Technisches Datenblatt Top View LED 67-21 Serie - Gehäuse 3,2x2,8x1,9mm - Durchlassspannung 1,75-2,35V - Brillantes Rot - Deutsche Dokumentation

1. Produktübersicht

Die 67-21 Serie stellt eine Familie von oberflächenmontierbaren Top-View-LEDs dar, die für Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsanwendungen konzipiert sind. Dieses spezifische Modell zeichnet sich durch eine brillante rote Emissionsfarbe aus, die durch AlGaInP-Chip-Technologie erreicht wird. Das Bauteil ist in einem kompakten P-LCC-2-Gehäuse mit weißem Körper und farblosem klarem Fenster untergebracht, was zu seinen breiten Betrachtungswinkel-Eigenschaften beiträgt. Ein wesentliches Konstruktionsmerkmal ist der integrierte Inter-Reflektor innerhalb des Gehäuses, der die Lichtkopplungseffizienz optimiert. Dies macht die LED besonders geeignet für den Einsatz mit Lichtleitern, wo eine effiziente Lichtübertragung von der Quelle zum Anzeigepunkt entscheidend ist. Der geringe Strombedarf erhöht ihre Eignung für leistungssensitive Anwendungen wie tragbare elektronische Geräte und Automobil-Armaturenbretter.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die primären Vorteile dieser LED-Serie umfassen ihren breiten Betrachtungswinkel von 120 Grad, die Kompatibilität mit standardisierten automatisierten Bestückungs- und Lötprozessen (einschließlich Dampfphasen-, Infrarot-Rückfluss- und Wellenlöten) sowie ihre bleifreie, RoHS-konforme Bauweise. Das Bauteil wird auf 8-mm-Trägerband und Rolle für die Hochvolumenmontage geliefert. Ihre primären Zielmärkte sind Automobilelektronik (für Armaturenbrett- und Schalter-Hintergrundbeleuchtung), Telekommunikationsgeräte (für Anzeigen in Telefonen und Faxgeräten), allgemeine Schalter- und Symbolbeleuchtung sowie als flache Hintergrundbeleuchtungsquelle für LCDs. Die Kombination aus Zuverlässigkeit, einfacher Montage und optischer Leistung positioniert sie als vielseitiges Bauteil für allgemeine Anzeigezwecke.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Die Leistung der LED wird unter Standardtestbedingungen einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C definiert. Ein umfassendes Verständnis dieser Parameter ist für einen korrekten Schaltungsentwurf und die Leistungsvorhersage unerlässlich.

2.1 Absolute Grenzwerte

Diese Grenzwerte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter oder an diesen Grenzen wird nicht garantiert. Die wichtigsten absoluten Grenzwerte sind: eine Sperrspannung (V_R) von 5V, ein kontinuierlicher Durchlassstrom (I_F) von 25mA und ein Spitzendurchlassstrom (I_FP) von 100mA für gepulsten Betrieb bei einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Frequenz von 1kHz. Die maximale Verlustleistung (P_d) beträgt 100mW. Das Bauteil kann in einem Temperaturbereich von -40°C bis +85°C betrieben und zwischen -40°C und +90°C gelagert werden. Das Löttemperaturprofil ist kritisch: Für Reflow-Löten ist eine Spitzentemperatur von 260°C für maximal 10 Sekunden spezifiziert, während für Handlöten die Lötspitzentemperatur 350°C für 3 Sekunden nicht überschreiten sollte.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Der typische Arbeitspunkt für photometrische und elektrische Spezifikationen liegt bei einem Durchlassstrom von 20mA. Die Lichtstärke (I_v) hat einen typischen Bereich von 140mcd bis 360mcd, der weiter in spezifische Bins (R2, S1, S2, T1) unterteilt ist. Die dominante Wellenlänge (λ_d) für die brillante rote Variante liegt zwischen 621nm und 631nm, mit einer typischen Spitzenwellenlänge (λ_p) um 632nm. Die spektrale Bandbreite (Δλ) beträgt etwa 20nm. Elektrisch liegt die Durchlassspannung (V_F) bei 20mA im Bereich von 1,75V bis 2,35V, und der Sperrstrom (I_R) ist garantiert kleiner als 10μA bei der maximalen Sperrspannung von 5V. Die Toleranzen sind mit ±11% für die Lichtstärke, ±1nm für die dominante Wellenlänge und ±0,1V für die Durchlassspannung spezifiziert.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um Konsistenz in Helligkeit und Farbe in Produktionsanwendungen sicherzustellen, werden die LEDs basierend auf Schlüsselparametern in Bins sortiert. Dies ermöglicht es Designern, die geeignete Güteklasse für ihre Anwendungsanforderungen auszuwählen.

3.1 Binning der Lichtstärke

Die Lichtausbeute wird in vier Bins kategorisiert: R2 (140-180 mcd), S1 (180-225 mcd), S2 (225-285 mcd) und T1 (285-360 mcd). Alle Messungen werden bei I_F=20mA durchgeführt. Die Auswahl eines höheren Bins (z.B. T1) garantiert eine hellere LED, was für Anwendungen mit hoher Sichtbarkeit oder bei Verwendung hinter Lichtleitern mit hoher Dämpfung erforderlich sein kann.

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge

Die Farbe (Farbton) wird durch das Binning der dominanten Wellenlänge gesteuert. Für diese brillante rote Serie sind die Bins unter dem Code 'F' gruppiert, mit den Unterbins FF1 (621-626 nm) und FF2 (626-631 nm). Eine engere Wellenlängenverteilung innerhalb einer Anwendung gewährleistet ein einheitliches Farbbild über mehrere Anzeigen hinweg.

3.3 Binning der Durchlassspannung

Die Durchlassspannung wird in drei Gruppen unter dem Code 'B' eingeteilt: B0 (1,75-1,95V), B1 (1,95-2,15V) und B2 (2,15-2,35V). Die Kenntnis des V_F-Bins ist entscheidend für den Entwurf der strombegrenzenden Schaltung, insbesondere beim Treiben mehrerer LEDs in Reihe, um eine gleichmäßige Stromverteilung und Helligkeit sicherzustellen.

4. Analyse der Kennlinien

Die bereitgestellten Kennlinien bieten wertvolle Einblicke in das Verhalten der LED unter nicht standardmäßigen Bedingungen.

4.1 Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur

Die Kurve zeigt, dass die Lichtstärke umgekehrt proportional zur Sperrschichttemperatur ist. Wenn die Umgebungstemperatur von -40°C auf +110°C ansteigt, nimmt die relative Ausgangsleistung ab. Bei der maximalen Betriebstemperatur von +85°C ist die Ausgangsleistung deutlich niedriger als bei 25°C. Diese thermische Derating muss in Designs berücksichtigt werden, in denen hohe Umgebungstemperaturen erwartet werden, was möglicherweise die Auswahl eines höheren Intensitäts-Bins oder aktive Kühlung erfordert.

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

Die I-V-Kennlinie ist nichtlinear, typisch für eine Diode. Am empfohlenen 20mA-Arbeitspunkt liegt die Spannung innerhalb des binnierten Bereichs. Die Kurve ermöglicht es Designern, den Spannungsabfall bei verschiedenen Treiberströmen abzuschätzen, was für das Netzteil-Design wesentlich ist.

4.3 Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Diese Kurve zeigt, dass die Lichtausbeute im typischen Arbeitsbereich etwa proportional zum Durchlassstrom ist. Das Betreiben der LED über dem absoluten Grenzwert von 25mA ist jedoch verboten, da dies aufgrund übermäßiger Wärmeentwicklung die Lebensdauer und Zuverlässigkeit verringert.

4.4 Abstrahlcharakteristik und Spektralverteilung

Das Abstrahldiagramm bestätigt den breiten 120-Grad-Betrachtungswinkel und zeigt ein lambertähnliches Abstrahlmuster. Die Spektralverteilungskurve zeigt einen einzelnen Peak um 632nm, der für AlGaInP-Rot-LEDs charakteristisch ist, mit einer definierten Bandbreite, die die Farbreinheit gewährleistet.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Das P-LCC-2-Gehäuse hat Abmessungen von etwa 3,2mm Länge, 2,8mm Breite und 1,9mm Höhe (Toleranz ±0,1mm, sofern nicht anders angegeben). Die technische Zeichnung liefert detaillierte Maße für den LED-Körper, die Linse und das kritische Lötpad-Layout. Ein korrektes Pad-Design ist für zuverlässiges Löten und korrekte Ausrichtung während des Reflow-Prozesses unerlässlich. Die Polarität wird durch die Kathodenmarkierung auf dem Gehäuse angezeigt. Das empfohlene PCB-Landmuster gewährleistet eine ausreichende Lötnahtbildung und mechanische Stabilität.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Das Bauteil ist vollständig mit standardmäßigen SMT-Montageprozessen kompatibel. Für Reflow-Löten ist ein Profil mit einer Spitzentemperatur von maximal 260°C für 10 Sekunden zwingend erforderlich, um Schäden am Kunststoffgehäuse und der internen Die-Bond-Verbindung zu verhindern. Ein standardmäßiger Aufheiz- und Abkühlvorgang sollte eingehalten werden. Beim Handlöten ist äußerste Vorsicht geboten: Verwenden Sie ein geerdetes Lötgerät mit einer Spitzentemperatur unter 350°C und begrenzen Sie die Kontaktzeit auf 3 Sekunden pro Pad. Vermeiden Sie mechanische Belastung der Linse während und nach der Montage. Die Feuchtigkeitsempfindlichkeit wird durch den Versand der Bauteile in versiegelten Aluminium-Feuchtigkeitsschutzbeuteln mit Trockenmittel adressiert.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die LEDs werden auf 8-mm-Trägerband geliefert, mit einer Standardmenge von 2000 Stück pro Rolle. Die Rollenabmessungen sind für die Kompatibilität mit automatischen Zuführern spezifiziert. Die Beschriftung auf der Rolle enthält kritische Informationen: Artikelnummer (PN), Kundenartikelnummer (CPN), Menge (QTY), Losnummer (LOT NO) und die spezifischen Bin-Codes für Lichtstärke (CAT), dominante Wellenlänge (HUE) und Durchlassspannung (REF). Diese Rückverfolgbarkeit ist für die Qualitätskontrolle und eine konsistente Fertigung von entscheidender Bedeutung.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese LED ist ideal für Statusanzeigen in der Unterhaltungselektronik, Hintergrundbeleuchtung für Folientastschalter und Bedienfeldsymbole sowie Beleuchtung für Lichtleiter in Automobil-Armaturenbrettern oder industriellen Steuerpulten. Ihr breiter Betrachtungswinkel macht sie für Anwendungen geeignet, bei denen die Anzeige aus verschiedenen Blickwinkeln sichtbar sein muss.

8.2 Designüberlegungen

Verwenden Sie stets einen strombegrenzenden Widerstand in Reihe mit der LED. Der Widerstandswert (R) kann mit R = (V_versorgung- V_F) / I_Fberechnet werden. Verwenden Sie die maximale V_Faus dem Bin oder Datenblatt, um sicherzustellen, dass der Strom unter ungünstigsten Bedingungen 20mA nicht überschreitet. Für gleichmäßige Helligkeit in Multi-LED-Arrays sollten Sie Konstantstromtreiber in Betracht ziehen oder LEDs für eine konsistente V_Fbinnen. Bei Verwendung mit Lichtleitern sollte sichergestellt werden, dass das Leitermaterial eine hohe Transmission für rotes Licht aufweist und die Schnittstelle so gestaltet ist, dass optische Verluste minimiert werden.

9. Zuverlässigkeit und Qualitätssicherung

Das Produkt durchläuft eine umfassende Reihe von Zuverlässigkeitstests mit einem Konfidenzniveau von 90% und einer Los-Toleranz-Prozent-Defekt (LTPD) von 10%. Das Testportfolio umfasst Reflow-Lötbeständigkeit, Temperaturwechsel (-40°C bis +100°C), Temperaturschock, Hoch- und Tieftemperaturlagerung, DC-Betriebslebensdauer bei 20mA für 1000 Stunden sowie Hochtemperatur-/Hohe-Luftfeuchtigkeit-Tests (85°C/85% RH). Diese Tests validieren die Robustheit der LED für anspruchsvolle Automobil- und Industrieumgebungen und gewährleisten langfristige Leistungsstabilität.

10. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu älteren Durchsteck-LEDs bietet dieses SMD-Gehäuse erhebliche Platzersparnis, eine bessere Eignung für die automatisierte Produktion und eine verbesserte Zuverlässigkeit durch den Wegfall von Handlötung. Innerhalb der SMD-LED-Landschaft differenziert sich die 67-21 Serie durch ihre spezifische Gehäusegeometrie, die für die Lichtleiterkopplung optimiert ist, und ihren breiten 120-Grad-Betrachtungswinkel, der breiter ist als bei vielen Standard-SMD-LEDs. Die Verfügbarkeit von präzisem Binning für Intensität, Farbe und Spannung bietet einen Vorteil für Anwendungen, die hohe Konsistenz erfordern.

11. Häufig gestellte Fragen (FAQs)

F: Kann ich diese LED ohne einen strombegrenzenden Widerstand betreiben?

A: Nein. Eine LED ist ein stromgesteuertes Bauteil. Der direkte Anschluss an eine Spannungsquelle verursacht einen übermäßigen Stromfluss, der sie sofort zerstört. Verwenden Sie stets einen Reihenwiderstand oder einen Konstantstromtreiber.

F: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

A: Die Spitzenwellenlänge (λ_p) ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung maximal ist. Die dominante Wellenlänge (λ_d) ist die einzelne Wellenlänge von monochromatischem Licht, die der wahrgenommenen Farbe der LED entspricht. Für die Farbspezifikation ist die dominante Wellenlänge relevanter.

F: Wie interpretiere ich die Bin-Codes auf dem Etikett?

A: Der CAT-Code entspricht dem Lichtstärke-Bin (z.B. S1), der HUE-Code dem dominanten Wellenlängen-Bin (z.B. FF1) und der REF-Code dem Durchlassspannungs-Bin (z.B. B1). Diese stellen sicher, dass Sie LEDs mit den spezifischen Leistungsmerkmalen erhalten, die Sie bestellt haben.

F: Ist ein Kühlkörper erforderlich?

A: Für den Normalbetrieb bei 20mA oder darunter ist für eine einzelne LED typischerweise kein dedizierter Kühlkörper erforderlich. Ein thermisches Management durch ein geeignetes PCB-Layout (thermische Entlastungspads, Kupferflächen) ist jedoch eine gute Praxis, insbesondere für hochdichte Arrays oder Anwendungen mit hoher Umgebungstemperatur.

12. Praktische Design- und Anwendungsbeispiele

Beispiel 1: Armaturenbrett-Anzeigegruppe:In einem Automobil-Armaturenbrett können mehrere 67-21 LEDs (in Rot und anderen Farben der Serie) auf einer einzelnen Leiterplatte montiert werden. Jede LED ist mit einem dedizierten Lichtleiter gepaart, um ihr Licht zu einem bestimmten Symbol (z.B. Motorkontrollleuchte, Öldruck) zu führen. Der breite Betrachtungswinkel gewährleistet, dass das Symbol sowohl für den Fahrer als auch für den Beifahrer gleichmäßig beleuchtet ist. Die LEDs werden über das 12V-System des Fahrzeugs mit geeigneten Reihenwiderständen angesteuert, wobei die maximale V_Fverwendet wird, um eine gleichmäßige Helligkeit über den Temperaturbereich im Fahrzeuginneren sicherzustellen.

Beispiel 2: Industrielles Bedienfeld:Ein Maschinenbedienfeld verwendet diese LEDs hinter gravierten Acrylplatten, um Maschinenzustände anzuzeigen (Laufend - Grün, Fehler - Rot, Bereitschaft - Gelb). Das weiße Gehäuse der LED minimiert Farbverfälschungen durch die Leiterplatte. Der Designer wählt LEDs aus demselben Intensitäts- und Spannungs-Bin, um eine gleichmäßige Helligkeit über alle Anzeigen hinweg zu garantieren. Das SMD-Gehäuse ermöglicht ein sehr flaches und kompaktes Panel-Design.

13. Funktionsprinzip

Diese LED arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang. Das Chipmaterial ist Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid (AlGaInP). Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Schwellenspannung der Diode überschreitet, werden Elektronen aus dem n-Bereich und Löcher aus dem p-Bereich in den aktiven Bereich injiziert, wo sie rekombinieren. In AlGaInP setzt diese Rekombination Energie in Form von Photonen (Licht) im roten Bereich des sichtbaren Spektrums (ca. 630nm) frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlGaInP-Schichten bestimmt die genaue Wellenlänge des emittierten Lichts. Die farblose klare Epoxidharzlinse verkapselt den Chip, schützt ihn vor der Umgebung und formt das emittierte Licht in das gewünschte Abstrahlmuster.

14. Branchentrends und Kontext

Der Trend bei Anzeige-LEDs geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz (mehr Lichtausbeute pro elektrischer Eingangsleistung), kleinerer Gehäusegrößen und verbesserter Zuverlässigkeit. Es gibt auch eine wachsende Nachfrage nach engerer Farb- und Helligkeitskonsistenz (Binning) aus ästhetischen und funktionalen Gründen in der Konsum- und Automobilelektronik. Während diese 67-21 Serie ein etabliertes Produkt ist, können neuere LED-Technologien eine höhere Effizienz bieten. Ihre Kombination aus einem bewährten Gehäuse, breiter Verfügbarkeit, spezifischen optischen Eigenschaften für die Lichtleitung und umfassenden Zuverlässigkeitsdaten sichert jedoch ihre fortgesetzte Relevanz in vielen Designanwendungen, bei denen ein Gleichgewicht aus Leistung, Kosten und bewährter Zuverlässigkeit erforderlich ist. Das Streben nach Miniaturisierung und höherer Integration in der Elektronik unterstützt ebenfalls die Verwendung solcher standardisierter, automatisierbarer SMD-Bauteile.