LED PLCC-2 Weiß Spezifikation - Größe 3,5x2,75x0,7mm - Spannung 3,0-3,4V - Leistung 0,2W - Deutsches Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Diese weiße LED basiert auf einem blauen Chip mit Phosphorkonversionstechnologie und bietet hohe Effizienz sowie einen breiten Farbtemperaturbereich. Das Gehäuse ist ein standardmäßiger PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier) mit Abmessungen von 3,5 mm × 2,75 mm × 0,7 mm, geeignet für automatisierte Oberflächenmontage. Sie liefert einen typischen Lichtstrom von 26-28 Lumen bei einem Durchlassstrom von 60 mA und einer Durchlassspannung von 3,0 V bis 3,4 V. Das Bauteil weist einen breiten Abstrahlwinkel von 120 Grad auf und eignet sich daher ideal für Allgemeinbeleuchtung und Anzeigeanwendungen. Es ist RoHS-konform und hat eine Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe von 3. Die LED ist in mehreren Farbtemperaturen erhältlich: 3000 K (ERP 2780-3110 K), 4000 K (ERP 3770-4330 K), 5700 K (ANSI 5350-6050 K), 6000 K (ERP 5740-6530 K) und 6500 K (ERP 6050-6950 K). Das Produkt ist für Anwendungen wie Innenanzeigen, Röhrenleuchten und Allgemeinbeleuchtung ausgelegt. Hinweis: Aufgrund mechanischer Belastungen wird es nicht für flexible Streifen empfohlen.

2. Tiefgehende technische Parameteranalyse

2.1 Optische und elektrische Eigenschaften

Bei einer Testbedingung von Ts=25 °C und IF=60 mA beträgt die typische Durchlassspannung 3,12 V (min. 3,0 V, max. 3,4 V). Der Sperrstrom bei VR=5 V beträgt maximal 10 μA, was auf eine gute Gleichrichtung hinweist. Der Lichtstrom für alle CCT-Varianten beträgt typisch 26,5 lm (min. 26 lm, max. 28 lm), wobei die 3000 K-Version mit typisch 25,5 lm (min. 24 lm, max. 28 lm) etwas niedriger ist. Der Farbwiedergabeindex (CRI) beträgt typisch 71,5 (min. 70), was für die Allgemeinbeleuchtung akzeptabel ist, jedoch nicht für Anwendungen mit hohem CRI. Der Wärmewiderstand von der Sperrschicht zum Lötpunkt (RthJ-S) beträgt 60 °C/W, was bei der thermischen Auslegung berücksichtigt werden muss.

2.2 Absolute Maximalwerte

Die Verlustleistung ist auf 204 mW begrenzt, der Durchlassstrom auf 65 mA (Spitze 120 mA bei 1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite). Die maximale Sperrspannung beträgt 5 V. Die ESD-Festigkeit (HBM) beträgt 2000 V, mit einer Ausbeute von über 90 % auf diesem Niveau. Der Betriebstemperaturbereich liegt bei -40 bis +85 °C, die Lagerung bei -40 bis +100 °C, und die maximale Sperrschichttemperatur beträgt 110 °C. Diese Werte dürfen zur Gewährleistung der Zuverlässigkeit nie überschritten werden.

3. Sortiersystem

3.1 Durchlassspannungs- und Lichtstromsortierung

Bei IF=60 mA wird die Durchlassspannung in vier Gruppen sortiert: H1 (3,0-3,1 V), H2 (3,1-3,2 V), I1 (3,2-3,3 V), I2 (3,3-3,4 V). Der Lichtstrom für alle CCTs wird als QIA (26-28 lm) sortiert. Die enge Sortierung ermöglicht eine gleichbleibende Leistung in den Anwendungsdesigns.

3.2 Farbortsortierung

Das CIE 1931-Farbartdiagramm zeigt fünf spezifische Bins für verschiedene Farbtemperaturen: E30 (extra warmweiß, ~3000 K), E40 (warmweiß, ~4000 K), A57 (neutralweiß, ~5700 K), E60 (kaltweiß, ~6000 K), E65 (tageslichtweiß, ~6500 K). Jeder Bin wird durch vier Eckkoordinaten (X1Y1 bis X4Y4) definiert, die den akzeptablen Farbbereich festlegen. Beispielsweise hat E30 die Koordinaten: X1=0,4357, Y1=0,4144; X2=0,4212, Y2=0,3837; X3=0,4443, Y3=0,3916; X4=0,4588, Y4=0,4223. Diese Bins gewährleisten Farbkonsistenz über verschiedene Produktionschargen hinweg.

4. Analyse der Leistungskurven

4.1 Durchlassspannung vs. Durchlassstrom

Abbildung 1-7 zeigt den exponentiellen Zusammenhang: Mit steigender Durchlassspannung von 2,85 V auf 3,20 V steigt der Strom von nahezu null auf 70 mA. Am typischen Arbeitspunkt von 3,12 V beträgt der Strom 60 mA. Diese Kurve ist entscheidend für die Bestimmung des geeigneten Vorwiderstands in Konstantspannungs-Treiberschaltungen.

4.2 Relative Intensität vs. Durchlassstrom

Abbildung 1-8 zeigt einen nahezu linearen Anstieg der relativen Intensität von 0 % bei 0 mA auf 100 % bei 60 mA und darüber hinaus. Ein Betrieb oberhalb von 60 mA kann die Helligkeit erhöhen, aber aufgrund der höheren Sperrschichttemperatur die Lebensdauer verkürzen.

4.3 Temperatureigenschaften

Abbildung 1-9 zeigt, dass der relative Lichtstrom mit steigender Lötpunkttemperatur abnimmt: Bei 85 °C fällt der Lichtstrom auf etwa 85 % des Wertes bei 25 °C. Abbildung 1-10 zeigt das Derating des maximalen Durchlassstroms: Bei 85 °C beträgt der zulässige Strom etwa 40 mA (gegenüber 70 mA bei 25 °C), um die Sperrschichttemperatur unter 110 °C zu halten. Abbildung 1-11 zeigt einen leichten Rückgang der Durchlassspannung mit der Temperatur (etwa -2 mV/°C). Diese Kurven sind für das Wärmemanagement in der Leuchtenkonstruktion unerlässlich.

4.4 Abstrahlcharakteristik

Abbildung 1-12 zeigt eine lambertsche Abstrahlcharakteristik: Die relative Intensität beträgt 100 % bei 0° Winkel und fällt auf 50 % bei etwa ±60°, was den Abstrahlwinkel von 120° bestätigt. Die Charakteristik ist symmetrisch und für eine breitflächige Beleuchtung geeignet.

4.5 Spektrale Verteilung

Abbildung 1-13 zeigt die spektralen Leistungsverteilungen für 3000 K, 4000 K und 6500 K. Das 3000 K-Spektrum hat eine starke blaue Spitze bei ~450 nm und eine breitere gelb/rote Phosphoremission von 550-650 nm. Das 6500 K-Spektrum hat eine ausgeprägtere blaue Spitze und weniger Rotanteil. Diese Spektren entsprechen den ERP- und ANSI-Normen für die jeweiligen CCT-Bins.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die Draufsicht zeigt ein Gehäuse mit einer Länge von 3,50 mm und einer Breite von 2,75 mm. Die Seitenansichtshöhe beträgt 0,70 mm (ohne Lötpads). Die Untersicht zeigt zwei Pads: Anode (A) und Kathode (C). Die Polarität ist durch ein „+“-Symbol in der Nähe der Anode gekennzeichnet. Ein Lötmuster für das PCB-Layout wird bereitgestellt: empfohlene Pad-Abmessungen sind 2,10 mm × 0,40 mm pro Pad (insgesamt 2,10 mm × 1,10 mm für den rechteckigen Bereich) mit einem Abstand von 2,10 mm zwischen den Pads. Alle Toleranzen betragen ±0,05 mm, sofern nicht anders angegeben. Die Einheiten sind in Millimetern.

5.2 Gurtband und Rolle

Das Gurtband hat eine Breite von 8 mm mit einem Taschenabstand von 4,00 mm. Jede Tasche enthält eine LED, wobei die Polaritätsmarkierung die Richtung angibt. Die Vorschubrichtung verläuft entlang der Bandlänge. Die Rolle hat die Abmessungen: A=12,4 mm ±0,3 mm, B=400 mm ±2 mm, C=100 mm ±0,4 mm, D=14,3 mm ±0,3 mm (Innendurchmesser der Nabe). Ein Etikett auf der Rolle gibt die Teilenummer, die Spezifikationsnummer, die Chargennummer, die Bin-Codes (Lichtstrom, Farbart, Spannung), die Wellenlänge (falls zutreffend), die Menge und das Datum an.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Das empfohlene bleifreie Reflow-Lötprofil: durchschnittliche Aufheizrate ≤3 °C/s; Vorwärmen von 150 °C auf 200 °C für 60-120 Sekunden; Zeit über 217 °C (TL) bis zu 60 Sekunden; Spitzentemperatur 260 °C für max. 10 Sekunden; Abkühlrate ≤6 °C/s. Die Gesamtzeit von 25 °C bis zur Spitze sollte ≤8 Minuten betragen. Nicht mehr als zwei Reflow-Durchgänge durchführen. Vermeiden Sie mechanische Belastung während des Erhitzens. Handlöten: Lötkolbentemperatur 300 °C für 3 Sekunden, nur einmal. Reparaturen mit einem Doppelspitzenlötkolben sind möglich, müssen jedoch auf LED-Schäden geprüft werden.<300 °C für<3 Sekunden, nur einmal. Reparaturen mit einem Doppelspitzenlötkolben sind möglich, müssen jedoch auf LED-Schäden geprüft werden.

6.2 Handhabungshinweise

Die Verkapselung besteht aus Silikon, das weich ist. Vermeiden Sie Druck auf die Oberseite. Montieren Sie die LED nicht auf einem verzogenen PCB. Vermeiden Sie schnelles Abkühlen nach dem Löten. Die Betriebsumgebung sollte Schwefelverbindungen auf unter 100 ppm begrenzen; Brom unter 900 ppm; Chlor unter 900 ppm; Gesamt Br+Cl unter 1500 ppm. VOC aus Leuchtenmaterialien können Silikon verfärben; Kompatibilität testen. Verwenden Sie Pinzetten zum Greifen an den Seitenflächen. Entwerfen Sie die Schaltung mit Strombegrenzungswiderständen, um ein Durchbrennen durch Spannungsänderungen zu verhindern. Das Wärmemanagement ist entscheidend: Die Sperrschichttemperatur muss unter 110 °C bleiben.<100 ppm; Brom<900 ppm; Chlor<900 ppm; Gesamt Br+Cl<1500 ppm.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Verpackungsspezifikation

Die Standardverpackungsmenge beträgt 23.000 Stück pro Rolle. Die Rolle wird in einem feuchtigkeitsdichten Beutel mit Trockenmittel und Feuchtigkeitsindikatorkarte verpackt. Der Beutel wird dann in einem Karton verpackt. Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe 3: Nach dem Öffnen des Beutels müssen die Bauteile innerhalb von 24 Stunden bei Lagerung unter ≤30 °C/60 %rF verwendet werden. Andernfalls ist ein Backen erforderlich: 24 Stunden bei 60 °C ±5 °C.

7.2 Etiketteninformationen

Das Etikett enthält: Teilenummer, Spezifikationsnummer, Chargennummer, Bin-Code (für Lichtstrom, Farbart, Spannung), Wellenlänge (falls zutreffend), Menge und Datum. Die Modellbezeichnung basiert auf dem internen System von Refond (dargestellt als RF-PxxMI32DS-AF-N-Y), das CCT, Gehäusetyp und andere Merkmale kodiert.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungen

Diese LED eignet sich für optische Anzeigen, Innenanzeigen, Röhrenleuchtenanwendungen und Allgemeinbeleuchtung. Ihr breiter Abstrahlwinkel und die mehreren CCT-Optionen machen sie flexibel für die Umgebungsbeleuchtung. Bei Röhrenleuchten-Designs können mehrere LEDs auf einer linearen Leiterplatte angeordnet werden, um eine gleichmäßige Lichtverteilung zu erzielen.

8.2 Designüberlegungen

Betreiben Sie die LED stets unterhalb der absoluten Maximalwerte. Verwenden Sie geeignete Vorwiderstände zur Stromstabilisierung. Sorgen Sie für ausreichende Kühlung, insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen. Vermeiden Sie den Einsatz in schwefelreichen Umgebungen. Für Außenanwendungen kann ein zusätzlicher Feuchtigkeitsschutz erforderlich sein. Die weiche Silikonlinse kann Staub anziehen; reinigen Sie sie gegebenenfalls mit Isopropylalkohol. Ultraschallreinigung wird nicht empfohlen.

9. Technologievergleich

Im Vergleich zu herkömmlichen Through-Hole-LEDs bietet dieses PLCC-2-Gehäuse eine geringere Grundfläche, eine niedrigere Bauhöhe und die Kompatibilität mit automatisierten SMT-Prozessen, was die Montagekosten senkt. Im Vergleich zu anderen SMD-Gehäusen (z. B. 2835, 3528) bietet dieses Bauteil mit 3,5×2,75 mm ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Lichtleistung und thermischer Leistung. Der Wärmewiderstand von 60 °C/W ist moderat und erfordert eine sorgfältige thermische Auslegung für Hochleistungsanwendungen. Der Abstrahlwinkel von 120° ist breiter als bei vielen gerichteten LEDs und eignet sich daher für gleichmäßige Beleuchtung. Der CRI von 70-71 ist typisch für Standard-Weißlicht-LEDs; für Anwendungen mit hohem Farbwiedergabebedarf sollten andere Produkte mit CRI > 80 in Betracht gezogen werden.

10. Häufige Fragen

F: Kann diese LED dauerhaft mit 65 mA betrieben werden?A: Ja, 65 mA ist der absolute maximale Durchlassstrom bei 25 °C. Allerdings ist bei höheren Umgebungstemperaturen ein Derating erforderlich; siehe Derating-Kurve (Abb. 1-10). Für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb werden 60 mA empfohlen.

F: Wie hoch ist die typische Lebensdauer?A: Obwohl im Datenblatt nicht explizit angegeben, haben typische weiße LEDs dieser Bauart basierend auf Industriestandards L70-Lebensdauern von über 50.000 Stunden bei Nennstrom und ordnungsgemäßem Wärmemanagement.

F: Ist diese LED mit Pulsweitenmodulation (PWM) dimmbar?A: Ja, das Bauteil kann per PWM gedimmt werden, wenn der Spitzenstrom 120 mA nicht überschreitet und das Tastverhältnis begrenzt ist (z. B. 1/10), um den Durchschnittsstrom innerhalb der Grenzen zu halten. Stellen Sie sicher, dass die PWM-Frequenz über 100 Hz liegt, um sichtbares Flackern zu vermeiden.

F: Wie empfindlich ist die Farbe gegenüber dem Strom?A: Weiße LEDs zeigen aufgrund von Änderungen der Sperrschichttemperatur und der Phosphoreffizienz eine leichte Farbverschiebung mit dem Strom. Verwenden Sie für eine konsistente Farbe einen Konstantstromtreiber und eine stabile thermische Umgebung.

11. Praktisches Designbeispiel

Betrachten wir eine 20-W-Röhrenleuchte mit 100 Stück dieser LED. Jede LED wird mit 60 mA, 3,1 V (typisch) betrieben, was ~0,186 W pro LED ergibt, insgesamt 18,6 W. Die Leiterplatte ist eine Aluminiumkernplatine zur Wärmeableitung. Der durchschnittliche Lichtstrom pro LED beträgt 26,5 lm, insgesamt 2650 lm. Bei optischen Verlusten von 15 % würde der Leuchtenausgang etwa 2250 lm betragen, was eine Systemeffizienz von etwa 120 lm/W ergibt. Der Farbort Bin E40 (4000 K) wird für ein neutralweißes Erscheinungsbild gewählt. Die LEDs werden in einer linearen Anordnung mit 10 mm Abstand platziert, und ein Diffusor sorgt für eine gleichmäßige Lichtverteilung. Die thermische Simulation zeigt eine Sperrschichttemperatur unter 85 °C bei 25 °C Umgebungstemperatur, was eine lange Lebensdauer gewährleistet.

12. Funktionsprinzip

Die weiße LED verwendet einen blau emittierenden InGaN/GaN-LED-Chip (~450 nm), der eine gelb emittierende YAG:Ce-Phosphorschicht anregt. Die Kombination aus blauem und gelbem Licht erzeugt weißes Licht. Die genaue Farbtemperatur wird durch die Phosphorzusammensetzung und -dicke bestimmt. Dies ist eine etablierte Technologie für hocheffiziente weiße LEDs. Für spezifische CCT-Bins werden unterschiedliche Phosphormischungen verwendet (z. B. Zugabe von rotem Phosphor für wärmere CCT wie 3000 K). Das Bauteil arbeitet unter Durchlassspannung, bei der Elektronen und Löcher im Quantentopf rekombinieren und Photonen emittieren. Der weite Abstrahlwinkel wird durch die kuppelförmige Silikonverkapselung erreicht, die als Linse fungiert.

13. Entwicklungstrends

Der Trend bei weißen LEDs geht weiterhin zu höherer Effizienz (>200 lm/W), verbessertem CRI (>90) und kleineren Gehäusen. Neue Phosphortechnologien (z. B. Nitridphosphore) ermöglichen einen größeren Farbraum und bessere Stabilität. Die Integration von LEDs mit intelligenter Steuerung (z. B. Farbabstimmbarkeit) ist zunehmend gefragt. Dieses PLCC-2-Gehäuse könnte durch Chip-Scale-Packages (CSP) für noch kleinere Abmessungen ersetzt werden. Dennoch bleibt PLCC aufgrund seiner Zuverlässigkeit und einfachen Handhabung in der Allgemeinbeleuchtung beliebt. Die Verwendung von bleifreien Materialien und die RoHS-Konformität sind Standard. Zukünftige Entwicklungen könnten eine höhere Stromdichte und einen verbesserten Wärmewiderstand umfassen, um die Systemkosten zu senken.