Technisches Datenblatt der Top-View-LED-Serie 67-21 - P-LCC-2-Gehäuse - 2,0x1,25x0,8mm - 2,35V - 60mW - Sanftorange - Deutsch

1. Produktübersicht

Die 67-21-Serie stellt eine Familie von Top-View-LEDs dar, die in einem kompakten P-LCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier) Oberflächenmontagegehäuse untergebracht sind. Diese Bauteile sind als optische Anzeigen konzipiert und verfügen über einen weißen Gehäusekörper mit einem farblosen, klaren Fenster, das ein breites, gleichmäßiges Lichtabstrahlmuster bietet. Ihre Kernvorteile umfassen einen sehr weiten Betrachtungswinkel, der für eine effiziente Lichteinkopplung in Lichtleiter optimiert ist, sowie geringe Anforderungen an den Durchlassstrom, was sie besonders für leistungssensitive Anwendungen geeignet macht. Die primären Zielmärkte sind Automotive-Innenraumbeleuchtung (z.B. Armaturenbrett-Hintergrundbeleuchtung), Anzeigen für Telekommunikationsgeräte, allgemeine Hintergrundbeleuchtung für Schalter und Symbole sowie alle tragbaren elektronischen Geräte, bei denen Platz- und Energieeffizienz kritisch sind.

1.1 Hauptmerkmale und Konformität

• Gehäuse:P-LCC-2, weißer Körper, farblose klare Linse.
• Optische Leistung:Breiter Betrachtungswinkel, ideal für Lichtleiteranwendungen.
• Fertigungskompatibilität:Geeignet für Dampfphasen-Reflow-Löten und kompatibel mit automatischen Bestückungsgeräten.
• Lieferformat:Erhältlich auf 8-mm-Tape and Reel für automatisierte Montage.
• Umweltkonformität:Bleifreies Produkt und konform mit RoHS-Richtlinien.
• Farboptionen:Die Serie ist in Sanftorange (wie in diesem Blatt detailliert), Grün, Blau und Gelb erhältlich.

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 bei oder nahe diesen Grenzen wird nicht empfohlen und kann die Zuverlässigkeit beeinträchtigen.

• Sperrspannung (V_R):5 V - Die maximal zulässige Spannung in Sperrrichtung.
• Durchlassstrom (I_F):25 mA - Der maximale kontinuierliche Gleichstrom-Durchlassstrom.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP):60 mA - Der maximale gepulste Durchlassstrom (1/10 Tastverhältnis, 1 kHz).
• Verlustleistung (P_d):60 mW - Die maximale Leistung, die das Gehäuse bei 25°C Umgebungstemperatur abführen kann.
• Elektrostatische Entladung (ESD):2000 V (Human Body Model) - Zeigt eine moderate ESD-Empfindlichkeit an; ordnungsgemäße Handhabungsverfahren sind erforderlich.
• Betriebstemperatur (T_opr):-40°C bis +85°C - Der Umgebungstemperaturbereich für den Normalbetrieb.
• Lagertemperatur (T_stg):-40°C bis +90°C.
• Löttemperatur:Reflow: 260°C für max. 10 Sekunden; Handlöten: 350°C für max. 3 Sekunden.

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

Dies sind die typischen Leistungsparameter unter Standardtestbedingungen (I_F= 20 mA).

• Lichtstärke (I_v):90 bis 180 mcd (Millicandela). Die Lichtausbeute ist gebinnt, wobei der typische Wert wahrscheinlich in der Mitte dieses Bereichs liegt. Die Toleranz beträgt ±11%.
• Betrachtungswinkel (2θ_1/2):120 Grad (typisch). Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke die Hälfte der Spitzenlichtstärke beträgt. Der breite Winkel ist ein Hauptmerkmal für Anzeigeanwendungen.
• Spitzenwellenlänge (λ_p):611 nm (typisch). Die Wellenlänge, bei der die spektrale Emission am stärksten ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):603 bis 609 nm. Dies ist die wahrgenommene Farbe des Lichts, gebinnt für Konsistenz. Toleranz ±1 nm.
• Spektrale Bandbreite (Δλ):20 nm (typisch). Die Breite des emittierten Spektrums bei halber Maximalintensität.
• Durchlassspannung (V_F):1,75 bis 2,35 V. Der Spannungsabfall über der LED bei 20 mA, ebenfalls gebinnt. Toleranz ±0,1 V.
• Sperrstrom (I_R):10 μA (max) bei V_R= 5 V.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs in Bins sortiert. Der spezifische Bauteilecode (z.B. Q2R2 B/2T) gibt seine Bin-Zuordnung an.

3.1 Lichtstärke-Binning (CAT-Code)

• Bin Q2:90 - 112 mcd
• Bin R1:112 - 140 mcd
• Bin R2:140 - 180 mcd

3.2 Dominante Wellenlänge-Binning (HUE-Code)

• Gruppe F, Bin EE1:603 - 606 nm
• Gruppe F, Bin EE2:606 - 609 nm

3.3 Durchlassspannung-Binning (REF-Code)

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

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt enthält mehrere charakteristische Kurven, die für das Design entscheidend sind.

4.1 Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur

Die Kurve zeigt, dass die Lichtstärke von -40°C bis etwa 25°C relativ stabil ist. Oberhalb von 25°C nimmt die Intensität mit steigender Temperatur allmählich ab, was typisch für das Verhalten von LEDs aufgrund des Efficiency Droop ist. Bei 85°C kann die Ausgangsleistung etwa 80-85% ihres Wertes bei 25°C betragen. Dies muss in Hochtemperaturumgebungen berücksichtigt werden.

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

Diese nichtlineare Kurve ist wesentlich für die Auswahl des Vorwiderstands. Bei 20 mA beträgt die typische V_Fca. 2,0V, kann aber je nach Bin und Temperatur zwischen 1,8V und 2,2V variieren. Die Kurve wird oberhalb von 20 mA steiler, was darauf hinweist, dass eine kleine Stromerhöhung einen größeren Spannungsanstieg erfordert.

4.3 Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Die Lichtausbeute ist bis zum Nennstrom von 20 mA annähernd linear zum Strom. Ein Betrieb oberhalb dieses Stroms erhöht die Helligkeit, jedoch auf Kosten einer höheren Verlustleistung, reduzierter Effizienz und möglicherweise einer kürzeren Lebensdauer. Die Derating-Kurve zeigt, dass der maximal zulässige Durchlassstrom abnimmt, wenn die Umgebungstemperatur über 25°C steigt, um die Sperrschichttemperatur innerhalb sicherer Grenzen zu halten.

4.4 Spektralverteilung

Das Spektrum ist ein schmales Band, das um 611 nm (Spitze) zentriert ist, mit einer typischen Bandbreite von 20 nm, was die monochromatische "Sanftorange"-Farbe bestätigt. Außerhalb dieses Bandes gibt es minimale Emission.

4.5 Abstrahlcharakteristik

Das Polardiagramm bestätigt das lambertähnliche Abstrahlmuster mit einem sehr breiten 120° Betrachtungswinkel. Die Intensität ist über einen breiten frontalen Bereich nahezu gleichmäßig, was es hervorragend für Breitwinkelanzeigen macht.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das P-LCC-2-Gehäuse hat folgende Hauptabmessungen (Toleranz ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben):

• Gesamtlänge: 2,0 mm
• Gesamtbreite: 1,25 mm
• Gesamthöhe: 0,8 mm
• Anschlussabstand (Pitch): 1,0 mm (Abstand zwischen den Mittelpunkten der beiden Anschlüsse)
• Anschlussbreite: 0,4 mm (typisch)
• Empfehlung für Lötstoppmasken-Layout: Ein detailliertes Footprint-Layout wird für das Leiterplattendesign bereitgestellt, um korrektes Löten und mechanische Stabilität zu gewährleisten.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Die Kathodenseite (negativ) ist typischerweise durch eine Kerbe oder eine grüne Markierung auf dem Gehäusekörper gekennzeichnet, wie im Draufsichtsdiagramm gezeigt. Die korrekte Ausrichtung ist für den Schaltungsbetrieb entscheidend.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Das Bauteil ist für Dampfphasen- oder Infrarot-Reflow-Löten ausgelegt. Der kritische Parameter ist eine maximale Gehäusekörpertemperatur von 260°C (±5°C) für maximal 10 Sekunden. Ein Standard-bleifreies Reflow-Profil (Aufheizen, Vorwärmen, Reflow, Abkühlen) ist anwendbar. Vermeiden Sie übermäßige Zeit im Liquidus-Temperaturbereich.

6.2 Handlöten

Falls Handlöten notwendig ist, sollte die Lötspitzentemperatur 350°C nicht überschreiten, und die Kontaktzeit mit dem Anschluss sollte auf 3 Sekunden oder weniger pro Pad begrenzt werden. Verwenden Sie einen Lötkolben mit geringer Leistung (ca. 30W) und einer feinen Spitze.

6.3 Lagerbedingungen

Als feuchtigkeitsempfindliches Bauteil (MSD) sind die LEDs in einer feuchtigkeitsdichten Aluminiumfolientüte mit Trockenmittel verpackt. Sobald die versiegelte Tüte geöffnet ist, müssen die Bauteile innerhalb eines bestimmten Zeitrahmens (in diesem Blatt nicht spezifiziert, typischerweise 168 Stunden bei<30°C/60% relativer Luftfeuchte für Level 3) verwendet oder vor dem Reflow getrocknet werden, um den "Popcorn"-Effekt während des Lötens zu verhindern.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Tape and Reel-Spezifikationen

• Bandbreite:8 mm
• Taschenabstand (Pitch):4,0 mm
• Spulendimensionen:Standard 7-Zoll-Spule (178 mm Durchmesser) mit einer 13-Zoll (330 mm) Nabe.
• Stückzahl pro Spule:2000 Stück.

7.2 Etikettenerklärung

Das Spulenetikett enthält mehrere Codes: CPN (Kunden-Teilenummer), PN (interne Teilenummer), Menge, Losnummer und die drei wichtigen Binning-Codes: CAT (Lichtstärke), HUE (dominante Wellenlänge) und REF (Durchlassspannung).

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

Die gebräuchlichste Treiberschaltung ist ein einfacher Vorwiderstand. Der Widerstandswert (R_s) wird berechnet als: R_s= (V_Versorgung- V_F) / I_F. Für eine 5V-Versorgung und eine typische V_Fvon 2,0V bei 20 mA: R_s= (5 - 2,0) / 0,02 = 150 Ω. Die Belastbarkeit des Widerstands sollte mindestens I_F²* R_s= 0,06W betragen; ein 1/8W- oder 1/4W-Widerstand ist geeignet. Für konstante Helligkeit über einen Spannungsbereich oder Temperatur wird ein Konstantstromtreiber empfohlen.

8.2 Designüberlegungen für Lichtleiter

• Ausrichtung:Eine präzise Ausrichtung zwischen der LED und dem Lichtleitereingang ist entscheidend, um die Lichteinkopplungseffizienz zu maximieren.
• Abstand:Halten Sie den Abstand zwischen der LED-Linse und dem Lichtleiter so klein wie möglich (idealerweise<0,5 mm), um Lichtverluste zu minimieren.
• Material:Verwenden Sie Lichtleiter aus optischen Materialien mit hoher Transmission (z.B. PMMA, PC).

9. Zuverlässigkeit und Qualitätssicherung

Das Produkt durchläuft eine umfassende Reihe von Zuverlässigkeitstests mit einem Konfidenzniveau von 90% und einer Los-Toleranz-Prozentualen Fehlerrate (LTPD) von 10%. Zu den Testpunkten gehören:

• Reflow-Lötbeständigkeit (260°C)
• Temperaturwechsel (-40°C bis +100°C)
• Temperaturschock (-10°C bis +100°C)
• Hoch- und Tieftemperaturlagerung
• DC-Betriebslebensdauer (1000 Std. bei 20mA)
• Hochtemperatur-/Feuchtigkeits-Betriebslebensdauer (85°C/85% rel. LF, 1000 Std.)

Diese Tests gewährleisten die Robustheit des Bauteils unter rauen Umgebungsbedingungen, wie sie typisch für Automotive- und Industrieanwendungen sind.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Daten)

10.1 Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

Spitzenwellenlänge (λ_p) ist die physikalische Wellenlänge mit der höchsten spektralen Leistungsabgabe (611 nm). Dominante Wellenlänge (λ_d) ist die einzelne Wellenlänge von monochromatischem Licht, die die gleiche wahrgenommene Farbe erzeugen würde (603-609 nm). λ_dist relevanter für die Farbspezifikation.

10.2 Kann ich diese LED mit 30 mA für mehr Helligkeit betreiben?

Ein Betrieb mit 30 mA überschreitet den absoluten Maximalwert für den kontinuierlichen Durchlassstrom (25 mA). Während es kurzzeitig funktionieren könnte, erhöht es die Sperrschichttemperatur erheblich, beschleunigt den Lichtstromrückgang und verursacht wahrscheinlich einen vorzeitigen Ausfall. Für höhere Helligkeit wählen Sie eine LED aus einem Bin mit höherer Lichtstärke oder ein Produkt, das für höheren Strom ausgelegt ist.

10.3 Wie interpretiere ich den Bauteilecode "67-21/S2C-F Q2R2 B/2T (SLO)"?

Dies ist die vollständige Teilenummer. "67-21" ist die Serie. "S2C-F" bezeichnet wahrscheinlich Gehäuse und Farbe (Sanftorange). "Q2R2" gibt das Lichtstärke-Bin an (eine Kombination, die wahrscheinlich einen Unterbereich spezifiziert). "B/2T" gibt das Durchlassspannungs-Bin an (Gruppe B, Bin 2). "SLO" bestätigt die Farbe Sanftorange.

11. Praktische Design-Fallstudie

11.1 Design eines Armaturenbrett-Anzeigeclusters

Szenario:Design der Hintergrundbeleuchtung für 5 Armaturenbrett-Symbole in einer Automotive-Anwendung. Die Versorgungsspannung beträgt 12V (Fahrzeugbatterie), und die Umgebungstemperatur kann 85°C erreichen.

Designschritte:

1. Ansteuerungsmethode:Verwenden Sie für Einfachheit und Kosten einen Vorwiderstand für jede LED. Ein Linearregler oder ein spezieller LED-Treiber-IC wäre für eine präzise Stromregelung über den gesamten Spannungsbereich besser.
2. Stromauswahl:Um Langlebigkeit bei hoher Temperatur zu gewährleisten, den Strom reduzieren (Derating). Die Verwendung von 15 mA anstelle von 20 mA bietet einen Sicherheitsspielraum. Prüfen Sie die Derating-Kurve: Bei 85°C liegt der maximal zulässige I_Fimmer noch über 20 mA, daher sind 15 mA sicher.
3. Widerstandsberechnung:Verwenden Sie für ein Worst-Case-Design die maximale V_Faus Bin 2 (2,35V), um sicherzustellen, dass der Strom niemals das Ziel überschreitet. R_s= (12V - 2,35V) / 0,015A ≈ 643 Ω. Verwenden Sie den nächstgelegenen Normwert, 620 Ω.
4. Belastbarkeit des Widerstands:P = (12-2,35)^2 / 620 ≈ 0,15W. Ein 1/4W (0,25W) Widerstand ist ausreichend.
5. PCB-Layout:Platzieren Sie die LEDs gemäß dem empfohlenen Footprint-Layout präzise. Stellen Sie sicher, dass die Kathodenmarkierungen konsistent ausgerichtet sind. Sorgen Sie für eine kleine thermische Entlastung an den Pads, wenn die Leiterplatte große Kupferflächen hat, vermeiden Sie jedoch übermäßige Wärmeableitung, die das Löten behindern kann.
6. Lichtleiterdesign:Modellieren Sie den Lichtleiter so, dass er den 120°-Abstrahlkegel einfängt. Der Eingang des Lichtleiters sollte etwas größer sein als die emittierende Fläche der LED.

12. Technologieeinführung und Trends

12.1 P-LCC-2-Gehäusetechnologie

Das P-LCC-2-Gehäuse ist ein Standard für SMD-LEDs. Es besteht aus einem auf einem Leadframe montierten LED-Chip, der von einem weißen reflektierenden Kunststoffgehäuse (oft PPA oder PCT) umhüllt ist, um die Lichtausbeuteeffizienz zu erhöhen, und einer klaren oder diffundierenden Epoxidharzlinse abgeschlossen wird. Die Bezeichnung "Top View" bedeutet, dass die primäre Lichtemission senkrecht zur Montageebene erfolgt. Der breite Betrachtungswinkel wird durch eine Kombination aus Chip-Technologie, Reflektorkelch-Design und Linsengeometrie erreicht.

12.2 Branchentrends

Der Trend für Anzeige-LEDs wie die 67-21-Serie geht hin zu höherer Effizienz (mehr Lichtausbeute pro mA), verbesserter Farbkonsistenz durch engere Binning-Toleranzen und erhöhter Zuverlässigkeit für Automotive- und Industriequalitäten. Es gibt auch eine Bewegung zur Miniaturisierung (kleinere Gehäuse wie 0402) bei gleichzeitiger Beibehaltung oder Verbesserung der optischen Leistung. Darüber hinaus wird die Integration von On-Chip-ESD-Schutz immer häufiger, um die Robustheit bei Handhabung und Montage zu verbessern.