Technisches Datenblatt für Top-View-LED 67-21 Serie - P-LCC-2-Gehäuse - Blau 468nm - 20mA 3,2V - 120° Abstrahlwinkel

1. Produktübersicht

Die 67-21 Serie stellt eine Familie von Top-View-LEDs dar, die in einem kompakten P-LCC-2-Oberflächenmontagegehäuse untergebracht sind. Diese Serie ist für zuverlässige Leistung als optischer Indikator in einer Vielzahl elektronischer Anwendungen ausgelegt. Das Bauteil verfügt über ein farblos klares Fenster und einen weißen Gehäusekörper, was zu seiner optischen Effizienz und ästhetischen Vielseitigkeit beiträgt.

Das zentrale Designkonzept konzentriert sich auf die Bereitstellung eines weiten Abstrahlwinkels, der durch eine optimierte Gehäusegeometrie und einen internen Reflektor erreicht wird. Diese Eigenschaft macht die LED besonders geeignet für Anwendungen mit Lichtleitern, bei denen eine gleichmäßige Lichtverteilung entscheidend ist. Darüber hinaus arbeitet das Bauteil bei niedrigen Stromstärken, was es zu einer ausgezeichneten Wahl für stromsparende Anwendungen wie tragbare und batteriebetriebene Geräte macht.

Die Serie ist in mehreren Emissionsfarben erhältlich, darunter weiches Orange, Grün, Blau und Gelb. Das in diesem Dokument detaillierte spezifische Modell ist eine blaue LED, die einen InGaN-Chip nutzt. Sie ist voll kompatibel mit automatischen Bestückungsgeräten und Standard-Dampfphasen-Reflow-Lötprozessen und unterstützt die Serienfertigung. Das Produkt ist bleifrei und entspricht den RoHS-Konformitätsstandards.

2. Detaillierte Betrachtung der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter oder an diesen Grenzen wird nicht garantiert und sollte in der Schaltungsauslegung vermieden werden.

• Sperrspannung (V_R):5 V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann zum Durchbruch des Übergangs führen.
• Dauer-Durchlassstrom (I_F):30 mA. Der maximale Gleichstrom, der kontinuierlich angelegt werden kann.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP):100 mA. Dies ist nur unter gepulsten Bedingungen mit einem Tastverhältnis von 1/10 bei 1 kHz zulässig.
• Verlustleistung (P_d):110 mW. Die maximale Leistung, die das Gehäuse abführen kann, berechnet als V_F* I_F.
• Elektrostatische Entladung (ESD) HBM:1000 V. Die Empfindlichkeit des Bauteils gegenüber elektrostatischer Entladung; geeignete Handhabungsverfahren sind erforderlich.
• Betriebstemperatur (T_opr):-40°C bis +85°C. Der Umgebungstemperaturbereich für zuverlässigen Betrieb.
• Lagertemperatur (T_stg):-40°C bis +90°C.
• Löttemperatur:Das Bauteil hält Reflow-Lötung mit einer Spitzentemperatur von 260°C für 10 Sekunden oder Handlötung bei 350°C für 3 Sekunden stand.

2.2 Elektro-optische Kenngrößen

Diese Parameter werden unter Standardtestbedingungen einer Umgebungstemperatur (T_a) von 25°C und einem Durchlassstrom (I_F) von 20 mA gemessen, sofern nicht anders angegeben. Toleranzen gelten wie angegeben.

• Lichtstärke (I_v):Reicht von mindestens 225 mcd bis maximal 565 mcd, mit einer typischen Toleranz von ±11%. Dies definiert die wahrgenommene Helligkeit der LED.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):120 Grad (typisch). Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres Spitzenwerts abfällt, was auf ein sehr breites Abstrahlmuster hinweist.
• Spitzenwellenlänge (λ_P):468 nm (typisch). Die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung maximal ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):Reicht von 464,5 nm bis 476,5 nm, mit einer Toleranz von ±1 nm. Diese Wellenlänge entspricht der wahrgenommenen Farbe des Lichts.
• Spektrale Bandbreite (Δλ):25 nm (typisch). Die Breite des emittierten Spektrums bei halber Maximalleistung.
• Durchlassspannung (V_F):Reicht von 2,70 V bis 3,70 V bei 20 mA, mit einer Toleranz von ±0,1 V. Dies ist der Spannungsabfall über der LED im leitenden Zustand.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 50 μA bei einer Sperrspannung von 5V.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um Konsistenz in Helligkeit, Farbe und elektrischen Eigenschaften zu gewährleisten, werden die LEDs in Bins sortiert. Der spezifische Bauteilecode (z.B. /B7C-AS2U1N/2T) enthält diese Bincodes.

3.1 Binning der Lichtstärke (CAT-Code)

LEDs werden basierend auf ihrer gemessenen Lichtstärke bei 20 mA gruppiert.

• S2:225 - 285 mcd
• T1:285 - 360 mcd
• T2:360 - 450 mcd
• U1:450 - 565 mcd

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge (HUE-Code - Gruppe A)

Für blaue LEDs wird die dominante Wellenlänge wie folgt gebinnt:

• A9:464,5 - 467,5 nm
• A10:467,5 - 470,5 nm
• A11:470,5 - 473,5 nm
• A12:473,5 - 476,5 nm

3.3 Binning der Durchlassspannung (REF-Code - Gruppe N)

LEDs werden auch nach ihrem Durchlassspannungsabfall bei 20 mA gebinnt.

• 10:2,70 - 2,90 V
• 11:2,90 - 3,10 V
• 12:3,10 - 3,30 V
• 13:3,30 - 3,50 V
• 14:3,50 - 3,70 V

4. Analyse der Kennlinien

Die typischen Kennliniendiagramme geben Einblick in das Verhalten der LED unter verschiedenen Bedingungen.

4.1 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kennlinie)

Die Grafik zeigt eine nichtlineare Beziehung, typisch für eine Diode. Die Durchlassspannung steigt mit dem Strom, beginnend bei etwa 2,6V bei sehr niedrigem Strom und erreicht etwa 3,4V bei 20mA. Diese Kurve ist wesentlich für den Entwurf der strombegrenzenden Schaltung.

4.2 Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Die Lichtstärke steigt mit dem Durchlassstrom, aber nicht linear. Die Kurve flacht bei höheren Strömen aufgrund erhöhter Sperrschichttemperatur und Effizienzabfalls ab. Dies unterstreicht die Bedeutung, die LED bei oder nahe ihrem empfohlenen Strom (20mA) für optimale Effizienz zu betreiben.

4.3 Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur

Die Lichtleistung nimmt mit steigender Umgebungstemperatur ab. Die Grafik zeigt, dass bei der maximalen Betriebstemperatur von +85°C die Ausgangsleistung deutlich niedriger sein kann als bei 25°C. Diese thermische Derating muss in Anwendungen mit hohen Umgebungstemperaturen berücksichtigt werden.

4.4 Spektralverteilung

Das Spektraldiagramm bestätigt eine blaue Emission mit einem Peak bei etwa 468nm und einer typischen Bandbreite von 25nm. Das Spektrum ist monochromatisch, wie von einer auf InGaN basierenden blauen LED erwartet.

4.5 Abstrahlcharakteristik

Das Polardiagramm bestätigt visuell den weiten 120° Abstrahlwinkel und zeigt ein lambertisches Abstrahlmuster, bei dem die Intensität über einen breiten Winkel hinweg recht gleichmäßig ist, bevor sie abfällt.

4.6 Derating-Kurve für den Durchlassstrom

Diese Kurve gibt den maximal zulässigen Dauer-Durchlassstrom in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur vor. Mit steigender Temperatur sinkt der maximal sichere Strom, um das Überschreiten der 110mW Verlustleistungsgrenze zu verhindern und die Langzeitzuverlässigkeit sicherzustellen.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen (P-LCC-2)

Die LED ist in einem Oberflächenmontagegehäuse untergebracht. Wichtige Abmessungen sind Gehäusegröße, Anschlussabstand und Gesamthöhe. Alle nicht spezifizierten Toleranzen betragen ±0,1mm. Das Gehäuse ist für Stabilität während der Reflow-Lötung und Kompatibilität mit Standard-8mm-Trägerbändern ausgelegt.

5.2 Polungskennzeichnung

Die Kathode wird typischerweise durch eine visuelle Markierung auf dem Gehäuse identifiziert, wie z.B. eine Kerbe, ein Punkt oder ein grünlicher Farbton auf der Kathodenseite des Chipcavity. Während der Montage muss die korrekte Polung beachtet werden, um Schäden durch Sperrspannung zu vermeiden.

5.3 Empfohlener PCB-Footprint

Es wird ein Lötflächenlayout empfohlen, das die Gehäuseabmessungen aufnimmt und die Bildung eines ordnungsgemäßen Lötfilets ermöglicht. Der Footprint sollte mit der thermischen Lötfläche (falls vorhanden) und den elektrischen Anschlüssen des Gehäuses übereinstimmen, um eine zuverlässige mechanische und elektrische Verbindung zu gewährleisten.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Das Bauteil ist für Dampfphasen- und Infrarot-Reflow-Lötung geeignet. Ein Standard bleifreies Profil mit einer Spitzentemperatur von maximal 260°C für eine Dauer von 10 Sekunden ist spezifiziert. Die Zeit oberhalb der Liquidustemperatur (z.B. 217°C) sollte kontrolliert werden, um die thermische Belastung der Komponente zu minimieren.

6.2 Handlötung

Falls Handlötung erforderlich ist, sollte die Lötspitzentemperatur auf 350°C begrenzt sein und die Kontaktzeit pro Anschluss 3 Sekunden nicht überschreiten. Verwenden Sie ein Lötkolben mit geringer Leistung und vermeiden Sie mechanische Belastung des Gehäuses.

6.3 Feuchtesensitivität und Lagerung

Die LEDs sind in feuchtigkeitsbeständigen Barrieretüten mit Trockenmittel verpackt, um Feuchtigkeitsaufnahme zu verhindern, die während des Reflow-Lötens zu "Popcorning" führen kann. Sobald die versiegelte Tüte geöffnet ist, sollten die Bauteile innerhalb eines bestimmten Zeitrahmens (z.B. 168 Stunden bei<30°C/60% rel. Luftfeuchte) verwendet oder gemäß den Standard-IPC/JEDEC-Richtlinien zurückgetrocknet werden.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Spezifikationen für Band und Rolle

Die Bauteile werden auf 8mm breitem, geprägtem Trägerband geliefert. Die Rollenabmessungen und Taschenabstände sind für die Kompatibilität mit automatischen Zuführungen standardisiert. Standardmengen pro Rolle sind 2000 Stück, mit Mindestbestellmengen von 250, 500, 1000 oder 2000 Stück verfügbar.

7.2 Etiketteninformationen

Das Rollenetikett enthält wichtige Informationen für Rückverfolgbarkeit und Identifikation, einschließlich: Teilenummer (PN), Kundenteilenummer (CPN), Menge (QTY), Losnummer und die spezifischen Binning-Codes für Lichtstärke (CAT), dominante Wellenlänge (HUE) und Durchlassspannung (REF).

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• Automobilelektronik:Hintergrundbeleuchtung für Armaturenbrettinstrumente, Schalter und Bedienfelder.
• Telekommunikationsgeräte:Statusanzeigen und Tastaturbeleuchtung in Telefonen, Faxgeräten und Netzwerkhardware.
• Unterhaltungselektronik:Strom-/Statusanzeigen, Hintergrundbeleuchtung für LCD-Displays, Symbole und Folientastschalter in Haushaltsgeräten, Audio/Video-Geräten und Computerperipherie.
• Allgemeine Anzeige:Jede Anwendung, die einen hellen, zuverlässigen, stromsparenden Statusindikator erfordert.

8.2 Designüberlegungen für Lichtleiter

Der weite 120° Abstrahlwinkel ist ein Schlüsselfaktor für Lichtleiteranwendungen. Für optimale Kopplungseffizienz:

• Positionieren Sie die LED so nah wie möglich am Eingang des Lichtleiters.
• Stellen Sie sicher, dass das Lichtleitermaterial eine hohe Transmission aufweist und so gestaltet ist, dass es Licht effektiv leitet und verteilt.
• Berücksichtigen Sie das Abstrahlmuster der LED beim Entwurf der Geometrie der Eingangsfläche des Lichtleiters.

8.3 Hinweise zur Schaltungsauslegung

• Verwenden Sie stets einen Reihenstrombegrenzungswiderstand. Berechnen Sie seinen Wert basierend auf der Versorgungsspannung (V_CC), der Durchlassspannung der LED (V_F - verwenden Sie den Maximalwert für Zuverlässigkeit) und dem gewünschten Durchlassstrom (I_F). Formel: R = (V_CC- V_F) / I_F.
• Für konstante Helligkeit über einen Bereich von Versorgungsspannungen oder Temperaturen hinweg, ziehen Sie die Verwendung eines Konstantstromtreibers anstelle eines einfachen Widerstands in Betracht.
• Beachten Sie die absoluten Maximalwerte, insbesondere für die Sperrspannung. Integrieren Sie Schutz (z.B. eine antiparallele Diode), wenn die Schaltung anfällig für Spannungsspitzen oder Verpolung ist.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

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

• Überlegener Abstrahlwinkel:Der 120° Abstrahlwinkel ist deutlich breiter als bei vielen Standard-SMD-LEDs (die oft 60-80° haben), was eine gleichmäßigere Sichtbarkeit aus schrägen Blickwinkeln bietet - entscheidend für Panelanzeigen.
• Optimiert für Lichtleiter:Das Gehäusedesign mit internem Reflektor ist speziell darauf abgestimmt, Licht effizient in Lichtleiter einzukoppeln, eine häufige Anforderung im modernen Industrie- und Konsumgüterdesign.
• Niedriger Betriebsstrom:Die Spezifikation bei 20mA (bei guter Helligkeit) macht sie energieeffizienter im Vergleich zu LEDs, die für eine ähnliche Ausgangsleistung höhere Treiberströme benötigen, was der Batterielebensdauer zugutekommt.
• Robustes Binning:Das detaillierte Binning-System für Intensität, Wellenlänge und Spannung ermöglicht es Designern, Bauteile mit engen Leistungstoleranzen auszuwählen und so Konsistenz in Endprodukten, insbesondere in Mehrfach-LED-Arrays, sicherzustellen.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

10.1 Welchen Widerstandswert sollte ich bei einer 5V-Versorgung verwenden?

Unter Verwendung des maximalen V_F von 3,7V für ein konservatives Design und einem Ziel-I_F von 20mA: R = (5V - 3,7V) / 0,02A = 65 Ohm. Der nächstgelegene Standardwert ist 68 Ohm. Neuberechnung: I_F= (5V - 3,7V) / 68Ω ≈ 19,1 mA, was sicher und innerhalb der Spezifikation ist. Überprüfen Sie stets den tatsächlichen Strom in der Schaltung.

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

Ja, aber eine sorgfältige Berechnung ist erforderlich. Unter Verwendung eines typischen V_F von 3,2V: R = (3,3V - 3,2V) / 0,02A = 5 Ohm. Dieser sehr niedrige Widerstandswert macht den Strom hochsensibel gegenüber Schwankungen in V_F und V_CC. Ein leichter Abfall von V_CC oder Anstieg von V_F könnte die LED verlöschen. Für Situationen mit geringer Spannungsreserve wird die Verwendung eines Konstantstromtreibers dringend empfohlen.

10.3 Warum hat die Lichtstärke einen so großen Bereich (225-565 mcd)?

Dies ist der gesamte mögliche Bereich über die gesamte Produktserie und alle Bins hinweg. Einzelne LEDs werden in spezifische Gruppen (S2, T1, T2, U1) gebinnt. Bei der Bestellung geben Sie das gewünschte Intensitäts-Bin an (z.B. U1 für höchste Helligkeit), um einen viel engeren Bereich (450-565 mcd) zu erhalten. Dies ermöglicht Kostenoptimierung und Leistungsabstimmung.

10.4 Wie beeinflusst die Temperatur die Leistung?

Wie in den Kennlinien gezeigt, reduziert eine steigende Umgebungstemperatur die Lichtleistung (Effizienzabfall) und erhöht die Durchlassspannung leicht. Bei hohen Temperaturen sinkt auch der maximal zulässige Dauerstrom. Für Anwendungen, die bei hohen Umgebungstemperaturen arbeiten (z.B. innerhalb eines Armaturenbretts), sollte das Design auf Leistungsdaten bei der erwarteten Betriebstemperatur basieren, nicht nur bei 25°C.

11. Praktischer Design- und Anwendungsfall

11.1 Entwurf eines Mehrfach-LED-Statusanzeigepanels

Szenario:Ein Bedienfeld benötigt 10 blaue Statusanzeigen. Gleichmäßige Helligkeit und Farbe sind für das Nutzererlebnis entscheidend.

Umsetzung:

1. Binning-Auswahl:Spezifizieren Sie für alle 10 LEDs dasselbe Intensitäts-Bin (z.B. T2: 360-450 mcd) und dominantes Wellenlängen-Bin (z.B. A10: 467,5-470,5 nm), um visuelle Konsistenz sicherzustellen.
2. Schaltungsentwurf:Verwenden Sie eine 12V-Versorgung. Um 10 LEDs parallel mit einzelnen Widerständen zu betreiben: Widerstand für max. V_F=3,7V, I_F=20mA berechnen. R = (12V - 3,7V) / 0,02A = 415 Ohm. Verwenden Sie 430 Ohm (Standardwert). Leistung pro Widerstand: P = I²² * R = (0,02)² * 430 = 0,172W. Verwenden Sie 1/4W-Widerstände. Gesamtstrom von der Versorgung: 10 * 20mA = 200mA.²PCB-Layout:
3. Platzieren Sie LEDs mit konsistenter Ausrichtung. Stellen Sie sicher, dass die Kathodenmarkierung auf dem PCB-Siebdruck mit dem LED-Gehäuse übereinstimmt. Sorgen Sie für ausreichend Kupfer für die gemeinsamen Stromversorgungsleitungen, die 200mA führen.Lichtleiter:
4. Falls Lichtleiter verwendet werden, modellieren Sie den Lichtleitereingang, um den 120°-Abstrahlkegel der LED aufzunehmen. Verwenden Sie optisches PC oder Acryl.12. Einführung in das Funktionsprinzip

Die 67-21 Serie LED ist eine Festkörperlichtquelle basierend auf einem Halbleiter-p-n-Übergang. Das aktive Gebiet nutzt eine Indiumgalliumnitrid (InGaN)-Verbindungshalbleitermaterial, das epitaktisch auf einem Substrat gewachsen wird. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Schwellenspannung der Diode überschreitet, werden Elektronen und Löcher in das aktive Gebiet injiziert, wo sie rekombinieren. In einem direkten Bandabstandshalbleiter wie InGaN setzt dieses Rekombinationsereignis Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts, in diesem Fall blau (~468 nm), wird durch die Bandabstandsenergie des InGaN-Materials bestimmt, die durch Variation des Indiumgehalts während des Kristallwachstums eingestellt werden kann. Das erzeugte Licht wird dann durch die farblos klare Epoxidharzkuppel des Gehäuses extrahiert, die auch als Linse wirkt, und der interne Reflektor hilft, das Licht in ein breites Abstrahlmuster zu lenken.

13. Technologietrends und Kontext

LEDs in P-LCC- und ähnlichen Oberflächenmontagegehäusen repräsentieren den Mainstream für Indikatoranwendungen und haben aufgrund ihrer Kompatibilität mit automatisierter Montage und kleinerer Bauform weitgehend bedrahtete LEDs in der modernen Elektronik ersetzt. Der Trend in diesem Segment geht in Richtung:

Höhere Effizienz:

• Verbesserung der Lumen-pro-Watt-Ausgangsleistung, was ausreichende Helligkeit bei noch niedrigeren Treiberströmen ermöglicht und den Stromverbrauch weiter reduziert.Miniaturisierung:
• Fortgesetzte Verkleinerung der Gehäusegröße (z.B. von 0603 auf 0402 metrisch) bei Beibehaltung oder Verbesserung der optischen Leistung.Verbesserte optische Kontrolle:
• Anspruchsvollere Gehäusedesigns mit integrierten Linsen, Reflektoren und Diffusoren, um spezifische Strahlprofile (ultrabreit, Seitenansicht, fokussiert) direkt aus dem Gehäuse zu erzeugen und den Bedarf an Sekundäroptik zu reduzieren.Breiterer Farbraum und Stabilität:
• Engere Binning-Toleranzen und verbesserte Phosphortechnologie (für weiße LEDs) gewährleisten konsistente Farbpunkte über Produktionschargen und die Lebensdauer des Bauteils hinweg.Verbesserte Zuverlässigkeit und Robustheit:
• Verbesserte Materialien und Verpackungstechniken, um höheren Löttemperaturen, härteren Umweltbedingungen standzuhalten und besseren ESD-Schutz zu bieten.Die 67-21 Serie, mit ihrem Fokus auf weitem Abstrahlwinkel und Lichtleiterkompatibilität, passt gut zum Trend der Integration diskreter Anzeigen in schlanke, moderne Produktdesigns, bei denen die Lichtquelle selbst oft vor direkter Sicht verborgen ist.

The 67-21 series, with its focus on wide viewing angle and light pipe compatibility, aligns well with the trend of integrating discreet indicators into sleek, modern product designs where the light source itself is often hidden from direct view.