Top-View Weiß-LED 67-21/T2C-ZV1W2E/2T - P-LCC-2-Gehäuse - 2,75-3,65V - 110mW - Technisches Datenblatt

1. Produktübersicht

Dieses Dokument erläutert die Spezifikationen einer hochleistungsfähigen weißen Leuchtdiode (LED), die einen blauen LED-Chip in Kombination mit einer Phosphorbeschichtung nutzt. Das Bauteil ist in einem kompakten P-LCC-2-Oberflächenmontagegehäuse (Plastic Leaded Chip Carrier) untergebracht, das für Top-View-Anwendungen konzipiert ist, bei denen das Licht senkrecht zur Montageebene austritt. Die Kerntechnologie basiert auf einer blauen LED, die einen gelben Phosphor anregt; die resultierende Mischung aus blauem und gelbem Licht erzeugt eine weiße Emission. Dieser Ansatz ist Standard für die Erzeugung von weißem Licht aus Halbleiterquellen und bietet Vorteile hinsichtlich Effizienz und Farbabstimmung.

Die LED zeichnet sich durch ihre hohe Lichtstärke und Effizienz aus. Sie ist aus bleifreien (Pb-freien) Materialien gefertigt und entspricht den wichtigsten Umweltvorschriften, einschließlich RoHS, EU REACH und halogenfreien Standards (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm). Das Bauteil ist gemäß der Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe 3 (JEDEC J-STD-020D) vorbehandelt, was seine Robustheit für Standard-Oberflächenmontageprozesse unterstreicht.

2. Detaillierte Betrachtung der technischen Parameter

2.1 Absolute Grenzwerte

Das Bauteil darf nicht über diese Grenzwerte hinaus betrieben werden, um dauerhafte Schäden zu vermeiden. Zu den wichtigsten Grenzwerten zählen eine maximale Sperrspannung (VR) von 5V, ein Dauer-Durchlassstrom (IF) von 30mA und ein Spitzen-Durchlassstrom (IFP) von 100mA unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis bei 1kHz). Die maximale Verlustleistung (Pd) beträgt 110mW. Der Betriebstemperaturbereich liegt zwischen -40°C und +85°C, mit einem etwas weiteren Lagerbereich von -40°C bis +90°C. Beim Lößen kann es Reflow-Profile mit einer Spitzentemperatur von 260°C für 10 Sekunden oder Handlötung bei 350°C für 3 Sekunden verkraften. Die elektrostatische Entladungsfestigkeit (ESD) beträgt 1000V (Human Body Model).

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Gemessen unter Standardtestbedingungen von 25°C Umgebungstemperatur und einem Durchlassstrom von 20mA werden die wichtigsten Leistungsparameter definiert. Die Lichtstärke (Iv) weist einen typischen Bereich von mindestens 715 Millicandela (mcd) bis maximal 2240 mcd auf, mit einer spezifizierten Toleranz von ±11%. Der Abstrahlwinkel (2θ1/2), definiert als der volle Winkel bei halber Intensität, beträgt typischerweise 120 Grad und sorgt für ein breites Strahlprofil. Die Durchlassspannung (VF) liegt bei 20mA zwischen 2,75V und 3,65V, mit einer Toleranz von ±0,05V. Der Sperrstrom (IR) ist mit maximal 50µA spezifiziert, wenn eine Sperrvorspannung von 5V angelegt wird.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um die Konsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs anhand wichtiger Parameter in Bins (Sortierklassen) eingeteilt. Dies ermöglicht es Entwicklern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Anwendungsanforderungen an Helligkeit und elektrische Eigenschaften erfüllen.

3.1 Lichtstärke-Binning

Die Lichtausbeute wird in fünf verschiedene Bins kategorisiert: V1 (715-900 mcd), V2 (900-1120 mcd), W1 (1120-1420 mcd), W2 (1420-1800 mcd) und BA (1800-2240 mcd). Alle Messungen werden bei IF=20mA durchgeführt.

3.2 Durchlassspannungs-Binning

Die Durchlassspannung wird in der allgemeinen Gruppe "V" in drei Bins unterteilt: E5 (2,75-3,05V), 6 (3,05-3,35V) und 7 (3,35-3,65V). Die Toleranz für dieses Binning beträgt ±0,1V.

3.3 Farbort-Binning

Die Farbe des weißen Lichts wird präzise gesteuert und gemäß ihrer Koordinaten im CIE-1931-Farbraumdiagramm in Bins eingeteilt. Die Bins sind gekennzeichnet (z.B. A0-1, A0-2, A0+1, A0+2 usw.) und definieren spezifische viereckige Bereiche im x,y-Farbraum. Auf diese Koordinaten wird eine Toleranz von ±0,01 angewendet. Ein Diagramm visualisiert typischerweise diese Bins auf der Farbtafel und stellt sicher, dass das emittierte weiße Licht innerhalb eines gewünschten Farbtemperatur- und Farbtonbereichs liegt.

4. Analyse der Leistungskurven

Grafische Daten geben tiefere Einblicke in das Verhalten der LED unter variierenden Bedingungen.

• Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (IV-Kurve):Diese Kurve zeigt den nichtlinearen Zusammenhang zwischen Strom und Spannung. Sie ist für die Auslegung der strombegrenzenden Schaltung wesentlich.
• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Dieses Diagramm zeigt, wie die Lichtausbeute mit dem Strom zunimmt, typischerweise bei höheren Strömen aufgrund des Efficiency Droop in einem sublinearen Verlauf.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Diese kritische Kurve zeigt die Abnahme der Lichtausbeute bei steigender Sperrschichttemperatur. Das Verständnis dieser Entlastung ist für das thermische Management in der Anwendung von entscheidender Bedeutung.
• Entlastungskurve für den Durchlassstrom:Diese definiert den maximal zulässigen Durchlassstrom in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur, um innerhalb der Verlustleistungsgrenzen zu bleiben.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die den charakteristischen breiten Emissionspeak des gelben Phosphors in Kombination mit dem schmaleren Peak der blauen LED zeigt.
• Abstrahlcharakteristik:Ein Polardiagramm, das die räumliche Verteilung der Lichtintensität veranschaulicht und den 120-Grad-Abstrahlwinkel bestätigt.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das P-LCC-2-Gehäuse verfügt über spezifische mechanische Zeichnungen, die seine Länge, Breite, Höhe, Anschlussabmessungen und das empfohlene Leiterplatten-Padlayout detaillieren. Alle Abmessungen sind in Millimetern mit einer Standardtoleranz von ±0,1mm angegeben, sofern nicht anders vermerkt. Das Gehäuse verfügt über zwei Anschlüsse für die elektrische Verbindung, mit einem klaren Polarisationsindikator (typischerweise eine Kerbe oder eine markierte Kathode).

5.2 Polarisationskennzeichnung

Ein Beschriftungserklärungsdiagramm zeigt, wie die Produktkennzeichnung auf der Oberseite der LED ihren Leistungsbins entspricht: ein Code für die Lichtstärkeklasse (CAT), einer für die dominante Wellenlänge/Farbortklasse (HUE) und einer für die Durchlassspannungsklasse (REF).

6. Richtlinien für Lötung und Bestückung

Das Bauteil ist für Standard-SMT-Bestückungsstraßen geeignet. Die maximalen Löttemperaturgrenzwerte müssen strikt eingehalten werden: 260°C Spitzentemperatur für 10 Sekunden beim Reflow-Löten oder 350°C für 3 Sekunden beim Handlöten. Die Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL) ist 3, was bedeutet, dass die Bauteile in einer feuchtigkeitssperrenden Beutel mit Trockenmittel verpackt sind und nach dem Öffnen des Beutels unter Werksbedingungen (<30°C/60% r.F.) eine Standzeit von 168 Stunden (1 Woche) haben.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die LEDs werden auf geprägten Trägerbändern für die automatisierte Bestückung geliefert. Jede Rolle enthält 2000 Stück. Detaillierte Abmessungen für die Taschen des Trägerbandes und die gesamte Rolle werden bereitgestellt. Die Bauteile werden in einem versiegelten, aluminiumbeschichteten Feuchtigkeitsschutzbeutel mit Trockenmittel versandt, wobei außen entsprechende Feuchtigkeitsindikatoren und Warnhinweise angebracht sind.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese hochhelle weiße LED eignet sich für eine Vielzahl von Anwendungen, die kompakte, effiziente Beleuchtung erfordern. Hauptanwendungen sind die Hintergrundbeleuchtung für Vollfarb-Flüssigkristalldisplays (LCDs) in Unterhaltungselektronik und Industrie-Panels, Anzeigeleuchten und Statusbeleuchtung in Büroautomationsgeräten (OA), Automobil-Innenraumbeleuchtung und -anzeigen sowie als Ersatz für kleine konventionelle Glühlampen oder Leuchtstofflampen in Schildern und dekorativer Beleuchtung.

8.2 Designüberlegungen

Stromversorgung:LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Eine Konstantstromquelle oder ein strombegrenzender Widerstand in Reihe mit einer Spannungsquelle ist zwingend erforderlich, um thermisches Durchgehen zu verhindern und eine stabile Lichtausgabe zu gewährleisten. Das Design muss das Durchlassspannungs-Bin und dessen Variation mit der Temperatur berücksichtigen.
Thermisches Management:Obwohl effizient, erzeugen LEDs an der Sperrschicht Wärme. Übermäßige Temperatur verringert die Lichtausbeute und die Lebensdauer. Stellen Sie sicher, dass die Leiterplatte ausreichende Wärmeableitung bietet, insbesondere beim Betrieb bei oder nahe dem maximalen Strom.
Optisches Design:Der 120-Grad-Abstrahlwinkel sorgt für einen breiten, diffusen Strahl. Für fokussiertes Licht sind sekundäre Optiken (Linsen, Reflektoren) erforderlich. Die wasserklare Harzfarbe ist optimal für Anwendungen, bei denen der LED-Chip selbst nicht eingefärbt sein soll.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu früheren Durchsteckmontage-weißen LEDs bietet dieses SMT-P-LCC-2-Gehäuse erhebliche Vorteile bei der Platzeinsparung auf der Leiterplatte, der Eignung für die automatisierte Bestückung und einem potenziell besseren Wärmeübergang zur Leiterplatte. Die spezifizierten hochhellen Bins (W2, BA) bieten Leistung, die für Anwendungen geeignet ist, die hohe Helligkeit auf kleinem Bauraum erfordern. Das umfassende Binning-System für Intensität, Spannung und Farbort gibt Entwicklern die Flexibilität, Bauteile für kostenoptimierte oder leistungskritische Designs auszuwählen und so Farb- und Helligkeitskonsistenz innerhalb einer Baugruppe sicherzustellen.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Was ist der typische Betriebsstrom für diese LED?
A: Die Standardtestbedingung und die meisten Datenblattangaben werden bei 20mA angegeben. Sie kann bis zu ihrem absoluten Maximum von 30mA Dauerstrom betrieben werden, aber die Lichtausbeute und Effizienz sollten anhand der Leistungskurven überprüft werden, und das thermische Management wird kritischer.

F: Wie interpretiere ich die Farbort-Bin-Codes (z.B. A0+2)?
A: Diese Codes entsprechen spezifischen Regionen auf der im Datenblatt definierten CIE-Farbtafel. Sie stellen sicher, dass der Weißpunkt (korrelierte Farbtemperatur und Farbton) innerhalb eines kontrollierten Bereichs liegt. Entwickler sollten Bins auswählen, die den Farbkonsistenzanforderungen ihres Produkts entsprechen.

F: Kann ich diese LED direkt an eine 5V-Versorgung anschließen?
A: Nicht ohne Strombegrenzung. Die Durchlassspannung liegt typischerweise bei etwa 3,0-3,4V. Ein direkter Anschluss von 5V würde einen übermäßigen Strom verursachen, der den Maximalwert überschreitet und die LED zerstört. Ein Vorwiderstand oder ein Konstantstromtreiber ist erforderlich.

11. Praktischer Anwendungsfall

Szenario: Entwurf eines Statusanzeigepanels für Industrieanlagen.Mehrere weiße LEDs werden zur Beleuchtung transparenter Symbole verwendet. Um eine gleichmäßige Helligkeit zu gewährleisten, sollten LEDs aus demselben Lichtstärke-Bin (z.B. W1) ausgewählt werden. Eine einfache Treiberschaltung mit einer 12V-Schiene und einem Vorwiderstand für jede LED kann entworfen werden. Der Widerstandswert wird berechnet als R = (V_Versorgung - VF_LED) / I_LED. Unter Verwendung einer typischen VF von 3,2V aus Bin 6 und einem gewünschten Strom von 20mA ergibt sich R = (12V - 3,2V) / 0,02A = 440 Ohm (ein Standard-470-Ohm-Widerstand würde ~18,7mA ergeben, was akzeptabel ist). Der breite 120-Grad-Abstrahlwinkel stellt sicher, dass das Symbol gleichmäßig ohne Hotspots ausgeleuchtet wird.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Dies ist eine phosphorkonvertierte weiße LED. Die grundlegende Lichtquelle ist ein Halbleiterchip aus Indiumgalliumnitrid (InGaN), der bei Durchlassvorspannung blaues Licht emittiert (Elektrolumineszenz). Dieses blaue Licht wird teilweise von einer Schicht aus Cer-dotiertem Yttrium-Aluminium-Granat (YAG:Ce)-Phosphor absorbiert, die auf den Chip aufgebracht ist. Der Phosphor absorbiert die hochenergetischen blauen Photonen und emittiert durch einen Prozess namens Photolumineszenz niederenergetisches gelbes Licht neu. Das verbleibende, nicht absorbierte blaue Licht vermischt sich mit dem emittierten gelben Licht. Das menschliche Auge nimmt diese Kombination von Spektralkomponenten als weißes Licht wahr. Der genaue Farbton oder die Farbtemperatur des weißen Lichts kann durch Anpassung der Phosphorzusammensetzung und -dicke eingestellt werden.

13. Technologietrends

Die Entwicklung weißer LEDs war zentral für die Revolution der Festkörperbeleuchtung. Laufende Trends konzentrieren sich auf die Steigerung der Lichtausbeute (Lumen pro Watt), die Verbesserung des Farbwiedergabeindex (CRI) für natürlicheres Licht sowie die Erzielung höherer Zuverlässigkeit und längerer Lebensdauern. Fortschritte in der Phosphortechnologie, einschließlich der Verwendung von Quantenpunkten oder Mehrfach-Phosphor-Mischungen, ermöglichen eine feinere Kontrolle über das Emissionsspektrum. Es gibt auch einen Trend zur Miniaturisierung bei gleichbleibender oder steigender Lichtleistung, wie bei Micro-LEDs zu sehen. Darüber hinaus ist die Integration von Steuerelektronik direkt in das LED-Gehäuse für Smart-Lighting-Anwendungen ein wachsendes Entwicklungsgebiet.