Technisches Datenblatt für Top-View-LED im P-LCC-2-Gehäuse - Brillantrot - 20mA - 120mW - Deutsch

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt die Spezifikationen einer oberflächenmontierbaren Top-View-LED im P-LCC-2-Gehäuse. Das Bauteil verfügt über einen weißen Gehäusekörper und ein farblos klares Fenster, was einen weiten Betrachtungswinkel bietet, der ideal für Indikatoranwendungen ist. Es ist für die Kompatibilität mit modernen Bestückungsprozessen wie Dampfphasen-Reflow, Infrarot-Reflow und Wellenlöten ausgelegt und für den Einsatz mit automatischen Bestückungsgeräten geeignet. Das Produkt wird auf 8-mm-Trägerband (Tape-and-Reel) geliefert und erfüllt die Anforderungen für bleifreie und RoHS-konforme Fertigung.

Der primäre Anwendungsfokus dieser LED-Serie liegt auf der optischen Anzeige. Ihr weiter Betrachtungswinkel und die optimierte Lichteinkopplung, erreicht durch ein internes Reflektordesign, machen sie besonders gut geeignet für den Einsatz mit Lichtleitern. Der niedrige Flussstrombedarf macht sie auch zu einer ausgezeichneten Wahl für batteriebetriebene oder leistungsempfindliche tragbare elektronische Geräte.

2. Technische Parameter

2.1 Absolute Grenzwerte

Das Bauteil darf nicht über diese Grenzwerte hinaus betrieben werden, da sonst dauerhafte Schäden auftreten können.

• Sperrspannung (V_R):5 V
• Dauer-Flussstrom (I_F):50 mA
• Spitzen-Flussstrom (I_FP):100 mA (Tastverhältnis 1/10, 1 kHz)
• Verlustleistung (P_d):120 mW
• Elektrostatische Entladung (ESD) HBM:2000 V
• Betriebstemperatur (T_opr):-40°C bis +85°C
• Lagertemperatur (T_stg):-40°C bis +90°C
• Löttemperatur (T_sol):Reflow: 260°C für 10 Sek.; Hand: 350°C für 3 Sek.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften (T_a= 25°C)

Typische Leistungsparameter gemessen unter Standardtestbedingungen.

• Lichtstärke (I_v):360 - 900 mcd (I_F= 20mA)
• Betrachtungswinkel (2θ_1/2):120° (I_F= 20mA)
• Spitzenwellenlänge (λ_p):632 nm (I_F= 20mA)
• Dominierende Wellenlänge (λ_d):621 - 631 nm (I_F= 20mA)
• Spektrale Bandbreite (Δλ):20 nm (I_F= 20mA)
• Flussspannung (V_F):1,75 - 2,35 V (I_F= 20mA)
• Sperrstrom (I_R):10 μA Max. (V_R= 5V)

Hinweise:Die Toleranzen sind mit ±11% für die Lichtstärke, ±1nm für die dominierende Wellenlänge und ±0,1V für die Flussspannung angegeben.

3. Binning-System

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden die Bauteile anhand von Schlüsselparametern in Bins sortiert.

3.1 Binning der Lichtstärke

Bins werden durch einen Code (z.B. T2, U1) mit minimalen und maximalen Lichtstärkewerten bei I_F=20mA definiert.

• T2:360 - 450 mcd
• U1:450 - 565 mcd
• U2:565 - 715 mcd
• V1:715 - 900 mcd

3.2 Binning der dominierenden Wellenlänge

Die Wellenlänge wird gruppiert, um die wahrgenommene Farbe (Farbton) des roten Lichts zu steuern.

• Gruppe F, Code FF1:621 - 626 nm
• Gruppe F, Code FF2:626 - 631 nm

3.3 Binning der Flussspannung

Die Flussspannung wird gebinnt, um die Schaltungsauslegung für die Stromregelung zu unterstützen.

• Gruppe B, Code 0:1,75 - 1,95 V
• Gruppe B, Code 1:1,95 - 2,15 V
• Gruppe B, Code 2:2,15 - 2,35 V

4. Analyse der Kennlinien

Grafische Daten geben Einblick in das Verhalten des Bauteils unter verschiedenen Bedingungen.

4.1 Relative Lichtstärke vs. Flussstrom

Die Kurve zeigt, wie die Lichtleistung mit dem Flussstrom zunimmt. Sie ist typischerweise nichtlinear, wobei die Effizienz bei sehr hohen Strömen möglicherweise abfällt. Entwickler sollten einen Arbeitspunkt wählen, der Helligkeit mit Leistungsaufnahme und Lebensdauer des Bauteils in Einklang bringt.

4.2 Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur

Diese Kurve zeigt das thermische Derating der Lichtleistung. Die Lichtstärke nimmt im Allgemeinen mit steigender Umgebungstemperatur ab. Für Anwendungen mit hohen Umgebungstemperaturen muss dieses Derating berücksichtigt werden, um eine ausreichende Helligkeit sicherzustellen.

4.3 Flussstrom vs. Flussspannung (I-V-Kennlinie)

Die I-V-Kennlinie ist charakteristisch für eine Diode. Die Flussspannung weist einen positiven Temperaturkoeffizienten auf, was bedeutet, dass sie bei einem gegebenen Strom mit steigender Temperatur leicht abnimmt.

4.4 Spektralverteilung

Das Spektraldiagramm bestätigt die monochromatische Natur des Lichts, zentriert um die Spitzenwellenlänge von 632 nm, die im brillantroten Bereich des sichtbaren Spektrums liegt. Die schmale Bandbreite deutet auf eine gute Farbreinheit hin.

4.5 Strahlungsdiagramm

Das Polardiagramm veranschaulicht den weiten 120°-Betrachtungswinkel und zeigt eine nahezu lambertische Abstrahlung. Dies bestätigt die Eignung des Bauteils für Anwendungen, die eine breite Sichtbarkeit erfordern.

4.6 Flussstrom-Derating-Kurve

Dieses Diagramm definiert den maximal zulässigen Dauer-Flussstrom in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur. Um eine Überhitzung zu verhindern, muss der Strom reduziert werden, wenn oberhalb einer bestimmten Temperatur (typischerweise ab etwa 60-70°C) gearbeitet wird.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das P-LCC-2-Gehäuse hat spezifische mechanische Umrisse und Pad-Layouts. Kritische Abmessungen sind die Gesamtlänge, -breite und -höhe sowie die Position der Kathodenkennzeichnung. Alle nicht spezifizierten Toleranzen betragen ±0,1 mm. Entwickler müssen auf die detaillierte Maßzeichnung für die Erstellung des PCB-Footprints zurückgreifen.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Die Kathode wird typischerweise durch eine visuelle Markierung auf dem Gehäuse identifiziert, wie z.B. eine Kerbe, einen Punkt oder eine abgeschrägte Ecke. Die korrekte Ausrichtung ist für den Schaltungsbetrieb entscheidend.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Das Bauteil ist für eine maximale Reflow-Temperatur von 260°C für maximal 10 Sekunden ausgelegt. Standard-IPC/JEDEC J-STD-020-Profile für bleifreie Bestückung sind anwendbar. Eine präzise Kontrolle der Zeit oberhalb der Liquidustemperatur ist erforderlich, um thermische Schäden am Epoxid-Gehäuse zu verhindern.

6.2 Handlöten

Falls Handlöten erforderlich ist, sollte die Lötspitzentemperatur 350°C nicht überschreiten und die Kontaktzeit pro Anschluss auf 3 Sekunden oder weniger begrenzt werden.

6.3 Feuchtesensitivität und Lagerung

Das Produkt wird in feuchtigkeitsbeständiger Verpackung (Aluminiumbeutel mit Trockenmittel) versandt. Sobald der versiegelte Beutel geöffnet ist, sollten die Bauteile innerhalb eines bestimmten Zeitrahmens (nicht explizit angegeben, aber Standardpraxis ist 168 Stunden für Level 3 bei ≤30°C/60% rF) verwendet oder vor dem Reflow nach Standardverfahren getrocknet (gebaked) werden, um "Popcorning" zu verhindern.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Tape-and-Reel-Spezifikationen

Das Bauteil wird auf 8-mm-Trägerband geliefert. Standard-Rollenmengen sind 2000 Stück. Andere Mindestpackungsmengen pro Rolle sind 250, 500 und 1000 Stück. Detaillierte Abmessungen für Trägerband und Rolle werden für die Einrichtung automatisierter Handhabungsgeräte bereitgestellt.

7.2 Etikettenerklärung

Das Rollenetikett enthält mehrere Codes:

• CAT:Entspricht dem Lichtstärke-Bin-Code (z.B. V1).
• HUE:Entspricht dem dominierenden Wellenlängen-Bin-Code (z.B. FF1).
• REF:Entspricht dem Flussspannungs-Bin-Code (z.B. 1).

Diese Codes ermöglichen die Rückverfolgbarkeit und Auswahl spezifischer Leistungsklassen.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• Telekommunikationsgeräte:Statusanzeigen und Hintergrundbeleuchtung für Tasten oder Displays in Telefonen, Faxgeräten und Routern.
• Unterhaltungselektronik:Strom-, Stummschalt- oder Verbindungsanzeigen in Audio-/Video-Geräten, Computern und Peripheriegeräten.
• Industriesteuerungen:Pultanzeigen für Maschinenstatus, Störmeldungen oder Betriebsarten.
• Lichtleiteranwendungen:Der weite Betrachtungswinkel und die optimierte Kopplung machen sie ideal für den Einsatz mit geformten Lichtleitern, um Licht von der Leiterplatte zu einer Frontplatte oder einem Display zu leiten.
• Allgemeine Anzeige:Jede Anwendung, die einen hellen, zuverlässigen, stromsparenden visuellen Indikator erfordert.

8.2 Designüberlegungen

• Strombegrenzung:Verwenden Sie stets einen Reihenwiderstand oder einen Konstantstromtreiber, um den Flussstrom auf einen sicheren Wert zu begrenzen, typischerweise 20mA für Standardhelligkeit, ohne den absoluten Maximalwert von 50mA zu überschreiten.
• Thermisches Management:In Umgebungen mit hoher Umgebungstemperatur oder beim Betrieb mit höheren Strömen sollte ausreichend Kupfer auf der Leiterplatte oder andere Kühlmaßnahmen vorhanden sein, um die Sperrschichttemperatur innerhalb der Grenzen zu halten, unter Bezugnahme auf die Derating-Kurve.
• ESD-Schutz:Obwohl für 2000V HBM ausgelegt, sollten während der Montage und Handhabung Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen beachtet werden.
• Optisches Design:Für Lichtleiteranwendungen sollten das Strahlungsdiagramm der LED und der Eintrittspunkt-Design des Lichtleiters berücksichtigt werden, um die Kopplungseffizienz zu maximieren.

9. Zuverlässigkeit und Qualitätssicherung

Das Produkt durchläuft eine umfassende Reihe von Zuverlässigkeitstests, die mit einem Konfidenzniveau von 90% und einem LTPD von 10% durchgeführt werden. Testpunkte und -bedingungen umfassen:

• Reflow-Lötbeständigkeit:260°C ±5°C für mindestens 10 Sekunden.
• Temperaturwechsel:300 Zyklen zwischen -40°C und +100°C.
• Temperaturschock:300 Zyklen zwischen -10°C und +100°C.
• Hoch- und Tieftemperaturlagerung:1000 Stunden bei +100°C bzw. -40°C.
• DC-Betriebslebensdauer:1000 Stunden bei 20mA, 25°C.
• Hohe Temperatur/Hohe Luftfeuchtigkeit (85/85):1000 Stunden bei 85°C und 85% relativer Luftfeuchtigkeit.

Diese Tests validieren die Robustheit des Bauteils unter typischen Umwelt- und Betriebsbelastungen in elektronischen Produkten.

10. Technischer Vergleich und Differenzierung

Diese P-LCC-2-LED unterscheidet sich in mehreren für Indikatoranwendungen relevanten Schlüsselbereichen. Im Vergleich zu einfacheren Chip-LEDs bietet das geformte P-LCC-Gehäuse einen überlegenen mechanischen Schutz, eine einfachere Handhabung für Pick-and-Place-Maschinen und eine konsistentere optische Schnittstelle. Der weite 120-Grad-Betrachtungswinkel ist ein erheblicher Vorteil gegenüber schmalwinkligen LEDs, wenn Sichtbarkeit außerhalb der Achse erforderlich ist. Die Verwendung von AlGaInP-Halbleitermaterial für den roten Chip bietet eine höhere Lichtausbeute und eine bessere Temperaturstabilität im Vergleich zu älteren Technologien wie GaAsP, was zu einer helleren und gleichmäßigeren roten Lichtleistung führt. Das umfassende Binning-System für Intensität, Wellenlänge und Spannung ermöglicht eine engere Farb- und Helligkeitsabstimmung in Endprodukten, was für Mehrfach-Indikatorpaneele oder ästhetische Anwendungen entscheidend ist.

11. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

11.1 Was ist der empfohlene Betriebsstrom?

Die Standardtestbedingung und der typische Anwendungsstrom beträgt 20mA. Dies bietet eine gute Balance zwischen Helligkeit und Effizienz. Das Bauteil kann bis zu seinem absoluten Maximum von 50mA betrieben werden, aber dies erzeugt mehr Wärme und verringert die Langzeitzuverlässigkeit, sofern kein angemessenes thermisches Management implementiert ist.

11.2 Wie interpretiere ich die Binning-Codes auf dem Etikett?

Der CAT-Code (z.B. V1) gibt den Lichtstärkebereich an. Der HUE-Code (z.B. FF1) gibt den Bereich der dominierenden Wellenlänge an und steuert den genauen Rotton. Der REF-Code (z.B. 1) gibt den Flussspannungsbereich an. Für eine konsistente Leistung über mehrere Einheiten in einer Baugruppe sollten Bauteile mit denselben Bin-Codes spezifiziert oder angefordert werden.

11.3 Kann ich diese LED ohne einen strombegrenzenden Widerstand verwenden?

No.LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Der direkte Anschluss an eine Spannungsquelle führt zu einem übermäßigen Stromfluss, der die LED möglicherweise sofort zerstört. Ein Reihenwiderstand oder eine aktive Konstantstromschaltung ist zwingend erforderlich.

11.4 Ist diese LED für den Außeneinsatz geeignet?

Der Betriebstemperaturbereich erstreckt sich auf -40°C bis +85°C, was viele Außenbedingungen abdeckt. Eine langfristige direkte Exposition gegenüber UV-Sonnenlicht und Witterung (Regen, Feuchtigkeit) ist jedoch nicht spezifiziert. Für den Außeneinsatz sollte die LED hinter einer Schutzlinse oder -abdeckung platziert werden, und die gesamte Baugruppe sollte entsprechend abgedichtet und für Umwelteinflüsse ausgelegt sein.

12. Praktische Design-Fallstudie

Szenario:Entwurf eines Statusanzeigepanels für einen Netzwerkswitch mit 24 Ports, die jeweils eine rote Link/Aktivitäts-LED benötigen. Die LEDs müssen aus einem weiten Winkel sichtbar sein, in Farbe und Helligkeit konsistent sein, und das Design muss energieeffizient sein.

Umsetzung:

1. Bauteilauswahl:Diese P-LCC-2 brillantrote LED wird aufgrund ihres weiten 120°-Betrachtungswinkels, des niedrigen 20mA-Ansteuerstroms und der Verfügbarkeit in engen Leistungsbins gewählt.
2. Schaltungsdesign:Jede LED wird von einem GPIO-Pin eines Mikrocontrollers über einen 100Ω-Reihenwiderstand angesteuert (berechnet für eine 3,3V-Versorgung und eine typische V_Fvon 2,0V, was ~13mA ergibt). Dies liegt unter dem 20mA-Testpunkt, bietet aber ausreichende Helligkeit bei gleichzeitiger Stromersparnis.
3. PCB-Layout:LEDs sind in einem Raster angeordnet. Der empfohlene PCB-Footprint aus dem Datenblatt wird verwendet. Unter der LED wird ein kleiner Freiraum eingehalten, um ein Aufsteigen von Lötzinn zu verhindern.
4. Optisches Design:Ein kundenspezifisch geformtes Lichtleiter-Array wird entworfen, um das Licht von jeder SMD-LED auf der Leiterplatte zu einzelnen klaren Fenstern auf der Frontblende zu leiten. Der weite Betrachtungswinkel der LED gewährleistet eine effiziente Kopplung in den Lichtleiter.
5. Binning:Um ein einheitliches Erscheinungsbild zu gewährleisten, werden im Bestellschein LEDs aus einem einzigen Lichtstärke-Bin (z.B. U2) und einem einzigen dominierenden Wellenlängen-Bin (z.B. FF1) spezifiziert.
6. Thermische Betrachtung:Da potenziell 24 LEDs gleichzeitig eingeschaltet sein können, ist die Gesamtleistung gering (~0,75W). Auf der Leiterplatte ist kein spezielles thermisches Management erforderlich.

Dieser Fall zeigt, wie die Spezifikationen der LED direkt ein erfolgreiches, fertigungsfähiges Design informieren und ermöglichen.

13. Funktionsprinzip

Diese LED ist ein Halbleiter-Photonikbauteil. Ihr Kern ist ein Chip, der aus Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid (AlGaInP)-Epitaxieschichten hergestellt ist, die auf einem Substrat gewachsen sind. Wenn eine Flussspannung angelegt wird, die die Durchlassspannung der Diode (etwa 1,8V) überschreitet, werden Elektronen und Löcher über den p-n-Übergang injiziert. Diese Ladungsträger rekombinieren innerhalb des aktiven Bereichs des Halbleiters und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlGaInP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts bestimmt – in diesem Fall brillantrot um 632 nm. Das erzeugte Licht wird dann durch die Chipoberfläche extrahiert, durch den internen Reflektor und die klare Epoxidlinse des P-LCC-Gehäuses geformt und gerichtet, um den gewünschten weiten Betrachtungswinkel zu erreichen.

14. Technologietrends

Der Markt für Indikator-LEDs entwickelt sich ständig weiter. Allgemeine Trends umfassen das Streben nach noch höherer Lichtausbeute (mehr Lichtleistung pro Watt elektrischer Eingangsleistung), was hellere Indikatoren bei niedrigeren Strömen für verbesserte Energieeffizienz in tragbaren und IoT-Geräten ermöglicht. Es gibt auch einen Trend zur Miniaturisierung, wobei Gehäuse kleiner als P-LCC-2 für platzbeschränkte Anwendungen üblich werden. Eine verbesserte Zuverlässigkeit unter höheren Temperatur-Reflow-Profilen ist ein weiterer Schwerpunkt, der mit fortschrittlichen PCB-Bestückungsprozessen einhergeht. Darüber hinaus ist die Integration von Steuerelektronik, wie Konstantstromtreiber oder sogar einfache Logik, direkt in das LED-Gehäuse ("Smart LEDs") ein wachsender Trend, der die Schaltungsauslegung für den Endanwender vereinfacht. Während dieses spezielle Bauteil eine ausgereifte und zuverlässige Technologie darstellt, prägen diese laufenden Entwicklungen in Materialien, Gehäusetechnik und Integration die zukünftige Landschaft der Indikatorkomponenten.