RF-40QI32DS-FH-N Weiße LED Spezifikation - PLCC-2 Gehäuse - 2,8x3,5x1,82 mm - 3,0 V - 60 mA - 22,5 lm - 4290 K CRI97

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt detailliert die Spezifikationen für eine weiße Leuchtdiode (LED) mit hohem Farbwiedergabeindex in einem standardmäßigen PLCC-2 Oberflächenmontagegehäuse. Das Bauteil wird unter Verwendung eines violetten Halbleiterchips in Kombination mit Leuchtstoff hergestellt, um weißes Licht zu erzeugen, und eignet sich für Anwendungen, die eine präzise Farbwiedergabe erfordern.

1.1 Kernvorteile

Die LED bietet mehrere entscheidende Vorteile, die sie zu einer zuverlässigen Wahl für moderne elektronische Designs machen:

• PLCC-2-Gehäuse:Industriestandardgehäuse, das die Kompatibilität mit automatisierten Bestückungsprozessen gewährleistet.
• Extrem weiter Betrachtungswinkel:Ein typischer Halbwertswinkel von 120 Grad sorgt für eine gleichmäßige Lichtverteilung.
• Vollständige SMT-Kompatibilität:Konzipiert für den Einsatz in allen standardmäßigen Oberflächenmontage- (SMT) und Reflow-Lötprozessen.
• Tape-and-Reel-Verpackung:Erhältlich auf Trägerband und Rolle für die automatisierte Bestückung in hohen Stückzahlen.
• Feuchtigkeitssensitivität:Eingestuft mit MSL (Moisture Sensitivity Level) 3, was standardmäßige Handhabungsvorkehrungen erfordert.
• Umweltkonformität:Das Produkt entspricht der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).

1.2 Zielmarkt & Anwendung

Diese LED ist für Allgemeinbeleuchtung und Anzeigezwecke konzipiert, bei denen eine gute Farbqualität wichtig ist. Ihre primären Anwendungsbereiche umfassen:

• Optische Statusanzeigen an elektronischen Geräten und Bedienfeldern.
• Hintergrundbeleuchtung für Innenraum-Informationsdisplays und Beschilderung.
• Allgemeine röhrenförmige Beleuchtungsanwendungen.
• Breite Allgemeinbeleuchtung, bei der ein hoher CRI vorteilhaft ist.

Wichtiger Hinweis:Das Produkt wird ausdrücklich als nicht für den Einsatz in flexiblen Streifenanwendungen geeignet erklärt, höchstwahrscheinlich aufgrund mechanischer Belastungen auf das Gehäuse.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Die Leistung der LED wird unter Standardtestbedingungen bei einer Sperrschichttemperatur (Tᵣ) von 25°C definiert.

2.1 Elektro-optische Eigenschaften

Die primären Betriebsparameter bei einem Durchlassstrom (Iᴵ) von 60 mA sind wie folgt:

• Durchlassspannung (Vᴵ):Typisch 3,0 V, im Bereich von 2,9 V (Min.) bis 3,2 V (Max.). Dieser Parameter ist entscheidend für die Berechnung des Vorwiderstands oder das Design einer Konstantstromquelle.
• Lichtstrom (Φ):Typisch 22,5 Lumen, im Bereich von 20 lm (Min.) bis 26 lm (Max.). Dies misst den gesamten sichtbaren Lichtausstoß.
• Betrachtungswinkel (2θ½):Typisch 120 Grad, definiert den Winkelbereich, in dem die Lichtintensität mindestens die Hälfte der Spitzenintensität beträgt.
• Farbwiedergabeindex (CRI):Typisch 97, mit einem Minimum von 95. Dieser außergewöhnlich hohe Wert zeigt die Fähigkeit der LED, die wahren Farben beleuchteter Objekte treu wiederzugeben, was sie ideal für Einzelhandels-, Museums- oder Arbeitsplatzbeleuchtung macht.
• Sperrstrom (Iᴼ):Maximal 10 µA bei einer Sperrspannung (Vᴼ) von 5 V, zeigt den Leckstrom im gesperrten Zustand an.
• Wärmewiderstand (R_{ᵀᴴᵅ-ᵢ}):Typisch 20 °C/W von der Sperrschicht zum Lötpunkt. Dieser Wert ist entscheidend für das Wärmemanagement-Design, da er definiert, um wie viel die Sperrschichttemperatur pro Watt Verlustleistung ansteigt.

2.2 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden auftreten können. Ein Betrieb unter oder an diesen Grenzen wird nicht garantiert.

• Verlustleistung (P_D):576 mW
• Dauer-Durchlassstrom (I_F):180 mA
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP):300 mA (bei 1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Impulsbreite)
• Sperrspannung (V_R):5 V
• Elektrostatische Entladung (ESD) HBM:2000 V (Hinweis: Über 90% Ausbeute bei diesem Level, dennoch ist ESD-Schutz während der Handhabung erforderlich).
• Betriebs- & Lagertemperatur (T_OPRᵏᵐᵖ, T_STGᵏᵔᵐᵖ):-40°C bis +100°C
• Maximale Sperrschichttemperatur (T_Jᵏᵖ):125°C

Kritische Designregel:Der maximale Betriebsstrom muss nach Messung der tatsächlichen Gehäusetemperatur in der Anwendung bestimmt werden, um sicherzustellen, dass die Sperrschichttemperatur 125°C nicht überschreitet.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Konsistenz in der Massenproduktion sicherzustellen, werden LEDs anhand wichtiger Parameter, gemessen bei I_F= 60 mA, in Bins sortiert.

3.1 Durchlassspannungs-Binning (VF)

LEDs werden in drei Spannungsgruppen kategorisiert, was bei der Entwicklung stabiler Stromversorgungen und der Erzielung gleichmäßiger Helligkeit in Arrays hilft.

• G2-Bin:2,9 V – 3,0 V
• H1-Bin:3,0 V – 3,1 V
• H2-Bin:3,1 V – 3,2 V

3.2 Lichtstrom-Binning (Φ)

Die Lichtausbeute wird in drei Lichtstromgruppen sortiert, was Designern ermöglicht, den passenden Helligkeitslevel für ihre Anwendung auszuwählen.

• QED-Bin:20 – 22 Lumen
• QGD-Bin:22 – 24 Lumen
• QHA-Bin:24 – 26 Lumen

3.3 Farbort- / Farbtemperatur-Binning

Das Dokument verweist auf ein CIE-1931-Farbtafeldiagramm und bietet spezifische Koordinatensätze (z.B. 40A, 40B, 40C, 40D, 40K), die viereckige oder sechseckige Regionen im Diagramm definieren. Der primäre Bin für diese Teilenummer scheint um eine korrelierte Farbtemperatur (CCT) von etwa 4290 K zentriert zu sein, wie durch den "40K"-Bin-Code und das Teilenummern-Suffix angezeigt. Die präzisen Farbkoordinaten gewährleisten eine enge Kontrolle des Weißpunkts, was für Anwendungen entscheidend ist, bei denen Farbkonsistenz über mehrere LEDs hinweg kritisch ist.

4. Analyse der Leistungskurven

4.1 Durchlassspannung vs. Durchlassstrom (I-V-Kurve)

Die charakteristische I-V-Kurve zeigt die Beziehung zwischen der an der LED anliegenden Spannung und dem resultierenden Strom. Bei diesem Bauteil beträgt die Durchlassspannung beim typischen Betriebsstrom von 60 mA etwa 3,0 V. Die Kurve ist nichtlinear und zeigt eine standardmäßige Dioden-Einschaltcharakteristik. Diese Daten sind entscheidend für die Auswahl einer geeigneten strombegrenzenden Treibertopologie (widerstands- oder konstantstrombasiert).

4.2 Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Diese Kurve zeigt, wie sich die Lichtausbeute mit dem Treiberstrom skaliert. Der Ausgang steigt sublinear mit dem Strom. Während ein Betrieb bei höheren Strömen mehr Licht liefert, erzeugt er auch mehr Wärme, was den Wirkungsgrad (Lichtausbeute) verringern und die Lebensdauer der LED bei unzureichendem Wärmemanagement potenziell verkürzen kann. Ein Betrieb bei oder unter dem empfohlenen Wert von 60 mA gewährleistet optimale Leistung und Zuverlässigkeit.

5. Mechanische & Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen und Toleranzen

Das PLCC-2-Gehäuse hat die folgenden kritischen Abmessungen (alle in Millimetern, mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,05 mm, sofern nicht anders angegeben):

• Gesamtlänge:3,50 mm
• Gesamtbreite:2,80 mm
• Gesamthöhe:1,82 mm (typisch)
• Anschlussbreite:0,48 mm (typisch)
• Anschlussabstand:2,10 mm (zwischen Anoden- und Kathodenmittelpunkt)

Detaillierte Drauf-, Seiten-, Boden- und Polungsansichten sind in den Maßzeichnungen dargestellt.

5.2 Polungsidentifikation und Lötflächenmuster

Eine klare Polungskennzeichnung ist für eine korrekte Bestückung essenziell. Das Gehäusedesign umfasst einen Polungsindikator. Das empfohlene Lötflächenmuster wird ebenfalls bereitgestellt, um einen zuverlässigen Lötfilz und eine korrekte Ausrichtung während des Reflow-Lötens zu gewährleisten, was für die thermische Leistung und mechanische Festigkeit entscheidend ist.

6. Löt- & Bestückungsrichtlinien

6.1 SMT-Reflow-Lötanleitungen

Die LED ist für standardmäßige Infrarot- oder Konvektions-Reflow-Lötprozesse geeignet. Die Einhaltung des empfohlenen Reflow-Profils ist entscheidend. Typische Schlüsselparameter umfassen:

• Vorwärmen:Ein gradueller Anstieg, um das Flussmittel im Lotpaste zu aktivieren und thermischen Schock zu minimieren.
• Einweichen/Vorlauf:Eine Phase bei einer Temperatur unterhalb des Liquiduspunktes, um eine gleichmäßige Erwärmung von Bauteil und Leiterplatte sicherzustellen.
• Reflow:Ein Spitzentemperaturbereich, in dem die Lotpaste schmilzt. Die Spitzentemperatur muss kontrolliert werden, um Schäden an den internen Materialien der LED (Epoxid, Leuchtstoff, Bonddrähte) zu vermeiden und gleichzeitig eine korrekte Lötstellenbildung sicherzustellen. Die maximale Gehäusetemperatur sollte den spezifizierten Grenzwert nicht überschreiten.
• Abkühlung:Eine kontrollierte Abkühlphase, um die Lötstellen zu verfestigen.

Konsultieren Sie den spezifischen SMT-Anleitungsabschnitt für das genaue Temperatur-Zeit-Profil.

6.2 Handhabungs- und Lagerungsvorsichtsmaßnahmen

• ESD-Schutz:Obwohl das Bauteil eine ESD-Festigkeit von 2000 V HBM aufweist, müssen während der Handhabung standardmäßige ESD-Vorkehrungen (geerdete Arbeitsplätze, Handgelenkbänder) verwendet werden, um kumulative Schäden zu verhindern.
• Feuchtigkeitssensitivität:Als MSL-Level-3-Komponente muss die ungeöffnete Verpackung vor dem Löten getrocknet werden, wenn die Expositionszeit außerhalb der trockenen Verpackung den spezifizierten Grenzwert (typisch 168 Stunden bei ≤30°C/60% relativer Luftfeuchtigkeit) überschreitet.
• Mechanische Belastung vermeiden:Wenden Sie keine übermäßige Kraft auf die Linse oder die Anschlüsse an.
• Sauberkeit:Vermeiden Sie eine Kontamination der Linsenoberfläche, da dies die Lichtausbeute verringern kann.

7. Verpackung und Zuverlässigkeit

7.1 Verpackungsspezifikation

Das Produkt wird in einer feuchtigkeitsbeständigen Barrieretüte mit Trockenmittel geliefert, auf geprägter Trägerbandrolle. Detaillierte Abmessungen für die Trägerbandtaschen und die Rolle selbst sind angegeben, um die Kompatibilität mit automatisierten Bestückungsgeräten sicherzustellen. Ein Etikett auf der Rolle spezifiziert Teilenummer, Menge, Bin-Codes und Chargenrückverfolgbarkeitsinformationen.

7.2 Zuverlässigkeitstestpunkte

Das Produkt durchläuft eine Reihe von Zuverlässigkeitstests, um die Langzeitleistung unter verschiedenen Umweltbelastungen sicherzustellen. Während spezifische Bedingungen in einer separaten Tabelle aufgeführt sind, umfassen typische Tests für LEDs:

• Hochtemperatur-Betriebslebensdauer (HTOL):Testet die Lebensdauer unter Dauerbetrieb bei erhöhter Temperatur.
• Temperaturwechsel:Testet die Widerstandsfähigkeit gegen thermischen Schock und mechanische Belastung durch Ausdehnung/Schrumpfung.
• Feuchtigkeitstest:Bewertet die Widerstandsfähigkeit gegen Feuchtigkeitseintritt.
• Löthitzebeständigkeit:Überprüft, ob das Gehäuse dem Lötprozess standhält.

Spezifische Kriterien für die Beurteilung von Ausfällen (z.B. Änderungen der Durchlassspannung, des Lichtstroms oder katastrophale Ausfälle) nach diesen Tests sind definiert.

8. Anwendungs- & Designüberlegungen

8.1 Wärmemanagement

Angesichts des Wärmewiderstands von 20°C/W ist eine effektive Wärmeabfuhr entscheidend, insbesondere beim Betrieb mit Strömen über dem Nennwert von 60 mA oder bei hohen Umgebungstemperaturen. Der primäre Wärmeableitungspfad führt über die Lötflächen zur Leiterplatte (PCB). Die Verwendung einer Leiterplatte mit thermischen Durchkontaktierungen unter der thermischen Anschlussfläche der LED (falls vorhanden), verbunden mit einer Massefläche oder einem dedizierten Kühlkörperbereich, ist eine gängige Praxis, um den Wärmewiderstand von der Sperrschicht zur Umgebung (R_{ᵀᴴᵅ-ᴰ}) zu senken. Berechnen Sie stets die erwartete Sperrschichttemperatur: T_Jᵏᵖ = T_Aᵏᴰ + (P_Dᵖ * R_{ᵀᴴᵅ-ᴰ}), und stellen Sie sicher, dass T_J <ᵏᵖ ≤ 125°C.

8.2 Elektrische Ansteuerung

Für optimale Stabilität und Langlebigkeit sollte die LED mit einer Konstantstromquelle betrieben werden, anstatt mit einer Konstantspannung und einem Vorwiderstand, insbesondere in Anwendungen, bei denen die Temperatur schwankt oder eine konstante Helligkeit erforderlich ist. Die Konstantstromquelle passt die Spannung automatisch an, um den eingestellten Strom beizubehalten und den negativen Temperaturkoeffizienten der Durchlassspannung der LED auszugleichen.

8.3 Optisches Design

Der 120-Grad-Betrachtungswinkel erzeugt ein lambertstrahlerähnliches Abstrahlmuster. Für Anwendungen, die einen engeren Strahl erfordern, müssen Sekundäroptiken (Linsen oder Reflektoren) verwendet werden. Der hohe CRI macht diese LED für Bereiche geeignet, in denen die Farbunterscheidung wichtig ist, aber Designer sollten beachten, dass weiße LEDs mit hohem CRI oft eine etwas geringere Lichtausbeute im Vergleich zu Standard-weißen LEDs aufweisen.

9. Technischer Vergleich & Differenzierung

Im Vergleich zu Standard-Mittelleistungs-weißen LEDs ist der entscheidende Unterscheidungsfaktor dieses Produkts sein außergewöhnlich hoher Farbwiedergabeindex (CRI ≥95). Die meisten Allzweck-weißen LEDs haben einen CRI im Bereich von 70-80. Dieser hohe CRI wird durch präzise Leuchtstoffformulierung und Prozesskontrolle erreicht, was ihn ideal für Anwendungen macht, bei denen die Farbqualität nicht kompromittiert werden darf, allerdings möglicherweise zu einem höheren Preis und etwas geringerer Effizienz als bei Standard-weißen LEDs.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Daten)

10.1 Welcher Betriebsstrom wird empfohlen?

Die Spezifikationen werden primär bei 60 mA charakterisiert, was der empfohlene typische Betriebspunkt für eine ausgewogene Leistung von Lichtausbeute, Effizienz und Zuverlässigkeit ist. Es kann bis zum absoluten Maximum von 180 mA betrieben werden, jedoch nur mit ausgezeichnetem Wärmemanagement, um die Sperrschichttemperatur im Griff zu behalten.

10.2 Wie interpretiere ich die Bin-Codes bei der Bestellung?

Die Teilenummer (z.B. RF-40QI32DS-FH-N) enthält oft kodierte Informationen. Sie müssen den gewünschten V_Fᴵ-Bin (G2, H1, H2) und Lichtstrom-Bin (QED, QGD, QHA) basierend auf Ihrem Schaltungsdesign und Ihren Helligkeitsanforderungen angeben. Die "40" in der Teilenummer und der referenzierte "40K"-Farbort-Bin geben die nominelle Farbtemperaturgruppe an.

10.3 Warum ist es nicht für flexible Streifen geeignet?

Flexible Streifen unterliegen während der Installation und Nutzung ständigem Biegen und Verformen. Das starre PLCC-2-Gehäuse und seine Lötstellen sind bei solchen wiederholten mechanischen Belastungen anfällig für Rissbildung, was zu Ausfällen führt. LEDs für flexible Streifen verwenden typischerweise ein weicheres, elastischeres Gehäuse oder sind speziell beschichtet, um Biegungen standzuhalten.

11. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf einer hochwertigen Arbeitsleuchte.Ein Designer benötigt gleichmäßiges, helles Licht mit ausgezeichneter Farbwiedergabe für eine Schreibtisch-Arbeitsleuchte. Er wählt diese LED aufgrund ihres hohen CRI (97), um sicherzustellen, dass Dokumente und Objekte in ihren wahren Farben erscheinen. Er entwirft eine Metallkern-Leiterplatte (MCPCB) als Kühlkörper, betreibt 12 LEDs in Reihe mit einem Konstantstromtreiber, der auf 60 mA pro LED eingestellt ist. Der weite 120-Grad-Betrachtungswinkel bietet eine gute Ausleuchtung ohne harte Schatten. Der Designer spezifiziert den H1-Spannungs-Bin und den QGD-Lichtstrom-Bin, um eine konsistente Helligkeit und Spannungsabfälle über alle 12 LEDs in der Reihenschaltung sicherzustellen.

12. Funktionsprinzip

Dies ist eine leuchtstoffkonvertierte weiße LED. Ein Halbleiterchip auf Galliumnitrid-Basis emittiert Licht im violetten/ultravioletten Spektrum. Dieses Primärlicht wird nicht direkt emittiert. Stattdessen regt es eine Schicht aus Leuchtstoffmaterial an, die auf oder um den Chip aufgebracht ist. Der Leuchtstoff absorbiert die hochenergetischen violetten Photonen und emittiert Licht über ein breiteres Spektrum in den gelben und roten Bereichen. Die Kombination des nicht umgewandelten restlichen violetten/blauen Lichts vom Chip und der breiten gelben/roten Emission des Leuchtstoffs vermischt sich zu weißem Licht. Die genaue Zusammensetzung und Dicke der Leuchtstoffschicht bestimmt die korrelierte Farbtemperatur (CCT) und den Farbwiedergabeindex (CRI) des resultierenden weißen Lichts.

13. Technologietrends

Der allgemeine Trend in der LED-Technologie geht hin zu höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), besserer Farbqualität (höherer CRI und präzisere Farbkonsistenz) und erhöhter Zuverlässigkeit. Für Mittelleistungsgehäuse wie PLCC-2 ergeben sich Verbesserungen oft aus effizienteren Chipdesigns, fortschrittlichen Leuchtstoffformulierungen mit engeren Emissionsbanden für eine bessere Farbraumausnutzung und verbesserten Gehäusematerialien für niedrigeren Wärmewiderstand und höhere maximale Betriebstemperaturen. Die Industrie konzentriert sich auch auf Kostensenkung und verbesserte Nachhaltigkeit durch Materialauswahl und Fertigungsprozesse. Das hier dokumentierte Produkt repräsentiert eine aktuelle Umsetzung, die hohe Farbqualität in einem standardmäßigen, kostengünstigen Gehäuseformat betont.