P-LCC-2 Blaue LED Datenblatt - Gehäuse 3,2x2,8x1,9mm - Durchlassspannung 2,7-3,5V - Lichtstärke bis zu 285mcd - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt detailliert die Spezifikationen einer oberflächenmontierbaren (SMD) LED im P-LCC-2-Gehäuse. Die Hauptfunktion dieses Bauteils ist die Verwendung als optischer Anzeiger oder Hintergrundbeleuchtungsquelle. Seine Kernvorteile ergeben sich aus dem kompakten weißen Gehäuse mit farblos klarem Fenster, das einen weiten Betrachtungswinkel von 120 Grad ermöglicht. Dieses Design, das einen optimierten Inter-Reflektor für die Lichteinkopplung aufweist, macht es besonders geeignet für Lichtleiter- und Lichtführungsanwendungen. Die Zielmärkte umfassen Telekommunikationsgeräte (für Anzeigen in Telefonen/Faxgeräten), Unterhaltungselektronik für LCD-Hintergrundbeleuchtung, Schalterbeleuchtung und allgemeine Anzeigeanwendungen, bei denen eine zuverlässige, gleichmäßige Lichtausgabe erforderlich ist.

2. Vertiefung der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Das Bauteil ist für einen zuverlässigen Betrieb innerhalb der folgenden absoluten Grenzwerte ausgelegt, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden führen kann. Die maximale Sperrspannung (V_R) beträgt 5V. Der Dauer-Durchlassstrom (I_F) darf 25mA nicht überschreiten, während ein Spitzen-Durchlassstrom (I_FP) von 100mA unter gepulsten Bedingungen zulässig ist (Tastverhältnis 1/10 bei 1kHz). Die maximale Verlustleistung (P_d) beträgt 95mW. Die Komponente kann einer elektrostatischen Entladung (ESD) von 2000V gemäß Human Body Model (HBM) standhalten. Ihr Betriebstemperaturbereich (T_opr) liegt zwischen -40°C und +85°C, und sie kann zwischen -40°C und +90°C gelagert werden (T_stg). Die Löttemperaturgrenzwerte sind für Reflow-Löten (260°C für 10 Sekunden) und Handlöten (350°C für 3 Sekunden) definiert.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Diese Parameter werden unter Standardtestbedingungen von I_F = 20mA und einer Umgebungstemperatur (T_a) von 25°C gemessen. Die Lichtstärke (I_V) hat einen typischen Bereich, mit einem Minimum von 90 Millicandela (mcd) und einem Maximum von 285 mcd, wie durch das Binning-System definiert. Die dominante Wellenlänge (λ_d) für die blaue Variante ist zwischen 464 nm und 472 nm spezifiziert, mit einer typischen Spitzenwellenlänge (λ_p) um 468 nm. Die spektrale Bandbreite (Δλ) beträgt typischerweise 25 nm. Die zum Betrieb der LED bei 20mA erforderliche Durchlassspannung (V_F) liegt zwischen einem Minimum von 2,70V und einem Maximum von 3,50V. Toleranzen werden angegeben: ±11% für die Lichtstärke, ±0,1V für die Durchlassspannung und ±1nm für die Spitzenwellenlänge.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um die Konsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs basierend auf wichtigen Leistungsparametern in Bins sortiert.

3.1 Lichtstärke-Binning

Die Lichtausgabe wird in fünf Bins (Q2, R1, R2, S1, S2) kategorisiert, mit Minimalwerten von 90 mcd (Q2) bis 225 mcd (S2) und Maximalwerten von 112 mcd (Q2) bis 285 mcd (S2), alle gemessen bei I_F=20mA.

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge

Die blaue Farbe (Gruppe F) wird weiter in vier Wellenlängen-Bins unterteilt: AA1 (464-466 nm), AA2 (466-468 nm), AA3 (468-470 nm) und AA4 (470-472 nm). Dies ermöglicht es Designern, LEDs mit sehr spezifischen Farbpunkten auszuwählen.

3.3 Durchlassspannungs-Binning

Die Durchlassspannung wird innerhalb des Gesamtbereichs von 2,70V bis 3,50V in vier Gruppen (10, 11, 12, 13) eingeteilt, wobei jeder Bin eine Spanne von 0,2V abdeckt (z.B. Bin 10: 2,70-2,90V). Dies ist entscheidend für den Entwurf effizienter strombegrenzender Schaltungen und um eine gleichmäßige Helligkeit in Multi-LED-Arrays sicherzustellen.

4. Analyse der Kennlinien

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

4.1 Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Diese Kurve zeigt, dass die Lichtausgabe mit dem Durchlassstrom zunimmt, jedoch nicht linear. Sie hilft Designern, den Effizienz-Kompromiss zu verstehen, wenn die LED über oder unter dem Standardwert von 20mA betrieben wird.

4.2 Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur

Die Lichtstärke nimmt mit steigender Umgebungstemperatur ab. Die Kurve ist für Anwendungen in Hochtemperaturumgebungen wesentlich, da sie die notwendige Entlastung (Derating) anzeigt, um Leistung und Lebensdauer aufrechtzuerhalten.

4.3 Derating-Kurve für den Durchlassstrom

Dieses Diagramm definiert den maximal zulässigen Dauer-Durchlassstrom in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur. Um Überhitzung zu verhindern und die Zuverlässigkeit sicherzustellen, muss der Strom bei Betrieb über 25°C reduziert werden.

4.4 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung

Die I-V-Kennlinie zeigt die exponentielle Beziehung zwischen Strom und Spannung, die grundlegend für die Auswahl der geeigneten Treibertopologie (konstanter Strom vs. widerstandsbasiert) ist.

4.5 Spektralverteilung

Das Spektraldiagramm bestätigt die monochromatische blaue Lichtausgabe, die um 468 nm zentriert ist, mit einer definierten Bandbreite – wichtig für farbempfindliche Anwendungen.

4.6 Strahlungsdiagramm

Dieses Polardiagramm bestätigt visuell das weite, lambertförmige Abstrahlverhalten mit einem 120° Betrachtungswinkel und zeigt, wie sich die Lichtintensität räumlich verteilt.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das P-LCC-2-Gehäuse hat einen kompakten Bauraum. Wichtige Abmessungen sind eine Bauteillänge von ca. 3,2mm, eine Breite von 2,8mm und eine Höhe von 1,9mm. Die Kathode ist durch eine Kerbe oder eine grüne Markierung auf dem Gehäuse gekennzeichnet. Detaillierte Zeichnungen geben Empfehlungen für das Pad-Layout im PCB-Design an, einschließlich Lötflächenbild und Lötstopplack-Definitionen, mit Standardtoleranzen von ±0,1mm, sofern nicht anders angegeben.

5.2 Spulen- und Bandabmessungen

Das Bauteil wird auf 8mm-Trägerband für die automatisierte Bestückung geliefert. Die Spulenabmessungen und die Taschen-Spezifikationen des Bandes sind angegeben, um die Kompatibilität mit Standard-SMT-Geräten sicherzustellen. Jede Spule enthält 2000 Stück.

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

Die LED ist kompatibel mit Dampfphasen-Reflow-, Infrarot-Reflow- und Wellenlötprozessen. Der kritische Parameter für das Reflow-Löten ist eine Spitzentemperatur von 260°C für maximal 10 Sekunden. Für Handlöten sollte die Lötspitzentemperatur 350°C nicht überschreiten, und die Kontaktzeit sollte auf 3 Sekunden pro Pad begrenzt werden. Es ist entscheidend, mechanische Belastung des Gehäuses während und nach dem Löten zu vermeiden. Das Bauteil ist als bleifrei und RoHS-konform eingestuft.

7. Verpackung und Bestellinformationen

Die LEDs sind in feuchtigkeitsbeständigen Barrieretüten mit Trockenmittel verpackt, um sie während der Lagerung und des Transports vor Feuchtigkeit zu schützen, da es sich um feuchtigkeitsempfindliche Bauteile (MSD) handelt. Das Produktetikett auf der Spule enthält Codes für den Lichtstärke-Rang (CAT), den dominanten Wellenlängen-Rang (HUE) und den Durchlassspannungs-Rang (REF), die direkt den Binning-Informationen entsprechen. Die Artikelnummer 67-11/BHC-FQ2S1F/2T kodiert diese Bin-Auswahlen (z.B. F für Wellenlängengruppe, Q2/S1 für Intensität usw.).

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• Statusanzeigen:Ideal für Strom-, Verbindungs- oder Funktionsstatusleuchten in Unterhaltungselektronik, Telekommunikationsgeräten und Industriebedienfeldern.
• Hintergrundbeleuchtung:Geeignet für kanten- oder direktbeleuchtete Hintergrundbeleuchtung von kleinen LCD-Displays, Tastatursymbolen oder Folientastschaltern.
• Lichtleiter/Lichtführungen:Der weite Betrachtungswinkel und das klare Gehäuse machen es zu einer ausgezeichneten Punktlichtquelle für Kunststoff-Lichtleiter, die Licht zu einem Frontpanel leiten.
• Allgemeine Beleuchtung:Kann in Arrays für niedrige dekorative oder funktionale Beleuchtung verwendet werden.

8.2 Designüberlegungen

• Strombegrenzung:Verwenden Sie immer einen Vorwiderstand oder einen Konstantstromtreiber, um den Durchlassstrom einzustellen. Berechnen Sie den Widerstandswert basierend auf der Versorgungsspannung und der maximalen V_F aus dem Bin (z.B. 3,5V), um sicherzustellen, dass der Strom unter ungünstigsten Bedingungen niemals 25mA überschreitet.
• Thermisches Management:Für Dauerbetrieb bei hohen Umgebungstemperaturen oder nahe dem Maximalstrom sollten Sie thermische Entlastung auf der Leiterplatte berücksichtigen und andere Wärmequellen in der Nähe vermeiden. Halten Sie sich an die Strom-Derating-Kurve.
• Optisches Design:Nutzen Sie den 120° Betrachtungswinkel. Für Lichtleiteranwendungen stellen Sie sicher, dass das Material und die Geometrie des Leiters so ausgelegt sind, dass dieses weite Abstrahlverhalten effizient eingefangen und übertragen wird.
• ESD-Schutz:Obwohl das Bauteil über einen integrierten ESD-Schutz (2000V HBM) verfügt, wird dennoch empfohlen, während der Handhabung und Montage Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen zu implementieren.

9. Technischer Vergleich

Im Vergleich zu älteren LED-Gehäusen wie 5mm-Durchstecktypen bietet diese P-LCC-2 SMD LED erhebliche Vorteile: einen viel kleineren Bauraum für höhere Packungsdichte, Kompatibilität mit vollautomatischer Bestückung zur Kostensenkung und eine geringere Bauhöhe für schlankere Endprodukte. Ihr weiter Betrachtungswinkel ist ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal gegenüber SMD-LEDs mit engerem Winkel und macht sie überlegen für Anwendungen, die Sichtbarkeit aus schrägen Winkeln ohne Sekundäroptik erfordern. Die definierte Binning-Struktur bietet eine engere Leistungskontrolle als nicht gebinnte LEDs und gewährleistet Farb- und Helligkeitskonsistenz in Produktionschargen.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich diese LED direkt an eine 5V-Versorgung anschließen?

A: Nein. Die Durchlassspannung beträgt nur 2,7-3,5V. Ein direkter Anschluss an 5V würde einen übermäßigen Strom verursachen und die LED zerstören. Sie müssen einen strombegrenzenden Widerstand verwenden. Zum Beispiel erfordert eine 5V-Versorgung und eine typische V_F von 3,2V bei einem Ziel-I_F von 20mA einen Widerstand von (5V - 3,2V) / 0,02A = 90Ω.

F: Warum gibt es eine so große Spanne bei der Lichtstärke (90 bis 285 mcd)?

A: Diese Spanne repräsentiert die Gesamtstreuung über alle Produktions-Bins hinweg. Durch die Spezifikation eines bestimmten Bins (z.B. S1: 180-225 mcd) bei der Bestellung können Sie LEDs innerhalb eines viel engeren Helligkeitsbereichs für Ihre Anwendung garantieren.

F: Ist ein Kühlkörper erforderlich?

A: Für den Betrieb bei 20mA oder darunter innerhalb des spezifizierten Temperaturbereichs ist für eine einzelne LED typischerweise kein separater Kühlkörper erforderlich. Jedoch wird das thermische Management über die PCB-Kupferpads für Arrays oder Betrieb bei erhöhten Umgebungstemperaturen wichtig.

F: Wie identifiziere ich die Kathode?

A: Die Kathode ist auf dem Gehäuse markiert. Siehe die Gehäuseabmessungszeichnung, die das Kennzeichnungsmerkmal zeigt (typischerweise ein grüner Punkt oder eine Kerbe auf der Kathodenseite).

11. Praktischer Anwendungsfall

Szenario: Entwurf eines Statusanzeigepanels für einen Netzwerkrouter.Das Panel hat vier Symbole (Strom, Internet, Wi-Fi, Ethernet), die von hinten mit Lichtleitern beleuchtet werden sollen. Der Designer wählt diese P-LCC-2 blaue LED. Er wählt Bin S1 für die Intensität, um ausreichende Helligkeit sicherzustellen, und Bin AA2 für die Wellenlänge, um einen konsistenten Blauton zu erhalten. Auf der Leiterplatte werden vier LEDs direkt unter den Eintrittspunkten der geformten Lichtleiter platziert. Ein Konstantstrom von 18mA wird gewählt (leicht unter dem Maximalwert von 20mA für Reserve) unter Verwendung einer einfachen Widerstandsberechnung basierend auf der 3,3V-Systemspannung und der maximalen V_F aus dem gewählten Spannungs-Bin. Der weite 120° Betrachtungswinkel gewährleistet eine effiziente Lichteinkopplung in den Lichtleiter und bietet gleichmäßige Beleuchtung des Symbols mit guter Sichtbarkeit aus schrägen Winkeln. Das SMD-Gehäuse ermöglicht ein kompaktes PCB-Layout und automatisierte Bestückung.

12. Funktionsprinzip

Diese LED basiert auf einem Halbleiterchip aus Indiumgalliumnitrid (InGaN). Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Schwellenspannung der Diode überschreitet, rekombinieren Elektronen und Löcher innerhalb des aktiven Bereichs des Halbleitermaterials. Dieser Rekombinationsprozess setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der InGaN-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt der Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts entspricht – in diesem Fall blau. Das im Chip erzeugte Licht wird dann durch das Gehäuse extrahiert. Das farblos klare Epoxidharz wirkt als Linse, und die interne Reflektorstruktur (erwähnt als \"Inter-Reflektor\") hilft, mehr des intern erzeugten Lichts aus der Oberseite des Gehäuses zu lenken, was den Wirkungsgrad erhöht und den weiten Betrachtungswinkel erzeugt.

13. Entwicklungstrends

Der Trend bei Anzeige-LEDs wie dieser geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz (mehr Lichtausbeute pro mA Strom), was den Stromverbrauch und die Wärmeentwicklung reduziert. Die Gehäusegrößen schrumpfen weiter, was noch stärker miniaturisierte Elektronik ermöglicht. Es gibt eine wachsende Betonung auf engeres Binning und bessere Farbkonsistenz, um den Anforderungen von Anwendungen wie Unterhaltungselektronik gerecht zu werden, bei denen ein einheitliches Erscheinungsbild entscheidend ist. Darüber hinaus ist die Integration von Treiberelektronik oder Schutzfunktionen direkt in das LED-Gehäuse ein laufender Entwicklungsbereich, um die Schaltungsentwicklung für Endanwender zu vereinfachen. Die zugrundeliegende InGaN-Technologie für blaue LEDs ist ausgereift, wird aber weiter verfeinert, um die Zuverlässigkeit und Leistung bei extremen Temperaturen zu verbessern.