SMD Top View LED 67-21 Serie Datenblatt - P-LCC-2 Gehäuse - 2,5-3,5V - 90mW - Brillantes Grün - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 67-21 Serie repräsentiert eine Familie von hochleistungsfähigen, oberflächenmontierbaren Top-View-LEDs, die für moderne elektronische Anwendungen entwickelt wurden, die zuverlässige, energieeffiziente Indikatorlösungen erfordern. Diese LEDs sind in einem kompakten P-LCC-2-Gehäuse (Plastic Leaded Chip Carrier) mit farblos klarem Fenster untergebracht und bieten eine brillante grüne Emissionsfarbe, die durch AlGaInP-Chip-Technologie erreicht wird. Das zentrale Designkonzept liegt in der Bereitstellung eines breiten Betrachtungswinkels und einer optimierten Lichtausbeute, was sie besonders für Anwendungen geeignet macht, bei denen die Sichtbarkeit aus verschiedenen Winkeln entscheidend ist.

Der primäre Vorteil dieser Serie liegt in der Kombination aus optischer Leistung und Fertigungskompatibilität. Das Gehäusedesign beinhaltet einen Inter-Reflektor, der die Lichtkopplungseffizienz erhöht und mehr Licht durch die Oberseite des Bauteils lenkt. Diese Eigenschaft, gepaart mit einem niedrigen Durchlassstrombedarf, macht diese LEDs ideal für leistungssensitive Anwendungen wie tragbare Konsumelektronik, Automobilinnenräume und Telekommunikationsgeräte. Das Bauteil ist vollständig kompatibel mit Standard-Automatikbestückungsanlagen und gängigen Lötprozessen, einschließlich Dampfphasen- und Infrarot-Reflow sowie Wellenlöten, was eine Hochvolumenproduktion erleichtert.

Der Zielmarkt ist breit gefächert und umfasst Automobilelektronik für Armaturenbrett- und Schalterhintergrundbeleuchtung, Telekommunikationsgeräte für Statusanzeigen, allgemeine Industrie-Steuerpanele und Konsumelektronik. Ihre Eignung für Lichtleiteranwendungen ist ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal, das es Konstrukteuren ermöglicht, Licht von der LED zu einer gewünschten Position auf einem Frontpanel oder einer Anzeige zu leiten.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Interpretation der im Datenblatt spezifizierten elektrischen, optischen und thermischen Kenngrößen, die für einen korrekten Schaltungsentwurf und die Zuverlässigkeitssicherung wesentlich sind.

2.1 Absolute Maximalwerte

Die absoluten Maximalwerte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer ein dauerhafter Schaden an der LED auftreten kann. Dies sind keine Betriebsbedingungen.

• Sperrspannung (VR): 5V- Das Anlegen einer Sperrvorspannung über 5V kann den Halbleiterübergang der LED beschädigen. Das Datenblatt stellt ausdrücklich klar, dass LED-Bauteile nicht im Sperrbetrieb betrieben werden sollen, und unterstreicht damit die Bedeutung der korrekten Polarität im Schaltungsentwurf.
• Durchlassstrom (IF): 25mA- Dies ist der maximale kontinuierliche Gleichstrom, der an die LED angelegt werden darf. Das Überschreiten dieses Werts erzeugt übermäßige Wärme, was zu beschleunigtem Lichtstromrückgang und potenziellem katastrophalem Ausfall führt.
• Spitzendurchlassstrom (IFP): 50mA- Ein gepulster Stromwert (bei einem Tastverhältnis von 1/10 und 1kHz Frequenz). Dies ermöglicht kurze Perioden höherer Helligkeit, erfordert jedoch sorgfältige thermische Betrachtung.
• Verlustleistung (Pd): 90mW- Die maximale Leistungsmenge, die das Gehäuse bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C als Wärme abführen kann. Dieser Wert verringert sich mit steigender Umgebungstemperatur.
• Betriebs- & Lagertemperatur:Das Bauteil ist für den Betrieb von -40°C bis +85°C ausgelegt und kann von -40°C bis +90°C gelagert werden, was Robustheit für raue Umgebungen anzeigt.
• ESD (HBM): 2000V- Die elektrostatische Entladungsfestigkeit nach dem Human Body Model. Obwohl 2000V ein Standardniveau ist, sind ordnungsgemäße ESD-Handhabungsverfahren während der Montage weiterhin zwingend erforderlich, um latente Defekte zu verhindern.
• Löttemperatur:Spezifiziert Profile für Reflow (260°C für 10 Sek.) und Handlöten (350°C für 3 Sek.). Die Einhaltung dieser Grenzwerte ist entscheidend, um Gehäuserisse oder Schäden an internen Bonddrähten zu verhindern.

2.2 Elektro-optische Kenngrößen

Diese Parameter werden unter Standardtestbedingungen (Ta=25°C, IF=10mA) gemessen und definieren die Leistung des Bauteils.

• Lichtstärke (Iv): 225 bis 565 mcd (min bis max)- Dies ist die gemessene Lichtausgabe in eine bestimmte Richtung. Der große Bereich zeigt an, dass ein Binningsystem verwendet wird (später detailliert). Bei einem typischen Treiberstrom von 10mA ist die Ausgabe für Indikatorzwecke beträchtlich.
• Betrachtungswinkel (2θ1/2): 120° (typisch)- Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres Spitzenwerts abfällt. Ein 120°-Winkel ist außergewöhnlich breit und gewährleistet gute Sichtbarkeit außerhalb der Achse, was das definierende Merkmal von "Top-View"-LEDs ist.
• Spitzenwellenlänge (λp): 518 nm (typisch)- Die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung maximal ist. Dies entspricht einer brillanten grünen Farbe.
• Dominante Wellenlänge (λd): 517,5 bis 535,5 nm- Die einzelne Wellenlänge, die vom menschlichen Auge wahrgenommen wird und der Farbe der LED entspricht. Dieser Bereich ist in Bins unterteilt.
• Spektrale Bandbreite (Δλ): 35 nm (typisch)- Die Breite des emittierten Spektrums. Eine schmalere Bandbreite deutet auf eine gesättigtere, reine Farbe hin.
• Durchlassspannung (VF): 2,5 bis 3,5 V- Der Spannungsabfall über der LED bei einem Treiberstrom von 10mA. Dieser Bereich ist entscheidend für die Auslegung des strombegrenzenden Widerstands. Der Wert hat eine Toleranz von ±0,1V und ist ebenfalls gebinnt.
• Sperrstrom (IR): 10 μA max bei VR=5V- Ein sehr geringer Leckstrom, wenn das Bauteil mit seiner maximalen Sperrspannung betrieben wird.

3. Erklärung des Binningsystems

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden die LEDs basierend auf Schlüsselparametern in Bins sortiert. Das Verständnis dieses Systems ist für Anwendungen, die ein einheitliches Erscheinungsbild erfordern, von entscheidender Bedeutung.

3.1 Binning der dominanten Wellenlänge (HUE)

Die dominante Wellenlänge wird in Bins gruppiert, die mit B10 bis B18 gekennzeichnet sind, wobei jeder einen 2nm-Bereich von 517,5nm bis 535,5nm abdeckt. Zum Beispiel deckt Bin B17 531,5nm bis 533,5nm ab. Die Toleranz für eine beliebige Einheit innerhalb eines Bins beträgt ±1nm. Konstrukteure müssen die erforderlichen Bins angeben, wenn Farbkonsistenz über mehrere LEDs hinweg kritisch ist.

3.2 Binning der Lichtstärke (CAT)

Die Lichtausgabe wird in vier Gruppen eingeteilt: S2 (225-285 mcd), T1 (285-360 mcd), T2 (360-450 mcd) und U1 (450-565 mcd). Die Toleranz beträgt ±11%. Die Auswahl eines höheren Bins (z.B. U1) garantiert eine höhere Mindesthelligkeit, kann aber mit einem Aufpreis verbunden sein.

3.3 Binning der Durchlassspannung (REF)

Die Durchlassspannung wird für Gruppen gebinnt, die mit anderen Parametern zusammenhängen (z.B. hat Gruppe B17 Spannungsbins 9-13). Diese Bins reichen von 2,50-2,70V (Bin 9) bis 3,30-3,50V (Bin 13) mit einer Toleranz von ±0,1V. Die Kenntnis des VF-Bins kann helfen, den Wert des strombegrenzenden Widerstands zu optimieren, um einen konsistenteren Stromtreiber über verschiedene Einheiten hinweg zu erreichen, insbesondere in Parallelschaltungen.

4. Analyse der Leistungskurven

Die typischen Kennlinienkurven geben Aufschluss darüber, wie sich die LED unter nicht standardmäßigen Bedingungen verhält. Dies sind repräsentative Graphen, keine garantierten Minima/Maxima.

4.1 Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Diese Kurve zeigt, dass die Lichtausgabe mit dem Durchlassstrom zunimmt, jedoch auf nichtlineare Weise. Das Betreiben der LED über dem empfohlenen Bereich von 10-20mA bringt abnehmende Helligkeitsgewinne, während es gleichzeitig die Verlustleistung und die Sperrschichttemperatur deutlich erhöht, was wiederum die Lebensdauer reduziert.

4.2 Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur

Dieser Graph zeigt den negativen Einfluss der Temperatur auf die Lichtausgabe. Mit steigender Umgebungstemperatur nimmt die Lichtstärke ab. Bei +85°C kann die Ausgabe beispielsweise nur noch 70-80% ihres Wertes bei 25°C betragen. Dies muss in Entwürfen für Hochtemperaturumgebungen berücksichtigt werden, um ausreichende Helligkeit sicherzustellen.

4.3 Derating-Kurve für den Durchlassstrom

Dies ist vielleicht der kritischste Graph für die Zuverlässigkeit. Diese Kurve gibt den maximal zulässigen kontinuierlichen Durchlassstrom in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur vor. Mit steigender Ta muss der maximal zulässige IF reduziert werden, um die Sperrschichttemperatur innerhalb sicherer Grenzen zu halten und thermisches Durchgehen zu verhindern. Bei 85°C ist der maximale Dauerstrom deutlich niedriger als der absolute Maximalwert von 25mA bei 25°C.

4.4 Durchlassspannung vs. Durchlassstrom & Spektrale Verteilung

Die VF vs. IF Kurve zeigt die exponentielle Kennlinie der Diode. Das Spektralverteilungsdiagramm bestätigt die Spitzenwellenlänge bei etwa 518nm (grün) mit der angegebenen Bandbreite von ~35nm. Das Strahlungsdiagramm (Polardiagramm) bestätigt visuell den breiten 120°-Betrachtungswinkel.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das P-LCC-2-Gehäuse hat einen Standard-Footprint. Wichtige Abmessungen sind die Gesamtbauteilgröße, der Anschlussabstand und die Position der Kathodenkennzeichnung (typischerweise eine Kerbe oder ein grüner Punkt auf dem Gehäuse). Die genauen Abmessungen sind in der Zeichnung des Datenblatts mit einer Standardtoleranz von ±0,1mm angegeben, sofern nicht anders vermerkt. Diese Informationen sind für das Leiterplatten-Pad-Layout-Design in CAD-Software wesentlich.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Die korrekte Polarität ist zwingend erforderlich. Das Gehäuse enthält eine visuelle Markierung zur Identifizierung der Kathode. Die Anwendung von Sperrspannung, selbst unterhalb der 5V-Nennspannung, wird nicht empfohlen, da sie das Bauteil belasten kann. Die Leiterplatten-Bestückungsdruck sollte die Polarität klar anzeigen.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötparameter

Das Bauteil ist für eine maximale Reflow-Temperatur von 260°C für bis zu 10 Sekunden ausgelegt. Dies entspricht Standard-Bleifrei-Reflow-Profilen (z.B. IPC/JEDEC J-STD-020). Das Profil sollte überprüft werden, um sicherzustellen, dass die Bauteiltemperatur der LED diesen Grenzwert nicht überschreitet. Handlöten, falls erforderlich, sollte schnell bei 350°C für maximal 3 Sekunden pro Anschluss mit einer geerdeten Lötspitze durchgeführt werden.

6.2 Feuchtigkeitssensitivität und Lagerung

Die LEDs sind in feuchtigkeitsbeständigen Barrieretüten mit Trockenmittel verpackt. Die Tüte sollte nur unmittelbar vor der Verwendung in einer kontrollierten Umgebung (<30°C / 60% rel. Luftfeuchte) geöffnet werden. Nach dem Öffnen müssen die Bauteile innerhalb des durch die Feuchtigkeitssensitivitätsstufe (MSL) vorgegebenen Zeitrahmens gelötet werden – basierend auf der Vorbedingungsnotiz (JEDEC J-STD-020D Level 3) wahrscheinlich 168 Stunden bei <30°C/60% rel. Luftfeuchte. Das Überschreiten dieser Bodenlebensdauer erfordert ein Trocknen der Bauteile vor der Verwendung, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" während des Reflow zu verhindern.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Band- und Rollenspezifikationen

Das Produkt ist auf 8mm-Trägerband erhältlich, das auf Standardrollen aufgewickelt ist. Übliche Stückzahlen pro Rolle sind 1000, 1500 oder 2000 Stück. Das Datenblatt enthält detaillierte Abmessungen für die Trägerbandtaschen, die Rollennabe und die Gesamtrolle, um die Kompatibilität mit automatischen Zuführern sicherzustellen.

7.2 Etikettenerklärung

Das Rollenetikett enthält kritische Informationen für Rückverfolgbarkeit und Verifizierung: Produktnummer (P/N), Menge (QTY) und die spezifischen Bincodes für Lichtstärke (CAT), dominante Wellenlänge (HUE) und Durchlassspannung (REF). Die Losnummer (LOT No) bietet vollständige Fertigungsrückverfolgbarkeit.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

Die grundlegende Treiberschaltung besteht aus einer Spannungsquelle (Vcc), einem strombegrenzenden Widerstand (Rseries) und der LED in Reihe. Rseries = (Vcc - VF) / IF.Die Verwendung eines strombegrenzenden Widerstands ist zwingend erforderlich.Wie in den "Vorsichtsmaßnahmen für die Verwendung" vermerkt, kann bereits eine geringe Spannungsverschiebung ohne Widerstand eine große Stromänderung verursachen, die aufgrund der exponentiellen I-V-Kennlinie der Diode zu sofortigem Durchbrennen führt. Für konstante Helligkeit bei variierender Vcc oder Temperatur sollte die Verwendung eines speziellen LED-Treiber-ICs oder einer einfachen Konstantstromschaltung in Betracht gezogen werden.

8.2 Überlegungen zum Wärmemanagement

Obwohl das Gehäuse klein ist, ist Wärmemanagement für die Langlebigkeit dennoch wichtig. Die abgeführte Leistung beträgt Pd = VF * IF. Bei 20mA und einer typischen VF von 3,0V sind das 60mW. Stellen Sie sicher, dass die Leiterplatte ausreichend Kupferfläche (thermische Entlastungspads) bietet, um Wärme von den Lötstellen der LED abzuleiten, insbesondere beim Betrieb nahe der Maximalwerte oder in hohen Umgebungstemperaturen. Vermeiden Sie es, die LED in der Nähe anderer wärmeerzeugender Komponenten zu platzieren.

8.3 Design für Lichtleiteranwendungen

Für die Verwendung mit Lichtleitern sollte die LED zentriert unter der Eingangsfläche des Leiters ausgerichtet werden. Der breite Betrachtungswinkel hilft, mehr Licht in den Leiter zu koppeln. Berücksichtigen Sie den Spalt zwischen LED und Leiter; ein kleiner, kontrollierter Luftspalt oder die Verwendung von optischem Silikon-Gel kann die Kopplungseffizienz verbessern und Lichtverluste reduzieren. Das farblos klare Fenster der LED ist hier vorteilhaft, da es keine unerwünschte Tönung einführt.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die 67-21 Serie differenziert sich hauptsächlich durch ihren120° breiten Betrachtungswinkelund dasoptimierte Inter-Reflektor-Designfür die Emission nach oben. Im Vergleich zu Standard-Seitenblick- oder Schmalwinkel-Top-View-LEDs macht sie dies für Anwendungen überlegen, bei denen der Betrachter nicht direkt senkrecht zur LED steht, wie z.B. in Automobil-Armaturenbrettern oder Frontpanel-Anzeigen, die in einem Winkel montiert sind. Ihr niedriger Strombedarf (effektive Helligkeit bei 10mA) macht sie auch energieeffizienter als LEDs, die für eine ähnliche Ausgabe 20mA benötigen. Das umfassende Binningsystem bietet Konstrukteuren die Möglichkeit, auf Farb- und Helligkeitskonsistenz zu selektieren, ein Merkmal, das bei kostengünstigeren Standard-LEDs nicht immer verfügbar ist.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

10.1 Kann ich diese LED dauerhaft mit 20mA betreiben?

Ja, 20mA liegt unter dem absoluten Maximalwert von 25mA. Siemüssenjedoch die Derating-Kurve für den Durchlassstrom konsultieren. Bei einer Umgebungstemperatur von 25°C ist 20mA akzeptabel. Wenn die Umgebungstemperatur voraussichtlich 85°C erreicht, zeigt die Derating-Kurve einen niedrigeren maximal zulässigen Dauerstrom an, um einen zuverlässigen Betrieb sicherzustellen. Entwerfen Sie stets mit der ungünstigsten Umgebungstemperatur im Hinterkopf.

10.2 Warum ist ein strombegrenzender Widerstand zwingend erforderlich?

Eine LED ist eine Diode mit einer nichtlinearen, exponentiellen Strom-Spannungs-Beziehung. Eine kleine Erhöhung der Spannung (z.B. durch eine Netzteilwelligkeit oder Toleranz) kann einen sehr großen, potenziell zerstörerischen Anstieg des Stroms verursachen. Der Widerstand stellt eine lineare Beziehung (Ohmsches Gesetz) her, die die Schaltung dominiert und den Strom trotz kleiner Spannungsschwankungen vorhersagbar und stabil macht.

10.3 Wie interpretiere ich die Bincodes bei der Bestellung?

Um ein einheitliches Erscheinungsbild in Ihrem Produkt zu gewährleisten, sollten Sie die zulässigen Bins für Ihre Bestellung angeben. Beispielsweise könnten Sie "CAT: U1 oder T2" für hohe Helligkeit und "HUE: B16-B18" für einen spezifischen Grünton angeben. Ihr Distributor oder Hersteller kann Teile bereitstellen, die diesen Binkriterien entsprechen. Eine Bestellung ohne Angabe von Bins kann zu einer Mischung von Farben und Helligkeitsstufen führen.

11. Praktische Design- und Anwendungsfallstudien

11.1 Fallstudie: Hintergrundbeleuchtung von Automobil-Armaturenbrettschaltern

In dieser Anwendung müssen mehrere Schalter auf einem gekrümmten Armaturenbrett gleichmäßig hinterleuchtet werden. Der breite 120°-Betrachtungswinkel der 67-21 LED stellt sicher, dass Licht in Richtung des Fahrers emittiert wird, selbst wenn die LED flach auf der Leiterplatte hinter einer abgewinkelten Schalterkappe montiert ist. Ein Lichtleiter ist möglicherweise nicht einmal notwendig, was die Montage vereinfacht. Die LED wird über das 12V-Bordnetz des Fahrzeugs mit 10-15mA betrieben, wobei ein geeigneter Vorwiderstand oder eine geregelte 3,3V/5V-Schiene verwendet wird. Der Betriebstemperaturbereich (-40°C bis +85°C) deckt die Umgebungsbedingungen im Fahrzeuginnenraum problemlos ab.

11.2 Fallstudie: Industriepanel-Statusanzeige mit Lichtleiter

Ein Steuerpanel verfügt über Statusanzeigen (Strom, Fehler, Bereit), die aus mehreren Metern Entfernung und aus verschiedenen Bedienerpositionen sichtbar sein müssen. Die LEDs sind auf einer Hauptplatine tief im Gehäuse montiert. Klare Acryl-Lichtleiter leiten das Licht zu beschrifteten Symbolen auf dem Frontpanel. Die brillante grüne Farbe (518nm) der 67-21 LED bietet einen hohen visuellen Kontrast. Das Inter-Reflektor-Design maximiert die Lichtmenge, die in die Basis des Lichtleiters gekoppelt wird, und gewährleistet so eine helle, klare Anzeige auch in gut beleuchteten Räumen.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiterbauelemente, die Licht durch Elektrolumineszenz emittieren. Wenn eine Durchlassspannung über 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 der verwendeten Halbleitermaterialien bestimmt. Die 67-21 Serie verwendet einen AlGaInP-Chip (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid), ein gängiges Materialsystem zur Herstellung hocheffizienter roter, orangefarbener, gelber und grüner LEDs. Das "wasserklare" Harz-Encapsulant enthält keinen Leuchtstoff und ermöglicht die Emission der nativen Farbe des Chips, was zu einem gesättigten, brillanten Grün führt.

13. Technologietrends und Kontext

Die 67-21 Serie fügt sich in breitere Branchentrends ein. Der Trend zu P-LCC-2 und ähnlichen kompakten SMD-Gehäusen spiegelt die Nachfrage nach Miniaturisierung und automatisierter Montage wider. Die Betonung breiter Betrachtungswinkel adressiert den Bedarf an besserer Benutzererfahrung in Konsum- und Automobilelektronik. Die Einhaltung von RoHS (Beschränkung gefährlicher Stoffe), REACH (Registrierung, Bewertung, Zulassung und Beschränkung chemischer Stoffe) und halogenfreien Standards ist mittlerweile eine Grundvoraussetzung für den globalen Marktzugang, getrieben durch Umweltvorschriften und Verbraucherpräferenzen. Das detaillierte Binningsystem unterstreicht den Branchenfokus auf Farbkonsistenz und Leistungsvorhersagbarkeit, die für das Markenimage in Endprodukten entscheidend sind. Zukünftige Trends könnten auf noch höhere Effizienz (mehr mcd/mA), engere Farbtoleranzen und Gehäuse abzielen, die ein noch besseres Wärmemanagement für höhere Treiberströme ermöglichen.