Technisches Datenblatt der Top-View-LED Baureihe 67-21 - Gehäuse 2,0x1,25x1,1mm - Durchlassspannung 1,75-2,35V - Brillantes Orange - Deutsch

1. Produktübersicht

Die Baureihe 67-21 stellt eine Familie von oberflächenmontierbaren Top-View-LEDs dar, die für Indikator- und Hintergrundbeleuchtungsanwendungen konzipiert ist. Diese spezifische Variante zeichnet sich durch eine brillante orange Farbe aus, die von einem AlGaInP-Chip emittiert wird. Das Bauteil ist in einem kompakten P-LCC-2-Gehäuse mit weißem Körper und farblosem klarem Fenster untergebracht, was zu seinen Breitwinkel-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, eine häufige Anforderung im modernen Elektronikdesign. Der niedrige Durchlassstrombedarf erhöht zudem ihre Attraktivität für batteriebetriebene oder leistungsempfindliche tragbare Geräte.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die primären Vorteile dieser LED-Baureihe umfassen ihre Eignung für automatisierte Bestückungsprozesse, Kompatibilität mit gängigen Lötverfahren (Dampfphasen-, Infrarot-Rückfluss- und Wellenlöten) sowie ihre Verfügbarkeit auf Trägerband und Rolle für die Serienfertigung. Es handelt sich um ein bleifreies Produkt, das der RoHS-Richtlinie entspricht. Die Zielmärkte sind vielfältig und umfassen Automotive-Innenraumbeleuchtung (z.B. Armaturenbrett- und Schalterhintergrundbeleuchtung), Telekommunikationsgeräte (z.B. Indikatoren an Telefonen und Faxgeräten), allgemeine Schalter- und Symbolbeleuchtung, flache Hintergrundbeleuchtung für LCDs sowie universelle Indikatoranwendungen, bei denen eine zuverlässige, gleichmäßige Lichtausbeute erforderlich ist.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Die Leistung der LED wird durch einen umfassenden Satz elektrischer, optischer und thermischer Parameter definiert, die unter Standardbedingungen (Ta=25°C) gemessen werden.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Sie sind nicht für den Dauerbetrieb vorgesehen. Zu den wichtigsten Grenzwerten gehören eine Sperrspannung (V_R) von 12V, ein kontinuierlicher Durchlassstrom (I_F) von 25mA und ein Spitzendurchlassstrom (I_FP) von 60mA unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis bei 1kHz). Die maximale Verlustleistung (P_d) beträgt 60mW. Das Bauteil ist für den Betrieb von -40°C bis +85°C ausgelegt und kann einer elektrostatischen Entladung (ESD) von 2000V (Human Body Model) standhalten. Löttemperaturprofile sind kritisch: Rückflusslöten bei maximal 260°C für höchstens 10 Sekunden oder Handlöten bei maximal 350°C für höchstens 3 Sekunden pro Anschluss.

2.2 Elektro-optische Kennwerte

Bei einem Standard-Prüfstrom von 20mA zeigt das Bauteil typische Leistungswerte. Die Lichtstärke (I_V) reicht von einem Minimum von 90 mcd bis zu einem Maximum von 225 mcd. Der Betrachtungswinkel (2θ_1/2), definiert als der Winkel, bei dem die Intensität auf die Hälfte ihres Spitzenwertes abfällt, beträgt typischerweise 120 Grad, was seine Breitwinkel-Emission bestätigt. Die dominante Wellenlänge (λ_d), die die wahrgenommene Farbe definiert, ist für diese brillante orange Variante zwischen 600,5 nm und 612,5 nm spezifiziert, mit einer typischen Spitzenwellenlänge (λ_p) um 611 nm. Die spektrale Bandbreite (Δλ) beträgt etwa 15 nm. Die Durchlassspannung (V_F) bei 20mA liegt zwischen 1,75V und 2,35V, während der Sperrstrom (I_R) bei 12V maximal 10 μA beträgt.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonstanz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs anhand wichtiger Parameter in Bins sortiert.

3.1 Binning der dominanten Wellenlänge

Die dominante Wellenlänge wird in vier Gruppen kategorisiert (Bin-Codes D8, D9, D10, D11). Jeder Bin deckt einen Bereich von 3 nm ab, von D8 (600,5-603,5 nm) bis D11 (609,5-612,5 nm). Eine Toleranz von ±1 nm wird angewendet.

3.2 Binning der Lichtstärke

Die Lichtstärke wird in vier Bins sortiert: Q2 (90-112 mcd), R1 (112-140 mcd), R2 (140-180 mcd) und S1 (180-225 mcd). Für die Intensität wird eine Toleranz von ±11 % angegeben.

3.3 Binning der Durchlassspannung

Die Durchlassspannung ist in drei Bins unterteilt: 0 (1,75-1,95 V), 1 (1,95-2,15 V) und 2 (2,15-2,35 V), mit einer Toleranz von 0,1 V.

4. Analyse der Kennlinien

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

4.1 Relative Lichtstärke in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur

Die Kurve zeigt, dass die Lichtstärke stark von der Sperrschichttemperatur abhängt. Die Intensität ist bei 25°C auf 100 % normiert. Mit steigender Umgebungstemperatur nimmt die Intensität ab. Umgekehrt steigt die Intensität bei niedrigeren Temperaturen. Dieser thermische Lösch-Effekt ist typisch für Halbleiterlichtquellen und muss im thermischen Management-Design berücksichtigt werden, insbesondere in Hochtemperaturumgebungen.

4.2 Durchlassstrom in Abhängigkeit von der Durchlassspannung (I-V-Kennlinie)

Dieses Diagramm zeigt die nichtlineare Beziehung zwischen Strom und Spannung. Die Durchlassspannung steigt mit dem Strom. Entwickler nutzen diese Kurve, um geeignete strombegrenzende Widerstände auszuwählen, um die gewünschte Helligkeit zu erreichen und gleichzeitig innerhalb der elektrischen Grenzen des Bauteils zu bleiben.

4.3 Spektralverteilung

Die Kurve der spektralen Leistungsverteilung zeigt einen einzelnen Peak bei etwa 611 nm, was charakteristisch für AlGaInP-basierte orange LEDs ist. Die schmale Bandbreite (ca. 15 nm FWHM) deutet auf eine gute Farbreinheit hin.

4.4 Abstrahlcharakteristik

Das Polardiagramm veranschaulicht die räumliche Lichtverteilung. Das Muster ist annähernd lambertisch und bestätigt den breiten Betrachtungswinkel von 120 Grad. Dieses gleichmäßige Abstrahlprofil ist vorteilhaft für Lichtleiter- und Flächenbeleuchtungsanwendungen.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED hat einen kompakten Bauraum. Die Gesamtgehäuseabmessungen betragen 2,0 mm in der Länge, 1,25 mm in der Breite und 1,1 mm in der Höhe. Die Linse (Fenster) hat einen Durchmesser von 1,1 mm. Die Anoden- und Kathodenanschlüsse sind klar definiert, und ein empfohlenes Leiterbahnmuster für das Leiterplattendesign wird bereitgestellt. Alle nicht spezifizierten Toleranzen betragen ±0,1 mm.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Die Kathode ist durch eine Kerbe oder eine Fase an einer Ecke des Gehäuses gekennzeichnet. Die korrekte Polarisierungsausrichtung ist während der Bestückung entscheidend, um eine ordnungsgemäße Funktion sicherzustellen.

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

Das Bauteil ist mit Standard-SMT-Prozessen kompatibel. Für das Rückflusslöten sollte eine Spitzentemperatur von 260°C nicht länger als 10 Sekunden überschritten werden. Für manuelles Löten sollte die Lötspitzentemperatur auf 350°C begrenzt werden, mit einer Kontaktzeit von maximal 3 Sekunden pro Anschluss. Diese Grenzwerte verhindern thermische Schäden am Kunststoffgehäuse sowie am internen Chip und den Bonddrähten.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die LEDs werden auf 8 mm Trägerband geliefert, mit 2000 Stück pro Rolle. Die Rollenabmessungen sind für automatisierte Bestückungsautomaten standardisiert. Die Verpackung umfasst feuchtigkeitsresistente Maßnahmen: Die Bauteile sind in einer aluminiumbeschichteten Feuchtigkeitsschutztüte mit einem Trockenmittel und einer Feuchtigkeitsindikatorkarte versiegelt, um Feuchtigkeitsaufnahme zu verhindern, die während des Reflow-Lötens zu \"Popcorning\" führen kann.

7.1 Etikettenerklärung

Das Rollenetikett enthält wichtige Informationen: Artikelnummer (PN), Kundenartikelnummer (CPN), Menge (QTY), Losnummer (LOT NO) und die spezifischen Bin-Codes für Lichtstärke (CAT), dominante Wellenlänge (HUE) und Durchlassspannung (REF). Dies ermöglicht eine präzise Rückverfolgbarkeit und stellt sicher, dass die richtige Bauteilklasse in der Produktion verwendet wird.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• Automotive-Innenraumbeleuchtung:Ideal für die Hintergrundbeleuchtung von Armaturenbrettsymbolen, Tasten und Schaltern aufgrund ihrer Zuverlässigkeit über einen weiten Temperaturbereich (-40°C bis +85°C).
• Unterhaltungselektronik:Perfekt für Statusanzeigen an Routern, Modems, Ladegeräten und Audiogeräten. Der breite Betrachtungswinkel gewährleistet die Sichtbarkeit aus verschiedenen Blickwinkeln.
• Lichtleiter-Anwendungen:Die optimierte Lichtkopplung durch den Inter-Reflektor macht sie zu einer ausgezeichneten Wahl für die Lichtführung durch Kunststoff-Lichtleiter zu Frontplatten oder Displays.
• Industrielle Bedienfelder:Geeignet für Maschinenstatusanzeigen, bei denen klare, helle Signalisierung erforderlich ist.

8.2 Designüberlegungen

• Strombegrenzung:Verwenden Sie stets einen Vorwiderstand, um den Durchlassstrom zu begrenzen. Berechnen Sie den Widerstandswert basierend auf der Versorgungsspannung (V_CC), der Durchlassspannung der LED (V_Faus dem gewählten Bin) und dem gewünschten Betriebsstrom (I_F, nicht mehr als 25mA Dauerstrom).
• Thermisches Management:Obwohl die Verlustleistung gering ist, verringert der Dauerbetrieb bei hohen Umgebungstemperaturen oder hohen Strömen die Lichtausbeute und kann die Lebensdauer potenziell verkürzen. Sorgen Sie bei Bedarf für ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte oder Belüftung.
• ESD-Schutz:Obwohl für 2000V HBM ausgelegt, sollten während der Bestückung und Handhabung die üblichen ESD-Vorsichtsmaßnahmen beachtet werden.
• Optisches Design:Für Lichtleiteranwendungen sind der Abstand und die Ausrichtung zwischen der LED und dem Lichtleitereintritt entscheidend für die Maximierung der Kopplungseffizienz.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu einfacheren LED-Gehäusen bietet die Baureihe 67-21 deutliche Vorteile. Das P-LCC-2-Gehäuse mit Inter-Reflektor bietet eine überlegene Lichteinkopplung und ein besser kontrolliertes Abstrahlverhalten als einfache Chip-LEDs. Der breite Betrachtungswinkel von 120 Grad ist größer als bei vielen Side-View- oder Schmalwinkel-Top-View-LEDs und bietet mehr Designflexibilität. Die Kompatibilität mit allen gängigen Lötverfahren und die Verpackung auf Band und Rolle machen sie im Vergleich zu Bauteilen, die eine Sonderbehandlung erfordern, zu einer fertigungsfreundlichen Wahl.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

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

Unter Verwendung der maximalen Durchlassspannung (V_{F_max}= 2,35 V), um unter allen Bedingungen ausreichend Strom sicherzustellen, und mit einem Ziel-Betriebsstrom von 20 mA lautet die Berechnung: R = (V_CC- V_F) / I_F= (5 V - 2,35 V) / 0,020 A = 132,5 Ω. Ein Standardwiderstand von 130 Ω oder 150 Ω wäre geeignet. Überprüfen Sie die Helligkeit stets mit dem tatsächlichen V_F-Bin Ihrer Bauteile.

10.2 Warum nimmt die Lichtstärke bei hoher Temperatur ab?

Dies liegt an der grundlegenden Physik der Halbleiterlichtemission. Mit steigender Sperrschichttemperatur nehmen nichtstrahlende Rekombinationsprozesse (die Wärme statt Licht erzeugen) zu, und die Effizienz des strahlenden Rekombinationsprozesses nimmt ab. Dieses Phänomen, bekannt als thermische Löschung, ist charakteristisch für alle LEDs und ist in den Kennlinien dokumentiert.

10.3 Kann ich diese LED mit einem PWM-Signal zur Helligkeitssteuerung ansteuern?

Ja, Pulsweitenmodulation (PWM) ist eine effektive Methode zur Helligkeitssteuerung von LEDs. Dabei wird die LED mit einer Frequenz ein- und ausgeschaltet, die hoch genug ist, um für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar zu sein (typischerweise >100 Hz). Die wahrgenommene Helligkeit ist proportional zum Tastverhältnis. Diese Methode wird der analogen Stromdimming vorgezogen, da sie eine konsistente Farbchromatizität über alle Helligkeitsstufen hinweg beibehält.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Fallbeispiel: Entwurf einer Statusanzeige für ein tragbares Gerät

Ein Entwickler entwirft ein batteriebetriebenes Handwerkzeug. Eine helle, eindeutige Statusanzeige (z.B. \"Eingeschaltet\" oder \"Lädt\") wird benötigt. Die Baureihe 67-21 wird aufgrund ihres geringen Strombedarfs (verlängert die Batterielebensdauer), des breiten Betrachtungswinkels (von jedem Handhabungswinkel aus sichtbar) und des kleinen Bauraums ausgewählt. Der Entwickler wählt einen Treiberstrom von 15 mA (unterhalb der 20 mA-Prüfbedingung), um den Stromverbrauch weiter zu senken, und bezieht sich auf die I-V- und Intensitätskurven, um die resultierende Helligkeit vorherzusagen. Ein Lichtleiter wird entworfen, um das Licht von der auf der Hauptplatine montierten LED zu einem kleinen Fenster im robusten Gehäuse des Geräts zu leiten. Die brillante orange Farbe wird für hohen Kontrast und klare Sichtbarkeit gewählt. Die Stückliste spezifiziert die erforderlichen Bin-Codes (z.B. HUE: D10, CAT: R1), um Farb- und Helligkeitskonstanz über alle hergestellten Einheiten hinweg sicherzustellen.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Die Lichtemission in dieser LED basiert auf dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einem Halbleitermaterial. Das aktive Gebiet besteht aus Aluminiumgalliumindiumphosphid (AlGaInP). Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, werden Elektronen aus dem n-dotierten Gebiet und Löcher aus dem p-dotierten Gebiet in das aktive Gebiet injiziert. Wenn sich diese Ladungsträger rekombinieren, setzen sie Energie in Form von Photonen frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlGaInP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt der Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts entspricht – in diesem Fall im orangen Spektrum (~611 nm). Das farblose klare Epoxidharzgehäuse fungiert als Linse, formt den Lichtaustritt und bietet Umweltschutz.

13. Branchentrends und Entwicklungen

Der Trend bei Indikator-LEDs geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz, kleinerer Gehäuse und stärkerer Integration. Während diskrete LEDs wie die Baureihe 67-21 aufgrund ihrer Flexibilität nach wie vor wichtig sind, nimmt die Verwendung integrierter LED-Module mit eingebauten Treibern und Controllern zu. Darüber hinaus können Fortschritte in der Materialwissenschaft zu effizienteren orangen und roten Emittern mit besserer Leistung bei hohen Temperaturen führen. Die Nachfrage nach zuverlässigen, langlebigen Indikatoren in Automotive- und Industrieanwendungen sichert die Relevanz robuster, gut charakterisierter Bauteile wie dieser Serie. Die Betonung automatisierter Bestückung und Rückverfolgbarkeit in der Lieferkette (erkennbar im detaillierten Binning und der Etikettierung) spiegelt breitere Fertigungstrends wider.