtleiter:Die spezifische Erwähnung eines "Interreflektors" für optimierte Lichtkopplung ist ein Konstruktionsmerkmal, das auf eine häufige Anwendungsherausforderung abzielt und es von generischen LEDs abhebt.
• Umfassende Konformität:Die Einhaltung von RoHS-, REACH- und halogenfreien Standards macht dieses Bauteil für eine breite Palette globaler Märkte und umweltbewusste Designs geeignet.
• Detailliertes Binning:Das Zwei-Parameter (Wellenlänge und Intensität) Binning bietet Designern ein hohes Maß an Kontrolle über Farbkonstanz und Helligkeitsgleichmäßigkeit in ihren Produkten.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F1: Warum ist ein strombegrenzender Widerstand absolut notwendig?

A1: LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Ihre V-I-Kennlinie ist exponentiell. Ohne Widerstand führt ein kleiner Anstieg der Versorgungsspannung über die V_Fder LED zu einem sehr großen, unkontrollierten Anstieg des Stroms, der schnell den absoluten Maximalwert von 25mA überschreitet und zu thermischem Durchgehen und Ausfall führt.

F2: Kann ich diese LED mit einer 3,3V-Versorgung betreiben?

A2: Ja, aber ein sorgfältiges Design ist erforderlich. Unter Verwendung der typischen V_Fvon ~3,5V (zwischen Min und Max) reicht eine 3,3V-Versorgung möglicherweise nicht aus, um die LED ordnungsgemäß in Durchlassrichtung zu betreiben, insbesondere für Einheiten mit einer V_Fam oberen Ende des Bereichs (4,3V). Es wird empfohlen, eine Versorgungsspannung zu verwenden, die mindestens 0,5-1,0V höher ist als die maximal erwartete V_F, um eine stabile Stromregelung durch den Vorwiderstand zu gewährleisten.

F3: Was bedeutet "MSL Level 3" für meinen Produktionsprozess?

A3: Feuchtigkeitssensitivitätsstufe 3 bedeutet, dass das verpackte Bauteil nach dem Öffnen des versiegelten Beutels bis zu 168 Stunden (7 Tage) den Bedingungen auf der Werkstattfläche (<30°C/60% RH) ausgesetzt sein kann, bevor es getrocknet werden muss. Wenn es nicht innerhalb dieses Zeitraums gelötet wird, kann die aufgenommene Feuchtigkeit während der Reflow-Lötung verdampfen und innere Delamination oder "Popcorning" verursachen, was die Komponente zerstört.

F4: Wie wähle ich den richtigen Bin (CAT und HUE) für meine Anwendung?

A4: Für Anwendungen, bei denen mehrere LEDs zusammen sichtbar sind (z.B. eine Statusleiste), wählen Sie denselben HUE (Wellenlänge) Bin, um identische Farbe zu gewährleisten. Für Anwendungen, die bestimmte Helligkeitsstufen erfordern, wählen Sie den entsprechenden CAT (Intensität) Bin. Für kritische Anwendungen konsultieren Sie den Lieferanten, um die genauen erforderlichen Bins zu spezifizieren.

10. Funktionsprinzipien und Technologietrends

10.1 Grundlegendes Funktionsprinzip

Diese LED ist eine Halbleiterdiode basierend auf InGaN (Indiumgalliumnitrid) Chipmaterial. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die ihren Schwellenwert überschreitet, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich des Halbleiters und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der InGaN-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die wiederum die Spitzenwellenlänge des emittierten Lichts definiert – in diesem Fall im grünen Spektrum (~518-533 nm). Die farblos klare Harzverkapselung schützt den Chip und wirkt als Linse, formt die Lichtausgabe und erreicht so den weiten 120-Grad-Betrachtungswinkel.

10.2 Branchentrends

Die Entwicklung von SMD-Indikator-LEDs wie der 67-21 Serie folgt mehreren wichtigen Branchentrends:

• Miniaturisierung und Standardisierung:Die Verwendung von Standardgehäusen wie P-LCC-2 ermöglicht automatisierte Montage und reduziert den Platzbedarf auf der Leiterplatte.
• Erhöhte Effizienz:Fortlaufende Verbesserungen in der Halbleiterepitaxie und Chipdesign führen zu höherer Lichtstärke (mcd) bei gleichem Eingangsstrom, was hellere Indikatoren oder geringeren Stromverbrauch ermöglicht.
• Verbesserte Zuverlässigkeit und Konformität:Es gibt einen starken Trend zu bleifreiem Löten, halogenfreien Materialien und der Einhaltung globaler Umweltvorschriften (RoHS, REACH), wie in diesem Datenblatt belegt.
• Anwendungsspezifische Optimierung:Anstatt generische Komponenten zu sein, werden LEDs zunehmend mit spezifischen Anwendungen im Hinterkopf entwickelt, wie z.B. der Interreflektor in diesem Bauteil für die Lichtleitereffizienz.

Haftungsausschluss und Anwendungseinschränkungen:Dieses Produkt ist für allgemeine Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsanwendungen bestimmt. Es ist nicht für Hochzuverlässigkeitsanwendungen konzipiert oder qualifiziert, bei denen ein Ausfall zu Personenschäden oder erheblichem Sachschaden führen könnte, wie z.B. militärische/Luft- und Raumfahrtsysteme, automobil Sicherheitssysteme (z.B. Bremslichter, Airbag-Anzeigen) oder lebenskritische medizinische Geräte. Für solche Anwendungen müssen Bauteile mit entsprechenden Qualifikationen und Zuverlässigkeitsdaten ausgewählt werden. Die bereitgestellten Spezifikationen und typischen Kurven dienen nur als Referenz; die Leistung wird nur innerhalb der angegebenen absoluten Grenzwerte und Betriebsbedingungen garantiert.