Inhaltsverzeichnis
- 1. Produktübersicht
- 1.1 Allgemeine Beschreibung
- 1.2 Merkmale
- 1.3 Anwendungen
- 2. Analyse der technischen Parameter
- 2.1 Elektrische/optische Eigenschaften (Ts=25°C, IF=3mA)
- 2.2 Absolute Maximalbewertungen (Ts=25°C)
- 2.3 Binning-System (IF=3mA)
- 3. Analyse der Leistungskurven
- 4. Mechanische und Verpackungsinformationen
- 4.1 Gehäuseabmessungen
- 4.2 Trägerband und Rolle
- 4.3 Feuchtigkeitsbarriereverpackung
- 5. Löt- und Montagerichtlinien
- 5.1 Reflow-Lötprofil
- 5.2 Handlöten und Reparatur
- 5.3 Handhabungshinweise
- 6. Verpackungs- und Bestellinformationen
- 7. Anwendungsempfehlungen
- 8. Technischer Vergleich
- 9. Häufig gestellte Fragen
- 10. Praktische Anwendungsfälle
- 11. Funktionsprinzip
- 12. Entwicklungstrends
- LED-Spezifikations-Terminologie
- Photoelektrische Leistung
- Elektrische Parameter
- Wärmemanagement & Zuverlässigkeit
- Verpackung & Materialien
- Qualitätskontrolle & Binning
- Prüfung & Zertifizierung
1. Produktübersicht
1.1 Allgemeine Beschreibung
Diese weiße LED wird unter Verwendung eines blauen Chips und eines Leuchtstoffs hergestellt, um weißes Licht zu erzeugen. Die Gehäuseabmessungen betragen 3,50 mm x 2,80 mm x 1,84 mm (PLCC2-Gehäuse). Sie ist für die Oberflächenmontage (SMT) ausgelegt und für verschiedene Lötverfahren geeignet.
1.2 Merkmale
- PLCC2-Gehäuse
- Extrem weiter Abstrahlwinkel (120°)
- Geeignet für alle SMT-Montage- und Lötprozesse
- Erhältlich auf Gurt und Rolle (2000 Stück/Rolle)
- Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe: Stufe 2
- Konform mit RoHS und REACH
- Qualifiziert nach AEC-Q101-Stresstestrichtlinien für diskrete Halbleiter der Automobilklasse
1.3 Anwendungen
Typische Anwendungen umfassen die Innenbeleuchtung von Kraftfahrzeugen und Schalter, aufgrund der hohen Zuverlässigkeit und des weiten Abstrahlwinkels.
2. Analyse der technischen Parameter
2.1 Elektrische/optische Eigenschaften (Ts=25°C, IF=3mA)
| Parameter | Symbol | Min. | Typ. | Max. | Einheit |
|---|---|---|---|---|---|
| Vorwärtsspannung | VF | 2.5 | 2.7 | 3.1 | V |
| Sperrstrom | IR | - | - | 10 | µA |
| Lichtstärke | IV | 23 | 37 | 53 | mcd |
| Abstrahlwinkel | 2θ1/2 | - | 120 | - | Grad |
| Wärmewiderstand | RTHJ-S | - | - | 300 | °C/W |
2.2 Absolute Maximalbewertungen (Ts=25°C)
| Parameter | Symbol | Wert | Einheit |
|---|---|---|---|
| Leistungsaufnahme | PD | 91 | mW |
| Vorwärtsstrom | IF | 30 | mA |
| Spitzenvorwärtsstrom | IFP | 100 | mA |
| Sperrspannung | VR | 5 | V |
| Elektrostatische Entladung (HBM) | ESD | 2000 | V |
| Betriebstemperatur | TOPR | -40 ~ +100 | °C |
| Lagertemperatur | TOPR | -40 ~ +100 | °C |
| Sperrschichttemperatur | TJ | 120 | °C |
Hinweise: Impulsbreite 10ms, Tastverhältnis 1/10 für Spitzenstrom. Messtoleranz: VF ±0,1V, Farbort ±0,005, Lichtstärke ±10%. ESD-Ausbeute >90% bei 2000V HBM.
2.3 Binning-System (IF=3mA)
Die Vorwärtsspannungsbins reichen von E2 (2,5-2,6V) bis H1 (3,0-3,1V). Die Lichtstärkebins reichen von C20 (23-28mcd) bis E10 (43-53mcd). CIE-Farbortbins erhältlich: M02, M03, P02, P03. Siehe Datenblatt für genaue Koordinaten.
3. Analyse der Leistungskurven
Die typischen optischen Kennlinien geben Einblick in das Verhalten der LED unter verschiedenen Bedingungen:
- Vorwärtsspannung vs. Vorwärtsstrom: Zeigt exponentielle Beziehung, typisch bei 2,7V für 3mA.
- Vorwärtsstrom vs. relative Intensität: Linearer Anstieg bis 5mA, dann Sättigung.
- Löttemperatur vs. relative Intensität: Leichter Abfall bei höheren Temperaturen (ca. 20% Abnahme von 25°C auf 120°C).
- Vorwärtsstrom vs. Löttemperatur: Derating erforderlich über 80°C.
- Vorwärtsspannung vs. Löttemperatur: Negativer Temperaturkoeffizient (~-2mV/°C).
- Abstrahldiagramm: Weiter Abstrahlwinkel mit symmetrischem Muster.
- Farbverschiebung vs. Vorwärtsstrom: Minimale Änderung der Farbortkoordinaten.
- Spektrumsverteilung: Breites Maximum bei ca. 450 nm (blau) und 550 nm (gelb), typisch für phosphorkonvertierte weiße LED.
4. Mechanische und Verpackungsinformationen
4.1 Gehäuseabmessungen
Draufsicht: 3,50 mm x 2,80 mm. Seitenansicht Höhe: 1,84 mm. Unteransicht zeigt Polmarkierung. Empfohlenes Lötbild: 2,40 mm x 1,25 mm Pads mit einer Gesamtlänge von 4,45 mm. Alle Maße in mm, Toleranz ±0,2 mm, sofern nicht anders angegeben.
4.2 Trägerband und Rolle
Trägerbandteilung 8,0 mm, Rollendurchmesser 178 mm, Nabenlochdurchmesser 60 mm. Bandbreite 8,0 mm. Rolle enthält 2000 Stück pro Rolle. Etikett enthält Teilenummer, Spezifikationsnummer, Chargennummer, Bincode, Menge und Datum.
4.3 Feuchtigkeitsbarriereverpackung
LEDs werden in feuchtigkeitsdichten Beuteln mit Trockenmittel und Feuchtigkeitsindikatorkarte verpackt. MSL-Stufe 2 erfordert Backen, wenn die Lagerbedingungen überschritten werden.
5. Löt- und Montagerichtlinien
5.1 Reflow-Lötprofil
Empfohlene Reflow-Parameter: Vorwärmen von 150°C auf 200°C für 60-120 Sekunden, Temperatur über 217°C für max. 60 Sekunden, Spitzentemperatur 260°C für max. 10 Sekunden (innerhalb von 5°C der Spitze für max. 30 Sekunden). Abkühlrate max. 6°C/s. Gesamtzeit von 25°C bis Spitze max. 8 Minuten. Nicht mehr als zweimal reflowen.
5.2 Handlöten und Reparatur
Handlöten: Lötkolbenspitzentemperatur<300°C, Zeit<3 Sekunden, nur einmal. Reparatur mit Doppellötkolben, falls unvermeidbar. Keinen Druck auf die Silikonoberfläche während des Erhitzens ausüben.
5.3 Handhabungshinweise
Das Vergussmaterial ist Silikon (weich). Mechanische Belastung der Linse vermeiden. Nicht auf verzogene Leiterplatten montieren. Nach dem Löten nicht schnell abkühlen. Geeignete Pick-and-Place-Düsen verwenden, um Beschädigungen zu vermeiden.
6. Verpackungs- und Bestellinformationen
Standardverpackung: 2000 Stück pro Rolle in Trägerband. Feuchtigkeitsdichter Beutel mit Etikett. Außenkarton (Standardmaße). Lagerbedingungen vor dem Öffnen: ≤30°C, ≤75% relative Luftfeuchtigkeit für bis zu 1 Jahr. Nach dem Öffnen: innerhalb von 24 Stunden bei ≤30°C, ≤60% rF verwenden. Bei Überschreitung bei 60±5°C für >24 Stunden backen.
7. Anwendungsempfehlungen
Diese LED ist ideal für die Innenbeleuchtung von Kraftfahrzeugen und Schalter. Bei der Konstruktion sicherstellen, dass der Strom 30 mA nicht überschreitet. Einen strombegrenzenden Widerstand verwenden, um Durchbrennen zu verhindern. Thermomanagement ist entscheidend: Die Sperrschichttemperatur darf 120°C nicht überschreiten. Ausreichende Kühlung vorsehen. Die Treiberschaltung darf keine Sperrspannung anlegen. Schwefelhaltige Materialien vermeiden (S<100 ppm). Brom- und Chlorgehalt sollten begrenzt sein.
8. Technischer Vergleich
Im Vergleich zu herkömmlichen Glühlampen bietet diese weiße LED eine längere Lebensdauer (>50.000 Stunden), einen geringeren Stromverbrauch (91 mW vs. 1-2 W) und eine kleinere Bauform. Innerhalb der LED-Kategorien gewährleistet die AEC-Q101-Qualifikation eine hohe Zuverlässigkeit für Automobilanwendungen und macht sie überlegen gegenüber nicht qualifizierten Standard-LEDs. Der weite Abstrahlwinkel von 120° ist vorteilhaft für die Innenraumambiente-Beleuchtung.
9. Häufig gestellte Fragen
F: Was ist der maximale Vorwärtsstrom?A: 30 mA (100 mA Spitze mit 10% Tastverhältnis).
F: Kann ich ohne Widerstand betreiben?A: Nein, ein strombegrenzender Widerstand ist erforderlich, um Drift und Schäden zu vermeiden.
F: Wie lange ist die Lagerfähigkeit?A: 1 Jahr bei ungeöffneter korrekter Lagerung. Nach dem Öffnen innerhalb von 24 Stunden verwenden oder backen.
F: Ist diese LED ESD-empfindlich?A: Ja, ESD-Schutz ist erforderlich. HBM-Schwellwert 2000 V.
F: Kann sie im Außenbereich verwendet werden?A: Für den Innenbereich entwickelt, aber mit geeigneter Abdichtung möglicherweise möglich. Nicht für direkte Exposition empfohlen.
10. Praktische Anwendungsfälle
In der Automobil-Innenbeleuchtung werden diese LEDs für die Armaturenbrett-Hintergrundbeleuchtung, die Fußraumbeleuchtung und die Schalterbeleuchtung verwendet. Aufgrund der AEC-Q101-Qualifikation halten sie Vibrationen und Temperaturwechseln stand. Beispiel: beleuchtete Tasten in der Mittelkonsole mit einem Ansteuerstrom von 3 mA für gleichmäßige Helligkeit.
11. Funktionsprinzip
Die weiße LED arbeitet durch Elektrolumineszenz eines blauen InGaN-Chips. Das blaue Licht (Spitze ~450 nm) regt einen gelben Leuchtstoff (Cer-dotiertes YAG) an, der breites gelbes Licht (Spitze ~550 nm) emittiert. Die Kombination von Blau und Gelb erscheint dem menschlichen Auge als weiß. Der Leuchtstoff ist direkt auf den Chip aufgebracht, was eine gleichmäßige Farbe ermöglicht.
12. Entwicklungstrends
Die LED-Beleuchtung im Automobilbereich entwickelt sich hin zu höherer Effizienz, kleineren Gehäusen und verbesserter Zuverlässigkeit. Zukünftige Entwicklungen umfassen Chip-Scale Packages (CSP) und Flip-Chip-Designs für bessere thermische Leistung. Die Integration mit intelligenten Beleuchtungssystemen (z. B. Matrix-Scheinwerfer) treibt die Nachfrage nach kompakten und qualifizierten LEDs an. Dieses PLCC2-Gehäuse bleibt aufgrund seiner ausgewogenen Leistung und Kosten für Innenanwendungen beliebt.
LED-Spezifikations-Terminologie
Vollständige Erklärung der LED-Technikbegriffe
Photoelektrische Leistung
| Begriff | Einheit/Darstellung | Einfache Erklärung | Warum wichtig |
|---|---|---|---|
| Lichtausbeute | lm/W (Lumen pro Watt) | Lichtausgang pro Watt Strom, höher bedeutet energieeffizienter. | Bestimmt direkt den Energieeffizienzgrad und Stromkosten. |
| Lichtstrom | lm (Lumen) | Gesamtlicht, das von der Quelle emittiert wird, allgemein "Helligkeit" genannt. | Bestimmt, ob das Licht hell genug ist. |
| Betrachtungswinkel | ° (Grad), z.B. 120° | Winkel, bei dem die Lichtintensität auf die Hälfte abfällt, bestimmt die Strahlbreite. | Beeinflusst Beleuchtungsbereich und Gleichmäßigkeit. |
| Farbtemperatur | K (Kelvin), z.B. 2700K/6500K | Wärme/Kühle des Lichts, niedrigere Werte gelblich/warm, höhere weißlich/kühl. | Bestimmt Beleuchtungsatmosphäre und geeignete Szenarien. |
| Farbwiedergabeindex | Einheitenlos, 0–100 | Fähigkeit, Objektfarben genau wiederzugeben, Ra≥80 ist gut. | Beeinflusst Farbauthentizität, wird an anspruchsvollen Orten wie Einkaufszentren, Museen verwendet. |
| Farborttoleranz | MacAdam-Ellipsenschritte, z.B. "5-Schritt" | Metrik für Farbkonsistenz, kleinere Schritte bedeuten konsistentere Farbe. | Sichert einheitliche Farbe über dieselbe Charge von LEDs. |
| Dominante Wellenlänge | nm (Nanometer), z.B. 620nm (rot) | Wellenlänge, die der Farbe farbiger LEDs entspricht. | Bestimmt Farbton von roten, gelben, grünen monochromen LEDs. |
| Spektralverteilung | Wellenlänge vs. Intensitätskurve | Zeigt Intensitätsverteilung über Wellenlängen. | Beeinflusst Farbwiedergabe und Farbqualität. |
Elektrische Parameter
| Begriff | Symbol | Einfache Erklärung | Design-Überlegungen |
|---|---|---|---|
| Flussspannung | Vf | Mindestspannung zum Einschalten der LED, wie "Startschwelle". | Treiberspannung muss ≥ Vf sein, Spannungen addieren sich für serielle LEDs. |
| Flussstrom | If | Stromwert für normalen LED-Betrieb. | Normalerweise Konstantstromantrieb, Strom bestimmt Helligkeit & Lebensdauer. |
| Max. Pulsstrom | Ifp | Spitzenstrom, der für kurze Zeit erträglich ist, wird für Dimmen oder Blinken verwendet. | Pulsbreite & Tastverhältnis müssen streng kontrolliert werden, um Schäden zu vermeiden. |
| Sperrspannung | Vr | Maximale Sperrspannung, die die LED aushalten kann, darüber kann es zum Durchbruch kommen. | Schaltung muss verhindern, dass umgekehrte Verbindung oder Spannungsspitzen auftreten. |
| Wärmewiderstand | Rth (°C/W) | Widerstand gegen Wärmeübertragung vom Chip zum Lötpunkt, niedriger ist besser. | Hoher Wärmewiderstand erfordert stärkere Wärmeableitung. |
| ESD-Immunität | V (HBM), z.B. 1000V | Fähigkeit, elektrostatische Entladung zu widerstehen, höher bedeutet weniger anfällig. | In der Produktion sind antistatische Maßnahmen erforderlich, insbesondere für empfindliche LEDs. |
Wärmemanagement & Zuverlässigkeit
| Begriff | Schlüsselmetrik | Einfache Erklärung | Auswirkung |
|---|---|---|---|
| Sperrschichttemperatur | Tj (°C) | Tatsächliche Betriebstemperatur im LED-Chip. | Jede Reduzierung um 10°C kann die Lebensdauer verdoppeln; zu hoch verursacht Lichtabfall, Farbverschiebung. |
| Lichtstromrückgang | L70 / L80 (Stunden) | Zeit, bis die Helligkeit auf 70% oder 80% des Anfangswerts sinkt. | Definiert direkt die "Nutzungsdauer" der LED. |
| Lichtstromerhaltung | % (z.B. 70%) | Prozentsatz der nach Zeit verbleibenden Helligkeit. | Gibt die Fähigkeit an, die Helligkeit über die langfristige Nutzung zu erhalten. |
| Farbverschiebung | Δu′v′ oder MacAdam-Ellipse | Grad der Farbänderung während der Verwendung. | Beeinflusst die Farbkonsistenz in Beleuchtungsszenen. |
| Thermisches Altern | Materialabbau | Verschlechterung aufgrund langfristig hoher Temperatur. | Kann zu Helligkeitsabfall, Farbänderung oder Leiterunterbrechung führen. |
Verpackung & Materialien
| Begriff | Gängige Typen | Einfache Erklärung | Merkmale & Anwendungen |
|---|---|---|---|
| Gehäusetyp | EMC, PPA, Keramik | Chip schützendes Gehäusematerial, bietet optische/thermische Schnittstelle. | EMC: gute Wärmebeständigkeit, niedrige Kosten; Keramik: bessere Wärmeableitung, längere Lebensdauer. |
| Chip-Struktur | Front, Flip-Chip | Chip-Elektrodenanordnung. | Flip-Chip: bessere Wärmeableitung, höhere Effizienz, für Hochleistung. |
| Phosphorbeschichtung | YAG, Silikat, Nitrid | Bedeckt den blauen Chip, wandelt einen Teil in gelb/rot um, mischt zu weiß. | Verschiedene Phosphore beeinflussen Effizienz, CCT und CRI. |
| Linse/Optik | Flach, Mikrolinse, TIR | Optische Struktur auf der Oberfläche, die die Lichtverteilung steuert. | Bestimmt den Betrachtungswinkel und die Lichtverteilungskurve. |
Qualitätskontrolle & Binning
| Begriff | Binning-Inhalt | Einfache Erklärung | Zweck |
|---|---|---|---|
| Lichtstrom-Bin | Code z.B. 2G, 2H | Nach Helligkeit gruppiert, jede Gruppe hat Mindest-/Maximal-Lumenwerte. | Sichert einheitliche Helligkeit in derselben Charge. |
| Spannungs-Bin | Code z.B. 6W, 6X | Nach Flussspannungsbereich gruppiert. | Erleichtert Treiberabgleich, verbessert Systemeffizienz. |
| Farb-Bin | 5-Schritt MacAdam-Ellipse | Nach Farbkoordinaten gruppiert, sichert engen Bereich. | Garantiert Farbkonsistenz, vermeidet ungleichmäßige Farbe innerhalb der Leuchte. |
| CCT-Bin | 2700K, 3000K usw. | Nach CCT gruppiert, jede hat entsprechenden Koordinatenbereich. | Erfüllt verschiedene Szenario-CCT-Anforderungen. |
Prüfung & Zertifizierung
| Begriff | Standard/Test | Einfache Erklärung | Bedeutung |
|---|---|---|---|
| LM-80 | Lichtstromerhaltungstest | Langzeitbeleuchtung bei konstanter Temperatur, Aufzeichnung von Helligkeitsabfall. | Wird zur Schätzung der LED-Lebensdauer (mit TM-21) verwendet. |
| TM-21 | Lebensdauerschätzstandard | Schätzt Lebensdauer unter tatsächlichen Bedingungen basierend auf LM-80-Daten. | Bietet wissenschaftliche Lebensdauervorhersage. |
| IESNA | Beleuchtungstechnische Gesellschaft | Deckt optische, elektrische, thermische Testmethoden ab. | Industrieanerkannte Testbasis. |
| RoHS / REACH | Umweltzertifizierung | Stellt sicher, dass keine schädlichen Substanzen (Blei, Quecksilber) enthalten sind. | Marktzugangsvoraussetzung international. |
| ENERGY STAR / DLC | Energieeffizienzzertifizierung | Energieeffizienz- und Leistungszertifizierung für Beleuchtungsprodukte. | Wird in staatlichen Beschaffungen, Subventionsprogrammen verwendet, steigert Wettbewerbsfähigkeit. |